中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的綠色化策略分析

聞芳

摘要：在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)認(rèn)真和科學(xué)地踐行實(shí)驗(yàn)綠色化的原則，不管是從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的角度還是從實(shí)驗(yàn)室管理技術(shù)的角度來(lái)看，做到中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室綠色化都十分必要。本文主要是針對(duì)實(shí)驗(yàn)綠色化的原則，結(jié)合多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展需要，提出對(duì)實(shí)驗(yàn)綠色化探究的看法及思路。

關(guān)鍵詞：綠色化;化學(xué)實(shí)驗(yàn);策略分析

中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）35-0257-02

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是通過(guò)以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，使學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中充分體驗(yàn)科學(xué)研究的過(guò)程，從而激發(fā)學(xué)生更大的學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。在新課程改革中，提倡化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要改變過(guò)去的以教師為主的演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作。在中學(xué)化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)中，尤其對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的環(huán)保和安全問(wèn)題做了詳細(xì)的說(shuō)明，同時(shí)還要求中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)不僅要節(jié)約和簡(jiǎn)單，而且還要求化學(xué)實(shí)驗(yàn)的清潔化和綠色化，盡量防止和減少相應(yīng)的化學(xué)污染。

一、綠色化學(xué)概況

化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，同時(shí)在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中需要用到很多的化學(xué)藥品，并且在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行完之后會(huì)產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì)和廢氣。鑒于此，綠色化學(xué)思想應(yīng)運(yùn)而生，即對(duì)常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中盡量節(jié)約化學(xué)藥品和化學(xué)儀器的使用，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)殘留物質(zhì)和廢氣進(jìn)行處理，使得中學(xué)化學(xué)的教學(xué)更加的“低成本、少污染、省資源、綠色環(huán)?！?，這有利于和諧良好的教學(xué)環(huán)境的形成，在實(shí)行綠色化的過(guò)程中不僅能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的，更能培養(yǎng)學(xué)生良好的化學(xué)素養(yǎng)。

綠色化學(xué)是一門(mén)從實(shí)驗(yàn)源頭上對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)污染進(jìn)行阻住的化學(xué)，它是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對(duì)人類(lèi)健康及生態(tài)環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)的產(chǎn)生。綠色化學(xué)是可持續(xù)發(fā)展的需要，是現(xiàn)代化學(xué)的重要特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。而綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在綠色化學(xué)的指導(dǎo)思想下，用預(yù)防化學(xué)污染的新技術(shù)、新方法以及新思想，改革過(guò)去常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一些效率低下和浪費(fèi)極大的一種新方法。化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化是社會(huì)發(fā)展的需要，是學(xué)生身心健康發(fā)展的需要，是進(jìn)行環(huán)境教育的需要，也是了解現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展和趨勢(shì)的需要。化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的研究，涉及到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)思想、實(shí)驗(yàn)儀器的研制、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)裝置和步驟的設(shè)計(jì)等各個(gè)實(shí)驗(yàn)方面的相關(guān)研究。把綠色化學(xué)的相關(guān)理念很好地融合于中學(xué)化學(xué)的課堂教學(xué)以及中學(xué)化學(xué)課程教材改革當(dāng)中，真正使得綠色化學(xué)成為中學(xué)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)重要內(nèi)容，這是當(dāng)今中學(xué)化學(xué)教育面臨到的一個(gè)挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

二、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析

1.目前，我國(guó)大部分學(xué)校教學(xué)儀器配備都達(dá)到了部頒Ⅰ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，即在每一個(gè)班級(jí)中，每一個(gè)分組實(shí)驗(yàn)基本能夠?qū)崿F(xiàn)由兩三個(gè)學(xué)生一起完成，同時(shí)一名學(xué)生負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的具體操作，另一名學(xué)生負(fù)責(zé)仔細(xì)地觀(guān)察實(shí)驗(yàn)的相關(guān)效果，這種情況最大的缺點(diǎn)就是不是所有的學(xué)生都可以動(dòng)手親自體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作。雖然目前我國(guó)的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在分組實(shí)驗(yàn)上的開(kāi)出率達(dá)到了100%，但是在試驗(yàn)中學(xué)生的動(dòng)手率卻只有50%。

2.中學(xué)化學(xué)教材中對(duì)于實(shí)驗(yàn)中化學(xué)藥品用量的規(guī)定不是很明確，大部分情況下規(guī)定得比較模糊。這就使得不少學(xué)生在進(jìn)行相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程隨意取用各種化學(xué)藥品。

3.眾多中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中相關(guān)化學(xué)反應(yīng)之后產(chǎn)生的廢氣、廢水以及廢渣等都會(huì)污染實(shí)驗(yàn)室及周邊環(huán)境。例如在銅和濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)以及制備氯氣的實(shí)驗(yàn)中，會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體，這些有毒氣體會(huì)大量飄散在空氣中，對(duì)實(shí)驗(yàn)室造成污染，同時(shí)還對(duì)師生的健康造成影響。

三、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化的探索與實(shí)踐

目前，我國(guó)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大力推行綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）貫徹綠色化學(xué)的理念，努力研究和拓展新的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)中學(xué)化學(xué)教學(xué)的相關(guān)需要，針對(duì)那些危險(xiǎn)性大或者是污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)要努力發(fā)現(xiàn)、設(shè)計(jì)或選擇沒(méi)有污染和安全的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行取代。（2）對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行更深入的研究：在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下，盡量減少相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)儀器的使用。

（一）在減少藥品用量方面

1.在減少化學(xué)藥品用量方面可以通過(guò)使用點(diǎn)滴板、小試管或者是多用滴管微型化的實(shí)驗(yàn)儀器，例如在高二化學(xué)教學(xué)中的諸多實(shí)驗(yàn)，高一的濃硫酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，硫酸根離子的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，同周期與同主族元素性質(zhì)的遞變檢驗(yàn)試驗(yàn)，碘、溴和氯的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，氯離子的檢驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)中的試管都是用12×70mm的小試管。在乙烯的制取和性質(zhì)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)中，乙醇與濃硫酸的混合液的濃度可以從18ml稀釋至2～3ml。這就大大減少了藥品的消耗。一般來(lái)說(shuō)，同樣是配制的125ml裝的試劑不再只夠兩三個(gè)班的學(xué)生做分組實(shí)驗(yàn)，而可供二十多個(gè)班（每班28組）的學(xué)生使用。

2.降低試劑的濃度，如在實(shí)驗(yàn)《氯、溴、碘的性質(zhì)，氯離子的檢驗(yàn)》中沒(méi)有明確規(guī)定溴水、碘水以及氯水的濃度。眾所周知，濃度較高的溴和氯都會(huì)傷害人體。因此，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡可能降低溴水和氯水的濃度，如應(yīng)把濃度較高的溴水稀釋至濃度較低時(shí)的淡黃色。此外，應(yīng)把像酚酞、甲基橙、石蕊以及品紅等指示劑的濃度進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕档?。例如通常?shí)驗(yàn)中使用的酚酞和石蕊的濃度為0.5%～1.0%，為了綠色化實(shí)驗(yàn)的理念，在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下可以把濃度稀釋到0.1%～0.25%。在實(shí)驗(yàn)中減少化學(xué)藥品的用量必須是能夠確保不會(huì)影響最后的實(shí)驗(yàn)效果，這樣不僅能夠減少化學(xué)藥品的使用，還能減少化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的廢氣對(duì)環(huán)境造成影響。

（二）藥品回收利用方面

化學(xué)藥品的回收利用主要是指對(duì)實(shí)驗(yàn)中未發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)原料以及實(shí)驗(yàn)后殘留的副產(chǎn)物進(jìn)行回收再利用，如在實(shí)驗(yàn)《化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡》結(jié)束后小試管中會(huì)殘留一定量的水和二氧化錳。再如利用高錳酸鉀來(lái)制取氧氣的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后殘留的化學(xué)物質(zhì)中主要含有二氧化錳、錳酸鉀以及沒(méi)有反應(yīng)掉的高錳酸鉀，這三種物質(zhì)可以通過(guò)與濃鹽酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來(lái)制取氯氣。

（三）剩余藥品重復(fù)使用方面

剩余藥品的重復(fù)使用指的是在做下一個(gè)實(shí)驗(yàn)或者其他的實(shí)驗(yàn)時(shí)可以充分利用上一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟中剩余的藥品以及回收來(lái)的化學(xué)藥品。如實(shí)驗(yàn)回收之后的二氧化錳、錳酸鉀以及高錳酸鉀還能用于制取氯氣的實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)使用。這樣一方面減少了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中化學(xué)藥品的用量，另一方面也使化學(xué)藥品的使用效率得到了提高。

（四）實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物循環(huán)使用方面

在傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，教師和學(xué)生通常不太重視實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物。只要在實(shí)驗(yàn)中獲取了相關(guān)數(shù)據(jù)或者是獲得了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果就可以了。而對(duì)于實(shí)驗(yàn)之后留下的廢氣廢物一般都被隨意棄置或排放，沒(méi)有相應(yīng)的回收處理措施，這不但加重了環(huán)境污染，也造成了很大的浪費(fèi)。

（五）科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢氣

在制備二氧化硫、氯氣、一氧化氮與二氧化氮等氣體以及C銅與硝酸、濃硫酸的反應(yīng)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，不僅要使整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置密閉可以控制，并且還要科學(xué)合理地安裝實(shí)驗(yàn)廢氣處理裝置。例如在對(duì)氯氣進(jìn)行制備時(shí)要使用到分液漏斗，此時(shí)應(yīng)用醫(yī)用注射器來(lái)代替，還應(yīng)該把止水皮管夾安裝到玻璃導(dǎo)管連接處的乳膠管上，在濃硫酸與銅的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中用具支試管來(lái)代替普通試管。

（六）深入研究和科學(xué)改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)，消除實(shí)驗(yàn)污染源

所謂科學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)就是指在根據(jù)教材中提供的原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置以及實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行進(jìn)一步的改造。同時(shí)，在更安全便捷和科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)用的前提下，站在保護(hù)環(huán)境的角度上，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，盡量做到把污染消除在源頭。在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，固體、液體以及氣體產(chǎn)物的生成不可避免，然后這些實(shí)驗(yàn)生成產(chǎn)物當(dāng)中有不少是有毒的或者是有害的，特別是某些化學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有毒氣體一方面會(huì)對(duì)師生的健康造成直接的影響，另一方面還會(huì)逸散到空氣中，污染實(shí)驗(yàn)室及周邊。因此，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中制備某些有毒氣體的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)后留下的有毒尾氣進(jìn)行妥善處理。例如：在觀(guān)察金屬銅與稀硝酸和濃硝酸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，如果完全依據(jù)教材中說(shuō)明的具體實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必定會(huì)殘留一定量的NO或者是NO2，這兩種有毒氣體會(huì)對(duì)師生身體健康造成嚴(yán)重的損害，同時(shí)還會(huì)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生污染。但是站在綠色化學(xué)的角度看，可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)步驟，避免散逸出NO或者是NO2，不僅能夠避免對(duì)環(huán)境污染，還能通過(guò)教學(xué)逐步向?qū)W生灌輸綠色化學(xué)的理念。

綜上所述，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)綠色化的作用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

1.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的綠色化簡(jiǎn)單易行，易于操作，在安全可靠的基礎(chǔ)上不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)效果產(chǎn)生太大的影響。一方面不僅使化學(xué)藥品的用量得到節(jié)約，使藥品的使用效率得到提高，而且還大大降低了實(shí)驗(yàn)成本，又能減少實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境造成的污染。

2.綠色化學(xué)的理念就是節(jié)約實(shí)驗(yàn)藥品和減少實(shí)驗(yàn)儀器的使用，這不僅有助于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中形成綠色化學(xué)的觀(guān)念，同時(shí)又能夠幫助學(xué)生形成節(jié)約實(shí)驗(yàn)用品的好習(xí)慣。

3.利用有限資源實(shí)現(xiàn)小組內(nèi)所有同學(xué)都能動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而強(qiáng)化同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)手能力，同時(shí)還可以幫助學(xué)生們“在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)化學(xué)，理解化學(xué)”、“在實(shí)驗(yàn)中探究，在探究中學(xué)習(xí)”，這不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生對(duì)于化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，而且還對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)有一個(gè)全面的提升。

四、結(jié)論

本文主要是針對(duì)實(shí)驗(yàn)綠色化的原則，結(jié)合多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展需要，提出對(duì)實(shí)驗(yàn)綠色化探究的看法及思路。在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)認(rèn)真和科學(xué)地踐行實(shí)驗(yàn)綠色化的原則，不管是從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的角度還是從實(shí)驗(yàn)室管理技術(shù)的角度來(lái)看，做到中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室綠色化不但能夠防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣對(duì)環(huán)境造成污染，還能在教學(xué)過(guò)程中增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，從而提高學(xué)生在化學(xué)方面的素養(yǎng)。

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