高中化学实验绿色化的方法

来源:用户上传      作者: 金俊香

　　绿色化学实验是在绿色化学的思想指导下,用预防化学污染的新思想、新方法和新技术,对常规实验进行改革而形成的化学实验的新方法。因此我们在教学实践活动中,应注意从教学的各个环节(备课、讲课、练习……)渗透绿色化学思想,从不同角度(教学目标设计、实验原理设计、日常行为准则、化学课外活动……)体现绿色化学教学,将绿色化学带给每一位学生,帮助每一位学生树立绿色化学观念和环境保护意识。
　　一、微。“微”即在保证实验现象明显的前提下,减少实验药品的用量。它包含两层意义:一是采用微型化学实验,即在微型化的仪器中进行化学实验,必须对实验进行重新设计与探索。如Cu和浓、稀HNO3的反应。二是采用微量化学实验,即采用常规的小量实验仪器和设备。常规实验的小量化是在不改变实验的方法、不改变操作技术的前提下,采用常规的小容量仪器,药品用量减量。如实验1-4吸热反应实验,药品用量减半;实验3-1物质的量浓度溶液配制将500mL体积改为100mL;实验6-4浓硫酸的脱水性实验蔗糖的用量也减了一半;学生实验均采用小试管进行有关的性质实验。
　　二、组。“组”就是将几个实验组合在一起,使本来存在几次污染的实验变为一次污染,甚至没有污染,这样既节约了时间又减小了污染。如氯气的制备和性质实验、卤素间的置换反应、二氧化硫的制备和性质实验、硫化氢的制备和性质实验,都可以把它组合在一起进行。我们采用了三种不同的方案进行了这三个实验:①在分叉管内胶带上的滤纸中进行一系列的实验;②在三通玻璃管中分别进行一系列的实验;③在井穴板中(可以是购置的、也可以是代用品)进行一系列的实验。
　　三、封。就是使有毒气体的制备和性质均在一个密闭的体系中进行。我们成功地应用了气球、塑料注射器、三通管、分叉管进行了一系列的实验。如用塑料注射器进行Cu和浓、稀HNO3的反应;用塑料注射器贮存少量有毒气体;P、Cu、H2在Cl2中燃烧,白磷和红磷相互转化、氯水的漂白性等实验均可用橡皮塞将其封闭起来,外接一个气球。
　　四、代。“代”也包含两层意思:一是借用多媒体手段代替做实验。对一些污染比较严重的(如苯的溴代和硝化……)、操作比较复杂且需时较长的实验(如石油的分馏、石油的裂化、煤的干馏……)均可用实验录像或者动画模拟代替实验,既能省时、省料、不污染,又能观察到明显的实验现象,达到同样的实验效果。二是寻找代用品,降低实验成本,但不影响实验效果。如试液架就是让学生自己动手将两块聚乙烯板用钉子把它组合起来,上层打几个孔、或者用一块泡沫塑料打上相应洞;储液滴瓶就是由眼药水瓶制成的;塑料洗瓶就是由废药水瓶制成的;井穴板用塑料药片板代替;用吊针来代替酸式滴定管和碱式滴定管的滴头;将眼药水瓶去底代替漏斗使用;用鸡蛋壳代替碳酸钙制备二氧化碳;用废电池上的石墨做电极、锌制氢气、二氧化锰制氯气;生石灰和硫铵制氨气……。充分利用废物,培养学生的环保意识、经济意识,树立绿色化的观念。
　　五、改。“改”即改进某些排放有害物质的实验,也就是在原有的实验方法上加以改进,使某些有害物质转化为无害的物质,甚至是有益的物质;使某些实验复杂操作变得简单;提高实验的成功率,减少药品的用量。如铜和浓硫酸反应的实验,按照书本实验,操作不便,而且使用铜片会产生以下几种不良现象:①加入铜片的量学生往往控制不当;②不能及时地终止反应,使产生的SO2量增大,环境污染加重;③易产生黑色的固体;④多余的铜片往往得不到很好的回收。若将铜片改为铜丝,通过抽提铜丝,使铜丝及时脱离反应体系,减少铜的消耗和SO2的生成量,避免黑色固体的产生,末反应的铜丝可反复使用,大大减少了铜的用量及实验的准备工作。另外将产生的SO2通入品红溶液改为将浸有品红试液的滤纸直接放入Cu与浓H2SO4反应试管的中部,试管口塞一团浸有饱和Na2CO3溶液的棉花球,装置简单(省去了铁架台、铁夹、带塞的导管)操作方便(用试管夹夹住试管,试管移动方便)现象明显,污染少。
　　六、换。“换”即在不影响实验效果的前提下,寻找一些无毒害的药品来替换有毒害的药品的使用,寻找一些对环境无影响或少影响的药品来替换对环境影响较大的药品使用。如溶液的导电性实验,其中盐酸和氯化钠在通电时会产生有害的氯气,可把它换为NaNO3和HNO3,这样既达到了比较电解质溶液导电能力强弱的目的,又避免了氯气的污染。
　　七、变。变一:将有毒的物质变成无毒的物质。如尾气CO,我们就可以用点燃的方法,把CO转化为CO2;SO2、Cl2、H2S,用氢氧化钠溶液加以吸收,使之转化为无毒的物质;对含酚类的废液加入漂白粉进行煮沸,对氰化物加次氯酸钠进行二级分解,或者用FeSO4溶液处理;对一些有机物进行点燃,产生的气体用碱液进行吸收,将重金属盐溶液用石灰乳或硫化物进行处理;银氨溶液进行酸化后回收;酸、碱液必须中和到规定的pH值范围。变二:将废物变成有用的物质。如将实验室制氨气后的氯化钙固体进行回收,作为干燥剂使用;将碘的四氯化碳溶液进行回收提取碘。
　　
　　作者单位:山西五台县五台职业中学

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