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綠色化學的概念起源于歐美發(fā)達國家,他們最先開始意識到環(huán)保的重要性,并且將這個概念融入到學生的教育當中,以此來實現(xiàn)真正的綠色化學。首先是美國,美國不但在中學生課堂中提出了綠色化學,還將其寫進教材中,積極開發(fā)綠色化學實驗設備和綠色污染化學材料,從而提高學生的綠色環(huán)保意識。不僅如此,美國的相關協(xié)會還舉辦了一系列的關于綠色環(huán)保的主題活動,讓學生和公眾都充分參與了進來。
現(xiàn)在,美國還在不斷修整中學化學教材,在其中大量介紹了綠色化學的知識,并告訴學生哪些化學物質是有毒的,從而避免污染。美國還在一些大學中設立了關于綠色化學的專業(yè),并且舉辦綠色化學挑戰(zhàn)獎,對獲得獎項的優(yōu)秀大學生進行獎勵。一些大學生已經(jīng)開始使用安全無毒的化學原料,或者是采取有效措施來減少資源的消耗。這也說明學生的環(huán)保意識得到了一定的提高。
后來,另外一些國家也紛紛開始實施綠色化學的教育,比如日本,日本編寫了一些關于綠色化學的教學培訓資料。而我國的綠色化學觀念相對來說較落后,一直到上個世紀90年代末,我國一所大學開始編寫《綠色化學》的教材,其他一些高校也紛紛進行效仿。但是比起其他發(fā)達國家,我國在這方面的普及程度還遠遠不夠。目前,我國已經(jīng)開設了一些關于綠色化學的教育培訓課程,為綠色化學的發(fā)展提供了條件,奠定了基礎。
到21世紀初,多個國家已經(jīng)設立了綠色化學的獎項,用于獎勵在這個領域有一定的貢獻,或者有一些成就的人,美國還專門設立了培訓機構,用于培訓綠色化學領域的人才,并且鼓勵他們參加綠色化學的獎項。
2 綠色化學教育將面臨的挑戰(zhàn)
2.1 要讓學生弄清楚復雜的化學成分
化學物質里的有毒成分以及其他成分很復雜,教師要讓學生明確認識到有害物質對環(huán)境和水質的破壞,并且還要讓學生明白化學物質的有毒性是可以進行控制的。不但要讓學生弄懂復雜的化學成分,還要讓學生在實驗中明確這些有毒分子處于環(huán)境中發(fā)生的變化,這一個比較難的過程,對于教師來說,也是一個挑戰(zhàn)。
2.2 如何將綠色化學的教學延伸到現(xiàn)實的環(huán)保措施中
雖然中學生綠色化學傳授的知識是有關于環(huán)保的,但是這些知識僅僅只是停留在原理和理論上,如何將綠色化學的教學延伸到現(xiàn)實的環(huán)保措施當中,這將是一個難題,也是個很大的挑戰(zhàn)。比如,對助劑或者溶劑的毒性進行測試,并且開發(fā)出無毒原料來代替助劑,這對于教師來說是一個挑戰(zhàn),對于學生來說更是一個挑戰(zhàn)。
2.3 教師的能力和技能
綠色化學除了要求教師要有基本的化學知識以外,還要求教師要對環(huán)保知識及其他領域的知識有一定的了解,因此也對教師的能力和技能有了較高的要求。另外,綠色化學教學還要求教師在傳授知識的時候,教會學生如何分解材料、如何用環(huán)保化學成分來代替有毒材料,等等。如果學校不對教師進行培訓,教師的知識結構就會無法滿足知識的需要,因此,教師的能力和技能對于綠色化學來說也是一個重大的挑戰(zhàn)。
2.4 教學方法的挑戰(zhàn)性
綠色化學的教學方法也是一個巨大的挑戰(zhàn),并且要求教師改變過去的“粗放型”教學方法,從而轉變?yōu)椤凹s型”教學方法,同時,這也是綠色化學對教學的一個要求。教師不但要幫助學生了解化學知識,還要使學生意識到環(huán)保的重要性,在整個化學課程中,要將環(huán)保無污染的理念貫穿于整個化學領域,又要把綠色化學的內容和知識融入到化學教學當中去,從原理到實驗過程,各個環(huán)節(jié)都要采取環(huán)保的標準。
3 綠色化學教育的措施
3.1 改進不環(huán)保的實驗方法
在進行化學實驗的時候,應該盡量采用環(huán)保的實驗方法,并且選用一些無毒無危害的材料。比如綠色自燃實驗,在之前的課堂上,教師都采用的是白磷來給大家做實驗,但是白磷是一種危害性極強的物質,而且白磷在燃燒的過程中發(fā)揮的有毒氣體會對空氣造成污染。因此,可以用其他一些無毒的物質或者材料來代替白磷,比如碳粉等。
3.2 培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性
在化學課堂上,教師要培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性,可以鼓勵學生對“減量、減廢”進行實驗或者改造,從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力。除此之外,也要給學生灌輸節(jié)省資源的觀念,帶領或者指導學生對化學教材中的化工生產(chǎn)工藝流程進行分析,或者重新設計一條生產(chǎn)工藝流程,必要的時候,還可以借助計算機來進行輔助設計,通過這個過程可以培養(yǎng)學生的思維與創(chuàng)造性。
3.3 更新教學手段
原來的化學教學方法已經(jīng)不能再適應綠色化學的要求了,教師必須及時更新教學手段。通過有效的教學工具、教學材料以及訓練手段來向學生傳授知識,讓他們形成綠色化學的意識和環(huán)保意識。新的教學手段有多媒體(投影、錄像、光盤等)以及計算機技術,便于學生和教師獲取知識和技術,同時也有利于促進學生用可持續(xù)發(fā)展的眼光來思考問題。
【關鍵詞】綠色化工;環(huán)保;前景
對于緩解資源與環(huán)境問題來說,最理想的途徑就是全綠色化工。主要通過氣化或液化生物質、生物質塑料、以及對加工過程中主要的副產(chǎn)品利用等方面來體現(xiàn)全綠色化工的進展。大力發(fā)展全綠色化工既能解決資源問題,又能解決環(huán)保問題。是我國現(xiàn)階段需要的一項化工技術。綠色清潔化工生產(chǎn)已經(jīng)成為未來化工發(fā)展的必然趨勢,也是實現(xiàn)資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會全面協(xié)調可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
1.綠色化工的定義
環(huán)境友好化學是綠色化學的另一種稱呼,根據(jù)其基礎發(fā)展的技術主要主有環(huán)境友好技術、綠色技術或潔凈技術。將環(huán)境污染的程度在最大程度上降低到最小是綠色化工的目的,綠色化工的工作原理就是化工本身的特性。這一工藝嚴格杜絕副作用的產(chǎn)生,使排放損失量達到最小化,并且拒絕使用毒害材料和附加品,添加劑等。綠色化工和綠色化學化工有著基本相似的概念,都體現(xiàn)了化學化工與綠色概念之間的聯(lián)系。把污染和損傷環(huán)境的問題扼殺在生產(chǎn)階段,因此提倡將綠色化工代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝,發(fā)展成為全新的模式,綠色化工的內容包含了多種方面,其中有專業(yè)上的生物,化學等。有較強的社會目的性。它不僅起源于傳統(tǒng)化學,又進行了更新傳統(tǒng)化學的觀念和弱勢。它對保護環(huán)境有極大的好處,同時也節(jié)起到了能減耗的作用,使資源得到合理的利用,使生產(chǎn)投入大幅度減少,使搭配的能力不斷得到提升,使化工行業(yè)得到可持續(xù)發(fā)展,發(fā)展前進的方向以科學,合理,為基礎,讓社會和人民一致支持綠色化工和環(huán)保。
2.綠色化工技術的現(xiàn)狀
美國在20個世紀90年代將污染防治的問題提出,并在基本國策中添加了防止污染這一項,相繼有污染防止法案出臺,并在90年代中期國家環(huán)境技術戰(zhàn)略向公眾宣布。在幾年之內,根據(jù)綠色化學研究性問題,美國化學會成立了專門討論會等一系列相應的措施,并設立了一系列與綠色化工、環(huán)保相關的獎項,如總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎等。顯示出了美國對綠色化學的重視程度。國內在國外的綠色環(huán)保化學進行得轟轟烈烈時,經(jīng)過院士的多次討論,最終確定了“綠色化學與技術”作為最后的議題,中國科學院化學部也授權同意議題。討論會“工業(yè)生產(chǎn)中綠色化學與技術”于1996年首先召開,《綠色化學與技術研討會學術報告匯編》也在同一時間出版。“環(huán)境友好石油化工催化化學與化學反應工程”科研項目,也是中國具有代表性意義的基礎項目,通過自然科學基金和中石油化工公司共同資助,于1997年啟動。20世紀末在合肥,首次國際綠色化學高級論壇展開活動;并有雜志積極響應大會精神支持大會工作,如《化學進展》。還相繼出版了“綠色化學與技術”專題報告等。在21世紀,我國不斷的有可持續(xù)綠色化工議題被提上日程,這一領域有無數(shù)的研究者參加研究,進行交流學習,也取得了驕人的成績。
3.綠色化工的技術動態(tài)
簡單來說綠色化工技術就是通過對化學原理的應用和使用工程技術來減少甚至消除能夠污染環(huán)境的物質,實現(xiàn)廢物零排放,并建立友好環(huán)境。摒棄粗放的化工生產(chǎn)模式是化工企業(yè)的全新出路,即綠色化工,用“資源-產(chǎn)品-再生資源”這種全新的循環(huán)物質流動過程替換掉過去的“資源-廢物”方式排放的流動過程。增加節(jié)水措施,提高誰的重復利用率等。通過對先進技術的應用,使環(huán)保型產(chǎn)品被研究出來,實現(xiàn)清潔生產(chǎn),使三廢排放量得到最大限度的降低。落后的生產(chǎn)工業(yè)要被逐步淘汰;使原材料消耗降低;通過提高化工廢水處理設備質量、使設備成套化,來使得到化工環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術和裝備水平提高。“化學的綠色化”已被美國化學界列為邁向21世紀化學進展的主要方向之一,綠色化工也在一定程度上涉及到化學方面,例如化學的有機合成、生物化學、分析化學催化等。釀造、制藥、造紙、印染等行業(yè)在滾動修訂“九五”發(fā)展規(guī)劃時,在規(guī)劃中應逐步補充進綠色化學與技術的內容,我國國家科技部組織應該為此做詳細的調研。使“九五”基礎研究規(guī)劃中含有綠色化學與技術研究工作,并在同一時間內將科研工作安排恰當。以國家自然科學基金委員會與中國石化總公司聯(lián)合支持開展了“環(huán)境友好石油化工催化化學與化學反應工程”重大基礎研究項目為例,這是一種把導向性基礎研究與技術創(chuàng)新相結合較好的組織形式。
4.綠色化工的研究方向
對清潔硝化和還原技術展開研究,主要以污染問題嚴重的重要染料的關鍵生產(chǎn)過程為主要研究對象,如紅色基RG、紅色基G等。清潔新工藝研究的開展、開發(fā)與工業(yè)化應用,使傳統(tǒng)硝化與存在于硝基還原工藝中的重污染問題得到減少甚至消除,在技術方面支撐我國染料合成化學工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,向傳統(tǒng)硝化和清潔化生產(chǎn)硝基還原工藝作出示范。
環(huán)境友好性的催化技術,使以化學催化和生物催化在內的環(huán)境友好性催化技術為主要內容的研究與開發(fā)得到開展,與一些重要性藥物關鍵中間體的生產(chǎn)相結合,使一些重要藥物中間體在生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生的重污染問題得到減少或消除,使擁有自主知識產(chǎn)權的環(huán)境友好手性催化技術得到發(fā)展,使手性技術國家工程研究中心得到建立,使我國手性技術的產(chǎn)業(yè)化得到不斷發(fā)展,為以手性藥物的發(fā)展為代表的我國藥物合成工業(yè)做出貢獻。清潔催化氧化新技術的研發(fā),開展新工藝研究,主要方向為空氣、氧氣或雙氧水為清潔氧化劑,發(fā)展新的體系與新的工藝,主要內容為:以空氣、氧氣或雙氧水為氧化劑的清潔催化氧化,使傳統(tǒng)工藝中的重污染問題得到解決,使以此為基礎的系列精細化學品和藥物合成的清潔化生產(chǎn)新工藝的應用得到良好的影響。對綠色化學農(nóng)藥的創(chuàng)制研究,使以綠色新農(nóng)藥創(chuàng)制為主要方向的篩選平臺得到建立,使中科院化學口研究所的潛力得到充分的發(fā)揮,使具有自主知識產(chǎn)權的農(nóng)藥先導化合物得到開發(fā),大力發(fā)展新農(nóng)藥品種的開發(fā),以具有明確應用對象和開發(fā)前景的新化合物為優(yōu)先選擇。
關鍵詞:實驗
1.高中化學的特點
化學是一門以實驗為基礎的科學,其形成和發(fā)展,起源于實驗又依賴于實驗,是一門以實驗為基礎的自然科學。化學學科知識點既多又分散,考點較多,需要記憶的規(guī)律、結論、方程式較多,屬于理科中的文科。因此,要學好化學注重做實驗、在實驗和演示實驗的記錄及其實驗結果的分析與研究問題,同時,平時學習中要強化記憶,注意各部分知識間的聯(lián)系,從不同的角度去理解概念的實質以及概念的應用范圍。
2.高效學習高中化學方法
2.1 做好課前預習
預習就是上課前的自學,也就是在老師講課前,自己先獨立地學習新課內容,使自己對新課有初步理解和掌握的過程。概括起來就是“讀、劃、寫、記” 。“讀” ,要有課前預讀的習慣,能根據(jù)預習提綱帶著問題讀懂教材,歸納含義; “劃”,要劃出重點、要點、關鍵詞、句,在課本上圈圈點點; “寫”,把自己的想法、疑點寫下來,帶著想不通的,不理解的問題去聽課; “記”,要把重要的概念、定義、性質、用途、制法多讀幾遍,記在腦子里。古人說,疑者看到無疑,其益猶淺,無疑者看到有疑,其學方進。做好預習,就是要搶在時間的前面,使學習由被動變?yōu)橹鲃印nA習抓得扎實,可以大大提高學習效率。
2.2 在實驗中學會觀察
在化學實驗中,培養(yǎng)自己良好的觀察習慣和科學的觀察方法是學好化學的重要條件之一。在實驗中,首先應注意克服把觀察停留在好奇好玩的興趣中,要明確“觀察什么”、“為什么觀察”,在老師指導下有計劃、有目的地去觀察實驗現(xiàn)象。觀察一般應遵循“反應前──反應中――反應后”的順序進行,具體步驟如下:一是反應物的顏色、狀態(tài)、氣味;二是反應條件;三是反應過程中的各種現(xiàn)象;四是反應生成物的顏色、狀態(tài)、氣味;五是對觀察到的各種現(xiàn)象在老師的引導下進行分析、判斷、綜合、概括,得出科學結論,形成準確的概念,達到理解、掌握知識的目的。在試管中加熱堿式碳酸銅,觀察目的是堿式碳酸銅受熱變化后是否生成了新物質;觀察內容和方法是:
(1)反應前:堿式碳酸銅是綠色粉末狀固體;
(2)反應中:條件是加熱,變化過程中的現(xiàn)象是綠色粉末逐漸變黑,試管壁逐漸有水霧形成,澄清石灰水逐漸變渾濁;
(3)反應后:試管里的綠色粉末全部變黑,試管壁有水滴生成,澄清石灰水全部渾濁。經(jīng)分析得知堿式碳酸銅受熱后生成了新物質黑色氧化銅、水和二氧化碳。
最后與前面三個實驗現(xiàn)象比較、概括出“變化時生成了其他物質,然后得出反應結論。
2.3 在動手實驗中多思考
“動”即積極動手實驗。這也是教學大綱明確規(guī)定的,必須形成的一種能力。高中化學試題經(jīng)常性的會出現(xiàn)一些實驗題,如果對實驗非常陌生,沒有動手做過,知識點很難掌握與鞏固。“百聞不如一見,百看不如一驗”,因此,在實驗學習中,要親自動手,大膽實驗,培養(yǎng)自己的動手能力,加深對知識的認識、理解和鞏固,要對教材出現(xiàn)的實驗逐一的大膽實踐,在做實驗的過程中熟悉,學習實驗步驟,達到成倍提高學習效率的目的。同時,在實驗基礎上,善于思考,多去聯(lián)想其他的實驗,把思維面拓寬,從實驗現(xiàn)象中看本質。例如,實驗室制氯氣的原理和操作步驟,動手實驗比只憑看老師做和自己硬記要掌握得快且牢得多。因此,要在老師的安排下積極動手實驗, 要通過典型實驗,深入理解化學實驗原理(反應原理、裝置原理、操作原理)、實驗方案的設計、實驗結果的處理、實驗安全、實驗評價等,能處理實驗中出現(xiàn)的非預期現(xiàn)象,培養(yǎng)實驗能力和創(chuàng)新精神。同時也要學會準確、簡練、全面地表述實驗現(xiàn)象、結果、過程以及結論,切實提高實驗能力。
2.4 善于記憶
化學本身有著獨特“語言系統(tǒng)”如:元素符號、化學式、化學方程式等,對這些化學用語的熟練掌握是化學入門的首要任務,而其中大多數(shù)必須記憶,因此,學好化學必須善于記憶。一是要“因材施記”,根據(jù)不同的學習內容,找出不同的記憶方法。概念、定律、性質等要認真聽老師講,仔細觀察老師演示實驗,在理解的基礎上進行記憶;元素符號、化合價和一些物質俗名及某些特性則要進行機械記憶;二是不斷尋找適合自己特點的記憶方式,這樣才能花時少,效果好。要深刻理解,自然識記;要歸納口訣,有利識記;要比較異同,簡化識記;要讀寫結合,加深識記。
2.5 記好筆記與練習
對于新課,主要記下老師講課提綱、要點以及老師深入淺出,富有啟發(fā)性的分析。對于復習課,主要記下老師引導提煉的知識主線。對于習題講評課,主要記下老師指出的屬于自己的錯誤,或對自己有啟迪的內容。或在書的空白處或者直接在書里劃出重點、做上標記等,有利于騰出時間聽老師講課。此外,對于課堂所學知識有疑問、或有獨到的見解要做上標記,便于課后繼續(xù)研究學習。;“練”即保證做一定的課內練習和課外練習題,通過應用檢驗出自己學習中的某些不足,更好地鞏固知識、掌握知識。
2.6 善于總結與復習
首先,要及時總結。做到每課總結,每周總結,每單元總結。一個單元學習完畢,總結單元重要物質性質、化學方程式、現(xiàn)象、用途、存在、制取方法和鑒別等(如元素化合物各單元的學習)。自行推導相關計算公式,推導相關變化規(guī)律(如《物質結構元素周期律》知識的學習)。通過自行推導,對重點、主干知識體系將有深刻認識,會建立起良好的基礎知識;復習是化學教學的重要組成部分,能夠進一步獲得知識,發(fā)展智力,培養(yǎng)能力。因此,一定要重視課后復習,在復習過程中,要針對知識、技能上存在的問題,根據(jù)大綱要求和教材的重點,對知識進行整理,使分散的知識點串成線成網(wǎng),使之系統(tǒng)化,結構化。
結語
總之,學生學習化學,是以實驗、實物直觀為基礎,由感性認識到理性認識的飛躍和由理性認識到實踐的飛躍,在學習過程中要注意閱讀與動手、動筆結合。多加動手推演、計算、寫結構式、寫化學方程式,多動手做實驗,來驗證、加深印象,在學的過程中,總結適合于自己的記憶方法,本著重基礎重應用的原則進行全面學習,就一定能學好化學。
參考文獻:
[1]楊愛民.淺談在化學教學中學生探究能力的培養(yǎng)[J].新課程(教研版).2008(09)
一、化學與環(huán)境
要想通過化學教學讓學生認識到環(huán)保的重要性,首先要明確化學學科與環(huán)境的關系.溫室效應是二氧化碳的作用;酸雨是硫酸性物質在搗鬼;震驚世界的博帕爾事件是有機物異氰酸甲酯的作用;日本水俁病是化學元素汞的影響.這些都是化學對環(huán)境造成的危害案例.但是,化學促進了塑料材料的發(fā)展,節(jié)省了大量的木材;化學促進了綠色殺蟲劑的研發(fā),減輕了殺蟲劑對環(huán)境的危害;化學促進了制冷劑的研發(fā),減輕了全球的溫室效應.這些都是化學對環(huán)境的積極影響.總體而言,化學對環(huán)境發(fā)展還是利大于弊,對全球環(huán)境治理功不可沒.
二、化學教學中實施環(huán)境教育
1.通過化學課堂,培養(yǎng)學生的環(huán)保意識
在初中化學課本中,有專門的章節(jié)介紹化學發(fā)展對人類社會的影響.如針對第二次工業(yè)革命后的英國環(huán)境實施專題教學.分析煤的過度開采和燃燒,導致英國酸雨現(xiàn)象普遍,建筑物腐蝕嚴重,對很多古典建筑造成難以修復的損害.通過這樣的實例教學,將硫元素對環(huán)境的危害烘托出來,學生在學習硫元素的相關性質和實驗過程中,就會聯(lián)想到硫對環(huán)境的影響,實現(xiàn)了對學生環(huán)保意識的培養(yǎng).
在初中化學教學中,教師要適時滲透環(huán)境保護教育,再結合身邊或課本中的事例,深化學生的認識,實現(xiàn)學生環(huán)保意識的養(yǎng)成.
2.通過化學實驗,培養(yǎng)學生的環(huán)保意識
化學學科是以實驗為基礎的運用型學科.在初中化學教學中,化學實驗教學是重要組成部分.在中學化學實驗中,涉及實驗廢氣收集、尾氣處理、實驗廢料處理、綠色實驗滲透等,這些無一不與環(huán)境保護密切相關.可以說,化學實驗過程是環(huán)境保護教學的最佳階段,這點在中學的升學考試中得以顯現(xiàn).在近年的化學試題中,涉及綠色化學、環(huán)保化學的考試內容比例更是逐年遞增.
例如,將實驗廢氣用堿性溶液進行收集處理,將實驗廢料盡量進行回收重利用.如果無法利用,在中和處理后再實施排放.在實驗過程中,對實驗環(huán)節(jié)進行探究,改善實驗原料,盡量采用綠色無污染原料,實現(xiàn)綠色化學實驗教學.
3.通過化學活動,培養(yǎng)學生的環(huán)保意識
在新課程理念日益突出的今天,社會實踐活動成為了每個學校的必修課程.課外活動以其多樣的形式和豐富的內容,深得學生的喜愛,也是實施化學環(huán)保意識教學的有效途徑.針對這樣的情況,初中化學教師不妨安排學生進行化學環(huán)保的社會實踐,尋找身邊的化學污染現(xiàn)象,探究其對應的解決策略.
例如,每年的植樹節(jié)、世界無煙日、環(huán)境紀念日等,教師可以安排學生以踏春的形式實施化學環(huán)境課外調查.帶領學生走入鄉(xiāng)村,走近自然,觀察社會,同時可以與當?shù)丨h(huán)保部門、教育部門實施聯(lián)合教學.在環(huán)保部門的組織下,安排學生對當?shù)鼗S進行參觀,安排專門人員對工廠的環(huán)保策略實施講解,讓學生在課外實踐的過程中實現(xiàn)化學環(huán)保意識的養(yǎng)成.但是,切記課外活動的宗旨――培養(yǎng)學生環(huán)保意識,激發(fā)學生的學習興趣,切勿一味追求實踐性和趣味性.在化學環(huán)保課外實踐之后,教師需要對實踐成果進行總結,安排學生進行成果展示、原理講解,實現(xiàn)真正意義上的課外化學實踐活動.
4.通過綠色化學作業(yè)布置,培養(yǎng)學生的環(huán)保意識
新課程理念對學生的綠色化學觀提出了明確要求,在中考化學試題中有所體現(xiàn).在化學原理分析題中,著重對學生的環(huán)保意識進行考查.因此,綠色化學作業(yè)布置法成為培養(yǎng)學生環(huán)保意識的有效手段.初中化學教師在結合考試大綱和化學課本的前提下,可以在學生化學作業(yè)中穿插雜質提純、尾氣收集處理.
關鍵詞:化學工藝題;問題設置;突破策略
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B 文章編號:1006-5962(2013)08-0208-01
化學工藝題起源于廣東、上海卷,契合 "課程內容與學生生活和現(xiàn)實社會實際之間保持密切聯(lián)系,使實踐和生活成為科學課程內容基本來源" 這一新課程理念,已成為新課改后的高考新亮點。化學工藝題是一種多溶質的混合溶液,其中的工藝流程(包括文字、流程圖、表格、數(shù)據(jù)、坐標圖等)是優(yōu)質溶劑,化學科學的知識、方法、觀念是溶質,將溶質結晶出來并加以識別、應用是知識與能力的綜合體現(xiàn)。以下基于化學工藝題的問題設置,談談在突破策略上的思考。
1 化學工藝題常見問題設置
2 化學工藝題的突破策略
2.1 重視教材基本知識的內化。
工藝題融合了元素化合物、離子反應、氧化還原反應、化學平衡、電離平衡、溶解平衡、水解原理、物質制備和分離提純、反應條件的控制、綠色化學等核心知識。應力求重溫重點知識,以點帶面,通過知識的內在聯(lián)系,建立一個完整的、系統(tǒng)的、開放的且不斷生成的知識結構,力求達到知識的內化。
2.2 緊抓教材經(jīng)典工藝的深化。
高中化學教材中涉及到的重要化工生產(chǎn)有合成氨工業(yè)、合成硫酸、氯堿工業(yè),硅酸鹽,煉鐵、煉銅、煉鋁、鎂的提取、石油化工、煤加工等。高考復習中應充分挖掘教材中的重要工業(yè)生產(chǎn)流程,以生產(chǎn)原理、設備、生產(chǎn)流程中的除雜提純、尾氣的吸收與處理等熱點知識為載體,聯(lián)系新材料、新能源、環(huán)境問題。高考化學試題中流程題可能將課本中不同處的內容融合,可能會將課本知識延伸。這就提醒我們要引導學生認真閱讀、梳理教材,弄清書上每個重要實驗和化工流程,并在練習中加以變通,這樣才易于做好試卷上有創(chuàng)意的工藝流程題。
2.3 熟悉化工生產(chǎn)中的主要操作。
⑴原料的預處理:目的是為了將原料轉化為容易提取的物質,常用方法有粉碎、灼燒(焙燒)。如海帶中提取碘,事先要將海帶灼燒成灰。
⑵浸出:用浸取劑將固體物質中的主要物質溶解。浸取時常用浸取劑有水、酸、堿等。
⑶煮沸:目的是為了除去溶液中的某些易揮發(fā)、易分解、易沉淀的物質。
⑷pH值調節(jié):化工生產(chǎn)中為了分離除雜,常需控制溶液的pH值,調節(jié)的方法有加氧化物、酸、堿等。
⑸蒸發(fā):為了將溶液中的溶質提取出來,常采用蒸發(fā)的方法,對于不同的溶質,蒸發(fā)的程度不同。
①所得晶體不帶結晶水(如NaCl)時,一般蒸發(fā)至出現(xiàn)大量晶體,利用余熱蒸干。
②所得晶體帶結晶水(如CuSO4?5H2O)時,通常蒸發(fā)濃縮,冷卻結晶。
⑹過濾:為了加快過濾速度常用"抽濾";為了防止溶質損失或雜質析出常用"趁熱過濾";為了保持固液混合物的溫度恒定,可用"熱濾"。
⑺洗滌:為了洗去固體物質表面的雜質,常用蒸餾水洗滌,有時為了減少固體的損失,常用冷水或酒精洗滌。
⑻重結晶:為了將粗產(chǎn)品進一步提純而采用的重復結晶的操作。
⑼干燥:晶體表面上吸附有少量溶劑,需用適當?shù)姆椒ㄟM行干燥。固體的干燥方法很多,可根據(jù)重結晶所用的溶劑及結晶的性質來選擇,常用的方法有以下幾種:空氣晾干的;烘干(紅外燈或烘干);用濾紙吸干;置于干燥器中干燥。
⑽氧化:加氧化劑,將雜質離子轉化為易除去離子,如將Fe2+氧化為易水解的Fe3+。常用氧化劑有H2O2、Cl2、NaClO、KMnO4等。
2.4 滲透"綠色化學"的理念。
綠色化學有利于實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展,對化學工藝流程的可行性評價需要從 "綠色化學"的角度考慮。常常涉及工藝的安全性、可操作性、節(jié)約成本(原子效率和原料的循環(huán)使用、節(jié)能)、環(huán)境保護等問題。
2.5 培養(yǎng)答題能力。
要想學生在高考中拿到一個從未見過、不太熟悉的工藝題不緊張,同時處理得游刃有余,需要我們在高考復習中培養(yǎng)學生工藝題答題能力。
⑴明確工藝題答題的基本步驟
①完成"是什么?為什么?"的問題探究過程
從題干中獲取有用信息,了解生產(chǎn)的原料和產(chǎn)品。引導學生理解物質間的轉化關系、理解物質結構、性質、應用及其內在聯(lián)系。
②完成"做什么?怎么做?"的問題解決過程
引導學生從技術角度分析從原料到產(chǎn)品關鍵進行了哪些反應?利用了什么原理(氧化還原、溶解度、溶液中的平衡)?關鍵操作進行到什么程度最佳?除目標產(chǎn)物外還產(chǎn)生了什么雜質或副產(chǎn)物?雜質或副產(chǎn)物是怎樣除去的?
使學生明確做工藝題不需要拘泥于每個細節(jié),不需要把過多的精力用于分析每步流程,只需把握大的方向即可解題。
⑵熟悉工藝題答題的基本策略
①給信息的反應方程式的書寫基本步驟
結合物質的類別、化合價情況確認反應發(fā)生的本質;確定最關鍵的反應物和生成物;配平關鍵反應物和生成物;再根據(jù)守恒配平或補充其他輔助反應物和產(chǎn)物;依據(jù)題目信息寫好反應條件;結合反應條件和反應體系所處的環(huán)境對各物質的存在形式、狀態(tài)進行修正。
②基本實驗操作檢驗沉淀是否完全。一般敘述為:取上層清液,檢驗其中含有的某一離子。
洗滌沉淀。如問洗滌目的,一般考慮除雜或減少原料的損失;如問如何洗滌,一般敘述為:往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀,待水自然流下后,重復以上操作2-3次。如問用冷水或75%的乙醇代替水的目的,一般是為了減小溶解度(用乙醇還有助于固體的干燥); 如問沉淀是否洗凈,一般敘述為:取最后一次洗滌液,檢驗沉淀表面的雜質離子。
從溶液中得到晶體,一般敘述為:蒸發(fā)濃縮-冷卻結晶-過濾-洗滌-干燥,有時根據(jù)具體物質還應考慮抑制水解、趁熱過濾等特殊操作。
③反應條件的選擇
溫度控制。經(jīng)常從物質的揮發(fā)性、穩(wěn)定性、副反應,對反應速率的影響,對化學平衡的影響,對物質溶解度的影響等方面分析。
提高轉化率。根據(jù)平衡移動原理分析。
反應物用量或濃度。一般是為了提高反應物的利用率,控制副反應等。
pH值控制。通常是為了促進或抑制水解,控制反應的進行程度。
④綠色化學。從原料成本及循環(huán)利用、設備要求、節(jié)能、環(huán)保等角度回答。
⑤化學計算。靈活運用觀察法、比較法拆分與重組法、建構模型法、分類討論法、守恒思想、特殊化與一般化思想、平均化與極端化思想、方程思想、函數(shù)思想等。
⑶強化答題規(guī)范化素養(yǎng)的養(yǎng)成
"細節(jié)"決定成敗,每年高考卷的典型錯題分析都暴露學生的化學基礎不扎實;在分析解答比較復雜的綜合性問題時,思考問題不全面,思維欠嚴謹,實驗探究能力和計算能力比較差,信息素養(yǎng)和學習能力不強,審題不仔細,答題不規(guī)范,不準確。一定要強抓基礎知識的扎實性和學生答題的規(guī)范性,引導學生從出題者的角度審視問題,抓好錯題訂正和消化,使學生形成較強的化學學科素養(yǎng)。
突破工藝題這一富有挑戰(zhàn)的新題型,應以《考試說明》為指導,寬基礎、重素養(yǎng),幫助學生練就"化學的慧眼和慧心", 答題時把握變中求不變,抓住一個關鍵點:一切反應或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務。最終使學生既學到知識,又培養(yǎng)能力。
參考文獻
[1] 江蘇省普通高中學業(yè)水平測試(選修科目).江蘇教育出版社.2010.
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