化学实验教学中尝试“绿色化”观念

王锡栋+金莲萍

【摘 要】绿色化学，是从源头清除污染的一项措施。在绿色化学的思想指导下，用预防化学污染的新思想、新方法和新技术，对常规实验进行改革，用尽可能少的试剂来进行实验，用最佳的实验方法极大地减少或消除实验室的“三废”，用不同的实验形式使绿色化概念深入人心。

【关键词】绿色化学;化学实验教学;实验改革

绿色化学已成为当前化学研究的热点和前沿，而且是21世纪化学发展的重要方向之一。作为21世纪的一名化学教师应该认识到绿色化学教育是21世纪化学学习与教学的新挑战。

中学化学教学中，化学实验是化学教学中必不可少的一个重要环节，化学实验室所排放的“三废”对环境所造成的污染不容被忽视。虽然实验室每次实验的排放量不多，但是全国数以万计的实验室，每天有成批的学生在做各种各样的实验，这种“聚沙成塔”的累计效应就比较大，而且化学实验室排放的污物成分复杂，难以处理。因此我们必须认识到减少化学实验室污染的紧迫性以及改革中学化学实验的重要性，必须把绿色化思想渗透到中学化学实验教学中。

1药品利用绿色化

1.1尽量少用

尽量少用就是在确保实验效果的前提下，实验中试剂的浓度和用量降至最低限度。对于同一个实验，很明显用量越少，那么产生的污染也必然越少。“微型化学实验”和“微量化学实验”是减少实验药品用量的最佳措施。

微型化学实验，即在微型化的仪器中（如点滴板、井穴板、注射器、多用滴管、分叉管、三通玻璃管…）进行化学实验，对实验必须进行重新设计与探索。教学演示时可通过幻灯机或实物投影仪加以放大，确保实验效果。

微量化学实验，即采用常规的小量实验仪器和设备进行实验。常规实验的小量化是在不改变实验的方法、不改变操作技术的前提下，采用常规的小容量仪器，药品用量减量。如苏教版化学1P24活动与探究物质的量浓度溶液配制将100mL体积改为50mL;P91观察与思考浓硫酸的脱水性实验蔗糖的用量减少一半;学生实验均采用小试管进行有关的性质实验，但不影响实验效果。

1.2循环使用

首先，循环使用，就是对实验后的药品进行循环使用，因此减少了污染，节省了药品。如用“碘锤”做碘的升华实验，用封有氯化铵固体的玻璃管做氯化铵的分解实验，用封有二氧化氮的两个连通的玻璃球进行温度对化学平衡影响的实验……。

其次，循环使用，是将未反应的物质进行重新利用，从而提高了药品的利用率。如铜和浓硫酸反应的学生实验，采用铜片会产生以下几种不良现象：①加入铜片的量学生往往控制不当;②不能及时地终止反应，使产生的SO2量增大，环境污染加重;③易产生黑色的固体;④多佘的铜片往往得不到很好的回收。若将铜片改为铜丝，通过抽提铜丝，使铜丝及时脱离反应体系，减少污染，减少铜的消耗，避免黑色固体的产生，实验现象明显，且未反应的铜丝可反复使用，大大减少了铜的用量及实验的准备工作。

1.3回收再用

回收再用就是对实验后的“三废”进行回收处理继续使用。如将实验室制氨气后的氯化钙固体进行回收，作为干燥剂使用;将碘的四氯化碳溶液进行回收提取碘;将《硫酸铜结晶水含量测定实验》的无水硫酸铜进行回收，重新制成硫酸铜晶体;将镁、铝性质实验后的镁带、铝片冲洗干净，继续使用……。

1.4废物利用

废物利用就是把我们身边的生活废弃物（如废铜烂铁、旧电线、废干电池、废银液、废铝箔、牙膏壳、牛奶瓶铝盖、矿泉水瓶、塑料药片板、眼药水瓶等）拾起来、积起来、利用起来，减少环境污染。通过开展化学课外实验、家庭小实验、研究性学习等活动，使全体学生行动起来，将周围的废物利用起来，达到变废为宝，净化环境、绿化家园之目的。

2污物处理绿色化

2.1有毒废气不放

在实验室中，一项重要的污染就是有毒气体的排放。所以对尾气加以处理是减少大气污染、加强环保的重要环节。对尾气的处理常用以下几种方法：

2.1.1变：就是把有毒气体转化为无毒气体。如尾气CO，我们就可以用点燃的方法，把CO转化为CO2而减少污染;

2.1.2吸：就是对尾气进行吸收。譬如产生的气体是SO2、Cl2、H2S，那么就可以用氢氧化钠溶液加以吸收（可以直接通入NaOH溶液或者用浸有NaOH溶液的棉花球），使之转化为无毒的物质。

2.1.3封：使反应在密闭系统中进行，将有毒气体收集起来进行后处理。①利用注射器。如在注射器内进行铜与浓、稀硝酸的反应，将NO、NO2收集在注射器内，然后将其注入NaOH溶液中。②利用气囊和气球。如Cl2与Cu、Fe、P、H2反应、氯水的漂白性实验均可用橡皮塞将其密封起来，外接一个内有NaOH溶液的气球或气囊。

2.2有毒废液不排

在实验中，另一项重要的污染物就是有毒液体的排放。对有毒液体进行处理，可大大减小对水域、土壤所造成的污染。我们要求学生统一将有毒废液倒在指定的容器内，进行集中处理。如对重金属的盐溶液用石灰乳或者硫化物进行处理;对氰化物溶液用FeSO4溶液处理;……

3实验设计绿色化

3.1方法多样

方法多样是指要完成一个化学实验可选用多种的实验方法，采用多种的化学药品，充分考虑药品使用和反应产物的绿色化。如实验习题“浓、稀硫酸的鉴别”，经学生讨论得出了二十多种鉴别方法。

实验方法 实验方法

1.观察色、态，无色粘稠状的液体为浓硫酸。 12.在萝卜上挖一个洞，分别加入浓、稀硫酸，萝卜萎缩，液体从洞中溢出久置后变黑的是浓硫酸。

2.在相同条件下进行加热，首先沸腾的是稀硫酸。

3.滴加到氯化钠固体中，产生白雾的是浓硫酸。 13.在白纸上写字变黑的是硫酸。

4.用手掂相同试剂瓶中相同体积浓、稀硫酸的质量，质量大的为浓硫酸。 14.分别滴加到棉花、蔗糖、木屑、……上，变黑的是浓硫酸。

5.用天平称量相同体积的浓、稀硫酸的质量，质量大的为浓硫酸。 15.分别滴加到蓝色石蕊试纸上，先变红后变黑的是浓硫酸。

6.在盛有少量水的试管中，分别加入浓、稀硫酸，烫手的一支是浓硫酸。 16.加入铜片加热，溶液变蓝，产生刺激性气味气体的是浓硫酸。

…… ……

从绿色化角度考虑，应选用无污染、药品常用易得、实验装置简单、操作容易、实验需时短、实验现象明显、可靠的鉴别方法，因此我们选用了6、7、13、14、15等实验方法。

3.2仪器多样

仪器多样是指我们在设计实验中，既可以用常规实验仪器，也可用微型实验仪器，亦可采用代用品或自制仪器，充分考虑实验过程的绿色化。如铜与浓、稀硝酸的反应既可以在试管中进行，在试管口上方套一气球，也可以在在注射器中进行;卤素间的置换反应，既可以在试管中分别进行，也可以在井穴板中（可以是购置的也可以是代用品）进行，亦可在分叉管内或者三通管中进行组合实验。

3.3实施多样

实施多样是指在组织实验时，实施的形式可以多样化。要根据具体的实验内容、实验所需的时间、学生的实际操作水平、学校的实验条件，因地制宜，充分考虑实验绿色化的综合效果。

3.3.1教师演示实验

对于一些实验装置比较复杂，操作难度较大的、有一定的危险性且对环境带来较大污染的、综合性较强的实验，可以由教师进行课堂演示。如氢、氯爆炸实验;铜、铁、磷、氢气在氯气中的燃烧实验;二氧化硫、硫酸、硝酸等的性质实验;铝热反应实验;…。进行这些实验时，教师一定要向学生说明实验时应注意的实验事项，要充分体现绿色环保意识、药品经济意识、安全意识和目标意识。这些实验由教师进行演示比由学生自己完成更安全、更成功、更有效、更节省时间，可减轻污染程度。实验过程的安全措施和尾气处理措施对学生起着潜移默化的教育作用。

3.3.2学生分组实验

学生分组实验一般是在新课学习后进行的一种巩固性实验，实验的目的是对所学的知识进行巩固并加深理解。根据大纲的要求，开设学生分组实验，要求学生做到以下几点：

实验前，要求学生对所学的知识进行复习，开动脑筋，充分考虑药品的用量、有害物质的使用和排放等问题，充分考虑绿色化。

实验中，要求学生必须在操作过程体现绿色化。①试剂的取用要求做到适量，以免多余试剂的处理带来操作上的麻烦和引起试剂的浪费。如试纸分成小块使用，药品逐滴滴加，……等。②仪器的选择要简单、轻便，价格低廉，甚至利用废品。③有毒气体必须要有吸收装置，有毒物质必须经过处理使之转化成无毒物质。④实验后的废物必须倒在指定的容器内，统一进行处理和回收，不能任意将其冲入水槽中流入地下管道，引起污染。

实验后，在实验报告中必须进一步研讨绿色化。实验报告的内容，除要求学生报告常规的内容外，还要求对实验中的某些问题做进一步的专题研讨，并在此基础上提出改进的设想和措施。如：浓、稀硫酸的鉴别、苯的溴代反应、碘的提取、……等实验，学生提出了多个绿色化的实施方案。

3.3.3多媒体虚拟实验

一些实验操作复杂、实验需时较长、危险性大、毒性大、污染严重，如铁与水蒸气的反应、石油的分馏、石油的裂化、煤的干馏、苯的溴代和硝化反应、……等，不宜在课堂进行演示，但这些实验对学生学习新知识、掌握新知识却起着举足轻重的作用，对这些实验我们便可以考虑采用多媒体技术加以解决。

总之，在绿色化学的思想指导下，用预防化学污染的新思想、新方法和新技术，对常规实验进行改革，在实验教学中重视实验绿色化，在实际操作中体现实验绿色化，让学生在做（实验）中感受（实验绿色化的重要性），在感受（实验绿色化的重要性）中做（实验），在做中意识到节省药品、节省时间、安全操作、环境保护的重要性，从而增强环保意识，树立绿色观。使绿色化观念深入到每一位学生的心目中，达到学生能在思想上予以高度的重视，在行动上能得到较好的体现，最终让人人都认识到绿色化学教育的重要性和迫切性。