高中化學實驗綠色化改進的初步研究

胡愛民

摘 ?要：高中化學實驗涉及到了酸、堿、重金屬鹽、污染性氣體、有害有機物等物質，對高中化學分組實驗的綠色化改進的研究能達到節約資源、降低污染物產生的目的。

關鍵詞：高中化學;分組實驗;綠色化改進

一、化學實驗綠色化的涵義

“化學實驗綠色化”就是在滿足教學要求的前提下，設計的化學實驗徹底消除或盡量減少使用和產生有害物質，從源頭上消除化學實驗對環境和人類健康的負面影響。在進行化學實驗時，選用無毒、無污染的原料，采用合理、高效的反應途徑降低或消除污染物的產生，甚至達到原子的完全利用，對產生的廢棄物進行回收處理，這是從實驗前、實驗過程中、實驗結束后三個方面解決化學實驗產生污染的思路。

二、高中化學實驗的現況

化學是自然科學的一個組成部分，高中化學是與義務教育化學或科學課程相銜接的基礎教育課程，是落實立德樹人根本任務、發展素質教育、弘揚科學精神、提升學生核心素養的重要載體。高中化學實驗是高中化學教學中的重要內容，能使學生直觀地認識物質的性質、變化規律等知識。

高中化學實驗開展中主要涉及到了酸、堿、重金屬鹽、污染性氣體、有害有機物等物質，其中酸主要有鹽酸、硫酸、硝酸、氯水、溴水、草酸等;堿有氫氧化鈉、氫氧化鈣、氨水等;鹽類主要有硫酸銅、氯化鋇、硝酸銀、硫氰化鉀、重鉻酸鉀等;污染性氣體主要有氯氣、二氧化硫、氨氣等;有害有機物主要有四氯化碳、苯、乙醛等。

高中化學實驗按操作類型分為教師演示實驗和學生分組實驗，其中教師演示實驗涉及的物質較多，但因為用量較少，產生的污染物較少。學生分組實驗由于分組數多，即使用量少也會積聚起大量的污染物，因此對學生分組實驗進行綠色化改進是很有必要的。

高中化學學生分組實驗大致可分為：操作練習實驗，如：粗鹽的提純、萃取、酸堿滴定管的使用等;認識性質實驗，如：鈉與水的反應、氨氣的溶解性（噴泉實驗）等;探尋規律實驗，如：濃度、溫度對化學平衡的影響等。

三、高中化學學生分組實驗綠色化改進的研究

高中化學教材中沒有將實驗明確分為演示實驗和分組實驗兩類，教師在選擇學生分組實驗時，通常會選擇危險性小，有毒、有害物質較少的實驗，但這些實驗仍然有很多的物質會污染環境，因此對高中化學學生分組實驗進行綠色化改進的研究，很有必要。通過研究，我認為研究可以從這幾個方面進行：

1.減少反應物的用量，達到節約資源、降低污染物產生的目的。高中化學教材中很多的實驗沒有給明確的用量，這樣不同的教師就會有不同的標準，會造成污染和浪費。還有一些實驗給的用量較多，也會產生大量的廢棄物。如在濃度、溫度對化學平衡的影響的實驗中，實驗要求“取兩支試管各加入5mL0.1mol/L K₂Cr₂O₇溶液”，通過多次實驗發現，可以各取10滴（約0.5mL）0.1mol/LK₂Cr₂O₇溶液，然后分別加入5～10滴濃硫酸和5～10滴6mol/L NaOH溶液就能觀察到明顯的實驗現象。這樣的改進后，以一個班20個小組為例，就能節約150mL左右的K₂Cr₂O₇溶液，降低了重鉻酸鉀、濃硫酸、氫氧化鈉等污染性、腐蝕性物質的使用和廢棄物的產生。

2.回收實驗廢棄物，達到節約資源、降低污染物產生的目的。化學實驗產生的廢棄物，有些可能成分復雜難以回收處理，有些只需要簡單的操作就可以回收。如四氯化碳是高中化學實驗中常用的一種有機溶劑，在萃取實驗中每個小組取4mL四氯化碳，以一個班20個小組為例，就需要80mL四氯化碳，我校高一年級共14個班，就要消耗1120mL四氯化碳，如果這些四氯化碳全部丟棄，會造成極大的污染和浪費。通過查閱資料，我用濃氫氧化鈉溶液進行回收，發現5mL萃取液和15mL10%NaOH溶液混合，經過充分振蕩，分離后能得到約4.2mL的回收四氯化碳，而回收四氯化碳又能替代純凈四氯化碳使用，并且能重復回收使用，這樣就大大的降低了環境的污染和資源的浪費。

四、高中化學學生分組實驗綠色化改進的反思

1.明確研究的必要性。“對化學實驗綠色化改進是否有必要？”是我在研究過程中經常想到和聽到的問題，在回收氯化鈉溶液中的氯化鈉固體的過程中，用了十多分鐘的蒸發結晶，得到了4～5克的氯化鈉晶體時或者在強調學生將未反應完的金屬清洗干凈后回收時也會出現是否有必要回收的問題。由于對化學實驗綠色化改進的研究會增加老師的工作量，會占用老師的課余時間，同時可能收獲也比較小，因此很多老師都不愿意去進行研究。化學實驗綠色化的研究必須解決研究的必要性的問題，只有明確了為什么研究，才能有堅持研究的動力，最終完成研究。

2.對資料的收集和整理是研究重要的組成。在研究的過程中，對資料的檢索和閱讀對研究有很重要的作用，可以避免不必要的重復，使研究少走彎路。如在研究四氯化碳的回收時，通過查閱資料知道了可以用濃NaOH溶液回收四氯化碳，但沒有對回收率進行研究，我就重點對回收率進行研究、實驗，最終得出研究的成果。

化學教師對化學實驗綠色化的研究，能增強教師的環保意識，從不同的角度理解化學教學和環境保護之間的關系，有助于教師對化學知識的深入認識，這就需要化學教師在兼顧教學任務的同時拿出自己的時間和精力，進行化學實驗綠色化的研究，并將研究的成果在教學實踐中運用，向更多的人傳遞綠色、環保的理念。

參考文獻：

[1]焦蓉. 高中化學實驗綠色化的初步研究[D]. 上海師范大學，2005.

[2]教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.