周愛云

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)科學(xué)探究能力的主要途徑?；瘜W(xué)教師在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，務(wù)必要樹立實(shí)驗(yàn)綠色化的理念?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化理念課堂教學(xué)為了提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，高中化學(xué)教學(xué)加大了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重。但是，因?yàn)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物和生成物大多屬于有毒、有害的污染物。幾乎是只要有化學(xué)實(shí)驗(yàn)，就會(huì)產(chǎn)生污染或存在一定的危險(xiǎn)性。這種現(xiàn)狀不僅嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，而且對(duì)學(xué)生的生命安全也造成一定的威脅，還嚴(yán)重影響學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和熱情。因此，必須改進(jìn)現(xiàn)有教材中的一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)，使之成為綠色化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。所謂“化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化”，就是指在滿足教學(xué)要求的前提下，設(shè)計(jì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)徹底消除或盡量減少使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)，從源頭上消除化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境和人類健康的負(fù)面影響。

綜合分析高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生污染的主要原因，一是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理，實(shí)驗(yàn)器材和藥品的使用都沒有優(yōu)選優(yōu)化；二是實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)生成的污染物隨意處理。在教學(xué)過程中，教師如果始終堅(jiān)守環(huán)保意識(shí)，積極主動(dòng)地對(duì)一些實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，可以有效地減少實(shí)驗(yàn)的污染和危害。

一、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

新課標(biāo)教材盡管體現(xiàn)出了化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的思想，但仍然有很多實(shí)驗(yàn)因?yàn)樵O(shè)計(jì)不夠嚴(yán)謹(jǐn)而產(chǎn)生“三廢”污染物，一些實(shí)驗(yàn)反應(yīng)物和反應(yīng)助劑的選擇及其用量比沒有做到最優(yōu)化。比如，《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》[實(shí)驗(yàn)2-1]（人教版選修五）乙烯的實(shí)驗(yàn)室制取實(shí)驗(yàn)，教材設(shè)計(jì)為：用體積比為3∶1的濃硫酸和無水乙醇作為原料制作乙烯。這一設(shè)計(jì)會(huì)使反應(yīng)物在反應(yīng)過程中變成黑色，產(chǎn)生碳渣，極難清潔，還需耗費(fèi)大量的乙醇，嚴(yán)重降低了乙醇的產(chǎn)率。再如一些實(shí)驗(yàn)的藥品用量和試劑濃度，教材中并沒有給出明確的規(guī)定，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中很容易造成對(duì)藥品的浪費(fèi)和污染的嚴(yán)重。

教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，就要針對(duì)教材對(duì)于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行綠色化改進(jìn)。對(duì)上述“乙烯的實(shí)驗(yàn)室制取”的實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生以濃磷酸濃硫酸的混合物和代替濃硫酸，筆者在教學(xué)中，綜合考慮實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、反應(yīng)時(shí)間、碳化程度以及乙烯產(chǎn)率等因素的情況下，通過實(shí)驗(yàn)探究，獲得了更為理想的原料用量比為：濃硫酸、濃磷酸、乙醇的體積比取2.3∶0.7∶1，學(xué)生采用探究所得的反應(yīng)物以及原料配比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，效果更好。而對(duì)那些沒有明確藥品用量的實(shí)驗(yàn)，筆者也是根據(jù)往屆實(shí)驗(yàn)記錄，給予學(xué)生一個(gè)明確的藥品合適用量，既節(jié)約了藥品，還能減少污染物的產(chǎn)生。同時(shí)，也能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的試驗(yàn)方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置

化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的綠色化改進(jìn)方法，主要包含有組合實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)密閉化兩種。組合實(shí)驗(yàn)是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，盡量尋找各實(shí)驗(yàn)間的聯(lián)系，通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)次序、把分散實(shí)驗(yàn)綜合、充分利用反應(yīng)產(chǎn)物等途徑，使一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物或廢物成為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料，努力延長(zhǎng)產(chǎn)物的使用周期，減少廢棄物的排放，提高試劑利用率。組合實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間和藥品，提高實(shí)驗(yàn)資源利用率，與綠色化學(xué)理念相一致。教學(xué)中，可以將物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)組合起來，比如一氧化氮、二氧化氮以及氯氣的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)組合在一起，用制取實(shí)驗(yàn)獲得氣體用于性質(zhì)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原料。還可以將幾個(gè)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地串聯(lián)起來組合成一個(gè)連貫的實(shí)驗(yàn)裝置。如人教版《化學(xué)》（必修1）氯氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，教材分散為四個(gè)小實(shí)驗(yàn)，需要多次反復(fù)地通氯氣。采用如下圖的組合實(shí)驗(yàn)裝置，就可以只需通一次氯氣就能完成所有實(shí)驗(yàn)。既能節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，又能減少氯氣散溢到空氣中的含量，實(shí)現(xiàn)綠色實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)密閉化是利用密閉的化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的污染物在密閉裝置內(nèi)消除，不能進(jìn)入環(huán)境。將注射器在化學(xué)實(shí)驗(yàn)密中的反應(yīng)容器，就是基于實(shí)驗(yàn)密閉化的典型運(yùn)用。比如銅與稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮的實(shí)驗(yàn)，就可以利用注射器在封閉的環(huán)境中完成。步驟如下：第一步將細(xì)銅絲放入注射器中，再將注射器活塞推到底部；第二步將注射器底部插入稀硝酸中，抽動(dòng)活塞吸入20mL稀硝酸，再將其懸掛在鐵架臺(tái)上，底部插入到盛有4mol/L氫氧化鈉溶液的燒杯中。反應(yīng)開始之后，稀硝酸溶液由無色變成藍(lán)色，同時(shí)在注射器中產(chǎn)生無色氣體，無色氣體達(dá)到一定的量之后，在注射器中形成壓力，使溶液從注射器中溢出，滴落與燒杯中的氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)藍(lán)色沉淀。第三步等銅與稀硝酸的反應(yīng)停止之后，將注射器中的所有溶液排入燒杯中（注射器底部小口沒入氫氧化鈉溶液中，避免氣體逸出），然后拉動(dòng)活塞，吸入空氣，注射器中的無色氣體與空氣發(fā)生反應(yīng)，變?yōu)榧t棕色。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，將注射器下吸入燒杯中堿液進(jìn)行尾氣處理。

三、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)拒絕浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)藥品和造成環(huán)境污染，拒絕教學(xué)事故。但是，在日常的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)操作不規(guī)范而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的重復(fù)進(jìn)行，這不但影響實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量和時(shí)間，也造成了實(shí)驗(yàn)藥品的浪費(fèi)，更是帶來了安全隱患和加重了對(duì)環(huán)境的污染。對(duì)學(xué)生良好化學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度和習(xí)慣的培養(yǎng)也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、實(shí)施、和結(jié)束階段，尤其是實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段，必須強(qiáng)調(diào)并指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作。

在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，教師要指導(dǎo)并強(qiáng)調(diào)對(duì)相關(guān)化學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)，以明確試驗(yàn)的目的、要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)作出合理的設(shè)計(jì)，提高實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量，避免因失誤而重復(fù)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)施階段，不論是演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師都要強(qiáng)化規(guī)范操作的意識(shí)。對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師要隨堂觀察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的洗滌、安裝是否規(guī)范，對(duì)化學(xué)藥品或助劑的取用和稱量、反應(yīng)過程中的溶液配制、加熱、過濾以及蒸發(fā)、結(jié)晶等實(shí)驗(yàn)操作是否正確，及時(shí)指出和糾正學(xué)生操作上的錯(cuò)誤。使學(xué)生掌握基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)，如用酒精燈加熱不能用內(nèi)焰，以免引起玻璃儀器受熱不均導(dǎo)致破裂，過濾則要“一貼、二低、三靠”。懂得“從左到右”“自下而上”“固體先放、液體后加”先“塞”后“定”“先驗(yàn)氣密性、后點(diǎn)酒精燈”等實(shí)驗(yàn)原則。比如對(duì)氣密性的檢驗(yàn)操作，不論何種氣體，都要認(rèn)真操作，不可跳過，尤其是有毒氣體的實(shí)驗(yàn)，更是要嚴(yán)格按照操作規(guī)程，規(guī)范操作，在通風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；對(duì)于實(shí)驗(yàn)藥品和助劑的使用，必須要有量化意識(shí)，嚴(yán)禁隨意添加。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，所有儀器都要清洗干凈，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液、廢渣要統(tǒng)一歸置到指定地方，由實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行無害化處理之后再排放，避免造成對(duì)環(huán)境的污染。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化改進(jìn)，需要教材編寫者和一線教學(xué)工作者共同努力。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化改進(jìn)，還有很多具體的細(xì)節(jié)需要在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步探討和研究。作為一線化學(xué)教師，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，務(wù)必要樹立實(shí)驗(yàn)綠色化的理念，才能在實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)盡可能地實(shí)現(xiàn)綠色化。endprint