[在化学实验教学中渗透绿色化学理念] 绿色化学的理念

在化学实验教学中渗透绿色化学理念

化学实验教学应该遵循绿色化学理念，传授绿色化学知识和 技能，培养学生保护环境的意识和能力，促使学生形成对待 化学的正确态度。具体地，要在培养良好的实验习惯的基础 上，正确处理实验“三废”，对实验进行绿色化改进，推广 微型化学实验，用计算机模拟化学实验。

绿色化学是20世纪90年代出现的一个多学科交叉的研 究领域，主要依靠科技发展，创造污染系数低、资源和能源 消耗少的化学反应和过程，设计对环境没有副作用并且在技 术和经济上可行的化学产品和工艺，意图从源头上阻止污染。

它的基本理念是“5R”要求：减少反应物的量，尽量将可以 循环利用的物质循环利用，将中间产物最大利用，不使用有 毒有害的物质，不产生有毒有害的物质。

化学是一门以实验为基础的自然科学。实验既是学习化 学的重要内容，也是学好化学的重要途径。化学实验教学应 该遵循绿色化学理念，传授绿色化学知识和技能，培养学生 保护环境的意识和能力，促使学生形成对待化学的正确态度。

一、培养良好的实验习惯 在化学实验教学中，教师应该以身作则引导学生注意确 保药品的保存和实验的操作不会对周围的环境和人身的安全造成影响，养成严谨的实验态度和良好的实验习惯。

由于实验药品的不同特性，保存药品时必须注意一定的 规范。比如，金属钠接触到水就会反应，生成氢气，要保存 在密度比其小的煤油里，隔绝水和空气；
液态溴和浓硝酸、 浓盐酸都易挥发，要密闭保存；
碳铵以及一些高温易分解、 爆炸的物质要避光存放在低温处；
水银、白磷等一些剧毒品 要存放在专门的柜子里并上锁。

操作实验时也要遵守相应的规则。实验使用的药品（尤 其是其本身或者反应产物有毒有害时）要适量选取，不可贪 多;否则，容易造成药品的浪费和环境的污染。实验使用的 易燃、易爆药品与有强氧化性的物质要分开放置并远离火源， 避免产生意外的燃烧与爆炸以及不必要的污染。实验剩余的 药品不可随意丢弃或随身带出实验室，要放入指定的容器中， 由实验教师进行回收处理。

二、正确处理实验“三废” 在化学实验教学中，教师特别要以身作则引导学生正确 处理实验“三废”：不随意丢弃实验残留物，不随意倾倒实 验废液，不随意排放实验尾气，避免化学实验室变成污染源。

初中化学实验中，“三废”还是比较常见的。例如，在 燃烧红磷的实验中，一开始在空气中点燃红磷产生的五氧化 二磷对人体有危害，可以将实验放在通风橱中做，避免对人 体的伤害。又如，硫磺在氧气瓶中燃烧后剩余的气体混合物 不能直接排放到空气中，应加入适量碱溶液，反应掉二氧化硫，避免对环境的污染。再如，教学“酸碱盐”的学生实验 时，实验室应准备专门放置废酸液和废碱液的废液缸，实验 后将酸性废液和碱性废液反应，调到接近中性后再排放。此 外，含有重金属离子的废液（如硫酸铜废液）不能直接倒入 下水道，应该尽量将重金属提取出来再处理，一方面避免重 金属离子污染水和土壤，另一方面可以回收利用重金属，节 约资源。而对于可以自然降解的废弃物，可以集中深埋处理。

三、对实验进行绿色化改进 绿色化学的核心内容是“原子经济性”，理想的原子经 济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生 副产物或废物。这样可以最大限度地利用反应原料，节约资 源；
还可以最大限度地减少副产物或废物排放，减少环境污 染。因此，在化学实验教学中，可以对实验进行绿色化改造， 使反应趋于原子经济性。对此，教师要以身作则，教导学生 在进行化学实验时遵守绿色化学理念，循环和回收使用产物， 并选择污染性小、安全性高的实验；
还要鼓励学生多收集课 外有关实验改进的资料，在拓展知识面的同时培养自己的学 习兴趣和创新能力。

例如，在高锰酸钾制取氧气的实验中，反应后剩余的固 体可以通过溶解、过滤、干燥得到二氧化锰固体，用作双氧 水制取氧气的催化剂；
滤液蒸干后还可以用于钾盐的焰色反 应。

又如，在铜绿加热的实验中，待绿色粉末完全变成黑色后，冷却试管，可以将黑色氧化铜粉末收集用于氧化铜与稀 硫酸的反应；
反应后的蓝色溶液还可以用来与铁丝反应，演 示湿法炼铜的原理。

再如，在实验室制取氢气的实验中，锌粒过量，结束后 只需将锌粒与溶液分开倒入两个烧杯，其中的锌粒用水冲洗 干净、干燥后可以循环使用，硫酸锌溶液通过蒸发还可以得 到硫酸锌固体。

四、推广微型化学实验 微型化学实验(M.L.)是化学界在绿色化学思想指导下 用预防化学污染的新思想对常规实验进行改革而发展起来 的化学实验的新方法和新技术。它是指用尽可能小的仪器， 用尽可能少的试剂来进行实验(试剂量一般为常规实验的千 分之一至十分之一)，尽可能减少中间生成物的转移过程， 减少试剂在器皿上的附着量，从而极大地减少实验的“三废”， 提高实验的安全性，还能减少反应时间。在化学实验教学中， 教师要大力推广微型化学实验，对常用实验仪器进行微缩， 对常用试剂给出限量。如果需要把微型化学实验做演示实验， 则可以借助实物投影仪将现象放大，以便于学生观察。而且， 微型化学实验使每位学生都有动手做实验的机会，可以帮助 学生通过亲身体会养成减少废弃物的环保意识。

除了平时经常使用的点滴板、拇指试管以外，还可以将 烧杯、锥形瓶、滴管等仪器微缩化，甚至可以用生活中常见 的小药瓶、眼药水瓶、用完的圆珠笔芯等代替。例如，酸和碱分别与酸碱指示剂的变色反应就可以用点 滴板来完成；
而测不同酸碱溶液的pH时，也可以将pH试纸撕 成小块，放在干燥的点滴板上，然后用玻璃棒蘸取待测溶液， 滴在pH试纸上。这样，现象仍然很明显，而且节省了反应物 的用量。

又如，沪教版初中化学教材《铁的冶炼》一节中有一个 一氧化碳高温条件下还原氧化铁的实验，教师通常不做，因 为一氧化碳在这个反应前后都要通很长时间，毒性太大。我 们则将装氧化铁的硬质玻璃管换成玻璃导管，然后用水弄湿 内壁，将氧化铁粉末薄薄地附着在内壁上，进行实验。一方 面，玻璃导管的内部容积比硬质玻璃管小，排空装置内空气 所需的一氧化碳量很少。另一方面，导管内壁附着的氧化铁 粉末量也少，而且能与一氧化碳充分接触，所以，只要少量 的一氧化碳，红色粉末就会变黑，现象非常明显；
而且，最 后也只要少量的一氧化碳，就能冷却铁粉。此外，可以用酒 精灯将多余的一氧化碳完全燃烧掉，避免引起人体中毒和环 境污染。

此外，将100 mL注射器、具支试管、止水夹按图1安装 好，可以测量固体与液体反应产生气体的体积，从而计算固 体中主要成分的含量，如石灰石中碳酸盐含量的测定，粗铁、 粗锌等主要成分含量的测定等。成功的关键在于根据注射器 的容积来预算固体取样的最大限量，可以考虑用多次量取气 体的办法来增大取样量，即当反应中注射器充满气体后，计下体积，关上止水夹，取下注射器，排出气体，再接上导管， 打开止水夹，继续量取气体，重复操作，直至反应完全。

五、用计算机模拟化学实验 在初中化学教学中，利用计算机可以模拟很多微观化学 实验，演示一些现象不太明显的实验，展现一些对人体和环 境影响比较大的实验以及一些错误的实验操作带来的后果。

这样也可以尽量减少污染。例如，硫磺在空气中燃烧的实验， 可以借助计算机模拟在空气中很难观察到的淡蓝色火焰，还 可以避免二氧化硫对人体和环境的影响。又如，模拟用错误 的方法稀释浓硫酸，高锰酸钾制氧气时先熄灭酒精灯再将导 管从水槽中取出等的后果，不仅可以让学生了解错误操作带 来的后果，加深印象和记忆，而且可以节约实验药品。

但是要注意，计算机模拟不能代替化学实验，一些能在 课堂上进行并且有明显现象的实验就不应用计算机模拟代 替，而应让学生自己观察、体会、判断，从而获得真实感受。

参考文献：
［1］ 王祖浩.化学课程标准(实验稿)解读［M］.武汉：
湖北教育出版社，2002. ［2］ 沈玉龙，魏利滨，曹文华等.绿色化学［M］.北 京：中国环境科学出版社，2004. ［3］ 张钟宪.环境与绿色化学［M］.北京：清华大学 出版社，2005.