浅说中学化学实验绿色化设计

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1、浅说中学化学实验绿色化设计中学化学实验绿色化设计要以绿色化学的原则为依据，即①采用无毒无害的原料；②在无毒无害的反应条件（催化剂、溶剂）下进行反应；③具有原子经济性，即反应具有高选择性，极少副产物，甚至实现“零排放”；④产品应是环境友好的。出此，化学实验的绿色化设计可分为以下几个方面：1化学试剂的绿色化即在选择化学实验时应尽量选择采用那些无毒无害试剂的实验，或选择具有潜在环保属性的试剂（如成对出现于实验中的NaOH和HC1），除非不得已应一律不使用有毒有害试剂进行实验。1.1绿色中和滴泄实验中和滴的化学原理是H++OH-二H20,以及终点前后指示剂颜

2、色突变。这里涉及的试剂主要有三个：酸、碱、指示剂。根据上述绿色化学的原则，由NaOH、HC1、和石蕊三试剂组成的中和滴定就是一个绿色化学实验。因为NaOH、HC1中和反应彻底、产物NaCl和H20是环境友好的，而石蕊则是来源于地衣的蓝色色素，它也是环境友好的并能无害降解。1・2绿色自燃实验崔现行的初中及高中教材中为介绍"目燃"的现象而采用的是白磷口燃实验。白磷具有较大的毒性，而燃烧产物五氧化二磷对环境污染也较为严重。我们以无毒的镁粉和石英粉末为原料，首先制备Mg2Si,然后将其投入水中，Mg2Si水解产生的SiH4在水面上的空气中立即自燃，其化学方程

3、式表示为：(l)SiO2+4Mg=2MgO+Mg2Si,⑵Mg2Si+4H20=2Mg(OH)2I+SiH4t,(3)SiH4+202=Si02+2H20。整个实验安全、无毒、无污染，符合绿色实验的耍求。2催化剂的绿色化即在选择化学实验时尽量避免使用有毒有害的物质作为催化剂，如重金属离子、溶液状强酸强碱；而应采用无毒无害的物质作催化剂，如固体酸碱、Ti02、酶等作为催化剂。1.1绿色过氧化氢分解实验过氧化氢相当稳定，能够加速其分解的物质很多，目前教学实验中一般以二氧化猛为催化剂。二氧化猛是一种强氧化剂，是一种不溶于水的黑色晶体或无定形粉末。它的处理不

4、当，会造成环境的污染。由于过氧化氢是环境友好试剂，对该实验绿色化的关键在于催化剂的选取，在此，以生物活性酶——过氧化氢酶(取一小块猪肝并进行磨碎即可)作为催化剂，既使催化效率提高了，又不会对环境造成污染。5.2.2绿色酯化反应教学中的酯化反应的共同特征是釆用浓硫酸作为催化剂，实验过程中必然会产生废酸，对环境造成了污染。大量研究表明以固体超强酸(如Fe203-S042-超强酸)作为催化剂，不仅具有很高的转化率、选择性，而且反应速度快，催化剂易于分离回收重复使用等特点，是一类理想的环保催化剂。以固体超强酸代替浓硫酸作为催化剂，就可进行绿色酯化反应，达到绿

5、色化学的要求。3化学反应的绿色化即在选择化学实验时，应尽量使涉及化学反应具有较高的转化率，提高试剂的利用程度；应尽量使涉及的化学反应具有较高的选择性，这样不仅可以提高实验的效果，而且可以避免副产物带来的环境污染问题。3.1绿色“氢氯爆鸣”实验用排饱和食盐水的方法先收集1/3体积的氯气,再收集2/3体积的氢气,由氢气、氯气的密度不同，则能自动混匀，试管口略低于液面，水槽上盖一个挖有试管可通过的圆孔的纸板，此时，用闪光灯照射，即发牛爆炸，不过这样的爆炸相当安全，除具有响声外，就连溅起的少量食盐水也被盖在纸板下。实验装置如图-2所示。图-2绿色“氢氯爆鸣”

6、实验装置图1.2绿色电解质溶液导电测试实验以二只5号电池作为电源，用导线连接一个发光二极管，为了放大电流,增加一个三极管和一个保护电阻，如图-3所示。测试时，只需把用铜丝做的探头插入待测溶液中，便可根据发光二极管的亮、暗、熄三种不同的状况來判断强电解质、弱电解质和非电解质。图-3绿色电解质溶液导电测试实验装置图3.3绿色一氧化碳还原氧化铜实验在用一氧化碳还原氧化铜的实验中，为了防止过量的一氧化碳排放到空气中造成坏境污染，同时也为了节约加热氧化铜所需的能量，我们设计了如下装置使一氧化碳燃烧。装置如图-4。图-4绿色一氧化碳还原氧化铜实验装置图4反应产物

7、的绿色化即在选择化学实验时，应尽量使反应产生的生成物（产物和副产物）无毒无害，是环境友好产品，或者以一种环境友好的状态存在，如固态产物。1.1绿色铝热反应实验铝热反应实验若按教材所述，出于反应剧烈，放热多，火星四射，产生大量浓烟，造成空气污染。为此，我们采用物理电学点火方式，将此实验改变成绿色实验。操作如下：将适量的反应混合物（Fe、A1203）放入纸漏斗屮，然后放好小灯泡丝并通过导线与电池相连，在小灯泡丝周围撒少许镁粉，罩上烧杯，在距装置较远处接通电源，即引发此反应。反应迅猛，并可清楚地观察到反应生成的铁通过烧穿的纸漏斗滴落在细砂中，产生的烟尘全被

8、罩在烧杯。装置如图一5所示：图一5绿色铝热反应实验装置图4.2绿色质量守恒定律实验在用氢氧化钠溶液与硫酸铜溶