中學化學實驗室的綠色化策略分析

聞芳

摘要：在中學化學實驗室的課堂實驗教學過程中，應認真和科學地踐行實驗綠色化的原則，不管是從改進實驗教學的角度還是從實驗室管理技術的角度來看，做到中學化學實驗室綠色化都十分必要。本文主要是針對實驗綠色化的原則，結合多年實驗教學經驗及實驗教學的發展需要，提出對實驗綠色化探究的看法及思路。

關鍵詞：綠色化;化學實驗;策略分析

中圖分類號：G632.41 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）35-0257-02

中學化學實驗教學的目的是通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生在進行實驗操作的過程中充分體驗科學研究的過程，從而激發學生更大的學習化學的興趣。在新課程改革中，提倡化學實驗教學要改變過去的以教師為主的演示實驗，讓學生親自動手進行實驗的操作。在中學化學新課程標準中，尤其對化學實驗過程中的環保和安全問題做了詳細的說明，同時還要求中學化學實驗的教學不僅要節約和簡單，而且還要求化學實驗的清潔化和綠色化，盡量防止和減少相應的化學污染。

一、綠色化學概況

化學是一門實驗性很強的學科，同時在進行化學實驗的過程中需要用到很多的化學藥品，并且在化學反應進行完之后會產生大量的有毒物質和廢氣。鑒于此，綠色化學思想應運而生，即對常規化學實驗中盡量節約化學藥品和化學儀器的使用，同時對實驗殘留物質和廢氣進行處理，使得中學化學的教學更加的“低成本、少污染、省資源、綠色環保”，這有利于和諧良好的教學環境的形成，在實行綠色化的過程中不僅能夠實現化學實驗的教學目的，更能培養學生良好的化學素養。

綠色化學是一門從實驗源頭上對相關實驗污染進行阻住的化學，它是用化學的技術和方法去減少或消滅那些對人類健康及生態環境有害的化學物質的產生。綠色化學是可持續發展的需要，是現代化學的重要特點和發展趨勢。而綠色化學實驗是在綠色化學的指導思想下，用預防化學污染的新技術、新方法以及新思想，改革過去常規化學實驗中的一些效率低下和浪費極大的一種新方法。化學實驗綠色化是社會發展的需要，是學生身心健康發展的需要，是進行環境教育的需要，也是了解現代化學發展和趨勢的需要。化學實驗綠色化的研究，涉及到實驗指導思想、實驗儀器的研制、實驗內容選擇、化學反應過程、實驗裝置和步驟的設計等各個實驗方面的相關研究。把綠色化學的相關理念很好地融合于中學化學的課堂教學以及中學化學課程教材改革當中，真正使得綠色化學成為中學化學教學過程中的一個重要內容，這是當今中學化學教育面臨到的一個挑戰與機遇。

二、中學化學實驗教學的現狀分析

1.目前，我國大部分學校教學儀器配備都達到了部頒Ⅰ類標準，即在每一個班級中，每一個分組實驗基本能夠實現由兩三個學生一起完成，同時一名學生負責實驗的具體操作，另一名學生負責仔細地觀察實驗的相關效果，這種情況最大的缺點就是不是所有的學生都可以動手親自體驗實驗的相關操作。雖然目前我國的中學化學實驗在分組實驗上的開出率達到了100%，但是在試驗中學生的動手率卻只有50%。

2.中學化學教材中對于實驗中化學藥品用量的規定不是很明確，大部分情況下規定得比較模糊。這就使得不少學生在進行相關化學實驗的過程隨意取用各種化學藥品。

3.眾多中學化學實驗中相關化學反應之后產生的廢氣、廢水以及廢渣等都會污染實驗室及周邊環境。例如在銅和濃硫酸反應的實驗以及制備氯氣的實驗中，會產生大量的有毒氣體，這些有毒氣體會大量飄散在空氣中，對實驗室造成污染，同時還對師生的健康造成影響。

三、中學化學實驗的綠色化的探索與實踐

目前，我國在中學化學實驗教學中大力推行綠色化學實驗重點主要體現在以下幾個方面：（1）貫徹綠色化學的理念，努力研究和拓展新的綠色化學實驗，根據中學化學教學的相關需要，針對那些危險性大或者是污染嚴重的實驗要努力發現、設計或選擇沒有污染和安全的實驗進行取代。（2）對微型化學實驗進行更深入的研究：在不影響實驗效果的前提下，盡量減少相關化學實驗藥品和實驗儀器的使用。

（一）在減少藥品用量方面

1.在減少化學藥品用量方面可以通過使用點滴板、小試管或者是多用滴管微型化的實驗儀器，例如在高二化學教學中的諸多實驗，高一的濃硫酸的性質實驗，硫酸根離子的檢驗實驗，同周期與同主族元素性質的遞變檢驗試驗，碘、溴和氯的性質實驗，氯離子的檢驗等實驗中的試管都是用12×70mm的小試管。在乙烯的制取和性質檢驗的實驗中，乙醇與濃硫酸的混合液的濃度可以從18ml稀釋至2～3ml。這就大大減少了藥品的消耗。一般來說，同樣是配制的125ml裝的試劑不再只夠兩三個班的學生做分組實驗，而可供二十多個班（每班28組）的學生使用。

2.降低試劑的濃度，如在實驗《氯、溴、碘的性質，氯離子的檢驗》中沒有明確規定溴水、碘水以及氯水的濃度。眾所周知，濃度較高的溴和氯都會傷害人體。因此，在實驗中應盡可能降低溴水和氯水的濃度，如應把濃度較高的溴水稀釋至濃度較低時的淡黃色。此外，應把像酚酞、甲基橙、石蕊以及品紅等指示劑的濃度進行適當的降低。例如通常實驗中使用的酚酞和石蕊的濃度為0.5%～1.0%，為了綠色化實驗的理念，在不影響實驗效果的前提下可以把濃度稀釋到0.1%～0.25%。在實驗中減少化學藥品的用量必須是能夠確保不會影響最后的實驗效果，這樣不僅能夠減少化學藥品的使用，還能減少化學反應后產生的廢氣對環境造成影響。

（二）藥品回收利用方面

化學藥品的回收利用主要是指對實驗中未發生反應的化學原料以及實驗后殘留的副產物進行回收再利用，如在實驗《化學反應速率 化學平衡》結束后小試管中會殘留一定量的水和二氧化錳。再如利用高錳酸鉀來制取氧氣的實驗，實驗后殘留的化學物質中主要含有二氧化錳、錳酸鉀以及沒有反應掉的高錳酸鉀，這三種物質可以通過與濃鹽酸進行化學反應來制取氯氣。

（三）剩余藥品重復使用方面

剩余藥品的重復使用指的是在做下一個實驗或者其他的實驗時可以充分利用上一個實驗步驟中剩余的藥品以及回收來的化學藥品。如實驗回收之后的二氧化錳、錳酸鉀以及高錳酸鉀還能用于制取氯氣的實驗中繼續使用。這樣一方面減少了實驗過程中化學藥品的用量，另一方面也使化學藥品的使用效率得到了提高。

（四）實驗產物循環使用方面

在傳統化學實驗的教學過程中，教師和學生通常不太重視實驗的產物。只要在實驗中獲取了相關數據或者是獲得了預期的實驗效果就可以了。而對于實驗之后留下的廢氣廢物一般都被隨意棄置或排放，沒有相應的回收處理措施，這不但加重了環境污染，也造成了很大的浪費。

（五）科學處理實驗產生的廢氣

在制備二氧化硫、氯氣、一氧化氮與二氧化氮等氣體以及C銅與硝酸、濃硫酸的反應等相關實驗當中，不僅要使整個實驗裝置密閉可以控制，并且還要科學合理地安裝實驗廢氣處理裝置。例如在對氯氣進行制備時要使用到分液漏斗，此時應用醫用注射器來代替，還應該把止水皮管夾安裝到玻璃導管連接處的乳膠管上，在濃硫酸與銅的反應實驗中用具支試管來代替普通試管。

（六）深入研究和科學改進教材實驗，消除實驗污染源

所謂科學改進實驗就是指在根據教材中提供的原有實驗的基礎上，對實驗裝置以及實驗操作進行進一步的改造。同時，在更安全便捷和科學合理的實驗方法運用的前提下，站在保護環境的角度上，明確實驗目標，盡量做到把污染消除在源頭。在中學化學實驗過程中，固體、液體以及氣體產物的生成不可避免，然后這些實驗生成產物當中有不少是有毒的或者是有害的，特別是某些化學實驗中產生的有毒氣體一方面會對師生的健康造成直接的影響，另一方面還會逸散到空氣中，污染實驗室及周邊。因此，在中學化學教學中制備某些有毒氣體的過程中，應對實驗后留下的有毒尾氣進行妥善處理。例如：在觀察金屬銅與稀硝酸和濃硝酸進行反應時，如果完全依據教材中說明的具體實驗操作，在實驗結束后必定會殘留一定量的NO或者是NO2，這兩種有毒氣體會對師生身體健康造成嚴重的損害，同時還會對大氣環境產生污染。但是站在綠色化學的角度看，可以改進實驗步驟，避免散逸出NO或者是NO2，不僅能夠避免對環境污染，還能通過教學逐步向學生灌輸綠色化學的理念。

綜上所述，中學化學實驗實現綠色化的作用主要體現在以下三個方面：

1.中學化學實驗室的綠色化簡單易行，易于操作，在安全可靠的基礎上不會對實驗效果產生太大的影響。一方面不僅使化學藥品的用量得到節約，使藥品的使用效率得到提高，而且還大大降低了實驗成本，又能減少實驗對實驗室環境造成的污染。

2.綠色化學的理念就是節約實驗藥品和減少實驗儀器的使用，這不僅有助于學生在實驗過程中形成綠色化學的觀念，同時又能夠幫助學生形成節約實驗用品的好習慣。

3.利用有限資源實現小組內所有同學都能動手做實驗，進而強化同學在實驗中的動手能力，同時還可以幫助學生們“在實驗中學習化學，理解化學”、“在實驗中探究，在探究中學習”，這不僅能夠培養學生的創新思維，激發學生對于化學的學習興趣，而且還對學生科學素養有一個全面的提升。

四、結論

本文主要是針對實驗綠色化的原則，結合多年實驗教學經驗及實驗教學的發展需要，提出對實驗綠色化探究的看法及思路。在中學化學實驗室的課堂實驗教學過程中，應認真和科學地踐行實驗綠色化的原則，不管是從改進實驗教學的角度還是從實驗室管理技術的角度來看，做到中學化學實驗室綠色化不但能夠防止實驗過程中產生的廢氣對環境造成污染，還能在教學過程中增強學生的環保意識，從而提高學生在化學方面的素養。

參考文獻：

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