中学化学实验绿色化的实施研究

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摘要：《中学化学新课程标准》规定：课程的设计要体现绿色化学思想，要让学生了解在化工生产中遵循绿色化学思想的重要性;同时要求通过化学实验使学生树立绿色化学思想，形成环境保护的意识;初步形成人和自然和谐发展的观念，初步树立可持续发展的思想和正确的价值

　　《中学化学新课程标准》规定：课程的设计要“体现绿色化学思想”，要让学生了解“在化工生产中遵循‘绿色化学’思想的重要性”;同时要求通过化学实验使学生“树立绿色化学思想，形成环境保护的意识”;“初步形成人和自然和谐发展的观念，初步树立可持续发展的思想和正确的价值观。”显然，新课程标准极其重视绿色化学思想的形成和应用。

　　绿色化学是人类和自然和谐的化学，是使人类可持续性发展的化学。“化学实验绿色化”就是在满足化学教学要求的前提下，设计的化学实验彻底消除或尽量减少使用和产生有害物质，从源头上消除化学实验对环境和人类健康的负面影响。化学实验绿色化的目的是，改变只要有化学实验就会产生环境污染的现状，从可持续性发展的角度研究化学实验，尽量减少化学实验对环境的污染。

　　化学实验的目的是研究物质的性质，所以必然会涉及一些有毒害性的物质，实验是否会产生污染以及污染的严重程度主要受到诸多因素的影响，例如：反应物的性质和试剂的用量、反应原理和条件、实验设备和装置、产物的特性等等。这些因素相互紧密联系，而且在一定条件下息息相关。能否找出两全之策，既保证实验研究又可减少污染?因此，笔者从以下方面对化学实验绿色化的实施进行研究。

　　一、反应物的选择和使用

　　中学化学实验中所用药品往往有毒性，要实现化学实验的绿色化，首先必须从源头上制止化学污染的生成。因此，在研究有毒物质的性质时，对于有害反应物的处理要特别当心，尽可能使无毒、或毒性小的物质过量，以使有毒物质完全反应。对于实验中涉及的有毒害作用的反应，要根据毒性的大小，在保证实验现象的条件下尽可能地废除毒性大的实验。

　　对于不得不使用的、无法替代的有毒害物质，应该尽量控制使用，很多药品的浓度、用量都应采用最少量原则。例如，在研究浓度对化学平衡的影响实验中，硫氰酸钾、三氯化铁溶液的浓度可由 0.01mol/L 降为 0.0005mol/L;配制银、氨溶液，硝酸银浓度、氨水浓度也可由 2%降为 1%，一般离子检验，硝酸银浓度只要 0.1%就足够了。这些改动都减少了实验药品的浓度，但是一点没有影响实验效果。

　　二、实验废弃物的排放和处理

　　实验室排放的废水、废气，尽管不多，但却是瞬时高浓度的排放，这些污染物却会持续地破坏我们生存的环境。因此，对于实验生成物以及中间产物的毒害性的大小，应该研究、制定不同的后处理方法。对于会产生毒害物的实验，应该在实验方案中设计无害化排放，同时制订适当的原则。对于难于处理的物质，可以采用集中处理的方法。

　　例如，苯的硝化实验产生的硝基苯是一种剧毒物质，应该集中回收处理，做到零排放。硝基苯在水中具有极高的稳定性，倾倒在水中的硝基苯，以黄绿色油状物沉淀水底，能长时间保持不变。由于其在水中有一定的溶解度，造成的水体污染会持续相当长的时间。当浓度为 5mg/L时，被污染水体呈黄色，有苦杏仁味。当浓度达 100mg/L 时，水几乎是黑色，并分离出黑色沉淀。当浓度超过 33mg/L 时可造成鱼类及水生生物死亡。一个这样的演示实验，产生的硝基苯大约就是 1 克，这样至少约污染 200L 水。但由于学校的回收能力有限，因此教育主管部门应有专人负责统一回收并利用这些废弃物，予以集中处理，或联系厂家，作为原材料，不能随意丢弃。

　　笔者认为，化学废物处理是个较复杂的课题，涉及到处理方法、原理及相关知识，是基础化学课程无法也不可能完成解决的。

　　三、剩余物质的回收和再利用

　　化学实验中有的实验剩余物，只要简单处理就可以作为其他实验的反应物。

　　例如，在讲解极性分子和非极性分子的知识时，用带电玻璃棒接近四氯化碳液流，液流没有偏转，证明四氯化碳是非极性分子。这个实验做完之后，四氯化碳除了挥发掉一些，其他并没有任何变化，可以作为萃取实验的原料。对于萃取实验使用过的有机溶剂四氯化碳，如果废弃了，不仅污染了环境，而且会产生一些其他的隐患。可以用较浓的 NaOH 溶液进行洗涤、分液，最后又可以重新得到四氯化碳，可以作为下次进行萃取实验的药品。这样，在反应当中四氯化碳几乎没有损耗，对环境的排放量几乎为零，实现了四氯化碳的零污染。

　　回收一些实验剩余的药品，既节约经费，又利于环保。只要我们提高了化学实验绿色化的意识，设计实验物质回收的“网络”，充分利用实验药品，一定能够物尽其用，降低实验成本。

　　四、实验装置和设备的改进

　　笔者以具体的绿色化的实验设计实例进行说明。

　　例如：改进二氧化硫的制取和性质实验

　　实验操作：在大小为“55mm×10mm”的两面胶的一面依次贴上蓝色石蕊试纸条一个，滤纸条三个。这三个滤纸条在实验前用蒸馏水湿润，并依次用品红溶液、酸性KMnO4溶液、氢硫酸溶液湿润。两面胶的另一面用玻璃棒引着贴在注射器(20mL以上)的内壁偏下位置(以活塞抽动与液体进入均不接触纸条为准)。

　　向注射器筒内放人0.5g左右的Na2SO3固体(为防止Na2SO3固体堵塞针头出口，在放入的过程中，药品可以放在偏离针头出口的一侧且注射器可以向该侧略倾斜)。然后推人活塞(注意活塞不要接触试纸)，吸人1 ml左右的浓H2SO4，反应立即进行(反应时需注意活塞不要向下滑动，以免液体流出，在反应时吸液口最好不要脱离浓H2SO4的液面)，1分钟左右可以看到蓝色石蕊试纸变红(SO2的酸性)，品红溶液褪色(SO2的漂白性)，KMnO4溶液褪色(SO2的还原性)，附有氢硫酸溶液的滤纸上出现醒目的白色斑点(SO2的氧化性)。实验完毕后将NaOH溶液吸入针筒，对其中的气体及残余液进行处理。

　　实验优点：整个实验过程中SO2控制在“零污染”的水平，氢硫酸溶液纸条上出现的硫可以非常明显地看出，表明SO2被还原，硫元素完全以单质硫的形式存在。这样，通过一个实验研究了二氧化硫的多个性质，实验所用药品少，对环境几乎没有污染。

　　这个实验还表明，利用注射器和使实验试纸化，既能使反应在密闭体系内进行，又能减少实验的药品消耗和实验次数，节约实验时间。很多会产生毒害物质的实验都可以参考这种设计思路进行设计。

　　只要不拘泥于书本中现成的实验方案，在实验中不断创新，大胆探索新方案，并收集使用别人的好经验，使生毒害性物质的实验就能变成绿色化实验，为化学实验的绿色化作出贡献。

　　五、防护设备的选择和使用

　　实验室配备基本的防护设备，能够预防事故的产生，并且在事故发生后将危害的程度降到最小。目前很多学校都没有配备实验服;防护眼镜、手套和口罩;眼睛冲洗器和全身喷淋装置。在实验中常会有学生眼睛、手被液体烫伤，或者使用酒精灯不当起火等事故的发生，所以要防患于未然，做好防护的工作。

　　另一方面，化学实验室的空间有限，在做一些会产生刺激性气体的实验或使用挥发性溶剂的实验时，会充满毒气，虽然实验室一般会安装排气扇，这不过是将有害气体排放到别的空间、进行稀释而已，没有从根本上解决问题。因此，根据化学实验的特点和通用教室的布局特点，设计、配备回收式通风装置是很必要的。

　　总之，笔者认为要减少化学实验污染、实现可持续性的化学实验设计绿色化，应尽量做到选择的实验，其反应物和生成物无污染或污染小。如果是污染性较强的反应物，应考虑替换，无法替换的应该在保证现象的前提下限量使用，或者在密闭的装置内进行实验;如果是污染性较强的生成物应该做到有效地回收和处理;能循环利用的物质尽量回收利用;应该努力开发新的实验方法和实验仪器，替换有的会产生环境污染的实验方法。同时，化学实验在设计、准备、实验过程、废物处理等方面，也应该贯穿绿色化学的思想，努力减少化学实验对环境的污染，力求把学生培养成具有环境保护意识的人。为了更好地满足新课程改革的需要，充分适应新时代的要求，教师应该努力实现绿色化学实验的可持续性大发展。

　　[参考文献]

　　胡 国 杰.中学化学实验室污染状况调查及防治措施.化学教学.2004，(11)：10

　　李 效 宏、薛亮.氢气和氯气光照实验.中学化学教学参考，2003，(1～2)：70

　　刘 宜 树.对 SO2的制取与性质实验的研究.中学化学教学参考，2004，(12)：44

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