基本信息
- 项目名称：
- 利用粉笔开展绿色化学实验探究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 在传统无机化学实验教学中，元素化学实验部分所用试剂种类多，用量大，实验过程中易产生大量的废液、废渣，既增加试验成本，又造成环境污染。 针对传统无机化学实验教学的缺点和不足，我们以粉笔作为载体对无机化学实验的一些实验项目进行微型化、绿色化研究，取得良好的实验效果，不仅有效提高实验教学的效果，节约成本，同时符合“绿色化学”的理念。
- 详细介绍：
- 绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学，是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生产和使用。绿色化学的主要特点是：充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；在无毒、无害的条件下进行反应，以减少向环境排放废物，实现“零排放”；提高原料的利用率；生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。 在传统无机化学实验教学中，元素化学实验部分所用试剂种类多，用量大，实验过程中易产生大量的废液、废渣，既增加试验成本，又造成环境污染。实验多采用试管实验，存在许多不足，如试剂用量大、实验成本高、“三废”多[1]。再如硼化合物的焰色反应在坩埚或表面皿中进行，试剂用量大，其反应面积大，且火焰不稳定[2][3]。 粉笔的主要成分是碳酸钙和硫酸钙，或含少量的氧化钙。无尘粉笔属普通粉笔中加入油脂类或聚醇类物质作粘结剂，再加比重较大的填料，如粘土、泥灰岩、水泥等，这样可使粉笔尘的比重和体积都增大，不易飞散。粉笔化学性质稳定、价格低廉、有良好的吸附性能,在化学实验中可以作反应物载体、填充物、反应容器或外壳、层析支持剂，是一种方便、实用的化学实验的载体[4][5]。 针对传统无机化学实验教学的缺点和不足，我们以粉笔作为载体对无机化学实验的一些实验项目进行微型化、绿色化研究，取得良好的实验效果，不仅有效提高实验教学的效果，节约成本，同时符合“绿色化学”的理念。 实验目的 ⑴通过实验探究以粉笔作载体进行离子鉴定、焰色反应等，并与试管、蒸发皿等仪器的实验效果对比； ⑵探究粉笔实验在用量、现象、效果等； ⑶总结利用粉笔开展化学实验的优点，进一步增强环境保护意识和绿色化学的理念。 实验结果表明： 用粉笔作载体进行化学实验由许多优点： ⑴试剂用量少，成本低，实验现象明显。 ⑵操作简单、方便，节约时间。实验中不需要洗涤试管等仪器，也不需要定量量取试剂。 ⑶提高化学反应的灵敏度。粉笔的吸水作用及耐火烤实际上可起到对试剂的浓缩作用，从而可以提高化学反应的灵敏度，实验项目在“减量化”的同时，还可以“低浓度化”进一步减少试剂用量。 ⑷粉笔实验无大量废水排放，实验所产生的含化学物质的粉笔量少且为固体废物处理方便，有利于环保。 ⑸粉笔价格便宜、易得、易加工。用粉笔头做实验更是变废为宝，提高资源利用率。 总结：以粉笔作为载体进行离子鉴定和颜色反应，具有试剂用量少，实验成本低，操作方便，现象明显，粉笔价廉易得、易加工，无废水排放，有利于环保等特点，是开展绿色化学的较好材料，在无机化学实验教学中值得研究、提倡与推广。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的： 探究以粉笔作为载体开展绿色化学实 验。 基本思路：以粉笔作载体与试管、滤纸、表面皿等仪器实验对比，研究粉笔在离子鉴定、焰色反应、气体鉴定等方面的实验效果，总结粉笔实验在用量、现象、效果等方面的优点。
科学性、先进性及独特之处
- 粉笔价廉易得、易加工、性质稳定、吸附性强。以粉笔作为载体进行实验较大程度减少试剂用量，节约实验成本，操作简单安全，无废水排放等环境问题，是开展绿色化学的很好材料。
应用价值和现实意义
- 以粉笔作为载体进行实验较大程度减少试剂用量，节约实验成本，操作简单安全，适于开展学生实验。另实验中无废水排放，可利用废弃粉笔头进行实验，这对于保护环境，节约资源有重要的现实意义。
学术论文摘要
- 粉笔具有价廉易得、易加工、性质稳定、吸附性强等特点。以粉笔作为载体进行化学实验在很大程度上可以减少试剂用量，无废水排放，某些实验结果可以长期保留，是开展绿色化学的很好材料。通过实验研究用粉笔作载体进行离子鉴定、焰色反应等，并与试管、蒸发皿（或坩埚）等仪器的实验效果对比，总结粉笔实验在用量、现象、效果等方面的优点。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]王红云,钟四姣.关于化学实验设计环保问题的思考.化学教育,2008，29(4).68-70 [2]蒋碧如,潘润身.无机化学实验[M].北京:高等教育出版社,1985,5 .131-132 [3]李铭铀.无机化学实验[M].北京：北京理工大学出版社,2009,7.111 [4]袁东霞,郭宝峰.以粉笔为载体的几则高中化学实验改进.化学教育[J]，2010，31(9).72-88 [5]卢玉妹.粉笔在化学实验中的应用.保定师范专科学校学报[J],2005年第18卷,第02期.32-33 [6]王红云，钟四姣.滤纸上化学实验的研究.化学教育[J],2008,29(8).60-62 [7]北京师范大学无机化学教研室等.无机化学实验[M].北京:高等教育出版社,第三版,2001,5.169-172 [8]北京师范大学等五校无机化学教研室等.无机化学[M].北京：高等教育出版社,第四版,2003,1.596
同类课题研究水平概述
- 目前，在高校化学实验都在向绿色化、微型化方面转化和拓展，实验仪器方面主要集中在微型化、环保型，试剂方面则集中在微量化、低毒性、低排放等。另外一方面，通过利用一些简单易得、绿色环保的材料作为载体来代替常规仪器进行化学实验，同样达到绿色化、微型化的要求，如“滤纸实验”（王红云，钟四姣.滤纸上化学实验的研究[J].化学教育,2008,29(8).60-62）。粉笔以其价廉易得、性质稳定、吸附性强等特点也是一种很好的实验载体，见诸文献报道的主要集中于一些趣味性化学实验或金属离子焰色反反应。 本实验研究用粉笔作载体进行离子鉴定、硼化合物焰色反应等，与试管、蒸发皿（或坩埚）等仪器的实验效果相比，在试剂用量、实验效果、废液排放、操作方法等方面具有十分明显的优越性，符合化学实验绿色化、微型化的理念。 尚未见用粉笔作载体进行离子鉴定、硼化合物焰色反应等的文献报道。
