高中化學實驗綠色化的方法
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作者: 金俊香
綠色化學實驗是在綠色化學的思想指導下,用預防化學污染的新思想、新方法和新技術,對常規實驗進行改革而形成的化學實驗的新方法。因此我們在教學實踐活動中,應注意從教學的各個環節(備課、講課、練習……)滲透綠色化學思想,從不同角度(教學目標設計、實驗原理設計、日常行為準則、化學課外活動……)體現綠色化學教學,將綠色化學帶給每一位學生,幫助每一位學生樹立綠色化學觀念和環境保護意識。
一、微?！拔ⅰ奔丛诒ＷC實驗現象明顯的前提下,減少實驗藥品的用量。它包含兩層意義:一是采用微型化學實驗,即在微型化的儀器中進行化學實驗,必須對實驗進行重新設計與探索。如Cu和濃、稀HNO3的反應。二是采用微量化學實驗,即采用常規的小量實驗儀器和設備。常規實驗的小量化是在不改變實驗的方法、不改變操作技術的前提下,采用常規的小容量儀器,藥品用量減量。如實驗1-4吸熱反應實驗,藥品用量減半;實驗3-1物質的量濃度溶液配制將500mL體積改為100mL;實驗6-4濃硫酸的脫水性實驗蔗糖的用量也減了一半;學生實驗均采用小試管進行有關的性質實驗。
二、組?！敖M”就是將幾個實驗組合在一起,使本來存在幾次污染的實驗變為一次污染,甚至沒有污染,這樣既節約了時間又減小了污染。如氯氣的制備和性質實驗、鹵素間的置換反應、二氧化硫的制備和性質實驗、硫化氫的制備和性質實驗,都可以把它組合在一起進行。我們采用了三種不同的方案進行了這三個實驗:①在分叉管內膠帶上的濾紙中進行一系列的實驗;②在三通玻璃管中分別進行一系列的實驗;③在井穴板中(可以是購置的、也可以是代用品)進行一系列的實驗。
三、封。就是使有毒氣體的制備和性質均在一個密閉的體系中進行。我們成功地應用了氣球、塑料注射器、三通管、分叉管進行了一系列的實驗。如用塑料注射器進行Cu和濃、稀HNO3的反應;用塑料注射器貯存少量有毒氣體;P、Cu、H2在Cl2中燃燒,白磷和紅磷相互轉化、氯水的漂白性等實驗均可用橡皮塞將其封閉起來,外接一個氣球。
四、代。“代”也包含兩層意思:一是借用多媒體手段代替做實驗。對一些污染比較嚴重的(如苯的溴代和硝化……)、操作比較復雜且需時較長的實驗(如石油的分餾、石油的裂化、煤的干餾……)均可用實驗錄像或者動畫模擬代替實驗,既能省時、省料、不污染,又能觀察到明顯的實驗現象,達到同樣的實驗效果。二是尋找代用品,降低實驗成本,但不影響實驗效果。如試液架就是讓學生自己動手將兩塊聚乙烯板用釘子把它組合起來,上層打幾個孔、或者用一塊泡沫塑料打上相應洞;儲液滴瓶就是由眼藥水瓶制成的;塑料洗瓶就是由廢藥水瓶制成的;井穴板用塑料藥片板代替;用吊針來代替酸式滴定管和堿式滴定管的滴頭;將眼藥水瓶去底代替漏斗使用;用雞蛋殼代替碳酸鈣制備二氧化碳;用廢電池上的石墨做電極、鋅制氫氣、二氧化錳制氯氣;生石灰和硫銨制氨氣……。充分利用廢物,培養學生的環保意識、經濟意識,樹立綠色化的觀念。
五、改?！案摹奔锤倪M某些排放有害物質的實驗,也就是在原有的實驗方法上加以改進,使某些有害物質轉化為無害的物質,甚至是有益的物質;使某些實驗復雜操作變得簡單;提高實驗的成功率,減少藥品的用量。如銅和濃硫酸反應的實驗,按照書本實驗,操作不便,而且使用銅片會產生以下幾種不良現象:①加入銅片的量學生往往控制不當;②不能及時地終止反應,使產生的SO2量增大,環境污染加重;③易產生黑色的固體;④多余的銅片往往得不到很好的回收。若將銅片改為銅絲,通過抽提銅絲,使銅絲及時脫離反應體系,減少銅的消耗和SO2的生成量,避免黑色固體的產生,末反應的銅絲可反復使用,大大減少了銅的用量及實驗的準備工作。另外將產生的SO2通入品紅溶液改為將浸有品紅試液的濾紙直接放入Cu與濃H2SO4反應試管的中部,試管口塞一團浸有飽和Na2CO3溶液的棉花球,裝置簡單(省去了鐵架臺、鐵夾、帶塞的導管)操作方便(用試管夾夾住試管,試管移動方便)現象明顯,污染少。
六、換?！皳Q”即在不影響實驗效果的前提下,尋找一些無毒害的藥品來替換有毒害的藥品的使用,尋找一些對環境無影響或少影響的藥品來替換對環境影響較大的藥品使用。如溶液的導電性實驗,其中鹽酸和氯化鈉在通電時會產生有害的氯氣,可把它換為NaNO3和HNO3,這樣既達到了比較電解質溶液導電能力強弱的目的,又避免了氯氣的污染。
七、變。變一:將有毒的物質變成無毒的物質。如尾氣CO,我們就可以用點燃的方法,把CO轉化為CO2;SO2、Cl2、H2S,用氫氧化鈉溶液加以吸收,使之轉化為無毒的物質;對含酚類的廢液加入漂白粉進行煮沸,對氰化物加次氯酸鈉進行二級分解,或者用FeSO4溶液處理;對一些有機物進行點燃,產生的氣體用堿液進行吸收,將重金屬鹽溶液用石灰乳或硫化物進行處理;銀氨溶液進行酸化后回收;酸、堿液必須中和到規定的pH值范圍。變二:將廢物變成有用的物質。如將實驗室制氨氣后的氯化鈣固體進行回收,作為干燥劑使用;將碘的四氯化碳溶液進行回收提取碘。
作者單位:山西五臺縣五臺職業中學
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