化學實驗教學中嘗試“綠色化”觀念

王錫棟+金蓮萍

【摘 要】綠色化學，是從源頭清除污染的一項措施。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，用盡可能少的試劑來進行實驗，用最佳的實驗方法極大地減少或消除實驗室的“三廢”，用不同的實驗形式使綠色化概念深入人心。

【關鍵詞】綠色化學;化學實驗教學;實驗改革

綠色化學已成為當前化學研究的熱點和前沿，而且是21世紀化學發展的重要方向之一。作為21世紀的一名化學教師應該認識到綠色化學教育是21世紀化學學習與教學的新挑戰。

中學化學教學中，化學實驗是化學教學中必不可少的一個重要環節，化學實驗室所排放的“三廢”對環境所造成的污染不容被忽視。雖然實驗室每次實驗的排放量不多，但是全國數以萬計的實驗室，每天有成批的學生在做各種各樣的實驗，這種“聚沙成塔”的累計效應就比較大，而且化學實驗室排放的污物成分復雜，難以處理。因此我們必須認識到減少化學實驗室污染的緊迫性以及改革中學化學實驗的重要性，必須把綠色化思想滲透到中學化學實驗教學中。

1藥品利用綠色化

1.1盡量少用

盡量少用就是在確保實驗效果的前提下，實驗中試劑的濃度和用量降至最低限度。對于同一個實驗，很明顯用量越少，那么產生的污染也必然越少。“微型化學實驗”和“微量化學實驗”是減少實驗藥品用量的最佳措施。

微型化學實驗，即在微型化的儀器中（如點滴板、井穴板、注射器、多用滴管、分叉管、三通玻璃管…）進行化學實驗，對實驗必須進行重新設計與探索。教學演示時可通過幻燈機或實物投影儀加以放大，確保實驗效果。

微量化學實驗，即采用常規的小量實驗儀器和設備進行實驗。常規實驗的小量化是在不改變實驗的方法、不改變操作技術的前提下，采用常規的小容量儀器，藥品用量減量。如蘇教版化學1P24活動與探究物質的量濃度溶液配制將100mL體積改為50mL;P91觀察與思考濃硫酸的脫水性實驗蔗糖的用量減少一半;學生實驗均采用小試管進行有關的性質實驗，但不影響實驗效果。

1.2循環使用

首先，循環使用，就是對實驗后的藥品進行循環使用，因此減少了污染，節省了藥品。如用“碘錘”做碘的升華實驗，用封有氯化銨固體的玻璃管做氯化銨的分解實驗，用封有二氧化氮的兩個連通的玻璃球進行溫度對化學平衡影響的實驗……。

其次，循環使用，是將未反應的物質進行重新利用，從而提高了藥品的利用率。如銅和濃硫酸反應的學生實驗，采用銅片會產生以下幾種不良現象：①加入銅片的量學生往往控制不當;②不能及時地終止反應，使產生的SO2量增大，環境污染加重;③易產生黑色的固體;④多佘的銅片往往得不到很好的回收。若將銅片改為銅絲，通過抽提銅絲，使銅絲及時脫離反應體系，減少污染，減少銅的消耗，避免黑色固體的產生，實驗現象明顯，且未反應的銅絲可反復使用，大大減少了銅的用量及實驗的準備工作。

1.3回收再用

回收再用就是對實驗后的“三廢”進行回收處理繼續使用。如將實驗室制氨氣后的氯化鈣固體進行回收，作為干燥劑使用;將碘的四氯化碳溶液進行回收提取碘;將《硫酸銅結晶水含量測定實驗》的無水硫酸銅進行回收，重新制成硫酸銅晶體;將鎂、鋁性質實驗后的鎂帶、鋁片沖洗干凈，繼續使用……。

1.4廢物利用

廢物利用就是把我們身邊的生活廢棄物（如廢銅爛鐵、舊電線、廢干電池、廢銀液、廢鋁箔、牙膏殼、牛奶瓶鋁蓋、礦泉水瓶、塑料藥片板、眼藥水瓶等）拾起來、積起來、利用起來，減少環境污染。通過開展化學課外實驗、家庭小實驗、研究性學習等活動，使全體學生行動起來，將周圍的廢物利用起來，達到變廢為寶，凈化環境、綠化家園之目的。

2污物處理綠色化

2.1有毒廢氣不放

在實驗室中，一項重要的污染就是有毒氣體的排放。所以對尾氣加以處理是減少大氣污染、加強環保的重要環節。對尾氣的處理常用以下幾種方法：

2.1.1變：就是把有毒氣體轉化為無毒氣體。如尾氣CO，我們就可以用點燃的方法，把CO轉化為CO2而減少污染;

2.1.2吸：就是對尾氣進行吸收。譬如產生的氣體是SO2、Cl2、H2S，那么就可以用氫氧化鈉溶液加以吸收（可以直接通入NaOH溶液或者用浸有NaOH溶液的棉花球），使之轉化為無毒的物質。

2.1.3封：使反應在密閉系統中進行，將有毒氣體收集起來進行后處理。①利用注射器。如在注射器內進行銅與濃、稀硝酸的反應，將NO、NO2收集在注射器內，然后將其注入NaOH溶液中。②利用氣囊和氣球。如Cl2與Cu、Fe、P、H2反應、氯水的漂白性實驗均可用橡皮塞將其密封起來，外接一個內有NaOH溶液的氣球或氣囊。

2.2有毒廢液不排

在實驗中，另一項重要的污染物就是有毒液體的排放。對有毒液體進行處理，可大大減小對水域、土壤所造成的污染。我們要求學生統一將有毒廢液倒在指定的容器內，進行集中處理。如對重金屬的鹽溶液用石灰乳或者硫化物進行處理;對氰化物溶液用FeSO4溶液處理;……

3實驗設計綠色化

3.1方法多樣

方法多樣是指要完成一個化學實驗可選用多種的實驗方法，采用多種的化學藥品，充分考慮藥品使用和反應產物的綠色化。如實驗習題“濃、稀硫酸的鑒別”，經學生討論得出了二十多種鑒別方法。

實驗方法 實驗方法

1.觀察色、態，無色粘稠狀的液體為濃硫酸。 12.在蘿卜上挖一個洞，分別加入濃、稀硫酸，蘿卜萎縮，液體從洞中溢出久置后變黑的是濃硫酸。

2.在相同條件下進行加熱，首先沸騰的是稀硫酸。

3.滴加到氯化鈉固體中，產生白霧的是濃硫酸。 13.在白紙上寫字變黑的是硫酸。

4.用手掂相同試劑瓶中相同體積濃、稀硫酸的質量，質量大的為濃硫酸。 14.分別滴加到棉花、蔗糖、木屑、……上，變黑的是濃硫酸。

5.用天平稱量相同體積的濃、稀硫酸的質量，質量大的為濃硫酸。 15.分別滴加到藍色石蕊試紙上，先變紅后變黑的是濃硫酸。

6.在盛有少量水的試管中，分別加入濃、稀硫酸，燙手的一支是濃硫酸。 16.加入銅片加熱，溶液變藍，產生刺激性氣味氣體的是濃硫酸。

…… ……

從綠色化角度考慮，應選用無污染、藥品常用易得、實驗裝置簡單、操作容易、實驗需時短、實驗現象明顯、可靠的鑒別方法，因此我們選用了6、7、13、14、15等實驗方法。

3.2儀器多樣

儀器多樣是指我們在設計實驗中，既可以用常規實驗儀器，也可用微型實驗儀器，亦可采用代用品或自制儀器，充分考慮實驗過程的綠色化。如銅與濃、稀硝酸的反應既可以在試管中進行，在試管口上方套一氣球，也可以在在注射器中進行;鹵素間的置換反應，既可以在試管中分別進行，也可以在井穴板中（可以是購置的也可以是代用品）進行，亦可在分叉管內或者三通管中進行組合實驗。

3.3實施多樣

實施多樣是指在組織實驗時，實施的形式可以多樣化。要根據具體的實驗內容、實驗所需的時間、學生的實際操作水平、學校的實驗條件，因地制宜，充分考慮實驗綠色化的綜合效果。

3.3.1教師演示實驗

對于一些實驗裝置比較復雜，操作難度較大的、有一定的危險性且對環境帶來較大污染的、綜合性較強的實驗，可以由教師進行課堂演示。如氫、氯爆炸實驗;銅、鐵、磷、氫氣在氯氣中的燃燒實驗;二氧化硫、硫酸、硝酸等的性質實驗;鋁熱反應實驗;…。進行這些實驗時，教師一定要向學生說明實驗時應注意的實驗事項，要充分體現綠色環保意識、藥品經濟意識、安全意識和目標意識。這些實驗由教師進行演示比由學生自己完成更安全、更成功、更有效、更節省時間，可減輕污染程度。實驗過程的安全措施和尾氣處理措施對學生起著潛移默化的教育作用。

3.3.2學生分組實驗

學生分組實驗一般是在新課學習后進行的一種鞏固性實驗，實驗的目的是對所學的知識進行鞏固并加深理解。根據大綱的要求，開設學生分組實驗，要求學生做到以下幾點：

實驗前，要求學生對所學的知識進行復習，開動腦筋，充分考慮藥品的用量、有害物質的使用和排放等問題，充分考慮綠色化。

實驗中，要求學生必須在操作過程體現綠色化。①試劑的取用要求做到適量，以免多余試劑的處理帶來操作上的麻煩和引起試劑的浪費。如試紙分成小塊使用，藥品逐滴滴加，……等。②儀器的選擇要簡單、輕便，價格低廉，甚至利用廢品。③有毒氣體必須要有吸收裝置，有毒物質必須經過處理使之轉化成無毒物質。④實驗后的廢物必須倒在指定的容器內，統一進行處理和回收，不能任意將其沖入水槽中流入地下管道，引起污染。

實驗后，在實驗報告中必須進一步研討綠色化。實驗報告的內容，除要求學生報告常規的內容外，還要求對實驗中的某些問題做進一步的專題研討，并在此基礎上提出改進的設想和措施。如：濃、稀硫酸的鑒別、苯的溴代反應、碘的提取、……等實驗，學生提出了多個綠色化的實施方案。

3.3.3多媒體虛擬實驗

一些實驗操作復雜、實驗需時較長、危險性大、毒性大、污染嚴重，如鐵與水蒸氣的反應、石油的分餾、石油的裂化、煤的干餾、苯的溴代和硝化反應、……等，不宜在課堂進行演示，但這些實驗對學生學習新知識、掌握新知識卻起著舉足輕重的作用，對這些實驗我們便可以考慮采用多媒體技術加以解決。

總之，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，在實驗教學中重視實驗綠色化，在實際操作中體現實驗綠色化，讓學生在做（實驗）中感受（實驗綠色化的重要性），在感受（實驗綠色化的重要性）中做（實驗），在做中意識到節省藥品、節省時間、安全操作、環境保護的重要性，從而增強環保意識，樹立綠色觀。使綠色化觀念深入到每一位學生的心目中，達到學生能在思想上予以高度的重視，在行動上能得到較好的體現，最終讓人人都認識到綠色化學教育的重要性和迫切性。