中学化学实验绿色化策略研究

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1、发表于《考试》2011年第6期中学化学实验绿色化策略研究康映卓（马陵中学江苏宿迁）摘要：本文针对目前中学化学实验教学现状，从如何科学、合理的消除化学实验过程中产生的“三废”对环境影响的角度出发，提出了一条实现中学化学实验的绿色化的有效途径。关键词：化学实验；绿色化；策略研究中学化学实验直接反映化学与环境的关系，是对学生进行绿色化学教育的前沿阵地。因此，开展绿色化学实验是新课程反复强调的一项重要内容。然而，目前中学化学实验中存在两大问题：一方面，尽管教材中的一些实验已经考虑了环保因素，但从绿色化学的角度审视，教材中部分实验设计还存在明显不足；另一方面，目前中学开设的学生分

2、组实验次数多，实验产生的“三废”量大，成分复杂，污染物浓度偏高。而目前多数中学实验室还没有直接处理实验废弃物的能力。这些问题的存在，不仅带来严重的环境污染问题，不利于学生环保意识的培养，而且危害师生健康。为了实现化学实验绿色化，我们课题组以绿色化学思想为指导，以反复试验为依托，认真研究了教材中的每一个实验，经过一年多的探索与研究，取得了一定的成绩，积累了一些经验，在此做简要介绍，与各位同仁交流。一、绿色化学实验的基本理念所谓“绿色”，是指保护环境、保护资源和可持续发展的一种理念。化学实验绿色化是指以绿色化学的基本理念为原则，对化学实验进行改进，使实验过程达到绿色化学要求

3、的方法。一个化学实验，如果其对环境无物质种类改变的影响或改变量极小，就可以说该实验达到了绿色化学实验的要求，具体标准如下：（1）原子经济性要求。即化学反应中原子的利用率达100%。（2）环境友好要求。即体系不向环境释放物质或释放给环境的物质是环境体系所固有的（如O2，N2，H2O，CO2等）。（3）回收再生要求。即实验方案设计要考虑有关物质的再利用问题。（4）微型化要求。对不可避免会形成污染的实验，在保证实验现象明显的前提下，尽量使实验微型化，使污染降到最低。可见，化学实验绿色化无疑会给学生带来终身的影响。二、中学化学实验绿色化的有效途径在新课程背景下，如何科学、合理的

4、消除化学实验中“三废”带来的环境污染问题，实现化学实验绿色化呢？1、合理更换实验药品，消除污染源绿色化学实验的最大特点是其预防污染的理念。因为废物一经形成就需要有相应的分离、处理等程序，而这些废物一旦对人类健康及环境产生污染，所造成的损失是难以估量的。因此，预防污染永远优于治理污染。而解决这一问题的唯一办法，就是用绿色化学技术来防止或减少有毒物的使用与产生。例如，苏教版《化学1》“溴的萃取”实验，如果按照教材提供的方案进行实验，由于溴大量挥发，实验中空气污9染比较严重。根据溴比碘易挥发的性质，用碘代替溴进行实验，既能达到良好的实验效果，又降低了污染。类似的实验还有《化学

5、1》中“强弱电解质的导电性比较”。教材实验中，使用的酸、碱分别是：盐酸、醋酸、氢氧化钠、氨水，其中盐酸在通电时，会产生有毒物质氯气，若用稀硫酸代替盐酸，既能达到比较电解质导电能力强弱的目的，又能避免空气的污染，一举两得。2、科学改进实验装置，消除废气污染苏教版高中化学教材中，含有毒气体的实验有30多个。若按教材提供的方案进行实验，其中16个实验污染较重。为了消除实验过程中有毒废气带来的空气污染问题，需要从仪器装置及实验操作方法等方面对其进行大幅度的改进。浓硝酸铜片图1对教材中的实验进行绿色化设计与改进，首先要尊重教材，确保能够体现教材安排该实验的目的和意图；其次，要充分

6、考虑实验装置的科学性、实用性及“三废”的处理情况。改进后的实验装置，要求操作方便，现象明显，符合绿色化学实验要求。例如，苏教版《化学1》中“铜与浓硝酸的反应”，装置如图1所示。该实验装置设计存在如下欠缺：不便控制反应的进行；气体收集过程中存在泄漏现象；无尾气处理措施。因此，需要改进。这里有两个方案可供参考。图2水铜丝NaOH溶液acb水浓硝酸填充浸有NaOH溶液棉花的塑料瓶盖改进方案一：装置如图2所示。实验过程中，通过螺旋状铜丝的上下抽拉，可以随时控制反应的发生和终止；通过控制止水夹a、b、c，可灵活的进行气体收集及尾气处理，解决了气体收集过程中的泄漏问题；反应几分钟后

7、，打开分液漏斗活塞，向支管试管中加入适量的水，即可进行铜与稀硝酸反应的实验；从盛有氢氧化钠溶液的细口瓶中还可以观察到一氧化氮被氧气氧化的现象；该装置集实验与尾气处理于一体，密封性好，充分体现了绿色化学实验思想；所用的仪器均为常规仪器，现象明显，操作方便，适合课堂演示实验使用。微型化学实验与常规实验相比具有节约药品、实验现象明显，污染程度低或无污染、安全等优点。因此，开展微型实验充分体现了现代绿色化学教育观念，对实现化学实验绿色化具有重要意义。例如，为了让每一位学生都能够安全的完成铜和浓硝酸反应的实验，本人设计了如下实验方案。铜片图3浓硝酸