大学化学实验的绿色化探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 大学化学实验的绿色化探讨 摘 要：文章通过建立绿色化学 思想，结合农、林、医、药、食品等专 业的特点，以开设符合专业要求的特色 实验、推广实验微型化、实行串联实验、 开设多媒体实验等多种途径，探讨了在 普通综合性大学中实行大学化学实验绿 色化的方法。 中国论文网 /1/view-12865701.htm 关键词：大学化学实验；绿色化 学；串联实验 大学化学是高等学校非化学专业 开设的一门先行公共课。一般针对材料、 药学、农林、食品等专业开设，讲授化 学的基本知识、基本技术和基本方法。 大学化学实验是配合大学化学学 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 习而单独设立的一门实验课，目的是使 学生能够掌握化学实验的基本技能，无 机物的制备、提纯和表征方法及弱酸解 离常数的测定、物质旋光度的测定，以 及各种常规仪器的原理及使用的基本技 能。 河南科技大学（以下简称“我校” ） 是中西部一所普通综合性大学，在开设 大学化学实验过程中，使用了对环境有 污染的金属离子如银离子、钡离子、钴 离子、镉离子和有机试剂乙醇等。由于 实验开课班级较多，实验人数较大，一 方面会产生大量的环境污染物质；另一 方面，有些试剂本身价格昂贵，会浪费 大量的教学资源。因此，在大学化学实 验中，引入绿色化学概念，合理使用化 学试剂，对节约资源、避免污染环境具 有重要意义。 绿色化学又称环境无害化学，其 核心内涵是在反应过程和化工生产中， 尽量减少或不产生对人类健康和生态平 衡有害的各种物质。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 将绿色化学概念引入大学化学实 验体系，已经有多所兄弟院校进行过尝 试12。由于经费所限和其他各种原 因影响，我校还不能全盘采取大学化学 实验绿色化措施。如引入特殊的微型实 验仪器，开设专门实验机房用来开展计 算机虚拟实验等。本文结合学生的专业 要求，探索在一般综合性大学中实现大 学化学实验绿色化的方式和方法。 一、结合学生专业要求，优化实 验项目 在综合性大学中，大学化学实验 的开设专业较多。我校大学化学实验对 象主要为农、林、医、药和食品、生物 专业的学生，因此，我们结合学生专业 需求，精心挑选污染少、锻炼学生操作 能力的实验项目。 过滤、滴定、萃取、重结晶、常 压蒸馏等是必须掌握的基本操作技能， 因此我们在上学期开设了粗食盐的提纯 实验3。作为大学化学实验的第一个实 验项目，粗食盐的提纯实验只需要提供 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 粗食盐和蒸馏水以及加热、过滤装置， 实验过程中无毒害物质，却能够锻炼学 生过滤、提纯等基本操作技能。也开设 了基于酸碱平衡的滴定实验。如标准溶 液的配制和比较滴定，标准溶液的标定 和混合碱的测定实验，这些实验符合农、 林、医、药专业的实验技能要求，实验 药品均为常见无污染药品。 下学期开设了锻炼学生萃取操作 能力的实验：从茶叶中提取茶叶碱和锻 炼学生重结晶操作能力的实验，如苯甲 酸的重结晶，回收的苯甲酸可循环使用。 这些实验无环境污染，符合学生专业要 求，几乎不产生对人类健康和生态平衡 有害的物质，符合绿色化学理念。 二、尝试实验微型化，分类收集 实验废液，渗透绿色化教育 所谓微型化学实验，就是以尽可 能少的化学试剂来获取所需化学信息的 实验方法与技术。虽然微型化学实验所 需的化学试剂用量一般只为常规实验用 量的几十分之一乃至几千分之一，但其 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 效果却可以达到准确、明显、安全、方 便和防止环境污染等目的45。为了 实施微型化学实验，一般需要有专门购 买的微型化学实验装置和微型化学仪器。 限于财力，我校没有将所有的大学化学 实验微型化，而是尝试减少部分试剂昂 贵、有重金属污染的实验药品使用量， 使实验微型化，这也为中西部普通高校 的实验微型化探索出新的道路。尽管无 微型实验仪器，但教师应遵循绿色化学 实验思想，在保证实验效果的前提下， 探索减少化学药品使用量的方案。如在 沉淀反应与沉淀平衡试验中，我们没有 引入特殊的微型化实验仪器，只是把教 材中规定的 20mL 大试管换为 5mL 小试 管，大大减少了沉淀反应所需重金属离 子的使用量。 因为没有接受过化学实验的锻炼， 大多数学生的化学实验技能比较差，不 仅仅体现在实验操作动作不到位，而且 体现为不太明确化学试剂添加量对实验 结果和环境的影响，因此需要指导教师 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 从基础操作、基本原则讲起。 每一次实验，除讲解实验目的、 原理和实验步骤，还应特别注意给学生 灌输绿色化学思想。比如，使用试剂瓶 时，大部分学生把胶头滴管错误地插入 试剂瓶液面下；药品鼓泡后，把满滴管 的药品加入到反应体系中。 指导教师不仅应该指出在试液中 鼓泡的错误操作，还应该说明绿色化学 的理念，如指示剂的添加量一般是 23 滴，而液体化学试剂按照要求的毫 升数添加。如需要约 1mL 的液体药品， 一般使用胶头滴管大约是 20 滴，切忌 把一滴管的试剂都添加进去。 又如，在讲解酸碱滴定操作时， 指导教师往往讲解滴定管洗涤的步骤： 自来水洗涤，蒸馏水洗涤和待测液润洗。 但是，如果不着重给大家灌输绿色化学 思想，有些学生会加入大量的待测液润 洗，甚至有的学生加入整整一滴定管的 待测液润洗，从而造成试剂的浪费。 作为初次进行科学实验的一年级 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 新生，实验结束后，有些学生时常把火 柴杆、滤纸等废弃物丢到水槽，把液体 废液直接倒在水槽中，把破损的玻璃仪 器直接丢进垃圾桶。 作为实验教师，应该指导学生培 养将实验产生的垃圾进行分类收集的良 好理念678。如为了避免破损的玻 璃制品割伤垃圾清运人员，已破损的玻 璃制品要放入专门的垃圾桶；有机废液 也要单独收集至废液缸，然后统一焚烧； 含有重金属的无机废液经收集后再经絮 凝操作，待重金属离子沉淀后再排放废 液。明确实验过程中产生的废液，不能 直接将废液排放到下水槽中，以免污染 环境。 三、开展串联实验，实行绿色实 验教学 串联实验就是通过调整实验顺序， 尽可能地对实验产物再利用，使上个 实验的产物成为下个实验的原料910。 我们在大W 化学实验教学中也探索并 实施串联实验。如首先开设 Fe（OH） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 3 的胶体制备实验，随后开设半透膜的 制备与 Fe（OH）3 胶体纯化实验，最 后开设电泳实验，这样，三个实验就成 为 串联实验。第一个实验的产物是 Fe（OH）3 胶体，它是第二个实验胶体 纯化的原料，而其纯化后的 Fe（OH） 3 胶体又是第三个实验即电泳实验的原 料，从而提高了试剂使用率，降低了实 验成本，可减少废物对环境的污染。 串联实验的第二个例子是滴定反应实验。 首先开设第一个实验：酸碱溶液的配制。 学生先配制近似浓度的 NaOH 和 HCl 溶 液。第二个实验是酸碱溶液的比较滴定。 学生学习滴定操作方法，得出第一个实 验所配制酸碱溶液的比较关系。第三个 实验是 NaOH 溶液的标定。学生通过基 准物质邻苯二甲酸氢钾配制邻苯二甲酸 氢钾标准溶液，然后用其标定第一个实 验配制的 NaOH 溶液，继而通过第二个 实验的结论，也就是酸碱溶液的比较关 系，得到 HCl 溶液的准确浓度。第四个 实验是混合碱的分析，使用 HCl 标准溶 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 液，测定混合碱的组成。通过这样四个 串联实验，学生不仅学到了标准溶液配 制、酸碱滴定等实验技能，也有效地激 发了学生的实验兴趣和创新意识，同时 加深了大家对绿色化学思想的感悟，达 到了理想的实验教学效果。 四、引入现代化教学手段，开展 多媒体实验 大学化学实验绿色化探索文献中， 不乏开展多媒体实验教学的报道1112 13。限于开发经费，我们没有建设专 门的机房，而是尝试开设一个多媒体实 验， 涉及大学化学教材的“ 物质结构基 础” 这一章。在讲解核外电子运动状态 近 代描述时，面对原子结构、电子轨 道 如球形的 s 轨道、哑铃型 p 轨道与 花 瓣形的 d 轨道知识，学生普遍反映 难以理解。 基于此，我们搜集了国内外关于 核外电子运动轨道形成过程的图片、动 画以及模型，制作为电子实验演示课件， 供学生浏览观看。同学们利用业余时间 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 在网上预约时间，然后在实验室登记， 完成该实验项目。这种多媒体实验教学 手段的应用，不仅没有用到化学试剂， 达到了绿色化学实验的目的，而且把抽 象的理论内容形象化，贴近大学化学理 论教学的教学难点，提高了大学化学理 论课的教学质量。 五、结束语 大学化学