在高中实验教学中体现绿色化学的思想

摘 要： 实验是学习化学的基础，保护环境是我们永恒的主题。绿色化学（Green Chemistry）是通过化学方法合成对环境无害或友好物质的一门新兴学科。绿色化学是可持续发展的需要，化学实验绿色化是社会发展的需要，是学生身心健康发展的需要，是进行环境教育的需要。本文在论述“化学实验绿色化”意义的基础上，讨论了如何在高中化学实验教学中做到化学实验的绿色化，从而达到使环保意识深入学生心中的目的。

关键词： 高中化学实验 绿色 化学思想

《普通高中化学课程标准（实验）》规定必修课程的设计要“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”，还将“树立绿色化学思想”作为《实验化学》选修模块“化学实验基础”主题的第三条“内容标准”，并将“形成绿色化学的观念”作为《实验化学》选修模块的课程目标之一。这在以往的化学教学大纲中是从未有过的，表明新课程标准的制定非常重视绿色实验化学思想的形式和应用。

1.在实验设计时考虑绿色化

在化学实验中体现绿色化学思想，应首先重视化学实验设计的绿色化，即选取绿色化的原料、采用“原子经济性”的化学反应，使所获得的产物绿色化。所以要想在实验中做到绿色化，最重要的是能够做到实验方案设计上的绿色化。在实验设计过程中，教师要积极查阅相关资料，充分考虑试剂的用量、有毒物质的使用和三废的排放等问题，根据化学教学需要，发现、设计或选择没有污染和安全的实验取代那些污染严重或危险性大的实验。对于一个最佳的绿色实验方案，在设计时要充分体现“微（微型化）”、“密（密封性）”、“组（组合实验）”、“代（新型替代品）”、“改（改进实验）”等思想。以下四例实验的改进，在实验设计时充分考虑了绿色化。

（1）浓度对2NO2?葑N2O4平衡影响实验的改进 ，可得一个与原平衡体系完全相同的参照标准。温度稍有变化即可辨别其颜色差别。装置如图1所示，三个连通着的容器里，盛有NO2和N2O4达到平衡的混合气体，然后夹紧橡皮管A、B处，把一个烧瓶放入热水里，把另一个烧瓶放入冰水（或冷水）里，观察混合气体的颜色变化，并与常温时盛有相同混合气体的锥形瓶中的颜色进行对比。

（2）二氧化硫与硫化氢反应的实验。将二氧化硫收集于烧瓶后，按图2装置。缓缓通入硫化氢，即从烧瓶底部开始，沿着内壁由上到下析出淡黄色物质和水珠涌下。随着析出硫的量增多，瓶壁颜色愈来愈艳丽，宛如一朵正在盛开的黄。对于二氧硫与硫化氢混合的方法，一般做法有：①各收集在两集气瓶中，对口混合；②各收集在两注射器中并联通，在一端注入其中的一种；③把两种气体同时通入某一容器中，这些实验现象虽也明显，但远不如上面的方法引人入胜。

（3）硫化氢受热分解实验的一点思考。硫化氢受热分解实验，有许多教学参考书都采用在通过硫化氢的长玻璃管上加热的方法，甚至在玻管一端缠上湿棉花（冷凝），分解产物硫可在一端析出（如图3-1），但实验现象往往不明显。原因可能为：①通过受热的玻璃管，硫化氢分解量少；②玻璃管内壁过于光滑或硫化氢流速太大，分解产物难以附着即被带走。 将玻璃管改为干燥管，并在管内两边放少许玻璃纤维（如图3-2）。先通硫化气一会儿（要烧掉），夹紧橡皮管，停止通硫化氢。加热干燥管，即在管内壁两侧析出黄色粉末（硫）。

（4）红磷变白磷及燃烧的实验 ，装置如图4所示。①用细铁丝把米粒般大小的红磷送入玻璃管中（内径4～6毫米，长15～20厘米）。加热红磷，开始时红磷与玻璃管内的空气发生燃烧，但空气不畅火焰即灭。红磷升华成蒸气，在两侧约2厘米远处内壁冷凝，各有一薄层白磷（部分带黄色）析出，待红磷剩下不多时停止加热。

②过半分钟玻璃管内白磷发光燃烧，烧瓶内产生大量白烟（而红磷未燃）。燃烧产物溶于水生成了酸。

通过这样的实验方案设计，可从源头上消除化学污染物的产生，真正体现化学实验绿色化的理念，而且能加强学生的环保意识。

2.在实验过程中体现绿色化

在实验设计中已经考虑了绿色化，更重要的是要在实验过程中体现绿色化。在实验过程中的绿色化可以体现在以下几个方面。

（1）推广使用微型化学实验，节约药品，减少污染。

微型化学实验具有减少污染、现象明显、快速、节约、安全等优点。虽然化学教材中的实验基本上规定的试剂用量都已经是克量级，但考虑到一个班级、一个学校有这么多的学生要做实验，如果每个学生在能够保证实验效果的基础上减少用量，不仅可以减少药品的浪费，而且可以减少对环境的污染。我们在实验过程中严格督促学生按量取用试剂，纠正学生取用药品“多多益善”的错误思想。铝箔在氧气中燃烧实验所用的铝箔可取自学生熟悉的口香糖（如绿箭等）的铝箔包装纸，将其背面的纸烧去。这种铝箔既薄又纯，很容易燃烧。实验中用火柴引燃铝箔较困难，可改用镁带来引燃。木炭还原氧化铜的实验中的木炭可用激光复印机、打印机硒鼓中剩余的碳粉代替，碳粉颗粒很细，能与氧化铜粉充分接触，实验成功率较高，同时也是变废为宝的体现。烧不坏的手帕是个比较经典的趣味实验，其实烧不坏的不只是棉手帕，用纸手帕（面巾纸）或普通的纸张代替棉手帕，实验效果也很好。

（2）推行绿色化学，尽量用无毒、低毒试剂替代高毒试剂。

在保证实验效果的前提下，用无毒害、无污染或低毒害、低污染的试剂替代毒性较强的试剂，尽量用无毒、低毒试剂替代高毒试剂。在一些特定实验要用到高毒性药品时，一定要用封闭的收集桶收集废液。在满足实验要求的情况下，适当降低采样量；不要购买暂时用不上的试剂；尽量利用可回收的试剂；应使用可降解的无磷洗涤剂；使用酒精温度计，从而避免水银温度计可能带来的汞污染。在萃取操作的演示实验中，考虑到溴单质的剧毒性，我将CCl4萃取溴水的实验改为CCl4萃取碘水。这样既可以防止因溴蒸气的挥发而造成对学生的危害，又可以减少环境污染。

（3）妥善处理好化学实验中的废弃物。

化学实验产生的废水、废气、废渣等都会对周围环境造成不同程度的污染。如果我们对这些废弃物进行合理利用，不仅可以减少对环境的污染，而且可以变废为宝。

实验室的废弃化学试剂和实验产生的有毒有害废液、废物，严禁向下水口倾倒或随垃圾丢弃，不可将废弃的化学试剂放在楼道、阳台、庭院等公共场合。固体，一般应保存在（原）旧试剂瓶中，并注明是废弃试剂，暂存在试剂柜中。液体，用塑料桶（分三类并印有标志）以分别收集含卤素有机物、一般有机物、无机物废液。废液收集桶应随时盖紧，并放于实验室较阴凉的位置。进入废液收集桶的主要有毒有害成分须在《化学废弃物记录单》上登记，要写有毒有害成分的全称或化学式，不可写简称或缩写。桶满后，将记录单粘贴在相应的桶上。有害废液不包括含剧毒试剂的废液，剧毒废液不可直接放入上述三类收集桶中。

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