中学化学实验的绿色化追求，本文主要内容关键词为：化学实验论文,中学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
绿色化学实验，就是以绿色化学的理念和原则指导实验工作，使实验室的“三废”排放降低到最低程度并能得到妥善处理，实验室的安全性和环境质量得到提升，师生的绿色化学和环保意识得到强化。笔者现结合具体教学实践，对如何实施绿色化学实验进行初步探讨。
一、不断优化实验方案，力求避免环境污染
有些化学反应，本身就需要一些有毒的化学药品，或者会产生有毒的物质，对这些实验要精心设计，选择对环境影响尽可能小的反应物，淘汰或改进对健康危害大的实验。
例如，浓硫酸的脱水性实验。人教版教材必修1第84页提供了1幅图，按图所示实验，即取白砂糖10 g，研细后放入100 mL的小烧杯里，加入1-2 mL水，调和，然后注入10～15 mL的98%浓流酸，小心搅拌，片刻后可观察到一系列现象。实验的现象能够帮助学生建立浓硫酸具有脱水性的概念。但是，在实验过程中，由于蔗糖及浓硫酸用量的偏多，其炭化过程中伴随碳的氧化反应产生的二氧化碳、二氧化硫等酸性气体，带来了严重的室内污染，教室里浓烟弥漫、气味刺鼻，危害师生身体健康。为了解决这个问题，同时增强学生关注环境污染问题意识，苏教版第84～85页的改进实验比较适用：取2 g蔗糖放入大试管中，加入约5 mL浓硫酸，迅速搅拌，然后塞上带导管的橡皮塞，将玻璃导管的另一端插入盛有品红溶液的试管中，观察实验现象。这个实验用大试管代替小烧杯作为实验仪器，实验中蔗糖的用量由10 g减至2 g，浓硫酸用量由10～15 mL,减少为5 mL,甚至2～3 mL。试管代替了烧杯，虽然反应物用量减少，但由于实验仪器的高度增加，生成的碳块沿着试管壁“长”高，反倒增强了实验的演示效果，现象明显且很有趣，既激发学生的学习热情，又节约能源、减少污染，体现了绿色化学思想。
二、严格控制药品用量，最大限度节约试剂
化学实验教学不仅可以使学生观察到用语言难以表达清楚的实验现象，增强直观的感性认识，而且能培养学生观察、描述、分析问题和解决问题的能力。但实验必定会涉及有害、有毒的物质，从某种意义上讲，学校的环境污染主要来源于化学实验。因此，在化学实验教学中要力求利用最少的实验药品，获得最佳的实验效果，最大限度地减少废弃物，增强学生的环境意识，这是非常必要的，也是切实可行的。
具体来说，我们可以在“定”、“合”、“微”3个字上下工夫。
所谓“合”，就是将多个实验合并化。把物质的制备与性质或同一物质的几个性质实验合并在一起，使原本存在的重复污染变为一次污染，甚至消除污染，这样，既节约了药品，又减少了污染。例如，必修1中对干燥氯气和潮湿氯气漂白性研究的实验方案有以下不足：一是1次实验就要制得2瓶氯气，药品用量太大；二是氯气易逸出，造成环境污染。这与环保意识相悖。所以可进行如下改进：按下页图1所示连接好实验装置，称取0.5 g 
装入具支试管中，再用带橡皮塞的滴管吸入约0.5 mL浓HCl，然后塞上橡皮塞。在干燥管中装入适量无水
。在试管底放置1张红纸条，再塞上带有导管和针头的橡皮塞，然后用注射器吸入适量蒸馏水后将其装在针头上。轻轻挤压滴管的胶头，将浓HCl慢慢滴入，根据反应剧烈程度控制滴速，观察试管中红纸条的颜色是否有变化；然后再推压活塞，滴入几滴水，观察红纸条颜色的变化。
改进后，该实验装置简单、易得，药品消耗少。将两次实验合并，易于操作，演示时间短，现象明显，对比鲜明。整个实验在封闭环境中进行，对环境没有污染，特别适合于演示实验。
所谓“微”，就是仪器的微型化和试剂的微量化。也就是用尽可能少的试剂在微型化的装置中做实验以获取化学信息，尽可能地减少中间生成物的转移过程，从而极大地减少实验中的“三废”。微型实验的试剂量是常规实验的1‰至1/10，同样可以现象明显、效果良好，并且节约实验药品和时间、减少污染、安全、符合绿色化学宗旨。微型化学实验在当前作为绿色化学的方法和技术，已在国内外日益得到重视和推广。例如，在铜和浓硝酸的反应中，利用注射器代替试管进行实验。取1支10mL的注射器，抽出活塞，在针筒内装入0.04 g铜屑，推上活塞并吸入0.1 mL的浓硝酸，观察现象，等反应完毕后将注射器中的液体小心排入废液瓶中，无色气体针筒内再吸入空气，可见到无色气体变成红棕色。改进后的装置是封闭体系，易于对比观察，效果明显，药品用量比改进前少得多，同时能防止有毒气体二氧化氮的泄漏而污染空气。又如，铁离子的显色反应：在1片滤纸（裁成2×6 cm的长条）上滴2滴三氯化铁溶液，再滴1滴硫氰化钾溶液，滤纸上立即出现血红色。
微型化学实验不是普通实验的简单微缩，它是在绿色化学思想的指导下，用预防化学污染的新思想、新方法和新技术对常规实验改革和发展的必然结果。
三、循环使用实验试剂和产物，实现实验末端绿色化
在绿色化学思想中，有一条非常重要的原则——3R原则（减量化、再利用、再循环）。笔者认为，在化学实验绿色化设计中，可从2个方面去落实这条原则。
1.做好实验“三废”的回收利用。例如，“四氯化碳萃取碘水中的碘”实验后的四氯化碳（溶有碘单质），就可以通过加入氢氧化钾溶液，再分液，得到四氯化碳和碘化钾溶液；将高一学生实验中钠和水反应的溶液收集起来做高二中和滴定实验中的待测溶液等。
2.尽量设计“成品化”实验。即用密封有化学药品的成品化的仪器来完成的化学实验，其中的化学药品和仪器可以循环使用，真正做到零污染。例如，“碘的升华实验”，可用成品化的“碘榔头”（两头向内凹陷，其内密封有碘晶体）来完成，实验方法是在其中一头滴入1滴冷水，另一头在酒精灯上加热，升华后的碘蒸气在水的冷却作用下凝聚于“碘榔头”上方内壁上，下次实验时，再在“碘榔头”的另一头加热即可。再如，“温度对化学平衡影响”实验，按照教材的要求需制2烧瓶二氧化氮气体，在制取过程中会有二氧化氮气体逸出，对师生的身体健康带来危害，污染环境。因此，笔者选用了“成品化”的二氧化氮双连球，用密封有
气体的“双球反应器”完成该实验。方法是把连通的装有二氧化氮气体的“双球反应器”，分别浸到盛有冷水、热水的烧杯中，很快可看到2球内气体颜色的变化。
四、依托多媒体辅助，贯彻绿色化学思想
对于毒性、危险性较大，成功率较低的演示实验，在课堂上无法实施演示，可借助多媒体的视频功能、模拟功能与网络资源，进行模拟实验教学，既保证学生的安全，又保护环境，达到良好的教学效果。例如，次氯酸的光照分解实验速率很慢，很难观察到有氧气气泡放出，可闻到氯气刺鼻的气味，所以可利用视频技术拍摄反应过程，“加快”反应速率，还可局部放大，显示气泡的生成。通过信息技术可以对实验中的错误操作引起的危害进行真实再现，引起学生的重视，帮助学生掌握正确的实验操作步骤和操作技能。例如，浓
稀释实验，课堂上一般演示正确的操作，对不正确的操作进行讲解，通过课件演示浓滴入水中放出大量热量使液飞溅的现象。将实验过程和现象用多媒体课件的形式生动有趣的表现出来，寓教于乐，既提高了教学质量，又体现了绿色化学要求。
绿色化学实验是绿色化学理念在化学教学中的具体体现，是化学教学中实施创新教育的重要内容和必要保证。在化学教学过程中，教师应积极合理地应用绿色化的措施，实现化学实验绿色化，将绿色化学的思想真正融入新课程化学实验的教学中，从节约资源和防止污染入手，培养学生科学的环境观、资源观，提高他们的环保紧迫感和责任感。