高中化学探究性实验绿色化改进的有效策略和途径

吴梅花

虽然人教版高中化学新教材在编写实验教学内容时对化学实验进行了绿色化改进，但仍然有些实验未能很好地顾及环境污染问题和对有毒物质的妥善处理问题，对师生的健康造成一定的影响。鉴于此，在高中化学探究性实验教学中，在尽可能满足教学要求的前提下，教师应采取科学有效的策略，通过有效的途径使高中化学探究性实验绿色化。下面结合本人高中化学探究性实验教学的实际情况，谈谈高中化学探究性实验绿色化改进的有效策略和途径。

在高中化学探究性实验教学中，教师要通过遵守仪器的使用规则、采用绿色实验方案、规范操作、选用合适的实验装置、科学回收处理化学实验废弃物等实际措施，在探究性实验教学中时时渗透绿色化学的理念，重视培养学生绿色化学实验意识和良好习惯，提高学生的实验能力，从而实现探究性化学实验的绿色化。

实验装置绿色化

化学教师在探究性化学实验教学过程中，要科学有效地对有可能产生污染的实验装置进行改造。为此，一方面要寻找各个探究性化学实验之间的必然联系，科学地调整实验顺序，通过实验循环设计及实验次序调整等方式，将前面实验的产物用于后面的实验，或将分散的实验有效组合，将探究性化学实验设计成一个连续的过程，节约实验时间和药品，提高化学药品的使用率和原料的利用率，减少实验废物的排放，加大化学实验的周期，提高探究性化学实验的效率。如将氯气的制取、漂白性质和尾气吸收组合成一个实验，实现氯气实验的绿色化。另一方面，尽量使探究性化学实验过程密闭，使探究性化学实验过程中产生的有害、有毒气体在密闭装置内被除去，不对环境和人体产生威胁。如在做蔗糖和浓硫酸的反應实验时，在一个大的水槽中放入一块高于水面的大理石，将反应装置置于大理石上，用一个大烧杯罩住反应装置和大理石。又如焰色反应实验，可将各种金属盐的酒精溶液（酒精与蒸馏水的体积比为8：1）分别装入小喷瓶中，进行焰色反应时只需对着酒精灯火焰喷一喷即可。还有，可将探究性化学实验进行一定程度的微缩和改造，比如将试剂瓶、容量瓶、烧杯等换成小试管、点滴板、多用滴管等微型仪器等。如在氨气的制备实验、氯气的相关实验以及生成二氧化硫的实验中，可使用小青霉素瓶、注射器等自制微型实验仪器;在浓硫酸的性质等实验中用白色点滴管替代常规试管，等等。实验仪器的体积小，药品用量就少，污染物也会减少，安全系数更高、实验更快速、效果更明显，从而保证探究性化学实验的绿色化。

实验试剂绿色化

教师在充分考虑化学实验的探究特性、绿色化及可行性、有效性的前提条件下，不仅可以减少化学实验试剂的用量，还可以改进实验药品的组成。第一，师生要严格按实验规定量取试剂，试剂的取量一定要适宜，尤其是制取二氧化氮、一氧化氮等有毒气体时，不是试剂量越多实验效果就越好。比如制取 SO2气体时，固体 Na2SO3只要多取用一点点，SO2的产生量就会多出好几倍。第二，在实验室要考虑科学地改进药品的组成，提高原子利用率，减少有害物质的产生。如氯气的实验室制法，课本中的试剂是浓HCl和Mn0，若将此实验的试剂改成浓HCl和KC1可提高原子的利用率。第三，尽量让实验试剂重复使用，有效提高试剂的使用效率，减少环境污染。教师要科学合理、有计划地安排实验课程，尽可能将使用同样试剂的实验或生成物能用于后一个实验的实验安排在一节课中进行，充分利用药品，减少化学反应后的产物或者溶液的浪费。如中和滴定实验中剩余的硝酸可以在铝、铜及其化合物的性质等实验中继续使用，葡萄糖的银镜反应实验中会生成银，银和稀硝酸加热反应可以重新生成AgNO3，铝和硝酸铜反应可以做“铜树”等实验。第四，化学实验试剂生活化。教师可以用日常生活中的用品充当实验试剂，如在焰色反应实验中用食盐替代钠的化合物，在碳酸钠与碳酸氢钠稳定性实验中用生活中的苏打和小苏打替代碳酸钠和碳酸氢钠，在碘的性质实验中用米汤替代淀粉……既可以增加化学实验的趣味性，提高学生的学习兴趣，还能降低探究性实验的危险系数，促进实验绿色化，消除学生实验的畏惧心理，拉近学生与化学实验的距离。第五，尽量选择可替代、低污染的化学试剂。在高中化学探究性实验教学中，在不改变实验原理的前提下，应尽可能地选择低污染的试剂替代实验室试剂，如在卤素单质的萃取实验中选取同样具备萃取效果的无毒试剂二氯甲烷替代四氯化碳进行实验，在乙烯的制备中用氧化铝替换硫酸进行实验等，实现实验绿色化。

实验操作绿色化

在高中化学实验中，常常会因学生的不规范操作引起一些教学事故，严重污染环境。为此，教师要让实验操作过程绿色化。一要让实验之前的预处理绿色化，实验前教师要给学生讲清楚实验的每一个步骤并规范实验的每一步操作，明确要求，科学地准备实验药品、试剂，对实验装置进行细致的检查，保证装置的科学性和气密性。二要让实验过程绿色化。师生在进行实验时要规范操作每一个实验步骤，如在配制溶液时一定要用玻璃棒引流，防止液体从烧杯口溅出;用镊子夹取钠而不是直接用手拿取，等等，减少不规范操作可能对环境或自身健康造成的影响。此外，实验废物处理也要绿色化。化学实验结束后，教师应当及时要求并监督学生处理干净实验中使用过的仪器，妥善处理剩余药品和试剂，恰当处理好实验中产生的固体废物和液体废物——酸性、碱性、含有重金属离子的废液。一般采用中和法处理探究性化学实验后的酸性或者碱性废水，采用氧化还原法（选择绿色双氧水、臭氧等氧化剂）除去硫化物、油类等还原性废液，采用沉淀法处理含重金属离子的废液，力求做到化学实验废弃物处理绿色化。

总之，在注重和倡导绿色环保的今天，在高中化学探究性实验中，教师要高度重视实验的绿色化。实验理念绿色化、实验装置绿色化、实验试剂绿色化和实验操作绿色化是实现高中化学探究性实验绿色化的有效策略和途径。

基金项目：甘肃省教育科学“十三五”规划2018年度课题《绿色化视野下高中化学探究性实验的改进研究》阶段成果（课题立项号：GS [2018]GHB1096）。

 编辑/王一鸣 E-mail：51213148@qq.com