基于绿色化学理念的中学化学实验改进策略
基于绿色化学理念的中学化学实验改进策略 绿色化学（green chemistry），是研究在化学产品的 设计、开发和加工生产过程中减少或消除对人类健康和环境 有害影响的科学。其核心内容是从源头上减少或消除污染， 实现原子利用率的最大化。目前中学化学实验产生的废水、 废气、废渣等都会对周围环境造成不同程度的污染，甚至影 响师生健康。我国在 2003 年由教育部正式颁布的《普通高 中化学课程标准（实验）》明确提出，在设计必修课程时， 应将绿色化学理念融入其中。在平时的实验教学中，教师应 让学生多参与化学实验的创新与改进，潜移默化地渗透绿色 化学理念，培养学生的科学素养。一、开展微型实验，有效实现实验绿色化 对比常规化学实验来说，微型化学实验是开展探究性学 习有效的工具之一。在分组实验时，如果使用常规的实验仪 器，组装费时，占用空间大，所需药品量多，实验时间长， 难以实现使每人动手和随时随处做实验进行探究性学习的 目的，这给探究性学习带来一定的局限性。相比之下，利用 微型实验仪器的小巧、简便、快速、节约、安全等优点，方 便学生在遇到问题时可以随时随处设计实验、观察实验现象， 从实验中思考并探讨结论，从而更有效地开展探究性学习。
比如，在二氧化硫的制取及性质探究实验中，仪器组装 比较复杂，药品用量多，而且容易造成二氧化硫逸出污染环 境。基于此，笔者使用了微型实验仪器来完成这一系列实验（如图 1 所示）。
（一）实验原理 1．SO2 的制备 Na2SO3＋H2SO4（浓）＝Na2SO4＋SO2＋H2O 2．性质检验 酸性：SO2＋H2O＝H2SO3（可逆反应） 漂白性：SO2 使品红溶液褪色。
还原性：2KMnO4＋5SO2＋2H2O＝K2S04＋2MnSO4＋ 2H2SO4 氧化性：Na2S＋SO2＋H2O＝H2S＋Na2SO3 2H2S＋SO2＝3S＋2H2O 3．尾气处理：SO2＋2NaOH＝Na2S03＋H2O （二）实验药品 亚硫酸钠固体、浓硫酸、硫化钠溶液、紫色石蕊试液、 高锰酸钾溶液、品红溶液、浓氢氧化钠溶液。
（三）实验步骤及现象 1．用 6 孔井穴板代替 6 个反应器，用塑料滴管代替 分液漏斗。
2．检查气密性良好。把水倒入大烧杯，在第 1 个井穴 中装入小半勺亚硫酸钠粉末，作为制取二氧化硫所用。
3．在第二个井穴中滴几滴紫色石蕊试液，检验二氧化 硫的酸性；
在第 3 个井穴中滴几滴品红溶液，检验二氧化硫的漂白性；
在第 4 个井穴中滴几滴高锰酸钾溶液，检验 二氧化硫的还原性；
在第 5 个井穴中，滴几滴酸化的硫化 钠溶液，检验二氧化硫的氧化性；
在最后一个井穴中加入几 滴浓氢氧化钠溶液，进行尾气处理。
4．盖好长进短出的塞子，吸滴管的浓硫酸，插入第1个 井穴的长导管上，轻轻挤压滴管，观察现象。
可以很快观察到紫色石蕊试液变红，说明生成了酸性的 物质；
品红溶液褪色说明 SO2 具有漂白性；
高锰酸钾溶液 褪色体现了 SO2 的还原性；
硫化钠溶液中产生黄色的浑浊， 说明 SO2 具有一定的氧化性。通过这样的微型实验一次性 探究了二氧化硫的几种重要性质。
（四）改进后的优点 1．利用微型实验将 SO2 的制备与性质实验一体化，装 置简单，实验现象明显，实验药品用量少，整个实验在一个 密闭体系中完成，基本不造成污染，符合绿色化学的理念。
2．本试验装置将 SO2 的多个重要性质在同一个实验中 进行探究，有利于学生理解和记忆，有利于开展探究性学习， 从而很好地落实新课改的要求。
总的来说，利用微型实验进行化学实验创新和改进能够 激发学生的学习兴趣，产生更好的教学效果。教师在整个教 学中应不断向学生渗透绿色化学思想，促进教学理论知识与 实践知识的结合，使学生能在了解化学知识中提高保护环境 的意识，从而提高绿色化学的教学质量。二、整合实验装置，提高绿色实验成效 改进实验装置是降低污染、避免危害、有效渗透绿色化 学理念的重要途径。教师可以根据实验的实际情况，引导学 生积极思考、大胆探索，通过整合实验装置，将实验对环境 的污染降低到最低程度。
例如，人教版化学必修 2 中讲授离子键时列举了金属 钠与氯气的反应，经过实际操作，发现该实验存在以下缺 点：（1）要另外搭建制取装置收集氯气；
（2）预先收集的 氯气在课堂演示时会泄露而产生污染，影响课堂效果；
（3） 氯气用量大，导致原料浪费。基于此，笔者进行了如图 2 所 示的改进。
（一）实验装置图和药品 1．按如图 2 组建好装置，检查装置的气密性，在具支 管 Ⅰ 中加入少量的高锰酸钾固体，在管口插入吸有浓盐酸 的注射器。
2．在具支试管 Ⅱ 内放入少许石棉绒，在石棉绒上放 一粒绿豆大的金属钠 （吸干煤油，除去氧化膜）。
（二）实验操作 1．打开止水夹 a，关闭 b 和 c。将适量浓盐酸滴入装 有高锰酸钾固体的具支管 Ⅰ 中，当具支试管 Ⅰ 充满黄绿 色气体时，关闭止水夹 a，打开 b。用注射器收集约 50 mL 氯气。关闭止水夹 b。2．加热具支试管 Ⅱ，当金属钠熔成球状时，打开止水 夹 c，推动注射器，使氯气进入具支试管 Ⅱ，会发现金属 钠燃烧，火焰呈黄色，有浓浓的白烟，反应后，试管壁附着 白色固体氯化钠，整个过程现象明显。
3．实验结束时，关闭止水夹 c。
（三）实验改进后的明显优点 1．整个装置固定在一块纸板上，体现了新方法、新材 料的应用。
2．极好的解决了气体的制取与性质实验相统一的问题， 即用即得，操作方便，便于控制。
3．实验过程中试剂用量少，节约药品，实验现象明显， 符合实验微型化。
4．增加尾气吸收装置，避免对环境的污染，符合绿色 化学理念。
5．用注射器取用、贮存氯气比用集气瓶更方便、安全。
三、节约实验药品，体现绿色化学思想 高中化学的有些实验并没有实验药品用量的具体标准， 而常采用“适量”“少量”“足量”等模棱两可的词，有一 些化学药品的用量明显过高，造成浪费现象。教师在做实验 时应尽量在实现实验效果的前提下，以节约的方式完成化学 实验。
比如在原电池原理教学中，学生按课本“活动与探究” 的要求很容易完成原电池实验。但是有几点不足：（1）用烧杯盛放的稀硫酸溶液用量多，比较浪费，不符合绿色化学 理念；
（2）由于锌片不纯，锌片上仍有大量气泡并很快模 糊一团，难以观察现象，同时有酸雾般的刺激性气体造成空 气污染；
锌片或者锌粒散落在装置或者水槽里，处理起来较 麻烦。基于这些原因，笔者进行了如图 3 改进。
实验过程：
1．用导线将铜丝和锌片连接电流计的正负接线柱。
2．把滤纸放在器皿的表面上，再往滤纸上滴加几滴稀 硫酸。
3．把铜丝、锌片与滤纸接触，电流计指针发生偏转， 锌片上几乎观察不到有气泡产生，而铜片上却产生大量的气 泡，实验效果非常明显。
本实验操作简便、快速，无需洗涤烧杯等仪器，每次实 验最多只需更换滤纸；
锌铜和溶液用量均很少，避免了稀硫 酸的用量大而造成的浪费和一定的空气污染，而且实验效果 好。滤纸实验无废水排放，有利于环保，符合绿色化学要求。
【参考文献】 ［1］李思思．基于绿色化学理念的实验改进［J］．成 功（教育），2015（10） ［2］冯铃慧．浅谈初中化学教学中如何渗透绿色化学 教学增强学生的环保意识［J］．科学咨询（教育科研），2016（4）