如何确保中学化学实验的绿色化

周欣

中图分类号：G633.8 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2016）03-0281-01

化学是一门以实验为基础的自然学科，很多化学理论和研究成果的得来都离不开化学实验，可以说没有化学实验就没有化学这门基础学科。但化学实验如果处理不好，不仅影响实验效果，还会污染环境，影响我们的工作和生活。如何解决化学实验与环境污染问题，实现化学实验与保护环境的和谐统一呢？这就需要我们实施化学实验的绿色化，所谓化学实验的绿色化就是要通过一些有效的措施，将化学实验时对实验场所和环境的污染降低到最低限度（即从源头消灭污染）。如何确保中学化学实验的绿色化，笔者认为可以从以下几个环节做起：

1.科学地存放药品

中学化学教学过程中应用到的化学药品很多是易分解、易挥发、易燃、易爆的物质，如果这些药品贮存不当，发生分解或挥发，就会损失药品、污染环境；若这些药品使用和处理不当就会发生爆炸、火灾、烧伤、中毒事件，就会直接危害师生的健康和生命，污染环境的程度就会更严重。因此，我们一定要妥善保管好这些物质。在存放的过程中，要根据这些物质的特性，进行分类、择地存放。易挥发的物质如CCl4、CS2、CHCl3、乙醚等药品要存放在棕色瓶里和阴凉的地方、并密封保存；硝酸、苯酚等见光分解或变质的药品还需要用黑袋装好保存。有些物质极易挥发，利用原有瓶密封保存效果也不很好，这时需要我们想想办法，力争使挥发程度减到最低。如CCl4很容易挥发，用棕色试剂瓶密封仍会挥发出比较多的CCl4。但如果我们在CCl4中加入少量水，水浮在上层形成一层与CCl4同样无色的液封，由于CCl4比水密度大，不易溶于水，难挥发到空气中，这样既没有浪费药品也没有污染环境，一举两得。当需要使用CCl4时，只需用吸管吸取即可。液溴的保存也可以使用这一方法。易吸水变质的药品如电石、氢氧化钠等要用石蜡封口密封保存；易燃、易爆药品不能放在火源附近；白磷要放在水中；红磷、升华硫不可与KClO3混放；金属钾、钠应放在煤油中；有毒化学药品如氯化钡、亚硝酸盐等要专人、专柜保管；有腐蚀性、有毒的药品如甲酸、氢氟酸、浓硝酸、浓硫酸、浓盐酸、液溴等要分类、避光妥善存放。

2.恰当地使用实验方式和实验药品

化学实验教学要求我们用最简洁的装置、最少的药品、最短的时间，得到最明显的现象、最佳的效果，最大限度地减少反应物的使用和废弃物和环境污染的产生。使用微型实验装置做化学实验是减少药品用量和污染的最佳措施。

2.1 使用微型实验或改进装置进行教学。使用微型化学实验是实现化学实验绿色化的最好手段之一。微型化学实验与常规实验相比具有以下特点：

2.1.1 节省实验经费和实验时间：实验表明，微型实验的试剂用量为常规实验的几十分之一至千分之一，且采用代用品做实验，在仪器上花费也很小，故微型化学实验大大节省了实验经费。同时实验设备简单，因而大大缩短实验所需的时间。

2.1.2 操作安全、污染小：实验微型化、药品微量化，使化学实验造成的危险性大大降低，同时使实验的排污量大大减少，尾气吸收、尾料和废弃物回收处理也比较容易，因此能减少对环境的污染。更重要的是微型化学实验本身就是对学生环保意识最生动、最现实的教育。

教师在做演示实验时如果使用微型实验进行教学，可能效果不很明显，这时在使用传统实验装置进行实验时，也应对实验装置、实验步骤、实验用药等方面进行合理的改进，力求使实验既有效果、又符合绿色化的要求。如制备"一氧化氮"的实验装置，很多资料是使用圆底烧瓶作为反应装置的，如果我们改用大试管代替圆底烧瓶，实验需要使用药品的量、容量本身储存气体的量就会大为减少，实验效果也相当明显。有些微型实验可通过现代化的教学设备，如实物投影仪等，把"现象"放大若干倍，也可收到良好效果。通过这样的改进，减少了使用药品的量和污染环境的量，实现了化学实验绿色化的同时，也对学生的创新意识的引导、环保意识的提高起着潜移默化的作用。

2.2 使用合适的药品进行实验。使用合适药品包括用好药品和少用药品两方面。虽然使用不同的药品都可以制得同一种物质，但可能使用某种药品时，元素的利用率不高、反应的条件苛刻或者产生污染环境的物质，这时候就需要我们选择合适的药品进行实验，尽量使实验能在常温常压的温度和条件下进行，所选用的原料能最大地进入产品中，产生的物质易回收，对环境没有污染或污染很小。例如在研究用高锰酸钾或用氯酸钾制氧气时，引导学生先根据化学方程式进行计算确定哪种物质氧元素的利用率高，再考虑操作条件的控制、对环境的影响、产物的回收等幾方面，最后通过比较确定实验室制取氧气应选用哪种药品。

我们必须反复对学生进行勤俭节约优良品德教育，引导学生在做实验时要少用药品、用好药品。强调指出：并不是用的药品多效果就好。药品用多了不仅浪费了资源，延长了实验时间，有时甚至会出现危险（如钾、钠等活泼金属跟酸或水的反应），有的效果会适得其反（如淀粉和碘化钾的反应），最重要的是污染了环境。要引导学生规范操作，尽量用小试管作实验，取药要准确，每人多用一点药就会造成较大的浪费和污染，节省药品就能减少浪费、减少对环境的污染。

3.正确和及时地处理实验废弃物

化学实验的废弃物主要包括废渣、废液、废气（尾气）。实验过程和实验后的尾气也要妥善处理，为避免在实验时泄漏气体污染实验室和环境，反应前一定要检验制备装置的气密性，如在反应时突然发生的泄漏事故，不要惊慌，应立即停止反应，马上进行检查，及时补漏或更换仪器和药品，力求使污染减到最少；化学实验完成后，某些反应尾气和固体物质会污染环境，不能随意排放和倾倒，必须及时进行综合处理，能够利用的要变废为宝。例如用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气后的残余物可以用作"过滤分离"实验用，得到的氯化钾可作植物的肥料用，二氧化锰回收后可重新使用；利用高锰酸钾制氧气后的残余物可用作氯酸钾分解制取氧气的催化剂，最终的残余物还可以用于钾的焰色反应，或施用于花、木、草、树的良好化肥。实验后的尾气也要认真进行处理，视尾气的性质进行物理或化学处理。例如在做"一氧化碳的还原性"实验时，因为一氧化碳有剧毒，尾气会污染环境，这时我们可以利用一氧化碳的可燃性将它燃烧处理掉；氯气、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、溴苯等可用碱液和水除去；重金属盐溶液中的重金属离子可用铝、铁等轻金属置换处理。或者用其它方法处理，如重金属盐溶液的处理可按其量的多少及其成分的不同，采用不同的方法来处理，含少量重金属离子的废液，最有效和最经济的处理方法是加碱或硫化物，使重金属离子变成难溶性的氢氧化物或硫化物沉淀下来，再过滤和分离；实验室废水的处理方法是先调节废水的Ph值，然后进行活性污泥处理，再一次用快速砂滤处理废水、活性碳吸收、臭氧处理、脱氨脱盐等深度处理，这样的水就可再用。萃取时应尽量使用毒性小的溶剂，萃取后的苯、四氯化碳要及时回收。在反应时产生有毒气体的实验，如硫化氢与二氧化硫的实验一定要在密封的体系中进行，硫化氢燃烧实验可以用漏斗罩在火焰的上方，使产生的二氧化硫经漏斗通过其连接的U型管（内盛稀氨水）吸收液化作化肥使用等。回收后不能利用的物质，也应妥善处理，防止有毒物质污染环境，危害人们的健康。

总之：只有将化学实验与环境保护、资源利用有机结合起来，实现化学实验的绿色化，才能保证学习化学的落实、化学实验的顺利完成、化学研究的成功，更好地发挥化学学科的了解自然、改造自然的作用，才能不会污染我们赖以生存的环境，为社会和经济的可持续发展发挥积极的作用。