高中化學探究性實驗綠色化改進的有效策略和途徑

吳梅花

雖然人教版高中化學新教材在編寫實驗教學內容時對化學實驗進行了綠色化改進，但仍然有些實驗未能很好地顧及環境污染問題和對有毒物質的妥善處理問題，對師生的健康造成一定的影響。鑒于此，在高中化學探究性實驗教學中，在盡可能滿足教學要求的前提下，教師應采取科學有效的策略，通過有效的途徑使高中化學探究性實驗綠色化。下面結合本人高中化學探究性實驗教學的實際情況，談談高中化學探究性實驗綠色化改進的有效策略和途徑。

在高中化學探究性實驗教學中，教師要通過遵守儀器的使用規則、采用綠色實驗方案、規范操作、選用合適的實驗裝置、科學回收處理化學實驗廢棄物等實際措施，在探究性實驗教學中時時滲透綠色化學的理念，重視培養學生綠色化學實驗意識和良好習慣，提高學生的實驗能力，從而實現探究性化學實驗的綠色化。

實驗裝置綠色化

化學教師在探究性化學實驗教學過程中，要科學有效地對有可能產生污染的實驗裝置進行改造。為此，一方面要尋找各個探究性化學實驗之間的必然聯系，科學地調整實驗順序，通過實驗循環設計及實驗次序調整等方式，將前面實驗的產物用于后面的實驗，或將分散的實驗有效組合，將探究性化學實驗設計成一個連續的過程，節約實驗時間和藥品，提高化學藥品的使用率和原料的利用率，減少實驗廢物的排放，加大化學實驗的周期，提高探究性化學實驗的效率。如將氯氣的制取、漂白性質和尾氣吸收組合成一個實驗，實現氯氣實驗的綠色化。另一方面，盡量使探究性化學實驗過程密閉，使探究性化學實驗過程中產生的有害、有毒氣體在密閉裝置內被除去，不對環境和人體產生威脅。如在做蔗糖和濃硫酸的反應實驗時，在一個大的水槽中放入一塊高于水面的大理石，將反應裝置置于大理石上，用一個大燒杯罩住反應裝置和大理石。又如焰色反應實驗，可將各種金屬鹽的酒精溶液（酒精與蒸餾水的體積比為8：1）分別裝入小噴瓶中，進行焰色反應時只需對著酒精燈火焰噴一噴即可。還有，可將探究性化學實驗進行一定程度的微縮和改造，比如將試劑瓶、容量瓶、燒杯等換成小試管、點滴板、多用滴管等微型儀器等。如在氨氣的制備實驗、氯氣的相關實驗以及生成二氧化硫的實驗中，可使用小青霉素瓶、注射器等自制微型實驗儀器;在濃硫酸的性質等實驗中用白色點滴管替代常規試管，等等。實驗儀器的體積小，藥品用量就少，污染物也會減少，安全系數更高、實驗更快速、效果更明顯，從而保證探究性化學實驗的綠色化。

實驗試劑綠色化

教師在充分考慮化學實驗的探究特性、綠色化及可行性、有效性的前提條件下，不僅可以減少化學實驗試劑的用量，還可以改進實驗藥品的組成。第一，師生要嚴格按實驗規定量取試劑，試劑的取量一定要適宜，尤其是制取二氧化氮、一氧化氮等有毒氣體時，不是試劑量越多實驗效果就越好。比如制取 SO2氣體時，固體 Na2SO3只要多取用一點點，SO2的產生量就會多出好幾倍。第二，在實驗室要考慮科學地改進藥品的組成，提高原子利用率，減少有害物質的產生。如氯氣的實驗室制法，課本中的試劑是濃HCl和Mn0，若將此實驗的試劑改成濃HCl和KC1可提高原子的利用率。第三，盡量讓實驗試劑重復使用，有效提高試劑的使用效率，減少環境污染。教師要科學合理、有計劃地安排實驗課程，盡可能將使用同樣試劑的實驗或生成物能用于后一個實驗的實驗安排在一節課中進行，充分利用藥品，減少化學反應后的產物或者溶液的浪費。如中和滴定實驗中剩余的硝酸可以在鋁、銅及其化合物的性質等實驗中繼續使用，葡萄糖的銀鏡反應實驗中會生成銀，銀和稀硝酸加熱反應可以重新生成AgNO3，鋁和硝酸銅反應可以做“銅樹”等實驗。第四，化學實驗試劑生活化。教師可以用日常生活中的用品充當實驗試劑，如在焰色反應實驗中用食鹽替代鈉的化合物，在碳酸鈉與碳酸氫鈉穩定性實驗中用生活中的蘇打和小蘇打替代碳酸鈉和碳酸氫鈉，在碘的性質實驗中用米湯替代淀粉……既可以增加化學實驗的趣味性，提高學生的學習興趣，還能降低探究性實驗的危險系數，促進實驗綠色化，消除學生實驗的畏懼心理，拉近學生與化學實驗的距離。第五，盡量選擇可替代、低污染的化學試劑。在高中化學探究性實驗教學中，在不改變實驗原理的前提下，應盡可能地選擇低污染的試劑替代實驗室試劑，如在鹵素單質的萃取實驗中選取同樣具備萃取效果的無毒試劑二氯甲烷替代四氯化碳進行實驗，在乙烯的制備中用氧化鋁替換硫酸進行實驗等，實現實驗綠色化。

實驗操作綠色化

在高中化學實驗中，常常會因學生的不規范操作引起一些教學事故，嚴重污染環境。為此，教師要讓實驗操作過程綠色化。一要讓實驗之前的預處理綠色化，實驗前教師要給學生講清楚實驗的每一個步驟并規范實驗的每一步操作，明確要求，科學地準備實驗藥品、試劑，對實驗裝置進行細致的檢查，保證裝置的科學性和氣密性。二要讓實驗過程綠色化。師生在進行實驗時要規范操作每一個實驗步驟，如在配制溶液時一定要用玻璃棒引流，防止液體從燒杯口濺出;用鑷子夾取鈉而不是直接用手拿取，等等，減少不規范操作可能對環境或自身健康造成的影響。此外，實驗廢物處理也要綠色化。化學實驗結束后，教師應當及時要求并監督學生處理干凈實驗中使用過的儀器，妥善處理剩余藥品和試劑，恰當處理好實驗中產生的固體廢物和液體廢物——酸性、堿性、含有重金屬離子的廢液。一般采用中和法處理探究性化學實驗后的酸性或者堿性廢水，采用氧化還原法（選擇綠色雙氧水、臭氧等氧化劑）除去硫化物、油類等還原性廢液，采用沉淀法處理含重金屬離子的廢液，力求做到化學實驗廢棄物處理綠色化。

總之，在注重和倡導綠色環保的今天，在高中化學探究性實驗中，教師要高度重視實驗的綠色化。實驗理念綠色化、實驗裝置綠色化、實驗試劑綠色化和實驗操作綠色化是實現高中化學探究性實驗綠色化的有效策略和途徑。

基金項目：甘肅省教育科學“十三五”規劃2018年度課題《綠色化視野下高中化學探究性實驗的改進研究》階段成果（課題立項號：GS [2018]GHB1096）。

?編輯/王一鳴 E-mail：51213148@qq.com