中學化學實驗綠色化設計

綠色化學（Green Chemistry）是通過化學方法合成對環境無害或友好物質的一門新興學科。綠色化學是人類和自然和諧的化學，其最大的特點在于它是在始端就實現污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。綠色化學主張在通過化學轉換獲取新物質的過程中充分利用每個原子，具有“原子經濟性”，因此，它既能充分利用資源，又能實現預防污染。本文旨在從綠色化學角度對化學實驗教學進行研討，以期達到拋磚引玉之目的。

一、降低試劑的濃度

在現行中學化學教材中，有些實驗指明了藥品濃度，有些實驗沒有指明藥品濃度。對涉及藥品濃度的實驗探索和改進，既能節約藥品、保證實驗效果，又能減少環境污染。

1.指示劑濃度的減少。指示劑酚酞、石蕊、甲基橙、品紅等，特別是酚酞和石蕊，指示劑變色很靈敏，即使用微量藥品也會有明顯現象和效果。原濃度為0.5%～1.0%，經改進可減少到0.1%～0.25%，也可以相應減少酒精的用量。

2.苯酚性質實驗。苯酚溶液濃度由2%降至0.5%～1.0%，溴水濃度也可降低為橙紅（稍濃）。

3.對定性檢驗劑硝酸銀濃度改進。在銀鏡反應配制銀氨溶液時，硝酸銀濃度、氨水濃度均可由2%降為1%，實驗效果依舊。而在高中化學一般離子檢驗中，硝酸銀濃度微量0.1%足矣。

4.硫氰酸鉀、三氯化鐵的濃度改進。濃度對化學平衡的影響的演示實驗中硫氰酸鉀、三氯化鐵溶液的濃度可由0.01mol/L降為0.0005mol/L，1mol/L降為0.5mol/L。

中學化學實驗中降低實驗藥品濃度的例子還很多，作為化學實驗工作者，應具有綠色化學的思想，并指導日常工作，盡可能地降低實驗藥品濃度，減少藥品的損耗，預防環境污染。

二、推行微型實驗

微型化學實驗作為綠色化學的一項方法和技術，在國內外日益得到重視和推廣。微型化學實驗能真正體現綠色化學預防污染，而不是治理污染。其優點是：現象明顯，效果良好；減少試劑用量，降低實驗費用；降低排廢量，減少污染；縮短實驗時間且安全可靠。在微小型的儀器中，用盡可能少的試劑來進行實驗（一般為常規量的1/10至1/1000）。因為只有儀器微型化了，才能減少試劑在器皿上的附著量，同時還應盡可能減少中間產物的轉移過程，以減少試劑在器皿上的附著。在學習元素化合物性質、實驗習題和一些有刺激性氣味、有毒物質的制備時，可選用微型化學實驗，充分利用其突出優點。實驗中除了可使用已研制成功的井穴板等微型儀器，還可以把集氣瓶、燒瓶、啟普發生器等微型化。在微型化帶來實驗現象不明顯時，可借助現代化輔助教學手段把實驗結果放大。

三、改進有毒氣體的制取裝置

如實驗室制氯氣，最后的尾氣通入氫氧化鈉溶液，防止氯氣排入空氣造成污染。為防止在收集多瓶氯氣時逸出過多的氯氣，可對實驗進行如下改進，具體做法是：a.按下圖組裝好儀器，燒杯中裝好NaOH溶液；b.檢查裝置的氣密性；c.裝藥品；d.制取并收集Cl2；e.先關閉止水夾K2，打開止水夾K1，用a1收集好一瓶Cl2，更換集氣瓶再收集Cl2，關閉止水夾K1，打開止水夾K2，再用b1收集C12。可見在此收集過程中，Cl2幾乎被全部收集，有效地減少了向空氣中逸散，從而減少了對人體的危害和對環境的污染。

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再如鈉在氯氣中的燃燒，取一支大試管，塞入帶干燥管的膠塞，用鐵夾把試管固定在鐵架臺上。在干燥管里墊一層石棉絨或玻璃絲，往試管內加入少量高錳酸鉀晶體，再注入少量濃鹽酸，立即塞緊帶干燥管的膠塞，用一小塊硬紙片蓋住干燥管口。高錳酸鉀跟鹽酸反應產生氯氣，當干燥管內投入有濾紙吸干煤油的綠豆大的金屬鈉。金屬鈉在氯氣里激烈燃燒，在干燥管里產生大量白煙，這就是氯化鈉固體。如果再向干燥管投入金屬鈉，金屬鈉仍在氯氣里燃燒。這個實驗不需事先用廣口瓶收集氯氣，省去了把金屬鈉放入燃燒匙后，再用酒精燈給金屬鈉加熱這一操作，操作簡單，成功率高。

四、改進有毒氣體的吸收裝置

如驗證SO2漂白性的實驗：將SO2氣體通入裝有品紅溶液的試管里。觀察品紅溶液顏色的變化，給試管加熱，觀察溶液發生的變化。此實驗的缺點是：加熱試管時放出SO2對環境造成污染。改進方案：在裝有品紅溶液的試管口放一團用稀NaOH溶液濕潤的棉花球吸收多余或生成的SO2；或當品紅液體溶液剛好褪色時，在試管口套上一個氣球，再給試管加熱，然后冷卻，防止生成的SO2排入大氣污染環境。

五、改進產生大量煙的實驗

如鈉在空氣中燃燒的實驗，在學生分組實驗中，按課本及參考書中介紹的方法，實驗過程中會損壞很多玻璃管或蒸發皿，如選用石棉網，實驗后的石棉網也不能再次使用，造成很大的浪費。更重要的是，生成的過氧化鈉呈煙狀，跑到大氣中，既污染環境，又不容易觀察生成物的顏色。改進做法：將石棉網換成方形的白鐵皮或鋁片，折起四邊成小盒狀，將一綠豆大小的鈉吸干煤油后放在其中，將其置于三角架上，用酒精燈加熱，鈉很快便可熔化、燃燒。實驗現象：看到鈉逐漸燃燒，呈黃色火焰，生成菜花狀的淡黃色固體。改進后的優點：生成的過氧化鈉基本上都留在白鐵皮或鋁片上，既有利于環保，又容易觀察到產物的顏色；冷卻后取出燃燒產物，將白鐵皮或鋁片清洗干凈擦干以備后用。

參考文獻：

[1]徐漢生.綠色化學導論[M].武漢：武漢大學出版社，2002.

[2]徐建飛.滲透綠色化學理念 促進化學新課程改革[J].化學教學，2006，（02）.