中学化学实验绿色化的实践与探索

施议枫

【关键词】绿色化学 微型实验

实验创新

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2013）09B-0021-02

化学造福人类，但同时在一定程度上也给人类生存的环境带来负面影响。自工业革命以来，环境问题日渐突出，有关资料显示，目前全球每年产生的有害废弃物达3亿～4亿吨，使环境不堪重负，并严重影响着人类的生存。1991年，“绿色化学”由美国化学会（ACS）提出并成为美国环保署（EPA）的中心口号，并得到了全世界的积极响应。绿色化学又称环境友好化学，其核心是利用化学原理尽可能将反应物全部转化为人类期望的最终产物，从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。

用绿色化学的理念对化学实验进行改革与创新，应成为新课改背景下中学化学实验发展的主流。在中学开展绿色化学实验有以下三个方面的效益：一是环境效益，绿色化学实验有助于从源头控制污染，减少污染物的排放；二是经济效益，绿色化学要求我们改进实验方法，创新实验设计，从而节约化学药品，提高原子利用率，减少污染物的排放；三是教育效益，在化学教学中实现实验教学绿色化可以为师生提供创新的空间和施展才华的机会，提高师生的环保意识和综合素质。笔者在教学中主要从以下几方面对绿色化学实验进行了初步的实践与探索。

一、用绿色化学观指导实验创新

要实现化学实验教学绿色化，必须从源头上减少化学污染物的生成和排放，这就要求我们对实验方案和实验装置进行必要的优化或改进。例如，钠在空气中燃烧的实验，常规方法中生成的过氧化钠呈烟状释放到空气中，既污染环境，又不易观察生成物的颜色。为此，笔者对实验作了一些改进：用一块白铁皮（或铝片）折起四边成小盒状，将一绿豆大小的钠吸干煤油后放在白铁皮（或铝片）上，并将其置于三角架上，用酒精灯加热，钠很快便熔化、燃烧。改进后的实验具有如下优点：生成的过氧化钠基本留在白铁皮（或铝片）上，既有利于环保，又容易观察产物的颜色；冷却后取出燃烧产物，可将白铁皮（或铝片）清洗干净擦干以备后用。

又如“氯气的性质”的实验经常要用到新制氯水，需要通过二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气，或把氯气通入水中而制得，制取装置复杂，步骤繁琐，安全性差，污染物排放多。为了弥补这些实验缺陷，可进行如下改进：取2g氯酸钾放入烧瓶中，用量筒量取10mL的浓盐酸加入烧瓶，迅速塞紧橡皮塞，充分振荡，可观察到黄绿色气体充满整个烧瓶，再向烧瓶加入100mL的水，充分振荡，可制得氯水。改进后的实验，可最大化地利用生成的氯气，避免残留氯气泄露到空气中，引起空气污染，而且药品用量少，操作简便。

二、提倡化学实验微型化

微型实验有许多优点：其一，微型实验的试剂用量少，产生的尾气和其他废弃物也大大减少，可减少环境污染；其二，微型实验仪器体积小而价格较便宜，药品用量减少而反应时间短，设计简单而装洗容易等，在中学化学中推广微型实验可节约资金，提高教学效率；其三，由于微型实验仪器、装置小，药品用量少，学生在操作时必须更加小心谨慎，可培养学生专心致志、勤俭节约的精神，加强学生的低碳环保意识。在近几年的化学实验教学中，笔者也设计了一些微型化学实验，例如初中化学“碳还原氧化铜”的实验，课本所用方法过程相对复杂，实验时间长，现象不明显，为了避免这些缺点，可进行如下改进：在研钵中将木炭粉与氧化铜按质量比1∶9混合均匀，并填装于直角玻璃管中，玻璃管一端用橡皮管和止水夹封住，另一端插入盛有澄清石灰水的小试管中，后将玻璃管置于酒精灯火焰上加热，其装置图如图1。

本实验的优点是：仪器易得，装置微型，操作简易，反应时间短，药品用量少，现象明显。

三、规范实验废弃物处理，减少对环境的污染

中学化学实验室是一种不容忽视的污染源，其污染种类复杂，虽然每次的排放量不大，但聚沙成塔，累积起来会造成较大的毒害。据教育部2010年的统计数据，目前我国拥有普通高中14058所，初中5.49万所。每天数以万计的中学生在做着各种各样的化学实验，从中产生了大量的污染物。因此，在中学化学实验室规范废弃物处理刻不容缓。在对实验废弃物的回收处理中本校实验室有这样一些做法：（1）废气处理：对于碱性气体可用酸液吸收，酸性气体可用碱液吸收，有毒的可燃性气体可燃烧处理；（2）废液处理：一般将重金属盐溶液用石灰乳或硫化物进行处理；综合废液一般在酸化和碱化处理后，加入高分子混凝剂，清液可直接排放，沉淀物作废渣处理；（3）废渣处理：化学实验室的固体废弃物相对比较少，毒性也比较小，因而主要做填埋处理；（4）实验室的很多废弃物可以回收利用，如：废弃的玻璃导管可以改装为滴管；底部穿了孔的试管可用作简易启普发生器；回收的废酸液可用于清洗厕所；对于用来做萃取实验的CCl4废液，可加入Na2SO3溶液把I2转化为I-，分液后回收使用。教师可以让学生参与到废弃物的处理中，使学生在实验中养成环保节约的意识和回收废弃物的良好习惯。

四、采用多媒体技术，模拟化学仿真实验

多媒体技术在教学中的应用，对提高教学质量有着重要的作用。利用计算机模拟化学实验可减少药品的损耗，安全方便快捷无污染，并且直观生动，学生容易接受。一般情况下，对于以下几类化学实验，可用多媒体进行仿真实验：（1）实验所用的试剂毒性大，产生污染严重，对师生健康造成一定影响的，如一氧化碳制取及还原氧化铁的实验；（2）安全系数低，用到易燃易爆强腐蚀性试剂的，如用CO还原氧化铁的实验；（3）从分子原子角度分析化学反应原理的，如初中化学中的电解水的实验，通过水通电的微观变化理解“在化学变化中分子可分而原子不可分”的化学原理；高中化学中的电解饱和水的实验，可通过多媒体动画技术，如FLASH，呈现电解液中离子的移动和外电路中电子的移动。

当今社会环境污染问题日渐加剧，绿色化学作为一种新理念越来越被更多的人接受。我们应该在化学实验中进行绿色化设计，从节约资源和防止污染的角度出发重新审视和改革传统化学实验，为保护环境做出应有的贡献。

（责编 易惠娟）