試談中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染

近年來(lái)，三聚氰胺牛奶、“紅心”雞蛋、過(guò)氧化苯甲酰饅頭、“鉛鉻綠”綠茶、甲醛保鮮的魷魚(yú)等毒害事故一再發(fā)生，而這些都是不正確使用化學(xué)制品所導(dǎo)致的。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，化學(xué)污染物對(duì)環(huán)境、對(duì)人類(lèi)健康、對(duì)社會(huì)發(fā)展的危害越來(lái)越受到社會(huì)的普遍關(guān)注。提起污染，人們習(xí)慣把目標(biāo)投向工廠，卻忘了美麗的校園。

化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)學(xué)科。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)理論產(chǎn)生的基礎(chǔ)，也是檢驗(yàn)化學(xué)理論的唯一標(biāo)準(zhǔn)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)也帶來(lái)了不同程度的污染?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的污染分為有機(jī)污染和無(wú)機(jī)污染。有機(jī)污染主要是有機(jī)試劑和有機(jī)樣品污染，如苯、氯仿、四氯化碳等有機(jī)溶劑；酚等有機(jī)試劑。無(wú)機(jī)污染包括強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬污染等，其中汞、鉛、鎘等重金屬不僅毒性強(qiáng)，而且在人體有蓄積性。有機(jī)溶劑在實(shí)際使用中用量大，如果不對(duì)廢棄的有機(jī)溶劑進(jìn)行妥善處理，就會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生極大的不良影響，甚至危及人的生命?；瘜W(xué)工作者應(yīng)力爭(zhēng)減少實(shí)驗(yàn)污染，不斷提高化學(xué)水平。

一、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染的根源

1.源自實(shí)驗(yàn)源頭。

若實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理，則必然導(dǎo)致污染。不合理的實(shí)驗(yàn)教材編寫(xiě)、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)、教學(xué)過(guò)程的安排及教學(xué)計(jì)劃等，因其本身就有導(dǎo)致污染的可能，在這種情況下只要做實(shí)驗(yàn)，就會(huì)帶來(lái)污染。反應(yīng)驗(yàn)證化學(xué)反應(yīng)中的能量的變化就是一個(gè)典型的例子。

2.源自實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

包括實(shí)驗(yàn)藥品種類(lèi)和數(shù)量的設(shè)計(jì)不合理；實(shí)驗(yàn)中不能正確使用儀器和藥品；實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范；化學(xué)試劑的取用量存在著一定的盲目性和隨意性；實(shí)驗(yàn)儀器陳舊導(dǎo)致跑、冒、滴、漏嚴(yán)重。

3.源自實(shí)驗(yàn)處理。

即對(duì)實(shí)驗(yàn)中有毒物質(zhì)處理不當(dāng)。在一般的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，很難找到“三廢”的處理裝置，導(dǎo)致廢氣、廢液、廢渣直接排入大自然中。如在制備和驗(yàn)證氣體性質(zhì)時(shí)，有毒氣體的實(shí)驗(yàn)一般在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行，保護(hù)了教室內(nèi)的小環(huán)境，卻忽略了教室外的大環(huán)境；對(duì)廢液隨意傾倒；對(duì)固體廢棄物亂拋亂棄。由于對(duì)污染物的不合理、不科學(xué)處理甚至不處理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)廢液和實(shí)驗(yàn)廢物直接流入下水道，對(duì)周?chē)h(huán)境造成了二次污染，也是造成中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染的主要原因。

4.源自實(shí)驗(yàn)管理。

很多中學(xué)實(shí)驗(yàn)員并沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，對(duì)廢物的處理方法及必要性缺乏科學(xué)認(rèn)識(shí)和科學(xué)管理。

二、防治實(shí)驗(yàn)污染的措施

1.增強(qiáng)師生環(huán)保意識(shí)。

在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)重視環(huán)保教育，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保責(zé)任感，把環(huán)境保護(hù)教育滲透到化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，禁止亂扔、亂倒行為。讓學(xué)生把環(huán)保意識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂X(jué)的行動(dòng)，樹(shù)立正確對(duì)待環(huán)境的態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生改造和優(yōu)化環(huán)境的意識(shí)和能力。在教學(xué)中充分利用教材資源，有計(jì)劃、有目的地對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)保宣傳教育，使學(xué)生牢固樹(shù)立環(huán)境保護(hù)意識(shí)，關(guān)心和重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，減少污染。

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可從以下三個(gè)方面入手：

（2）濃度改進(jìn)：對(duì)涉及藥品濃度的實(shí)驗(yàn)探索和改進(jìn)，既能節(jié)約藥品、保證實(shí)驗(yàn)效果，又能減少環(huán)境污染。如①改進(jìn)指示劑的濃度：可將濃度為0.5%～1.0%酚酞和石蕊減少到0.1%～0.25%，酚酞和石蕊變色很靈敏，即使用微量藥品同樣有明顯的現(xiàn)象和效果。②改進(jìn)苯酚的濃度：可將苯酚溶液濃度由2%降至0.5%～1.0%，溴水濃度也可降低為橙紅（稍濃）。③改進(jìn)硝酸銀濃度：配制銀氨溶液時(shí)，可將硝酸銀濃度、氨水濃度均由2%降為1%，實(shí)驗(yàn)效果依然。而在高中化學(xué)一般離子檢驗(yàn)中，硝酸銀濃度微量0.1%已足夠。④改進(jìn)硫氰酸鉀、三氯化鐵溶液的濃度：在濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響的演示實(shí)驗(yàn)中，可將硫氰酸鉀濃度由0.01mol/L降為0.005mol/L，三氯化鐵溶液的濃度由1mol/L降為0.5mol/L。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)藥品的濃度既增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果，又減少了藥品的損耗，減少了環(huán)境污染。

（3）儀器改進(jìn)：①用可循環(huán)使用的儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)。如：碘的升華實(shí)驗(yàn)，可用碘錘來(lái)完成（碘錘的兩頭向內(nèi)凹陷，內(nèi)封有碘晶體，如圖1）；溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響實(shí)驗(yàn)，可采用密封有二氧化氮的雙球泡（如圖2）。

②合并實(shí)驗(yàn)，減少污染。實(shí)驗(yàn)的合并是將某幾個(gè)實(shí)驗(yàn)合并在一起做，減少實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的污染，甚至變得沒(méi)有污染。如：濃硫酸特性實(shí)驗(yàn)及產(chǎn)物的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)（圖3）。③推行微型實(shí)驗(yàn)。在保證現(xiàn)象明顯的前提下，實(shí)現(xiàn)藥品微量化及實(shí)驗(yàn)儀器微型化，具有現(xiàn)象明顯、效果良好、節(jié)約實(shí)驗(yàn)材料和時(shí)間、減少污染、安全、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。如下圖所示是驗(yàn)證氯氣性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn)，a、b、d、e（圖4）是 圖3 圖4

在中學(xué)教學(xué)中，這樣的例子還有很多，如氯、溴、碘的氧化性實(shí)驗(yàn)，三價(jià)鐵的顯色反應(yīng)可放在點(diǎn)滴板中進(jìn)行；有些定性實(shí)驗(yàn)可放在濾紙上進(jìn)行，如電解飽和食鹽水，乙醛與氫氧化銅懸濁液的反應(yīng)，氣體的性質(zhì)和檢驗(yàn)，等等。如果遇到實(shí)驗(yàn)中微型化帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯問(wèn)題，就可以借助投影儀把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象放大，這樣可以消除實(shí)驗(yàn)微型化帶來(lái)的不利影響。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單微縮，也不是對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，更不是與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的對(duì)立，它是用預(yù)防化學(xué)污染的新實(shí)驗(yàn)思想、新方法和新技術(shù)對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革和發(fā)展的必然結(jié)果。

3.有效使用多媒體，減少污染。

對(duì)氯氣、銅與硝酸、苯、苯酚等環(huán)境污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)，可采用計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)以減少污染。采用多媒體教學(xué)的實(shí)驗(yàn)往往有以下特點(diǎn)：①對(duì)實(shí)驗(yàn)毒性很大，產(chǎn)生氣體污染嚴(yán)重的，如：氯氣的制取、除雜、干燥、性質(zhì)、尾氣處理的綜合實(shí)驗(yàn)。②對(duì)需從微觀的角度詮釋原理的，如：電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)，會(huì)產(chǎn)生氯氣，同時(shí)學(xué)生對(duì)離子的移動(dòng)缺乏理解，如果用電腦三維動(dòng)畫(huà)從微觀的角度詮釋微粒的運(yùn)動(dòng)，并顯示兩極的變化，則效果比實(shí)驗(yàn)好。③對(duì)需分析化學(xué)原理的，如：苯酚和濃溴水反應(yīng)。④對(duì)反應(yīng)需要一定速度和時(shí)間的，如：⑤通過(guò)多媒體，實(shí)驗(yàn)儀器不僅可以按實(shí)驗(yàn)的要求隨意組裝，還可以另存為圖片，或進(jìn)行模擬演示，既可省去教師畫(huà)圖的麻煩，又能很好地再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力有較大的幫助。

4.正確處理實(shí)驗(yàn)廢棄物，減少污染。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣等都會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成不同程度的污染。如果我們對(duì)這些廢棄物進(jìn)行合理利用，則不僅可以減少對(duì)環(huán)境的污染，而且可以變廢為寶。實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的有害物處理方法如下：①?gòu)U氣：氯氣、氮氧化物、二氧化硫等用堿液吸收，一氧化碳用氣球收集后再做處理或點(diǎn)燃。②廢液：廢酸用石灰乳或碳酸鈉中和；廢鉻液用濃高錳酸鉀再生；含重金屬離子的廢液可加堿或硫化鈉使其沉積，再過(guò)濾分離，殘?jiān)裼诘叵?。③廢渣：盡可能再生利用，不能再生的有毒物要遠(yuǎn)離生活區(qū)深埋。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用化學(xué)試劑種類(lèi)多，造成排放的污染物成分相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)環(huán)境對(duì)社會(huì)造成的危害難以盡述，因此在中學(xué)化學(xué)教育教學(xué)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng)，將學(xué)生培養(yǎng)成具有環(huán)保意識(shí)的人。