微型化学实验 倡导绿色化学

摘要：环境保护是目前全世界人民最关心的问题，也是国际社会面临的严重问题。在新课标化学教材中实验所占的比重很大，实验过程中往往会产生、排放大量的有毒有害物质，这些物质的排放给环境造成了危害。我们可以用绿色化学观点改进中学化学实验，

即对中学化学某些实验进行微型实验，使其向无污染方向发展。

关键词：环境保护；微型实验；绿色化学

【中图分类号】TQ016

环境保护是目前全世界人民最关心的问题，也是国际社会面临的严重问题。在新课标化学教材中实验所占的比重很大，实验过程中往往会产生、排放大量的有毒有害物质，这些物质的排放给环境造成了危害。我们可以用绿色化学观点改进中学化学实验，即对中学化学某些实验进行微型实验，使其向无污染方向发展。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，非常符合“绿色化学”的思想，既真正地保护了环境，又不失时机地把环保教育渗透于化学教学之中。笔者在教学实践过程中充分体现“绿色化学”的思想，将化学实验“微型”化，初见成效。

一、解决方案的内容与实施

1、在保证获取最有效实验信息的前提下，采用尽可能少剂量实验，对试剂“减量”或“降低浓度”或“微型”实验仪器

如实验室制取氯气及氯气性质实验中，因为氯气是有毒气体，泄漏到空气中会严重污染大气，影响身体健康。而且验证氯气性质实验较多，按照教材操作比较繁琐，且不可避免造成氯气泄漏。我们可以改进实验措施，实验用品及试剂有五条滤纸条，纸条上分别滴有（1）品红试液；（2）石蕊试液；（3）淀粉一KI试液；（4）Na2S溶液；（5）KBr溶液；（6）高锰酸钾晶体；（7）吸有浓盐酸的胶头滴管。实验步骤：实验时只须挤几滴浓盐酸即可发生变化。（1）褪色；（2）先变红后褪色；（3）变蓝；（4）出现淡黄色固体；（5）变为橙红色。这样设计实验后，实验装置简单、现象明显、所需药品少、无污染。

2、改“演示实验”为“演示实验和学生实验”的结合体

如电解饱和食盐水实验中，反应在U型管里进行，使得离子在两极之间迁移距离过长，造成整个电路的电阻较大，电源功率损耗大，使阴、阳两极产生的气泡较少，很难收集到足够的氢气；用铁棒作电极，电阻大，表面积太小，不利于氢气的产生，也难收集到足够的氢气进行验证实验；尾气不及时处理，会对环境造成污染，不符合绿色环保的新理念。我们也可以改进一下：将一块滤纸裁成两半，取一半平放在玻璃板上，用NaC1酚酞试液充分浸润，分别用旧电池芯、铁钉作阳、阴极按轻轻将电极卷在其中，并接通电源。通电2分钟后，立即打开裹有碳棒的一端滤纸，滴人一滴碘化钾淀粉溶液，滤纸变蓝，证明阳板有氯气生成，再打开另一端，发现滤纸变红，证明NaOH在阴极生成。

这样，实验中药品用量少，电极产物检验简单，现象直观，节省时间；实验操作简单，效果明显，可用作教师演示实验和学生实验，以提高学生学习的参与度。

3、尽可能密闭可控、处理尾气

例如，在铜和浓硝酸的反应中，利用注射器代替试管进行试验：取一支10mL的注射器，抽出活塞，在针筒内装入0.04g铜屑，推上活塞并吸入0.1mL的浓硝酸，观察现象，等反应完毕后将注射器中的液体小心排入废液瓶中，装有无色气体的针筒内再吸入空气，可看到无色气体变成红棕色。改进后的装置是封闭体系，易于对比观察，效果明显，药品用量比改进前少得多，同时能防止有毒气体二氧化氮的泄漏并污染空气。结合汽车、飞机等运输工具排放废气污染空气而形成光化学烟雾的实例，对学生进行环境意识的教育，以提高学生的环保意识。实验完毕，启发学生利用已学知识对废弃物进行处理，以防止重金属铜和有气体二氧化氮的污染，使学生养成从我做起，保护环境。

4、回收和重复使用试剂，提高药品的利用率

回收未反应的原料、副产物（含“三废”），如用KMnO4制取O2所得到的剩余物质中主要含有MnO2、K2MnO4和未反应掉的KMnO4，这三种物质的混合物均可用来加入浓盐酸制取氯气。再如像在《乙酸乙酯的制取》实验中，由于最后的混和液中尚有相当的浓硫酸，就要求学生集中倒在指定的废物桶中，处理后再排放。还可以回收催化剂等非反应试剂，如《化学反应速率化学平衡》的催化剂对化学反应速率的影响实验中，MnO2是H2O2分解生成O2的催化剂。在实验结束时，要求学生将小试管中的H2O和MnO2一起倒入指定的回收容器（烧杯等）中，以便集中回收MnO2。

重复使用主要是将上一个实验步骤中剩余的药品以及回收来的化学药品用到下一个实验步骤中或用到其他的实验中去。如前面提到的浓硫酸稀释后，不是直接倒掉，而是用到后面的浓、稀硫酸的性质比较实验中去。再如回收的MnO2、K2MnO4和KMnO4用于浓盐酸制取氯气的实验中。这样，大大减少了药品用量，提高了药品使用效率。

5、计算机仿真化学实验

常规的、传统的化学实验不可避免地消耗许多药品和大量的水资源，尤其是对一些试剂昂贵、实验中容易引起爆炸或必须采用有毒、有害的试剂（如苯、苯酚、重金属等）的实验，并在整个实验中排放较多的有毒气体、有毒废水，给师生身体健康带来极大的危害，且对环境造成较大破坏的实验，我们可以利用计算机多媒体技术，对实验原理、装置、流程、实验过程进行仿真，用文字、声音、图像、动画的效果让学生在计算机屏幕上做实验，达到身临其境的感觉。如有毒溶剂的燃烧，有毒物质的性质及相互转化等实验，这样既让学生学会了实验方法，而且使那些毒性大、危险性大、试剂昂贵的实验变成了绿色化的实验，自始至终，不会对人体和环境造成污染。

但需要注意的是微型化学实验不是常规化学实验的简单缩微或机械减量，也不是对常规实验的补充，更不是与常规实验的对立，而是在整个实验过程中贯穿了绿色化学的思想，有效实现“尽可能小剂量实验、省资源、少污染、减成本”，还增强学生的环境保护意识，是对中学化学常规实验进行的改革和发展。因此，微型实验虽然具有许多优越性，但也并不是所有实验都可用之代替的。在教学中，应根据实验的内容、目的、现象和定量要求等进行选择，使常规实验和微型实验相结合，两者取长补短，这样可以发挥更好的教学效果。