绿色化学理念下的高中实验改进二则

何大明++卢露苔++洪庆友��

摘 要：绿色化学是从源头上减少或消除污染，实现原子利用率的最大化。本文通过微型实验探究二氧化硫性质，整合装置观察钠和氯气反应，让学生多参与化学实验的创新与改进，潜移默化地渗透绿色化学理念，不仅符合课程标准的要求，还有助于培养学生的科学素养。

关键词：绿色化学；实验；改进

绿色化学（green chemistry），是研究利用在化学产品的设计、开发和加工生产过程中减少或消除产生对人类健康和环境有害的科学，其核心内容是从源头上减少或消除污染，实现原子利用率的最大化。化学实验产生的废水、废气、废渣等会对周围环境造成不同程度的污染，甚至影响师生身体健康。下面笔者结合高中化学实际教学，探讨绿色化学理念下的高中实验改进。

一、 微型实验探究二氧化硫性质

对比常规化学实验来说，微型化学实验是开展探究性学习最有效的工具，是走向探究性学习的现实选择。探究性学习是学生自主地获取知识和技能，体验和了解科学探究过程、方法，形成和提高创新意识，树立科学的价值观的活动过程。开展探究性学习，如果使用常规的实验仪器，由于仪器规格已经定型，比较大，组装麻烦，占用空间大，所需药品量多，操作复杂，实验时间长，再由于分组实验，难以实现每人动手和随时随处通过实验进行探究性学习。相比之下，微型实验仪器的小巧、简便、快速、节约、安全等优点，方便每位学生随时随处遇到问题就设计实验、做实验，从实验中思考并探讨结论，开展探究性学习。

在二氧化硫的制取及性质探究实验中，仪器组装比较复杂，药品用量多，而且容易造成二氧化硫逸出污染环境。基于此，笔者使用了微型实验仪器来完成这一系列实验（如图1所示）。

（一） 用6孔井穴板代替6个反应器，塑料滴管代替分液漏斗。先检查气密性：在后5个井穴中装入少量水，盖好长进短出的导管塞，在第1个井穴的长导管上插入塑料滴管，挤压滴管，各井穴中均有气泡冒出，说明气密性良好。

（二） 把水倒入大烧杯，在第1个井穴中装入小半勺亚硫酸钠粉末，作为制取二氧化硫所用。

（三） 在第二个井穴中滴几滴紫色石蕊试液，检验二氧化硫的酸性；在第3个井穴中滴几滴品红溶液，检验二氧化硫的漂白性；在第4个井穴中滴几滴高锰酸钾溶液，检验二氧化硫的还原性；在第5个井穴中，滴几滴酸化的硫化钠溶液，检验二氧化硫的氧化性；在最后一个井穴中加入几滴氢氧化钠溶液，进行尾气处理。

（四） 盖好长进短出的塞子，吸1/5滴管的浓硫酸，插入第1个井穴的长导管上，輕轻挤压滴管，观察现象。可以很快观察到紫色石蕊试液变红，品红和高锰酸钾褪色，硫化钠溶液中有黄色的浑浊，一次性验证了二氧化硫的几种性质。由此不难看出，微型化学实验是更有利开展探究性学习的有效工具。

二、 整合装置观察钠和氯气反应

改进实验装置是降低污染和改善危害，有效渗透绿色化学理念的重要途径。教师可以立足实验的实际情况，结合学生已有知识经验和技能，引导学生积极思考、大胆探索、突破革新，适时适当地改进实验装置，将实验对环境的污染降低到最低程度。

例如，人教版化学必修2中讲授离子键时列举了金属钠与氯气的反应，实验操作方法是：取一块绿豆大小的金属钠，用滤纸吸净煤油，放在石棉网上，用酒精灯微热。待钠熔成球状时，将装有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠的上方。

经过实际操作，发现该实验存在以下缺点：1、要另外搭建制取装置收集氯气；2、预先收集的氯气在课堂演示时会泄露而产生污染，影响课堂效果；3、氯气用量大导致原料浪费；4、难以控制加热时间。时间过短，只能看见其冒烟而不见燃烧，加热时间过长，钠燃烧起来，此时将氯气瓶倒扣在其上时不能充分说明钠是在 Cl2中燃烧。基于这些，笔者进行了如图2所示改进。

（一） 实验装置图和药品

1. 按如图2组建好装置，检查装置的气密性，在具支试管Ⅰ中加入少量的高锰酸钾固体，在管口插入吸有浓盐酸的注射器。

2. 在具支试管Ⅱ内放入少许石棉绒，在石棉绒上放一粒绿豆大的金属钠 （吸干煤油，除去氧化膜）。

（二） 实验操作

1. 打开止水夹a，关闭b、c。将适量浓盐酸滴入装有高锰酸钾固体的具支试管Ⅰ中，当具支试管Ⅰ充满黄绿色气体时，关闭止水夹a，打开b。用注射器收集约50 mL氯气。关闭止水夹b。

2. 加热具支试管Ⅱ，当金属钠熔成球状时，打开止水夹c，推压注射器，使氯气进入具支试管Ⅱ，会发现金属钠燃烧，然后引导学生观察现象：火焰呈黄色，有浓浓的白烟；撤去酒精灯，停止推注射器，则燃烧停止。再推，金属钠又燃烧，火焰忽亮忽灭。反应后，试管壁附着白色固体氯化钠。整个过程现象明显。

3. 实验结束时，关闭止水夹c。

实验改进后有以下明显优点：

（1） 整个装置固定在一块纸板上，体现了新方法、新材料的应用。

（2） 极好的解决了气体的制取与性质实验相统一的问题，即用即得，操作方便，便于控制。

（3） 实验过程中试剂用量少，节约药品，实验现象明显，符合实验微型化。

（4） 增加尾气吸收装置，避免对环境的污染，符合绿色化学理念。

（5） 用注射器取用、贮存氯气比用集气瓶更方便、安全。

总之，绿色化学是一种新的教育理念。我国在 2003 年由国家教育部正式颁布的《普通高中化学课程标准（实验）》中明确提出，在设计必修课程时，应将绿色化学理念融入其中。在平时的实验教学中，让学生多参与化学实验的创新与改进，潜移默化地渗透绿色化学理念，不仅符合课程标准的要求，还有助于培养学生的科学素养。endprint