中學化學實驗綠色化的措施

摘 要：目前人類社會正面臨著嚴重的環境危機，綠色化學理念是中學化學實驗教學發展的重要趨勢之一，我們可以從減少藥品用量、藥品重復使用、模擬化學實驗、改進實驗裝置、規范實驗操作、實驗微型化和樹立綠色化學意識等方面入手，讓學生在學習化學實驗的過程中，樹立良好的保護環境意識和習慣。

關鍵詞：綠色化學；化學實驗；保護環境

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：1009-010X（2007）07-0055-02

20世紀90年代初，美國化學會（ACS）針對日益嚴重的環境污染問題，為“預防污染、保護環境”，提出了“綠色化學（Green Chemistry）”口號。綠色化學又稱環境友好化學（Environmentally Benign Chemistry），其核心內涵是在化學反應和化工生產過程中，盡量減少或徹底消除使用和產生有害物質[1]。綠色化學是21世紀化學和化工學科前沿研究的重點，是化學家在21世紀面臨的重大挑戰，是21世紀人類社會可持續發展戰略的重要支撐[2，3]。因此，美國政府在1996年就設立了“綠色化學挑戰獎”，力促綠色化學的實施與創新。

化學是一門以實驗為基礎的自然科學。化學實驗是進行科學探究的重要方式。目前，初、高中化學課程中的絕大部分的概念、知識是通過實驗引入、理解或檢驗的。化學實驗作為化學教學的主角，是學生學習化學的主體。但是，中學化學實驗中還有一些對教師和學生身體、對環境有負面影響的物質制備和性質實驗，比如，CO還原CuO、氯氣制備、SO₂和H₂S的性質實驗、Cu與硝酸的反應、苯的溴代等等。因此，把綠色化學理念融入中學化學實驗是實驗教學發展的必然趨勢，是中學化學新課程實施的重要任務。

綠色化學理念有著豐富的內涵。中學化學實驗綠色化的下列措施是我們經過努力就可以做得到的。

1.減少實驗藥品用量：在進行物質性質實驗中，在保證實驗現象的前提下減少實驗藥品用量，比如進行酸堿性質的實驗，指示劑濃度可以適當減小；進行鐵的性質實驗，FeCl₃和KSCN的濃度可以減小；配制一定物質的量濃度或一定溶質質量分數的溶液、酸堿中和滴定等實驗中，配制溶液不必過濃，既可減少藥品消耗，又可減少廢液污染。

2.藥品的重復使用：溶液配制練習所得到的溶液可回收供其他實驗使用；沒有反應完的Zn粒、Cu片、Al條等都可以回收利用；用過的有機溶劑CCl₄，可用稍濃的NaOH溶液洗液、分液，重新得到可供實驗使用的CCl₄；銀鏡反應實驗生成的銀，通過Ag和稀HNO3加熱時反應可重新得到AgNO₃。

3.模擬化學實驗：比如對于晶體結構，較復雜的分子結構，化學反應中分子的離解、原子的結合以及核外電子的運動等微觀景象，可用計算機三維動畫進行演示，幫助學生理解物質結構，培養學生的空間想象能力。一些操作復雜或危險程度大的實驗也可以通過計算機模擬來揭示變化的本質。如今，計算機化學已經成為一個新興的交叉學科，它能幫助化學工作者在原子、分子水平上探究化學問題的本質，在創造新材料、新藥物、新技術方面發揮著重要的作用，也能幫助學生更深刻地認識微觀世界。

4.改進實驗裝置：比如對Cl₂和SO₂的制備實驗、性質實驗的常規裝置進行改革、創新，盡量減少有毒氣體的排放；FeCl₃與KSCN的顯色反應，可在點滴板上進行。

5.規范實驗操作：比如，聞氣體的方法，不能用力吸，也不能敞開容器口，免得氣體泄露太多；認真檢查制備氣體裝置的氣密性，以免有毒氣體的泄露；有機溶劑苯等揮發性較強物質的實驗，要在通風櫥中進行，避免人體受傷害。

6.微型化學實驗：有著“化學實驗革命”美譽的微型化學實驗，是近二十多年來迅速發展的一種化學實驗新方法和新技術，是國際化學教育界公認的體現綠色化學思想的一種新舉措。它以獨特的優勢、良好的教育功能和教學效果，成為當今國際化學實驗教學改革的一面旗幟和一個亮點。微型實驗具有安全、迅速、簡單、現象明顯、藥品器材消耗量少等優點。它不僅僅是常規實驗儀器的簡單縮微和藥品的減量，更是實驗設計、實驗手段、實驗過程的根本性改革，非常適合邊教邊學和化學活動課程的教學需要，在激發學生學習化學的興趣、強化動手能力的訓練、培養創新思維、樹立環保觀念等方面都具有深遠的意義。中學化學實驗中溴苯的制備、乙炔的制備、氯氣的性質及制備、SO₂與H₂S反應、濃硝酸的氧化性等，這些對環境有污染、對師生身體健康有危害的實驗，都可以研究采用微型實驗代替。

7.樹立綠色化學意識：教師在教學活動中起主導作用，因此，只有化學教師觀念更新，具備了綠色化學意識，才會產生化學實驗綠色化的積極行為與效果。化學教師要注意收集有關保護環境的信息，收集與日常生活密切相關的污染問題，在備課時盡量設計好有關實驗的內容、方法，對涉及環境問題的實驗要注意對學生環境意識的教育和培養。課堂教學中要嚴格規范實驗操作，盡可能減小化學實驗造成的環境污染；教師要以身作則，做到言行一致，以教育學生樹立良好的環境意識，從我做起，從身邊的小事做起，如實驗中的廢液應及時倒入指定的廢液缸，不能隨意倒入水槽，以避免下水道腐蝕和有害污水排放。

總而言之，從科學觀點來看，綠色化學是對傳統化學思維方式的更新和發展；從環境觀點來看，綠色化學是從源頭到過程消除污染；從經濟觀點來看，綠色化學合理利用資源和能源、降低生產成本，是經濟可持續發展的利器。中學化學實驗要從實驗設計、實驗裝置、實驗過程、實驗評價等，全面體現綠色化學思想，以培養和提高學生的環境保護意識，使他們能夠更好地參與社會生活，更自覺地促進社會的可持續發展。