绿色实验,高中化学实验教学不二选择

2022-09-10

目前高中化学实验中还存在以下污染问题:一是还有一定数量的有毒物质的制备和性质实验 (如氯气的性质和制备实验, 二氧化硫的制备和性质实验, 硫酸、硝酸的性质实验, 有机物的制备和性质实验…) , 这些实验对老师和学生身体健康的影响和对环境造成的污染是不可忽视的。二是目前学生数增多, 学生分组实验所需的药品用量、化学仪器及实验后的废液、废气大量增加, 造成的浪费和污染也愈加严重。面对现况, 我们对高中化学实验进行了绿色化的探索。

1降低浓度, 减少污染

中学化学教材中, 有些实验指明药品浓度, 有些实验没有指明药品浓度。笔者对许多涉及药品浓度的实验进行了探索和改进。既节约了药品、保证了实验效果, 又减少了环境污染。

(1) 指示剂浓度的减少, 指示剂酚酞、石蕊等原浓度为0.5%~1.0%, 经改进可减少到0.1%~0.25%。

(2) 对于苯酚的性质实验, 苯酚溶液浓度由2%降至0.5%~1.0 %, 溴水浓度也可降低为橙红 (稍浓) 。

(3) 对定性检验剂硝酸银浓度改进, 配制银氨溶液, 硝酸银浓度、氨水浓度可由2%降为1%。一般离子检验, 硝酸银浓度0.1%就足够了。

(4) 浓度对化学平衡的影响, 硫氰酸钾、三氯化铁溶液的浓度可由0.01mol/L降为0.0005mol/L。

作为化学实验工作者, 应具有绿色化学的思想, 并指导日常工作, 尽可能地降低实验药品浓度, 减少药品的损耗, 预防环境污染。

2密闭条件, 吸收尾气

绿色化学是设计研究没有或尽可能少的环境负作用, 并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程。在中学化学实验中, 对部分实验从实验技术、方法、仪器等方面进行重新设计, 把分散的实验综合起来, 这样, 可防止有毒气体进入空气, 而且还可以节约药品和缩短实验时间。

如:铜分别与稀硝酸、浓硝酸的反应, 演示实验和学生分组实验都有, 如果按课本上做, 不仅浪费药品, 而且产生释放出一氧化氮与二氧化氮等有毒气体。实验中可把演示实验和学生分组实验合并成边讲边做实验, 实验改进为:仪器是废医用的一次性注射器, 拔掉针头, 装上橡胶塞。药品:浓硝酸、铜片、氢氧化钠溶液。实验步骤: (1) 准备好水与氢氧化钠溶液在烧杯中。 (2) 拔出活塞, 放入一小片铜, 塞上活塞。 (3) 取下橡胶塞, 在试剂瓶中吸入0.3 至0.5ml浓硝酸 (不要多吸) , 立即套上橡胶塞, 可观察浓硝酸与铜反应。 (4) 当产生2 至3ml红综色气体时, 取下橡胶塞, 加入0.5ml左右的水, 立即套上橡胶塞, 可观察稀硝酸与铜反应。 (5) 产生一定量无色气体后, 取下橡胶塞, 把液体与气体注入氢氧化钠溶液中。可让学生了解一氧化氮与二氧化氮气体的吸收。整个实验都贯穿了绿色化学的思想。

3微型实验, 尽显绿色

微型化学实验是以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验方法。它具有现象明显、效果良好、节约实验材料和时间、减少污染、安全、便于携带等优点。在微小型的仪器中, 用尽可能少的试剂来进行实验 (一般为常规量的十分之一至千分之一) 。因为只有仪器微型化了, 才能减少试剂在器皿上的附着量, 同时还应尽可能减少中间产物的转移过程, 以减少试剂在器皿上的附着。所以, 微型化学实验不是常规实验的简单微缩, 也不是对常规实验的补充, 更不是与常规实验的对立, 它是在绿色化学思想下用预防化学污染的新实验思想、新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的必然结果。尽可能小剂量是微型化学实验的核心, 它是没有终止的, 是动态发展趋势, 它使每一个化学工作者无论在何种实验条件中都在考虑:“为了保护环境, 只要能达到实验目的, 我能不能把实验技术、方法、仪器和设计等改革一下, 使改革后的实验相对于改革前, 尽可能少用一点试剂? ”“尽可能小剂量实验”是一种思维方向, 为了追求新的“尽可能小剂量实验”, 解放人们的思想, 推动化学实验的不断改变, 这是化学实验改革和发展的动力之一, 是绿色化学思想在化学实验中的具体体现。

4使用溶剂, 利用产物

绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学, 所以, 我们应该应用化学的处理方法, 充分利用现有资源及反应产物。这不仅从源头上防止了污染, 而且增加了经济效益。在中学化学实验中, 萃取实验用的有机溶剂有CCl4、煤油等, 如果废弃了, 不仅污染了环境, 而且会产生新的隐患。如果进行回收、集中、化学处理, 它们又可重新使用。对于萃取碘的CCl4、煤油可以用稍浓的Na OH溶液洗涤、分液, 又可重新得到CCl4、煤油, 进行萃取。在学生分组实验配制一定物质的量浓度的溶液中, 把容量瓶的规格改为50ml或100ml, 配制HCl溶液的浓度改为0.1mol/L或0.2mol/L, 配制Na OH溶液的浓度改为0.15mol/L, 再分瓶收集备用中和滴定实验。

5规范操作, 优化实验

在中学化学实验中, 大部分实验的药品用量在教材中都未明确给出限量, 以至学生很难把握药品的实际用量, 这样既影响实验的科学性和实验效果, 又会造成药品的浪费, 还会对环境造成一定程度的污染, 也不利于培养学生的规范化操作。若将药品规定了用量和浓度, 既方便施教, 又方便操作, 更易让学生接受、观察、和记忆, 从而培养学生严谨的实验态度和科学的实验方法, 同时节约药品, 减少环境污染。教师实验教学过程中, 限定用量, 把好的经验传播给学生, 妥善处理化学实验的废弃物 (回收、无害化处理) , 加上正确引导, 既提高了实验的科学性、为实验操作的规范化奠定了基础, 又培养了学生良好的实验习惯、使学生学到实际应用技术。

总之, 绿色实验的大趋势已不可逆转, 绿色化学实验方法的研究也不会停滞不前, 只要我们不断地探索, 一定能设计出更优秀的实验方案, 找到更好的实验方法, 减少甚至消除污染。

摘要：在中学阶段, 我们可以从化学实验做起, 减少甚至消除污染。本文试从五个方面来探索如何使化学实验绿色化。

关键词：绿色化,污染