張慧娟

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與環(huán)境保護(hù)

張慧娟

眾所周知，當(dāng)前環(huán)境保護(hù)問題已經(jīng)是全人類所要面對(duì)的一個(gè)非常嚴(yán)峻的問題，全球氣候變暖、大氣污染、沙塵暴等，以及由環(huán)境持續(xù)惡化引起的極端天氣正在影響威脅著全人類。人類只有一個(gè)地球，“環(huán)境保護(hù)”正喚起人類行動(dòng)起來，愛護(hù)環(huán)境、保護(hù)家園?？墒侨珖?guó)數(shù)以萬計(jì)的高校、中學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室?guī)缀趺刻於荚谂欧胖廴荆@種“聚沙成塔”的污染成分復(fù)雜，累積效應(yīng)強(qiáng)而又容易為人忽視。而作為一名化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師，在工作中應(yīng)該怎樣做既能讓學(xué)生及時(shí)準(zhǔn)確做完化學(xué)實(shí)驗(yàn)，又能在實(shí)驗(yàn)中盡量減少或不污染環(huán)境呢？

一、要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行規(guī)范化管理，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)管理工作制度。每學(xué)期初，向任課教師下發(fā)實(shí)驗(yàn)通知單以便做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，將實(shí)驗(yàn)所需儀器、藥品準(zhǔn)備齊全，以保證實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行。實(shí)驗(yàn)后做好實(shí)驗(yàn)記錄，儀器損壞記錄等。尤其要禁止學(xué)生將藥品帶出實(shí)驗(yàn)室或擅自使用，以防止對(duì)學(xué)生造成人身傷害或?qū)Νh(huán)境造成污染。如在初三化學(xué)“酸的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中有稀硝酸，還有銅片。有的學(xué)生在做過Cu與HCl并不反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)后，出于好奇會(huì)試試與H2SO4，HNO3是否能反應(yīng)。而與HNO3進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生NO2氣體。NO2氣體是一種有毒氣體，既是大氣中的重要污染物，是形成光化學(xué)煙霧的元兇，又會(huì)對(duì)人的呼吸器官有強(qiáng)烈的刺激作用。

我們大家可能都注意到，在現(xiàn)今科技高速發(fā)展的時(shí)代，火柴這個(gè)曾經(jīng)給人們帶來便利的東西，正在逐漸退出舞臺(tái)，而在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，火柴卻仍然在發(fā)光發(fā)熱，甚至還成了某些學(xué)生的玩具。由于現(xiàn)在的學(xué)生在日常生活中，用到火柴的地方很少，更很少有機(jī)會(huì)劃火柴，所以有的學(xué)生就會(huì)充分利用上實(shí)驗(yàn)課的機(jī)會(huì)，將劃火柴當(dāng)成游戲。實(shí)驗(yàn)室所用的火柴就是最普通的那種火柴，這種火柴的火柴頭主要由氧化劑(KClO3)、易燃物(如硫等)和黏合劑等組成，火柴盒側(cè)面主要由紅磷、三硫化二銻、黏合劑組成，當(dāng)劃火柴時(shí)，火柴頭和火柴盒側(cè)面摩擦發(fā)熱，放出的熱量使KClO3分解，產(chǎn)生少量氧氣，使紅磷發(fā)火，從而引起火柴頭上易燃物(如硫)燃燒，這樣火柴便劃著了，生成五氧化二磷、二氧化硫等物質(zhì)。這看似很小的火柴，劃著后生成的物質(zhì)好像不多，但想一下，在一間教室內(nèi)，如果劃上幾十根幾百根的火柴，效果會(huì)如何呢？所以在任課教師向?qū)W生強(qiáng)調(diào)節(jié)約資源的同時(shí)，在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者也會(huì)根據(jù)一次實(shí)驗(yàn)所用火柴的數(shù)量，發(fā)到各實(shí)驗(yàn)桌上，下一節(jié)上之前再重新?lián)Q上，這樣雖然麻煩，但至少可以使二氧化硫等有害氣體少產(chǎn)生一些。

二、以改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)為途徑來減少污染

1.準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時(shí)細(xì)致、充分，并充分利用好藥品

教師的演示實(shí)驗(yàn)在初高中的教材中，要比學(xué)生實(shí)驗(yàn)多，由于只是在準(zhǔn)備室中準(zhǔn)備，沒有學(xué)生參與，所以準(zhǔn)備時(shí)常常會(huì)很隨意，這樣有時(shí)就會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)藥品、不注意環(huán)境保護(hù)等問題。而二氧化硫、二氧化氮等有害或有毒的氣體，在中學(xué)實(shí)驗(yàn)中，不只是在實(shí)驗(yàn)的過程中可能產(chǎn)生，在講到這類物質(zhì)時(shí)還要制備一些為實(shí)驗(yàn)所用。在制備這些氣體之前，筆者會(huì)將教師準(zhǔn)備做的實(shí)驗(yàn)做一下，觀察需要用多少氣體，在此基礎(chǔ)上計(jì)算好同一年級(jí)的教師上課演示所需要準(zhǔn)備的氣體的量；然后將制氣體所要用的儀器、藥品準(zhǔn)備好，將發(fā)生裝置、收集裝置、吸收裝置安裝好，再加入藥品后開始收集。在收集的過程中，如果需要換集氣瓶或是氣囊之類的，動(dòng)作要快，盡量使氣體少逸出，收集完所需要的氣體之后，如果反應(yīng)裝置中還有氣體生成，就將氣體導(dǎo)入事先準(zhǔn)備好的吸收裝置中。同時(shí)，在做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡量充分利用氣體，一瓶氣體完成多個(gè)反應(yīng)。如在氯氣的實(shí)驗(yàn)中，收集一塑料瓶的氣體，可以先向瓶中倒入水，主要觀察氯氣的溶解性，再依次向瓶中加入石蕊試液、氫氧化鈉溶液等，這樣只用一瓶氣體就將氯氣部分的實(shí)驗(yàn)完成了好幾個(gè)，現(xiàn)象直觀明顯，還節(jié)約藥品、保護(hù)環(huán)境。

2.實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范化，實(shí)驗(yàn)微型化、小量化

教師在做課堂演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，就要注意操作規(guī)范，給學(xué)生起到榜樣作用。切不可為了節(jié)省時(shí)間等原因而不規(guī)范操作。進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓學(xué)生熟悉好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)中會(huì)用到的儀器、藥品，做到心中有數(shù)，以避免盲目操作。再要求學(xué)生做到基本操作正確規(guī)范，使學(xué)生在藥品的取用，物質(zhì)的稱量，液體的量取，玻璃儀器的洗滌等做到動(dòng)作準(zhǔn)確、操作熟練、運(yùn)用靈活。

由于大部分實(shí)驗(yàn)的藥品用量在教材中都沒有明確標(biāo)注，往往使學(xué)生很難把握藥品的實(shí)際用量，若將藥品用量加以規(guī)定，則既方便學(xué)生操作，又節(jié)省藥品，同時(shí)又可減少對(duì)環(huán)境的污染。在實(shí)驗(yàn)中推行“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”“小量化學(xué)實(shí)驗(yàn)”，尤其是在涉及有害有毒氣體的實(shí)驗(yàn)中，正好可以解決這一問題。

圖1

有害有毒的氣體不只教師演示實(shí)驗(yàn)中會(huì)用到，有時(shí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中也會(huì)涉及，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于不能像教師那樣熟練，所以導(dǎo)致產(chǎn)生的氣體較多，因此在遇到有關(guān)這類氣體的實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡量采用小巧的、生成氣體少的，或可同時(shí)使幾個(gè)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生的裝置。同樣如做氯氣的有關(guān)實(shí)驗(yàn)，可以用如圖1這樣的裝置：圖中上面分別是兩個(gè)培養(yǎng)皿，下面的略大，中間放有反應(yīng)板，反應(yīng)板周圍放吸收多余氯氣的氫氧化鈉溶液或石灰水，反應(yīng)上排第一個(gè)坑內(nèi)裝有氯酸鉀，其余有濕潤(rùn)的紅紙、碘化鉀及溴化鈉溶液。向氯酸鉀中滴加濃鹽酸后，迅速蓋上培養(yǎng)皿，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

3.處理好化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物，減少對(duì)環(huán)境的污染

化學(xué)實(shí)驗(yàn)總是伴隨有氣體液體或固體產(chǎn)物生成。這些產(chǎn)物大多數(shù)是有毒或有害物質(zhì)，產(chǎn)生的量雖然不多，但隨著日積月累產(chǎn)生的有毒氣體會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)人員的身體健康，散失到空氣中又對(duì)大氣造成污染。有毒的廢液若不經(jīng)過處理直接倒入下水道中，容易造成當(dāng)?shù)氐乃w污染，影響人類健康。因此，對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢棄物及實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物進(jìn)行無害化處理，并進(jìn)行回收，既可培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，又使學(xué)生學(xué)到實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，還可以節(jié)約資源變廢為寶，變害為利。

如：初三化學(xué)進(jìn)行硫在氧氣中反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大氣污染物SO2，可在實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)向集氣瓶中倒入石灰水并振蕩，使SO2氣體與石灰水充分反應(yīng)，生成無毒的亞硫酸鈣溶液。在雙氧水制氧化的實(shí)驗(yàn)中，將廢液集中起來，再經(jīng)過過濾、洗滌、干燥，得到純凈的MnO2，繼續(xù)用于實(shí)驗(yàn)。也可將加熱KMnO4反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行如此處理，同樣會(huì)得到MnO2固體。為實(shí)驗(yàn)室節(jié)約藥品的同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生勤儉節(jié)約的好習(xí)慣。初高中的溶液配制實(shí)驗(yàn)都需要配制氯化鈉溶液，可以將配完的溶液集中保存到大的容器中。而在萃取實(shí)驗(yàn)中會(huì)用到四氯化碳這種物質(zhì)，四氯化碳是一種有毒、易揮發(fā)且微溶于水的物質(zhì)，廢液若不經(jīng)過處理，對(duì)環(huán)境的危害會(huì)很大。在做完這個(gè)實(shí)驗(yàn)后，可以將廢液倒入燒杯中，再向燒杯中加入活性炭，待紫色消失后過濾，將四氯化碳裝入瓶中備下次實(shí)驗(yàn)用。

三、結(jié)束語

化學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，使化學(xué)與環(huán)境保護(hù)有著千絲萬縷的聯(lián)系，而作為學(xué)習(xí)并從事化學(xué)專業(yè)的教師，更要應(yīng)用所學(xué)，在完成本職工作的同時(shí)，也利用化學(xué)為環(huán)境保護(hù)做出自己的貢獻(xiàn)，不做環(huán)境的破壞者，從自身做起，將環(huán)境保護(hù)貫穿到工作的整個(gè)過程，為地球環(huán)境的凈化與保護(hù)做出自己的貢獻(xiàn)。

[1] 徐文化，王迎春.碘水萃取實(shí)驗(yàn)后廢液的處理[J].湖北中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室，2000，10(3)：16

張慧娟，本科，中教二級(jí)。

北京市云崗中學(xué)。

稿件來源：“萬訊杯?我與教育裝備”征文。