《中学绿色化学实验探究》课题研究方案
《中学绿色化学实验探究》课题组为了使课题的研究与实施有章可循，便于操作和各项工作措施落实到位，特拟定如下课题研究方案。 一、课题的提出与理论假设 随着素质教育的整体推进，以及培养学生的科学素养、创新精神和实践能力在学科层面的有效实施和落实，有关化学实验及教学理论与实践研究有了较大的进展。化学实验可以使学生领悟和感受到科学给人类创造文明的同时，也伴随着对环境的污染和对人类的危害。这就要求化学教师严肃认真地对每一个实验，既要科学地、直观地展示实验所要达到的目的，又要以改进和创新实验为突破口，进行绿色实验的设计、废液的回收再利用等，以点滴事例的实践去教育学生、感染学生，增强学生的环保意识。 所谓绿色化学实验，是指实验所用试剂、实验进行的条件、实验产物对环境没有或影响很小。探究绿色化学实验，既减少化学实验污染，又降低实验事故的发生概率，减少废弃物的产生和排放。 二、研究的目的和意义 绿色化学实验的研究，使实验现象更明显，操作更简便，充分体现了实验在化学教学中的各项基础功能。在培养学生科学素养包括实验观察能力、分析和解决实际问题的能力、实验思维能力、实验设计和创新能力的同时，让学生充分认识到实验本身就具有解决环境污染这一问题的能力，从而在日常教学中渗透环境教育，提升绿色化学这一新的理念。 三、课题研究的内容和实施步骤 为了更有效地进行《中学绿色化学实验探究》课题的研究与实施，我们课题组成员分工协作，锐意改革，共同努力完成该课题的研究。 1.绿色化学实验设计的指导思想 （1）转变思想观念，强化创新意识 绿色化学实验无论是在内容的选择上、实验方案的设计上，还是在实验教学的要求和评价上，不仅要注重学科训练，更要侧重培养学生的创新意识和诱发学生对科学实验的兴趣。改变过去的在实验中照方抓药因陋就简的习惯做法，更不能把化学实验当作完成教学任务，敷衍了事。 （2）拓展实验功能 教师应引导学生把注意力放在实验探究活动上，在积极、主动的实验探究活动中形成化学实验技能，使实验技能的训练与培养置于实验探究活动中，将二者有机结合起来。更重要的是，使学生经历和体验获得实验结果的探索过程。只有亲身经历了这样的过程，学生才能对什么是科学实验有较为深刻的理解，才能在这样的过程中受到科学过程和科学方法的训练，形成科学态度、情感和价值观，感受到绿色化本文由收集整理学实验的魅力。 （3）实验绿色化设计贴近生活，贴近社会 身边的化学及化学实验，学生有更直接的感性认识，教师要善于发现和引导，将一些司空见惯的、枯燥无味的实验换一个角度、换一种思维去理解、认识，并进行绿色化学实验设计，让学生将其上升到正确的理性认识，通过绿色化学实验设计来解释和解决日常生活和社会实际问题，使之成为有用的化学。 2.绿色化学实验设计的原则 中学化学实验绿色化设计以绿色化学为依据，具体原则是：（1）采用无毒无害的实验原料；（2）在无毒无害的反应条件（如催化剂、溶剂）下进行反应；（3）具有原子经济性，即反应中原子利用率达到100%，实现零排放；（4）会造成污染的废弃物集中收集并处理后转化为非污染物；（5）在实验现象明显的前提下，实验药品的用量能少不多，既不浪费药品，又将污染减小到最低。 3.绿色化学实验设计的内容 （1）化学试剂的绿色化 化学试剂的选择尽量采用那些无毒无害试剂或有潜在环保属性的试剂。如白磷自燃实验，白磷有毒，燃烧产物P2O5对环境污染也较为严重。采用镁粉和石英粉为原料，首先制备Mg2Si，然后将其投入水中，Mg2Si水解产生的SiH4在水面上遇空气立即自燃，整个实验安全、无毒、无污染，符合绿色实验的要求。 （2）催化剂的绿色化 化学实验中催化剂的选择尽量避免使用有毒有害的物质作催化剂，如重金属离子、强酸强碱；使用固体酸碱、酶无毒无害的物质作催化剂。 （3）化学反应的绿色化 化学反应中应尽量提高试剂的利用率，即使化学反应具有较高的转化率，这样不仅可以提高实验的效率，而且可以避免产物带来的环境污染问题。如CO还原CuO的实验，为了防止未反应的CO排放到空气中造成环境污染，同时也可以节约加热CuO所需的能量，可设计将尾气中CO燃烧的装置。 （4）反应产物的绿色化 化学反应后的产物应尽量是无毒无害的物质，或以一种环境友好的物质状态存在（如固态产物），这就是一种环境友好产品。如SO2的漂白性实验，在试管中先加品红溶液，再加少量稀HCl，然后放入一块带孔塑料板，将固体Na2SO3小心放置在塑料板上，在试管口套上一个气球，倾斜或振动试管，使固体Na2SO3渗入混合溶液中，可观察到溶液红色褪色。加热，再冷却，可使二氧化硫漂白性实验不断呈现，并达到绿色实验的要求。 4.绿色化学实验设计的实施步骤 （1）在教学过程中渗透环境教育 中学化学实验中有许多涉及环境污染和环境保护的内容，如二氧化硫的产生及酸雨的形成和防治、氮的氧化物及光化学烟雾、原电池的形成及电池中重金属的污染、有机化学反应中有害物质的处理等，这些内容都可使学生对环境污染有更深刻的认识，并可在教师指导下开展研究性学习和绿色实验的设计。 （2）改进实验，提倡绿色化学实验 ①增加尾气处理系统。中学化学教材中许多实验是属于粗放型的，只注重实验结论，没有考虑到对空气的污染，如果教师能本着绿色化学的宗旨，改进现行实验，不仅能减少污染，还可以使学生真正感受到保护环境的重要性。 在这里举一例说明：高二教材中铜与浓、稀硝酸的反应，反应一旦开始，就不好控制，并会产生有毒气体二氧化氮和一氧化氮，而一氧化氮在试管中立即与氧气结合变成二氧化氮，其自身的颜色却很难观察到。这就要求我们在做实验时，进行少许改进，既要控制反应，又要注意尾气的处理，更要使现象明显。为此，铜与稀硝酸的实验可这样改进：在一个洁净的针管中加入少许铜片，排除空气；另在一小烧杯中注入稀硝酸并微热，用注射器吸取。