绿色化学理念下的无机化学实验教学研究

付国妮

（安徽农业大学 理学院，安徽 合肥 230036）

绿色化学理念下的无机化学实验教学研究

付国妮

（安徽农业大学 理学院，安徽 合肥 230036）

在绿色化学理念的指引下，无机化学实验采取了开展微型实验、实施试剂少量化、改进实验方法、选择系列实验、回收再利用实验产物等有效措施实现绿色化教学研究，在取得较好教学效果的同时，降低了实验费用，减少了环境污染.

无机化学实验；绿色化学理念；教学研究

无机化学实验是我校化学实验教学分中心为大一新生开设的一门独立的基础实验课，旨在培养学生的实验技能和创新精神，同时注重学生环保意识的培养.作为农林院校的必修基础实验课，无机化学实验班级和人数较多，这就导致许多常规化学实验对实验室乃至整个环境的污染更加严重，同时也危害了师生身体健康.为了更好地保护师生身体健康和生态环境，在无机化学实验课中实施绿色化学是可持续发展的必要选择.笔者在无机化学实验课的教学过程中，通过不断探索、实践，开展了部分无机化学实验的绿色化教学研究，降低了实验试剂的损耗，减少了环境污染，取得了较好的教学效果，但同时也发现一些不足.

1 绿色化实验教学采取的有效措施

1.1 采用微型实验

微型化实验具有操作简便、试剂用量少、节约经费、节省时间、减少污染等优点，是实现无机化学实验绿色化的一种有效途径.

无机化学实验中的性质实验主要是通过观察明显的实验现象，如溶液颜色的改变、沉淀的生成或溶解、气体的产生等，来验证物质的化学性质.因此，对于性质实验，试剂用量可以采取微量化，只要实验现象明显，便于观察，实验便达到教学效果.

对于本中心所开设的“氧化还原反应”性质实验，在“氧化剂、还原剂与氧化还原反应”、“氧化剂与还原剂的相对性”、“电极电势与氧化还原反应的关系”和“介质的酸度对氧化还原反应的影响”实验中，所需氧化剂、还原剂只要几滴至十滴即可观察到明显的实验现象.如“介质的酸度对氧化还原反应的影响”中“酸度对氧化还原反应速度的影响”实验，只需在两只试管中各加入0.1 m o l·L-1K B r 10滴、0.05 m o l·L-1K M n O42滴，其中一只试管中加入3 m o l·L-1H2S O410滴，另一支加入3 m o l·L-1H2S O41滴,在观察比较两支试管中紫色褪去的快慢时，实验现象非常明显：加入10滴3 m o l·L-1H2S O4的试管中溶液紫色的褪去比加入1滴3 m o l·L-1H2S O4的试管中溶液的褪色快的多.实验现象说明：增大溶液酸度，可以增强的K M n O4的氧化性，从而加快氧化还原反应速度.

1.2 实施试剂少量化

可以微型化的性质实验只是无机化学实验的一部分，一些常用的操作如升温、加热、搅拌、沉淀分离等，因仪器本身的限制，不能设计成微型实验，仍需做常规实验.为了实施无机化学实验绿色化，在不影响培养学生基本技能以及实验结果的前提下，可适当减少试剂的用量.

“粗食盐的提纯”制备实验中，常规称取5.0 g或10.0 g粗食盐.本校学生在进行该实验时，结合本中心实际教学条件，称取2.0 g粗食盐，经过加热溶解，加入0.5 m L B a C l2溶液去除S O42-杂质离子，检验S O42-去除完全后，继续加入0.5 m L N a O H、1.0 m L N a2C O3以除去粗食盐中的C a2+、M g2+、B a2+等杂质，检验C a2+、M g2+、B a2+等杂质离子去除完全后，采用普通漏斗常压下一步过滤去除泥沙以及杂质离子生成的沉淀，滤液浓缩，烘干，即可得到精食盐.经过称重，学生可制备0.8-1.6 g精食盐，完全满足教学大纲中规定教学要求.

1.3 简化实验方法

有些常规实验虽然不能进行微型化或小型化，但可以充分开动学生的创新思维，选择简单易行的实验方法，以减少仪器和试剂的使用，实现绿色理念下的无机化学实验.

“中和热的测定”实验中，在N a O H和H C l于简易量热计中反应前，要保证N a O H温度和H C l温度一致.虽然N a O H和H C l同处于室温环境中，但N a O H温度与H C l还有一定的温差，常用的是使用酒精灯加热温度偏低的溶液.但由于二者温差较小，且进行本实验时环境温度较低，本实验完全可以用手温热温度较低的溶液使其与温度较高溶液温度一致.该操作不需要任何仪器和试剂，即可达到实验目的，又环保节能.

1.4 开展系列实验

在无机化学实验中，许多实验内容相互联系，可充分利用相关反应，让前一个实验的产物作为下一个实验的反应物，以减少化学试剂的消耗和废液的排放，这也是实现绿色化无机化学实验的一个重要方法.

“配合物性质”实验中的“沉淀平衡与配位平衡”实验，即是在一试管中加入5滴0.1 m o l·L-1A g N O3溶液，然后按下列顺序依次完成实验：

逐滴加入0.1 m o l·L-1N a C O3溶液至刚出现沉淀；逐滴加入2 m o l·L-1N H3·H2O溶液至沉淀刚溶解；加入1-2滴0.1 m o l·L-1N a C l溶液至刚沉淀；逐滴加入6 m o l·L-1N H3·H2O溶液至沉淀刚溶解；加入1滴0.1 m o l·L-1K B r溶液至刚沉淀；逐滴加入1 m o l·L-1N a2S2O3溶液至沉淀刚溶解；加入1滴0.1 m o l·L-1K I溶液至刚沉淀；加入适量N a2S2O3（s）至沉淀刚溶解；逐滴加入0.1 m o l·L-1N a2S溶液至刚沉淀.本实验中银的难溶物与配合物之间相互转化，通过观察到的明显的沉淀生成和溶解现象，让学生充分理解沉淀平衡与配位平衡的相互影响：难溶物和配合物之间总是向着更稳定的化合物方向发展的，达到教学效果的同时实现了无机化学实验的绿色化.

1.5 回收再利用实验产物

在绿色化学理念的指引下，不再任意弃置、排放实验产物，可对实验产物进行选择性的回收利用,不仅节约化学试剂,更重要的是可减少或避免有害物质进入环境.

“硫酸亚铁铵的制备”实验中，2.0 g铁屑与20 m L3m o l·L-1H2S O4，充分反应，抽滤后可得到9.0-10.0 g的湿的硫酸亚铁铵晶体，烘干后硫酸亚铁铵的质量还是可观的，实验结束后将硫酸亚铁铵统一回收，保存，可在以后的有机合成实验中用作反应物.学生用自己的研究成果进行实验，可以让他们有一种成就感，有利于培养学生的实验兴趣，同时又让他们深刻理解绿色化学的理念.

2 实验中存在的不足

在开展绿色化无机化学实验的过程中，由于实验条件的限制，一些对师生身体健康和环境危害较大的实验仍只能进行常规实验.“硫酸亚铁铵的制备”实验中，反应物为机械行业产生的铁屑，在敞开的实验装置中，废铁屑中含有的硫、磷等杂质和硫酸反应时生成的H2S、H3P等有毒气体，导致实验室弥漫着强烈的刺激性气味，直接危害师生身体健康，不符合绿色化学的要求，此类实验还需进一步进行改进，以实现有害气体的零排放.

3 展望

笔者在教学过程中主要将上述五种方法有机的结合在一起，以实现无机化学实验的绿色化，在培养了学生较高实验素质和实验技能的同时，显著地降低了教育成本，而且从很大程度上减少了环境污染，更重要的是让学生在实验过程中树立了环保意识.但是，对于急需改进的常规实验，希望能得到相关的政策支持和实验经费的投入，以不断地开拓创新，更加完善实验内容和实验仪器，最大程度上实现绿色理念下的无机化学实验.

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G 642

A

1673-260X（2012）07-0216-02

2012年安徽省高等学校省级优秀青年人才基金项目（2012SQRL066）；2011年安徽农业大学校青年基金重点项目；安徽农业大学稳定和引进人才科研资助项目