绿色化学在高中化学实验中应用初探

张晓玲

绿色化学在高中化学实验中应用初探

张晓玲

我国有数以万计的化学实验室或化学实验课堂，几乎都在排放着这样或那样污染物，对我们广大师生的身体健康存在一定危害。那么，如何既发挥化学实验的教学功能，确保化学教学质量，又能有效减轻或避免化学实验所造成的环境污染呢？这的确是对化学实验教学提出的重大问题与挑战。

一、问题驱动 探究绿色化学

带着这一问题，笔者查阅了相关文献，提出基于绿色化学思想的“绿色化学实验”理念是解决上述问题的重要思路。

经过多年高中化学教学实践，总结出实现高中化学实验“绿色化”的主要策略：一是培养教师和学生的“绿色化”意识；二是应用绿色化学的思想来改进教材中有关高中化学实验，尽可能的消除现行化学实验的污染。

二、小试牛刀 绿色实验改进

人教版高中化学必修1中三组实验：浓氨水与浓盐酸反应、铜与浓、稀硝酸反应这三个实验。笔者发现在实验室实际操作的过程中仍存在以下不足：

Ⅰ、浓氨水与浓盐酸反应

实验原理：NH3+HCl=NH4Cl

①由于浓氨水与浓盐酸具有强烈挥发性，直接放置在烧杯中做实验会造成大气污染。

②产生的白烟仍有部分会从烧杯口向空气中扩散，烟雾混在一起，不利于学生们观察。

Peano轨迹在加工平面零件时得到了良好的效果，但对于非球面零件的加工，Peano轨迹无法确保达到预期的加工结果。因此，文献[42] 在Peano轨迹(图5(a))的基础上提出了更适合于非球面零件加工的类Peano轨迹(图5(b))，在对直径为100 mm的非球面零件加工的实验中，经过145 min的加工，使得面型误差由PV=0.386 λ，RMS=0.056 λ收敛至PV=0.097 λ，RMS=0.011 λ(其中λ=632.8 nm)。

③实际实验操作中，在滴加浓氨水、浓盐酸后对实验者的眼睛、鼻子造成较大的刺激。

Ⅱ、Ⅲ铜和浓硝酸、稀硝酸反应

实验原理：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3 Cu+8HNO3=Cu（NO3）2+2NO2↑+4H2O

2 NO+O2=2NO22NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+2H2O

①在［实验Ⅱ］中结果学生观察到的实验现象是红棕色的气体，但无法说明其还原产物为NO气体。②产生的NO的量不容易控制，而且在做实验的过程中会产生的气体量较大，浪费了大量药品。③实验装置不够简单，采用排水法收集气体会有硝酸生成，这样会腐蚀师生手部的皮肤。④在实验操作中不能很有效的控制化学反应的发生和停止。⑤实际操作的过程中步骤太繁琐，反应后没有后续的吸收装置，会造成大气污染，损害师生身体健康。⑥铜与稀硝酸反应所产生的一氧化氮气体遇空气立即变成二氧化氮，得不到较纯净无色气体，对产物颜色的判断存在影响，对实验结论缺乏说服力。

为解决以上几个问题，笔者自制教具和组织学生设计的实验改进方案，经过反复试验，巧妙利用广口瓶和小口瓶改进实验装置，并且收到了很好的实验效果。

实验操作：

a、浓氨水与浓盐酸反应

①用胶头滴管向广口瓶中滴加1ml右的浓氨水，并将小口瓶放入到广口瓶中，立即用橡皮塞塞紧。②用10ml注射器吸取1ml右浓盐酸注射到小口瓶中，立即有大量的白烟生成。

b、铜和浓硝酸反应

①向广口瓶中倒入3ml-5ml稀NaOH溶液。②向小口瓶中放进2-3小块铜丝，并将小口瓶放入广口瓶中。③用10ml注射器吸取2mL左右的浓HNO3慢慢地滴加到小口瓶中。④立即能够看到小口瓶内发生剧烈的反应，小口瓶中的溶液逐渐变蓝，铜片表面产生的红棕色气体不断从小口瓶中进入广口瓶中，反应完毕后，待几分钟后发现广口瓶中的气体颜色由深变浅，直至变为无色。

c、铜和稀硝酸反应

①在广口瓶中加入10mlNaOH溶液振荡一下，使广口瓶内壁上沾附一些NaOH溶液。

②取一只小口瓶，在小口瓶中加入一块小铜片，用坩埚钳夹住小口瓶送往广口瓶底部。

③取1～2g红磷置于燃烧匙（玻璃态）中点燃，迅速送入广口瓶中燃烧，同时塞紧瓶塞。④大约4min后，白烟散尽，然后用一个10ml注射器吸取3ml硝酸，加2.5ml小口瓶中。可以观察到瓶中的溶液变蓝，同时铜片上产生无色气体。

3.实验改进的优点

①整个实验过程在全封闭的状态下进行，几乎不向环境排放任何有害物质，符合绿色化学的理念；增强了学生的环保意识。②可降低实验成本，节约实验经费。③利用改进的演示实验，增加了演示实验的新颖性和绿色化，活跃了学生的思维发展。④可节省操作时间。

三、总结升华 绿色化学大有可为

通过探究化学实验的绿色化，真切的感受到绿色化学实验改进这更加有利于学生学习潜能的激发，学习化学充满了乐趣。

首先，学生的知识结构得到优化和完善。化学实验绿色化便是在于使学生在探究之前，就会主动查阅资料，自己设计方案，增强迁移效果。

其次，教师的思想观念发生了变化。在化学实验绿色化实践过程中，教师们对其在化学教学中的作用逐渐有了更为深刻的认识，对教育过程本身也有了全新的感受。

总之，绿色化学是维护生态环境的化学，开展中学化学实验的绿色设计，将绿色化学的思想真正的融入到化学实验的教学中，学生的环保意识一定会越来越强，绿色化学对社会发展和环境保护一定会大有可为。

（作者单位：新疆生产建设兵团第七师高级中学）