高中化學實驗綠色化的探索

鄧皓元

《普通高中化學課程標準（實驗）》中規(guī)定必修課程的設計要“體現(xiàn)綠色化學思想”，還在選修模塊《實驗化學》中規(guī)定讓學生“樹立綠色化學思想，養(yǎng)成環(huán)境保護的意識”……顯然，新課程標準非常重視綠色化學思想的形成和應用.在現(xiàn)有的教學條件下，要實現(xiàn)高中化學實驗綠色化可從以下幾個方面入手.

一、開發(fā)綠色實驗

對于那些毒性大、污染嚴重、三廢處理困難的化學實驗，可借助計算機的動畫效果，逼真地模擬出實驗中的現(xiàn)象.如“硝基苯”、“溴苯”等實驗可采用計算機模擬，避開苯、溴等對空氣污染大的試劑，減少環(huán)境污染.

另外，還可以利用日常生活中的材料和廢棄物代替實驗儀器和藥品.這樣既可以解決儀器藥品短缺的問題，又可以養(yǎng)成學生節(jié)約資源和廢物利用的習慣，強化環(huán)境保護意識，提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力.例如，利用可樂中的氣體探究CO₂的性質；用面粉做爆炸實驗；用新鮮花瓣自制酸堿指示劑等等.

二、減少實驗試劑的用量

“減量使用”是使用化學藥品的“5R”原則之一.就高中化學實驗而言，就是在保證實驗效果的前提下，盡量減少實驗試劑的用量（如降低試劑濃度，減少用量等）.這就要求實驗員不能完全按照教材“照書配方”，在準備實驗之前必須試做，選擇好藥品的濃度和用量，能少用的一定要少用.

1.降低試劑濃度.

我對許多涉及藥品濃度的實驗進行了探索和改進，以下是人教版教材中的幾個實例.

（1）化學能與熱能實驗，HCl的濃度可由6mol/L改為4mol/L.

（2）濃度對化學平衡的影響實驗，KSCN、FeCl₃的濃度可由0.01mol/L降為0.005mol/L.

（3）配制銀氨溶液，硝酸銀、氨水的濃度由2％降為1％；一般離子檢驗，硝酸銀濃度為0.1％就足夠了.

（4）蔗糖水解實驗，蔗糖溶液的濃度可由20％改為10％.

降低實驗藥品濃度的例子還有很多，作為化學工作者，應具有綠色化學的思想，盡可能地降低實驗藥品濃度，減少藥品的損耗，預防環(huán)境污染.

2.減少用量.

教材對很多實驗的藥品用量都未明確規(guī)定，大多用“少量”、“少許”、“適量”、“一定量”等籠統(tǒng)的詞來限定，表述比較模糊.在做分組實驗時，有相當一部分學生取用藥品喜歡多多益善.他們常常以為藥品加得越多，現(xiàn)象就越明顯，效果就越好.為了減少藥品浪費，首先要對學生進行綠色化學知識的教育，讓他們明白為什么要限制藥品的用量，不能隨興而加.教師在演示實驗時也應該限定藥品用量，在保證實驗效果的基礎上盡可能地減少藥品用量，以身作則，正確引導學生，增強學生的環(huán)保意識.

以下是教材中一些實驗藥品減量的實例.

（1）萃取實驗，碘水和四氯化碳可分別由10mL、4mL改為5mL、2mL.

（2）離子反應實驗，CuSO₄、NaCl、BaCl₂溶液均可由5mL改為2mL.

（3）化學能與熱能實驗，Ba(OH)₂?8H₂O可由20g改為5g，NH₄Cl可由10g改為2.5g；HCl、NaOH均可由20mL改為10mL.

（3）葡萄糖的性質實驗，葡萄糖可由2g改為0.2g，水由5mL改為2mL.

三、藥品準備的準確化和數(shù)量化

確定了藥品的濃度和用量后，就要計算實驗所需各種藥品的質量或體積，再進行試劑的配制，做到準確化和數(shù)量化.這樣可以避免資源浪費，實現(xiàn)實驗準備的綠色化.

四、加強藥品回收處理，實行重復利用

具體的做法是：根據(jù)實驗內容的不同，在實驗室分門別類地放置各種回收瓶和廢液桶.

1.回收部分反應產物，能利用的盡量利用.

例如，硫酸亞鐵銨、氫氧化鋁的制備，實驗得到的產物可回收用于性質實驗.

2.回收未反應的原料、副產物(含“三廢”).

對于原料試劑，無論剩余多少，只要未受污染都應一律回收，留作下次實驗使用.如藍瓶子實驗結束時，要集中回收反應溶液，留作以后使用.用KMnO₄制取O₂所得到的剩余物質中主要含有MnO₂、K2MnO₄和未反應掉的KMnO₄，這三種物質的混合物加入濃鹽酸可制取氯氣.

3.回收催化劑等非反應試劑.

例如，在催化劑對化學反應速率的影響實驗中，MnO₂是H₂O₂分解生成O₂的催化劑.在實驗結束時，可要求學生將試管中的H₂O和MnO₂一起倒入指定的回收容器（燒杯等）中，以便回收MnO₂.

五、妥善處理實驗的廢棄物

1.廢氣.

實驗中有危害性氣體產生時要加強尾氣吸收，防止環(huán)境污染.酸性氣體（如SO₂、Cl₂、NO₂等）可用堿液吸收，堿性氣體（如NH₃）可用酸液吸收.部分有害的可燃性氣體，可在排放口點火燃燒消除污染.

2.廢液.

普通廢酸、廢堿可相互中和至pH達6~8時排放；無毒無害的鹽溶液，可稀釋處理.

對含鋅、鉻、汞、鉛等重金屬離子的溶液，通常的方法是加堿液或加Na₂S溶液，使之變成氫氧化物或硫化物沉淀，過濾分離，殘渣埋于地下.

通過化學實驗綠色化的教育，可以讓學生知道并不是只有科學家和環(huán)境專業(yè)工作人員才能夠為環(huán)境做出貢獻，我們每一個人都可以為地球的綠化作出自己的貢獻.只有教師、實驗員、學生、學校、社會共同努力，才能夠早日真正實現(xiàn)化學實驗的綠色化.