高中化学实验绿色化改进的初步研究

胡爱民

摘  要：高中化学实验涉及到了酸、碱、重金属盐、污染性气体、有害有机物等物质，对高中化学分组实验的绿色化改进的研究能达到节约资源、降低污染物产生的目的。

关键词：高中化学;分组实验;绿色化改进

一、化学实验绿色化的涵义

“化学实验绿色化”就是在满足教学要求的前提下，设计的化学实验彻底消除或尽量减少使用和产生有害物质，从源头上消除化学实验对环境和人类健康的负面影响。在进行化学实验时，选用无毒、无污染的原料，采用合理、高效的反应途径降低或消除污染物的产生，甚至达到原子的完全利用，对产生的废弃物进行回收处理，这是从实验前、实验过程中、实验结束后三个方面解决化学实验产生污染的思路。

二、高中化学实验的现况

化学是自然科学的一个组成部分，高中化学是与义务教育化学或科学课程相衔接的基础教育课程，是落实立德樹人根本任务、发展素质教育、弘扬科学精神、提升学生核心素养的重要载体。高中化学实验是高中化学教学中的重要内容，能使学生直观地认识物质的性质、变化规律等知识。

高中化学实验开展中主要涉及到了酸、碱、重金属盐、污染性气体、有害有机物等物质，其中酸主要有盐酸、硫酸、硝酸、氯水、溴水、草酸等;碱有氢氧化钠、氢氧化钙、氨水等;盐类主要有硫酸铜、氯化钡、硝酸银、硫氰化钾、重铬酸钾等;污染性气体主要有氯气、二氧化硫、氨气等;有害有机物主要有四氯化碳、苯、乙醛等。

高中化学实验按操作类型分为教师演示实验和学生分组实验，其中教师演示实验涉及的物质较多，但因为用量较少，产生的污染物较少。学生分组实验由于分组数多，即使用量少也会积聚起大量的污染物，因此对学生分组实验进行绿色化改进是很有必要的。

高中化学学生分组实验大致可分为：操作练习实验，如：粗盐的提纯、萃取、酸碱滴定管的使用等;认识性质实验，如：钠与水的反应、氨气的溶解性（喷泉实验）等;探寻规律实验，如：浓度、温度对化学平衡的影响等。

三、高中化学学生分组实验绿色化改进的研究

高中化学教材中没有将实验明确分为演示实验和分组实验两类，教师在选择学生分组实验时，通常会选择危险性小，有毒、有害物质较少的实验，但这些实验仍然有很多的物质会污染环境，因此对高中化学学生分组实验进行绿色化改进的研究，很有必要。通过研究，我认为研究可以从这几个方面进行：

1.减少反应物的用量，达到节约资源、降低污染物产生的目的。高中化学教材中很多的实验没有给明确的用量，这样不同的教师就会有不同的标准，会造成污染和浪费。还有一些实验给的用量较多，也会产生大量的废弃物。如在浓度、温度对化学平衡的影响的实验中，实验要求“取两支试管各加入5mL0.1mol/L K₂Cr₂O₇溶液”，通过多次实验发现，可以各取10滴（约0.5mL）0.1mol/LK₂Cr₂O₇溶液，然后分别加入5～10滴浓硫酸和5～10滴6mol/L NaOH溶液就能观察到明显的实验现象。这样的改进后，以一个班20个小组为例，就能节约150mL左右的K₂Cr₂O₇溶液，降低了重铬酸钾、浓硫酸、氢氧化钠等污染性、腐蚀性物质的使用和废弃物的产生。

2.回收实验废弃物，达到节约资源、降低污染物产生的目的。化学实验产生的废弃物，有些可能成分复杂难以回收处理，有些只需要简单的操作就可以回收。如四氯化碳是高中化学实验中常用的一种有机溶剂，在萃取实验中每个小组取4mL四氯化碳，以一个班20个小组为例，就需要80mL四氯化碳，我校高一年级共14个班，就要消耗1120mL四氯化碳，如果这些四氯化碳全部丢弃，会造成极大的污染和浪费。通过查阅资料，我用浓氢氧化钠溶液进行回收，发现5mL萃取液和15mL10%NaOH溶液混合，经过充分振荡，分离后能得到约4.2mL的回收四氯化碳，而回收四氯化碳又能替代纯净四氯化碳使用，并且能重复回收使用，这样就大大的降低了环境的污染和资源的浪费。

四、高中化学学生分组实验绿色化改进的反思

1.明确研究的必要性。“对化学实验绿色化改进是否有必要？”是我在研究过程中经常想到和听到的问题，在回收氯化钠溶液中的氯化钠固体的过程中，用了十多分钟的蒸发结晶，得到了4～5克的氯化钠晶体时或者在强调学生将未反应完的金属清洗干净后回收时也会出现是否有必要回收的问题。由于对化学实验绿色化改进的研究会增加老师的工作量，会占用老师的课余时间，同时可能收获也比较小，因此很多老师都不愿意去进行研究。化学实验绿色化的研究必须解决研究的必要性的问题，只有明确了为什么研究，才能有坚持研究的动力，最终完成研究。

2.对资料的收集和整理是研究重要的组成。在研究的过程中，对资料的检索和阅读对研究有很重要的作用，可以避免不必要的重复，使研究少走弯路。如在研究四氯化碳的回收时，通过查阅资料知道了可以用浓NaOH溶液回收四氯化碳，但没有对回收率进行研究，我就重点对回收率进行研究、实验，最终得出研究的成果。

化学教师对化学实验绿色化的研究，能增强教师的环保意识，从不同的角度理解化学教学和环境保护之间的关系，有助于教师对化学知识的深入认识，这就需要化学教师在兼顾教学任务的同时拿出自己的时间和精力，进行化学实验绿色化的研究，并将研究的成果在教学实践中运用，向更多的人传递绿色、环保的理念。

参考文献：

[1]焦蓉. 高中化学实验绿色化的初步研究[D]. 上海师范大学，2005.

[2]教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.