淺談綠色化學實驗

摘 要： 針對化學實驗產生污染物，直接排放，造成污染，本文著重探討加強環保意識，設計新的實驗方案：微型實驗、封閉實驗、組合實驗及尋找代替品、廢物的回收利用等綠色實驗方法，以達到減少污染、保護環境的目的。

關鍵詞： 高中化學實驗 環保教育 綠色化學

化學是一門以實驗為基礎的科學，中學化學課程涉及較多的化學實驗。但目前高中化學實驗中還存在一些問題：有一定數量的有毒物質的制備和性質實驗，例如SO■，NO，NO■的制備和性質實驗，苯與溴單質反應，苯與濃硝酸反應等，這些實驗對老師和學生身體健康的影響和對環境造成的污染是不可忽視的。另外學生分組實驗所需的藥品用量，化學儀器，實驗后的廢液、廢氣大量增加，造成的浪費和污染也愈加嚴重。因此實現化學實驗綠色化，盡量做無害的實驗，無害化處理實驗的廢棄物，實現零排放，已是迫在眉睫的事。

一、加強環保教育，培養綠色化學意識。

“綠色化學”是一門從源頭上阻止污染的化學，只有從觀念上進行“革命”，才能理解，從而才有可能真正重視綠色化學教育。綠色化學實驗是在綠色化學的思想指導下，用預防化學污染的新思想、新方法和新技術，對常規實驗進行改革而形成化學實驗的新方法。因此我們在教學實踐活動中，注意從教學的各個環節滲透綠色化學思想，從不同角度體現綠色化學教學，將綠色化學帶給每一位學生，幫助每一位學生樹立綠色化學觀念和環境保護意識。

（一）結合教材內容對學生進行環保教育。

我國中學化學教材中，綠色化學的內容還很少，因此我們在教學中就應該注重對教材的再次開發和利用，挖掘教材中的隱含因素，例如：在講硫和硫的化合物中的酸雨危害、大氣污染與防治等；硅和硅酸鹽工業中傳統建筑材料的危害及為何提倡使用綠色建筑材料、溫室效應的利弊等；氮族元素中對汽車尾氣的排放、氮氧化物造成的光化學煙霧、水中氮磷過多造成富營氧化而形成赤潮等；幾種重要金屬中，鋁對人體的危害與應用、廢棄物的污染與分類處理等；用綠色化學的理論指導我們的教學，通過滲透綠色化學教育，讓學生經常了解、關注身邊的、國內外的環境熱點，從而增強學生深入了解的興趣，培養學生的危機感和緊迫感，并將其所學知識運用到生活中去，培養學生防治污染、關注人類生存與發展的責任感。

（二）通過化學實驗培養學生環保習慣。

3.優點

反應現象明顯，無污染，裝置（一）可控制反應隨時進行隨時停止，裝置（二）微型化，對生成有毒氣體的實驗很適用。改進后的實驗，現象明顯、效果良好，達到了環保要求，保障了人體的安全和健康。

（三）通過化學習題，培養學生的環保意識。

習題教學是課堂教學的重要環節，它是幫助學生掌握和鞏固所學知識、技能的重要手段。習題教學不僅可以開發學生的智力，還能使學生在習題中了解科技動態，學以致用，培養良好的科學態度。融合“綠色化學”的習題教學，使學生更深入了解綠色化學的重要性。

例1：下列有關環境問題都是由化學物質引起的，在下列組合中對應的化合物不正確的是（ ）

A.溫室效應：二氧化碳

B.光化學污染：二氧化氮

C.酸雨：二氧化碳

D.臭氧層破壞：氟氯烴

二、將常規實驗改成微型實驗。

“微”即在保證實驗現象明顯的前提下，減少實驗用品的用量。它包含兩層意義：一是采用微型化學儀器。即在微型化的儀器中進行化學實驗，必須對實驗進行重新設計與探索。實驗中可以把集氣瓶、燒瓶、啟普發生器等微型化。如：濃硫酸的吸水性和脫水性實驗，藥品種類多（紙片，火柴棍，膽礬，稀硫酸，濃硫酸），分量大，改在點滴板上進行（見蘇教版化學（1）實驗報告冊第24頁），并且利用實物投影儀將實驗結果放大，既減少藥品消耗及廢物污染，又縮短實驗時間，現象非常明顯。二是采用微量化學藥品。如：電解飽和食鹽水；將一塊濾紙裁成兩半，取一半平放在玻璃板上，用NaCl酚酞試液充分浸潤，分別用舊2號電池芯、鐵釘作陽陰極并輕輕將電極相向卷在其中，并接通電源。通電2分鐘后，立即打開裹有碳棒的一端濾紙，滴入一滴碘化鉀淀粉溶液，濾紙變藍，證明陽板有氯氣生成，再打開另一端，發現濾紙變紅，證明陰極有NaOH生成。實驗改進后與課本上的實驗比較藥品用量少兩極產物檢驗簡單，現象直觀，節省時間。

由此看出：微型實驗與常規實驗一樣，可得出相同的實驗結果，但它們的藥品用量是常規實驗的1/3～1/5左右。既節省了藥品的用量，又減少了對環境的污染。因此，微型化學實驗不是常規實驗的簡單微縮，它是在綠色化學思想下用預防化學污染的新實驗思想、新方法和新技術對常規實驗進行的改革和發展。

三、將有毒實驗改成封閉實驗。

“代”包含兩層意思：一是尋找代用藥品，如：在比較電解質導電能力時，教材中選用鹽酸和氯化鈉溶液，而它們在通電時會發生電解，產生有毒物質氯氣，進一步做防污處理時實驗裝置的添加比較麻煩，如果改用稀硫酸代替鹽酸，用硫酸鈉代替氯化鈉，既能達到比較電解質導電能力強弱的目的又能避免氯氣的污染，可謂一舉兩得，使問題得以順利解決。又如：在學化學反應的熱效應時用硫酸銅代替稀鹽酸與鋅反應，藥品腐蝕性小，放出熱量更多；學乙烯的制取和性質時濃硫酸是催化劑又是氧化劑，在反應過程中能將乙醇氧化生成C、CO、CO■，同時本身被還原為SO■，反應后廢液含有大量的濃硫酸難處理。用明礬、沸石、硫酸鋁代替濃硫酸也可以催化此反應，并且可防止泡沫濺出和液體暴沸等現象，反應后廢液可作無害化處理。二是尋找代用儀器，如：塑料洗瓶由廢藥水瓶制成，點滴板用塑料藥片板代替，酸式滴定管和堿式滴定管的滴頭用吊針來代替。三是借用多媒體手段代替做實驗，對一些污染比較嚴重（如苯的溴代和硝化……）、操作比較復雜且需時較長的實驗（如鋼鐵的腐蝕），均可用實驗錄像或者動畫模擬代替實驗，既能省時、省料、不污染，又能觀察到明顯的實驗現象，達到同樣的實驗效果。又如：充分利用可利用的資源，培養學生的環保意識、經濟意識，樹立綠色化的觀念。

五、有效組合實驗，大大降低成本。

“組”就是將幾個實驗組合在一起，根據化學實驗應該現象明顯、易于比較和力求省時的要求，將多步的實驗或若干個小實驗合在同一實驗中完成。這樣不僅可以節約操作時間，還能減少實驗產生的污染。例如：近年被廣泛開發并應用于化學實驗中的“套管實驗”是將一支較小的玻璃儀器裝入一支較大的玻璃儀器中，經組裝來完成原來需要兩只或更多普通儀器進行的實驗，下面是幾種套管實驗：

圖1可以在大試管底部加入碳酸氫鈉，小試管底部加入碳酸鈉，兩個燒杯中加入澄清石灰水，比較碳酸氫鈉和碳酸鈉的熱穩定性，并檢驗分解產物。圖2驗證銅與濃硝酸的反應產物，該裝置簡潔，污染性氣體不會排放到空氣中。圖3將鋅粒和稀硫酸加入小試管，將大試管口向下倒扣在小試管上，用于制取氫氣，并收集一試管，以上實驗簡單易行，大大降低了成本。

組合實驗還可以使前面實驗的產物成為后面實驗的原料。若對同一類實驗間存在的關系加以理順，通過合理安排實驗次序，就可以開展組合實驗。如將氯氣、次氯酸鈉、氯酸鉀的制取與氯氣的氧化性實驗組合；無機溶液的配制實驗與酸堿中和滴定實驗組合；有機化學合成與提純實驗及產品純度測定實驗組合。通過以上方法，可使試劑循環使用，不但能提高試劑的利用率，降低實驗費用，還能在一定程度上減輕常規實驗對環境的污染。

六、加強藥物回收處理，實行藥物重復利用。

化學實驗藥物的回收利用是一項重要而又不容忽視的實驗工作。將實驗藥物回收利用有三大優點：①能提高藥物使用次數，節約辦學經費；②能保護公共設施（如下水道等）；③減輕對環境污染。因此，加強回收勢在必行，我認為可以從以下幾方面處理。

（一）處理并摒棄：①廢酸和廢堿中和至中性排放；②重金屬轉化為難溶物質和固體物填埋；③有機物質集中焚燒（苯、甲苯）。

（二）處理并回收：④選用二氧化錳，氧化銅等固體催化劑時，反應后固體物溶解，過濾，干燥，收集再利用；⑤萃取碘的CCl■、煤油可以用稍濃的NaOH溶液洗液、分液。又可重新得到CCl■、煤油，進行萃取；⑥鐵和硫反應生成硫化亞鐵，收集演示實驗生成的硫化亞鐵，進行制取硫化氫的實驗。

（三）處理并轉化：⑦如氯氣及未完全進行反應的氯氣，在集氣瓶中加入一些NaOH溶液，吸收氯氣。⑧在學生分組實驗中，配制一定物質的量濃度的溶液中，把容量瓶的規格改為50ml或100ml，配制HCl溶液的濃度改為0.1mol/L或0.2mol/L（不同班級任選一個），配制NaOH溶液的濃度改為0.15mol/L，再分瓶收集備用于中和滴定，要把兩個實驗的順序安排好。

總之，在實驗工作中，用綠色化學的思想來指導，能更有效地防止污染。日常生活中環境污染隨處可見，教師可結合日常生活進行環保教育。如舊報紙、廢書不能用來包食物，因為印刷品的油墨中含有鉛；提倡避免使用一次性的用品，廢電池不要隨意丟棄，以免造成環境污染，危害人類健康。學生受到教育，不僅會嚴格要求自己，還會向周圍的人宣傳，使更多的人受到教育，注意保護環境。

參考文獻：

[1]陳正林.中學化學教學中“綠色化學”意識滲透淺談[J].化學教學，2001（11）.

[2]微型化學實驗介紹[J].化學教學，1999（04）.