化学实验设计中的绿色思想体现

吴美娟

（泰兴市南沙初级中学 江苏 泰兴 225464）

“绿色”化学是21世纪化学发展的方向。绿色化学要求从根本上消除污染，它强调采取有效措施，节约能源、防止对环境的破坏和污染。据此，化学实验设计也应该尽可能符合“绿色化学”的思想和要求。

化学是以实验为基础的学科，化学实验是化学教学的重要组成部分。探讨和研究中学化学实验绿色化设计，不仅有利于完善实验设计，还可以不断丰富实验理论，使绿色化设计方法论成为实验理论的有机组成部分。根据自己几年的实践，我认为，化学实验设计中的绿色思想至少应体现在“实验产物处理、优化实验设计、创新实验方式”三个方面。

一、实验产物处理

1．试剂添加

即改进某些排放有毒物质的实验，通过添加一些特定的化学试剂来吸收这些实验中产生的有毒废物。例如：硫在氧气中燃烧的实验，该实验不符合绿色化学思想，是因为反应产物SO2会污染环境。可在实验前往集气瓶中加入适量的NaOH溶液，再进行实验；或在集气瓶口放一张用饱和碳酸氢钠溶液浸透的硬纸片盖住，吸收反应生成的SO2，这样就比较符合绿色化学的要求了。

2．综合利用

就是想办法通过改进实验，达到综合利用反应生成物质，减少污染和负面影响的目的。例如：CO还原Fe2O3的实验。

传统的一氧化碳处理的方法是直接将尾气燃烧掉，或者用排水法或气囊收集起来后集中进行处理，而采用改进后的装置进行实验比较符合绿色化学的要求，它不仅可以防止尾气CO对空气造成污染，而且能够充分利用CO燃烧放出的热量。

3．变废为宝

化学实验的产物往往不是一种，即存在副产物。对于这些副产物，应想办法充分利用起来。这样不仅符合绿色思想，一定程度上还节约了药品的用量。例如：牙膏中的摩擦剂碳酸钙可以用石灰石来制备。某同学设计了一种制备碳酸钙的实验方案，其流程图为：

在老师的指导下，该同学经过思考后，将此制备进行了改进，流程如下：

采用改进后的制备流程不仅可以节约原料，还可以充分利用反应生成的二氧化碳，体现了绿色化学的思想。

二、优化实验设计

1．装置改进

即通过改进实验装置或添加一些特殊装置，从而使得一些特殊的、有污染的实验在一些密闭的实验装置中进行，这样有助于减少对环境造成的污染。例如：设计研究燃烧条件的实验。人体吸入或接触五氧化二磷粉尘时能与黏膜表层、眼、皮肤的水分反应变成磷酸，对局部有强烈的腐蚀性刺激作用，严重时可引起中毒性肺炎、肺水肿。采用改进后的装置，可以吸收反应生成的五氧化二磷粉尘，防止其散失到空气中造成污染。

2．方案选择

在化学实验中，有时为了达到同一个实验目的，可采用几种不同的实验途径。如果我们对这几种途径加以比较，就会发现有的方案不仅可以达到实验目的，而且可以防止实验中的某些废物对环境造成污染。所以，方案的选择应精益求精。

例如：某工厂现有含少量铁屑的铜屑废料，一同学欲从中回收铜，他依据“绿色化学”的思想设计了两种方案：

［方案一］ 将磁铁接触铁屑和铜屑的混合物；

［方案二］ 向铁屑和铜屑中先加入足量的含硫酸铜的工业废水，然后进行过滤。

采用方案二不仅回收了铜，而且对硫酸铜废液进行了充分利用。

再如：某河道两旁有甲乙两厂，它们排放的工业废水中，共含有 K＋、Ag＋、Fe3＋、Cl－、OH－、六种离子。 如果就这样排放不仅污染环境，而且造成资源浪费。我们可以设想将甲乙两厂的废水按一定比例混合，可使工业废水中的 Ag＋、Fe3＋、Cl－、OH－全部转化为沉淀，经过滤后的废水中主要含KNO3，可用来浇灌农田，促进作物的生长发育。

三、创新实验方式

1．微型处理

即在保证实验现象明显的前提下，对实验进行重新设计与探索，实验药品微量化或实验装置微型化。例如：在研究氯化钡和硫酸钠反应时，应在试管中加硫酸钠，然后用胶头滴管逐滴加入氯化钡溶液（可溶性的钡盐是有毒的），边加边观察实验现象。这样可以减少氯化钡的使用量，防止过量的氯化钡对环境造成的污染。

2．多媒体演示

有些实验成本昂贵、容易造成浪费；有的实验必须采用有毒、有害的试剂，实验时会排放出有毒气体和有毒废液，或容易引起爆炸，对于中学生来说，存在很大的安全隐患，不便于在普通学生实验室中进行。为了让学生对实验原理、过程、现象和结果有直观的感受，又能规避实验风险，可以利用多媒体技术进行模拟演示。事实上，在国内外已有不少学校采用这种方法进行实验教学，效果很好。

污染是当今影响人类社会持续发展的一个重大问题。“绿色化学”给我们提出了一项新的挑战，其核心是要利用化学原理从源头消除实验产生的污染。我国中学化学实验绿色化设计的方法论体系突出实践上的应用，不注重理论指导，在理论和实践上还存在脱节的现象，在设计上继承前人的研究成果较多，创新设计较少。在绿色化实验设计的过程中，我们迫切需要方法论的指导，以满足绿色化设计的需要，不断提高我们的实验设计水平。