以链促学：初中“绿色化学”启蒙实验教学探索

以链促学：初中“绿色化学”启蒙实验教学探索

吴利萍 张志敏

浙江省嘉兴市海宁市斜桥中学 浙江嘉兴 314403

摘 要：绿色化学概念是推进学生认识环保、理解环保意义的关键思想。在化学启蒙实验教学中，通过以链促学，将绿色化学理念渗透到实验教学中，培养学生的创新精神和实践能力，发展学生的环保意识。

关键词：以链促学；绿色化学；化学启蒙；实验教学；环保

初中《科学》中的化学部分内容是以实验为基础的化学教育的启蒙，实验中涉及药品的节约、废气的排放、废渣的处理等内容，这些都和环保有着密切的联系，^[1]因而可以将绿色化学理念应用到化学启蒙的实验教学中，发展学生的环保意识。基于此,本文通过以链促学，就绿色化学视角下的化学启蒙实验教学进行探索。

 一、识生态链，建绿色化学意识

在化学实验教学中，教师常常让学生尝试设计实验，设计实验的过程既可以让学生深入理解整个实验目的，又可以促进学生实验技能的提升^[2]。下面以硫在氧气中燃烧的实验教学为例，开启探索初中“绿色化学”启蒙实验教学。

(一)识反应物：反应物是否对环境产生影响？

教师提示：硫是一种非常常见的非金属。为易燃固体，空气中含有一定浓度硫磺粉尘时遇火会发生爆炸，硫磺粉尘也很易带静电产生火花导致爆炸，继而燃烧引发火灾。人体吸入硫磺粉尘后会引起咳嗽、喉痛等。学生提议：硫的量要控制（让硫充分反应完），建议氧气过量。

（二）识生成物：生成物是否对环境产生影响？

教师提示：生成物二氧化硫是一种有刺激性气味的气体。是大气主要污染物之一。当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸（酸雨的主要成分）。学生提议：二氧化硫不能直接排放到大气中。

（三）识反应过程：实验过程是否对环境产生影响？

教师提示：硫要在空气中点燃后再伸入到氧气瓶中。学生提议：打开门窗做实验，空气中点燃后马上伸入到氧气瓶中，最好来个无缝对接。

二、辨知识链，促绿色化学思维

在实验操作过程中，常常会涉及废气、废液、废渣的处理问题，教师可以通过提问、引导，让学生学习环保的实验操作细节，借助这些环节渗透绿色化学理念，从而提升学生的绿色化学实验意识。

（一）辨反应物:硫（S）和氧气(O₂)

教师提示：纯的硫为淡黄色的晶体。不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。氧气在常温下是无色无味的气体，不易溶于水。在空气中约占21%（体积分数）。化学性质比较活泼，能跟金属反应；能跟非金属反应；能跟一些有机物反应等。

（二）辨生成物：二氧化硫(SO₂)

教师提示：属于非金属氧化物；是一种有刺激性气味的气体；密度比空气大；易溶于水。是大气主要污染物之一。硫磺燃烧生成二氧化硫。二氧化硫能与水反应生成亚硫酸；能与金属氧化物反应生成盐；能与可溶性碱（如氢氧化钠溶液）反应生成盐和水。学生提议：此实验可以在密闭容器中进行，二氧化硫可以用水或氢氧化钠溶液吸收。教师再次提示：水和二氧化硫反应生成的亚硫酸不稳定，易分解为水和二氧化硫。学生再次提议：为避免二次污染，二氧化硫用氢氧化钠溶液吸收。

三、设能力链，构绿色化学素养

绿色化学的途径有开发绿色实验，防止实验过程中尾气、废物等对环境的污染，在保证实验效果的前提下，尽量减少实验试剂的用量，开展微型化实验，妥善处理实验产生的废物，防止污染环境。

(一)设生成物：

教师提示：硫在氧气中燃烧只生成二氧化硫。学生提议：设定生成物是二氧化硫。学生质疑:会不会在燃烧过程中生成三氧化硫？教师提示：三氧化硫是二氧化硫与氧气在一定条件（催化剂）下发生化学反应形成的。就这样，通过师生间的多次交流沟通，学生也同意了硫与氧气的反应只生成二氧化硫的说法。

（二）设反应方程式：

教师提示：反应物的化学式写在等号的左边，生成物的化学式写在右边，反应条件只有一个的写在等号的上方。书写化学方程式的关键是化学式的书写。学生提议：硫是固体非金属，化学式直接用元素符号S表示；氧气由分子构成，一个分子由2个氧原子构成，化学式为O_2；二氧化硫由二氧化硫分子构成，一个二氧化硫分子由1个硫原子和2个氧原子构成，化学式为SO_2。

（三）设过程：

1.以元导思，促初阶思维

通过实验的基本操作能力和观察能力，引导学生思考，促进学生的初阶思维的培养。

药品：硫和氧气。学生记录好观察到的现象。在铺有细砂的燃烧匙里放入少量的硫，在酒精灯火焰上加热，直至燃烧，观察其现象；然后把燃烧匙立即伸进盛有氧气的集气瓶里，观察燃烧的现象。然后迅速倒入适量的氢氧化钠溶液并摇晃使之充分反应完全。

2.以移导学，促中阶思维

通过实验知识迁移，引导学生对实验知识进行深层学习，促进中阶思维的培养。

药品：硫；氧气自制。

思考：实验室制氧气的方法有三种，以前教材常用氯酸钾与二氧化锰混合加热制取，现在教材为何要改用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气？

学生讨论得出：用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，虽然原料的利用率高，但从预热到收集满一瓶（250mL）氧气大约需8～10分钟；不能控制反应速率；回收二氧化锰比较困难。改用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，优点：常温反应，不需加热（或操作简便）；可以控制反应的开始与结束，可以随时添加液体；节约能源且产物对环境无污染；反应速率快；便于回收二氧化锰；制得的氧气纯净。

3.以疑导构,促高阶思维

通过质疑的方式，引导学生对实验知识进行重构，促进学生高阶思维的培养。

用装置制取氧气有学生提出质疑，虽然分液漏斗可以控制试剂用量，但这个装置需要大量的试剂。那如何改进这个装置呢？

有学生提出可以用试管，借助长颈漏斗添加液体。此时教师展示如图1所示，发生装置A或B ，设问：A 与 B 制取 O₂时相比，A或B的优点是什么？A可以利用注射器控制反应速度，减少试剂用量，B的优点是操作简单，缺点是添加液体不 方便，浪费原材料。

又有同学提出质疑，双氧水制氧气虽然制得的氧气较纯净但原料的利用率没有氯酸钾制氧气高，能否用电解水制氧气?

学生讨论得出优点：制取的氧气十分纯，还有副产品2倍体积于氧气的氢气。

缺点：费电，而且速度慢，收集氧气的装置复杂（相对于其他反应制取氧气而言），一定要用直流电，既然有电有水就免不了要注意用电安全等。

最后一致认为教材中用双氧水制氧气是目前最佳的选择。

结语:本文以硫燃烧为例，通过以链促学，鼓励学生批判质疑，从宏观到微观，继而引出以环保为主题式进行实验教学，把实验室制氧气的装置融入其中，让学生知其然，而知其所以然。真正把绿色化学理念融入到学生的行动中，为学生的终身发展奠定基础。

参考文献

[1]田永红.绿色化学理念在初中化学实验教学中的实施[J].中学化学教学参考,2020(7):67-68.

[2]张海华.初中化学实验课培养学生绿色化学理念探微[J].中学教学参考,2017(26)