時間：2022-12-22 23:52:08
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇綠色化學實驗，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
隨著我們賴以生存的地球環境的日益惡化，環境污染、生態安全問題越來越為人們所重視。而環境污染最主要的表現為化學物質的污染。化學作為一門以實驗為主的基礎學科，是廣大學生獲取知識、提高技能的有力手段。然而，學生通過實驗手段在獲取知識的同時，不僅在向環境釋放著“三廢”，而且自身也處在污染之中。《化學課程標準(實驗)》中規定必修課程的設計要“體現綠色化學思想”。要讓學生了解“在化工生產中遵循‘綠色化學’思想的重要性”；還在選修模塊《實驗化學》中規定要讓學生“樹立綠色化學思想，養成環境保護的意識”。顯然，新制定的課程標準非常重視學生綠色化學思想的形成和應用。
一、化學實驗綠色化的含義
1.綠色化學是一種理念。化學實驗教學不僅可以增強學生對實驗現象的直觀感受，培養學生的動手觀察能力，而且進一步使學生從感性認識上升到理性認識，增強他們分析問題和解決問題的能力。但實驗必定會涉及到有害、有毒的物質，從某種意義上講，學校中環境污染主要來源于化學實驗。培養學生的環保意識是實現化學實驗室綠色化管理的最基本保障，化學實驗產生的廢棄物，如果不經處理直接排放，不但會造成環境的污染，還會淡化學生的環保意識，養成不良習慣。化學實驗教學課堂是向學生傳授環保知識的好場所，在實驗課上不僅要使學生掌握各種實驗技能和處理問題的能力，更要強化學生的環保意識，強化學生對社會高度負責的主人翁精神。環境保護人人有責，一定要從我做起，從實驗室做起，從一點一滴做起，使學生進入化學實驗室后就受到綠色化學的教育。在化學實驗教學中培養學生養成良好的實驗習慣，用綠色化學的理念來設計自己的實驗，使自己的動手操作能力和分析創新能力得到提高。
2.按照美國《綠色化學》(Green Chemistry)雜志的定義，綠色化學是指在制造和應用化學產品時應有效利用(最好可再生)原料，消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。今天的綠色化學是指能夠保護環境的化學技術。它可通過使用自然能源，避免給環境造成負擔、避免排放有害物質。利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染。環境保護就是通過采取行政的、法律的、經濟的、科學技術等多方面的措施，保護人類生存的環境不受污染和破壞。綠色化學是“防污染”，環境保護是“治污染”，只有實驗過程實現綠色化，從根本上切斷污染源，才能真正做到保護環境。
二、開發綠色化的教學內容
要實現“綠色化學”實驗，首先必須從源頭上制止化學污染物的生成。這就要求我們在選擇實驗內容時，不要忽視實驗過程對環境的污染，應調整實驗教學內容，實驗題目的選取既滿足培養學生實驗技能的要求，又考慮到可能造成的環境污染問題，選擇環保型的實驗項目。
綠色化學實驗的設計要求：如果一個化學實驗對環境無物質種類改變的影響或物質種類改變量極小，就可說該化學實驗達到了綠色化學實驗的要求，具體有如下幾類：(1)化學實驗反應中原子的利用率達100%。(2)化學實驗體系放給環境的物質種類是環境體系正常組分中所固有的。如放出的氣體是空氣中固有的正常組分如02、N2、H20、C02等。(3)實驗體系不向環境放出物質。(4)污染廢棄物集中處理后轉化為非污染物。(5)在實驗現象明顯的前提下，對不可避免會形成污染的實驗盡可能使其微型化。根據不同情況達到上述任一條或幾條要求的化學實驗可以認為是達到了綠色化學實驗的設計要求。
三、綠色化學實驗方案
1.優化污染實驗
很多實驗在操作過程中會造成大氣及水的污染，教師應對污染嚴重的實驗進行優化，使其成為綠色化學實驗。例如，鈉在空氣中燃燒的實驗。按常規方法，會損壞很多玻璃管、蒸發皿和石棉網，浪費很嚴重。更重要的是生成的過氧化鈉呈煙狀揮發到大氣中，既污染環境，又不容易觀察生成物的顏色。優化以后的做法：用一塊白鐵皮(或鋁片)，折起四邊成小盒狀，將一綠豆大小的鈉，吸干煤油后放在其中，將其置于三角架上，用酒精燈加熱，鈉很快便可熔化、燃燒。實驗現象：看到鈉逐漸燃燒，呈黃色火焰，生成菜花狀的淡黃色固體。改進后的優點：生成的過氧化鈉基本上都留在白鐵皮(或鋁片)上，既有利環保，又容易觀察到產物的顏色；冷卻后取出燃燒產物，將白鐵皮(或鋁片)清洗干凈擦干以備后用。
又如硫酸的脫水性實驗，取白砂糖10g，研細后放入小燒杯中，加入1~2 mL水調勻，加入10~15mL濃流酸，小心攪拌，觀察現象。此實驗由于白砂糖和濃硫酸用量多，其碳化過程中會產生二氧化碳、二氧化硫酸性氣體副產物，造成嚴重的室內污染。為了解決這個問題，進行了實驗的優化，采取的方法：取2g白砂糖放入大試管中，加入約3mL濃硫酸，攪拌后迅速蓋上帶導管的橡皮塞，將玻璃導管的另一端插入盛有品紅溶液的試管中。用大試管代替小燒杯，白砂糖的用量由10g減少至2g，濃硫酸由原來的10~15mL減少為3mL。
反應物用量減少，反應產物用品紅溶液吸收，大幅度減少了有害氣體的排放量，生成的碳塊兒沿著試管壁向上延伸，既增強了實驗的演示效果，又保證了實驗者的身體健康。
2.倡導利用多媒體技術
在遇到危險性較大或者伴隨有毒、有害物質生成較多的演示實驗時，可以借助三維立體畫面、多媒體技術模擬實驗的真實情景，還能夠節約藥品、水電等，并減少對環境的破壞。根據不同的教學情況和需要，可以利用現有條件下的網絡信息資源素材庫和教學軟件，也可以學校自己設計制作多媒體課件。例如：在Cu與濃HN03反應的演示實驗中，反應過程中生成的大量N02有毒氣體，對實驗者危害較大，為了解決這個問題，可以將該實驗改為投影實驗，全體學生都能夠通過大屏幕，清楚地觀察到Cu與濃HN03反應的全部實驗現象。
3.推廣微型化學實驗
所謂微型化學實驗，就是以盡可能少的化學試劑來獲取所需化學信息的實驗方法與技術。雖然它的化學試劑用量一般只為常規實驗用量的幾十分之一乃至幾千分之一，但其效果卻可以達到準確、明顯、安全、方便和防止環境污染等目的。微型化學實驗儀器使用高分子材料制成，具有小巧便攜、不易破碎、抗腐蝕等優點，完全可以做到人手一份，人人可以動手操作。為發展綠色化學實驗提供了方便與可能。
例如，硫在氧氣中燃燒的反應，若按常規實驗每次需硫粉0.3~0.5 g，反應后生成二氧化硫0.6~1 g，而微型化學實驗每次僅需硫粉0.02 g，反應后生成二氧化硫0.04g，排污量大大降低，而效果也一樣明顯。
又如，鈉與水的反應，向裝有水的小燒杯中滴加幾滴酚酞，然后投入小塊鈉(綠豆大小)觀察實驗現象。將這一實驗改進為微型實驗。操作步驟：切割1／2綠豆粒大小的金屬鈉置于石英尖嘴導管的管口，用小團棉花堵住管口(以免金屬鈉滑落下來)，并將其插入盛有水的六孔井穴板中(已滴入無色酚酞溶液)。金屬鈉與水迅速反應，產生的氣體推動金屬鈉球沿著尖嘴導管上升，鈉球繼而由于重力作用下降，其又與水接觸發生劇烈反應，鈉球上下跳動，并發出“嘶嘶”的聲音，燒杯中的水已經變成紅色，說明有堿生成。待反應一段時間后，尖嘴導管里的空氣已被排凈，導管內的氣體完全是純凈的氫氣，此時將燃著的木條靠近導管的尖嘴處，然后移開，發現尖嘴處的氣體燃燒并產生淡藍色的火焰，證明產生的氣體是氫氣。此實驗的微型化，原料用量減少、安全可靠，符合綠色化學實驗的宗旨。
4.改進化學實驗儀器，向無污染的方向發展
用密封的成品化儀器代替有毒實驗，避免了有害物質的產生。這種儀器和藥品可以循環使用，不存在污染毒害。如碘的升華實驗，可用碘錘來完成(碘錘的兩頭向內凹陷，內封有碘晶體)。操作方法：一頭滴冷水，另一頭在酒精燈上加熱因冷水起到冷凝作用，碘升華后凝聚在碘錘上方內壁，在碘錘中部可以看到紫紅色的碘蒸汽，反之也可以。
5.加強排污設備建設，規范有害物質處理
目前許多學校實驗室的排污設備比較簡陋，處理廢棄物的能力不足。學校應加大資金投入，加強排污設備建設，使實驗產生的污染物排放量減至最小。規范有害廢棄物的處理：(1)有害氣體的處理。可選用適當的吸附劑吸附，也可安裝尾氣吸收裝置；(2)廢液的處理。有機廢液可以通過蒸餾、重結晶等方法回收，有害重金屬離子廢液，可加入合適的試劑或調節溶液pH使金屬離子轉化為難溶性的沉淀物，過濾，沉淀物妥善保存，確認濾液不含有毒物質后方可排放；(3)廢棄固體處理。實驗中用過的金屬，如鐵釘、鋅粒、錫粒等應經水洗、烘干處理后繼續使用。
錫林郭勒盟第二中學按以上方法探索和實踐綠色化學實驗，已經取得了令人滿意的效果。全國有數以萬計的學校化學實驗室每天都排放著化學成分復雜的污染物，影響著生存環境。綠色化學實驗是教學改革發展的必然趨勢。所以，作為化學教師，為保護人類生存環境，為培養具有環保理念的技能人才，應站在這一化學改革的前沿，持續地去探索綠色化學實驗教學。
參考文獻
[1]馬曉紅.淺析中學化學教學中的綠色化學教育[J].硅谷，2008(10).
[2]曹瓊瑤.中學化學教育中的綠色化學[J].科技資訊，2006(17).
關鍵詞：綠色化學；大學；化學實驗；策略
大學化學屬于工科院校非化學化工專業設置的一門基礎課程，也是大學中唯一的化學類課程，其教學效果關系著學生綜合素質的提高。大學化學面對的是非化學化工專業的學生，在實驗教學中引入綠色化學理念，具有獨特的優勢。現階段，綠色化學已經逐漸發展成為化學科研工作的前沿，受到了各國政府部門的高度關注。
1綠色化學的概念與意義
綠色化學，也稱環境無害化學、環境友好化學或者清潔化學，是一門基于化學學科，具備明確的科學目標和社會需求的新興學科。從概念上分析，綠色化學是指在進行化學品制造和使用的過程中，通過對原料的有效利用以及合理的操作，盡可能消除廢棄物，減少和避免對有毒有害化學試劑的使用。發展綠色化學的主要目標，是在節約資源的前提下，從源頭上進行污染的防治工作，將環境治理從治標轉為治本。與傳統化學相比，綠色化學最為顯著的特點有兩個，一是最大限度的對原材料進行了利用，二是最大限度的減少了廢棄物的排放。從科學的觀點分析，綠色化學是針對傳統化學思維方式的一種改進與創新；從經濟的觀點分析，綠色化學通過對資源的合理利用，能夠有效降低成本；從環境的觀點分析，綠色化學能夠從根本上對污染進行治理，符合當前可持續發展的客觀要求[1]。推動化學實驗的綠色化，是當前大學化學實驗課程改革的重要方向，受到了科研機構、政府部門以及學術界的高度關注，也取得了比較明顯的成效。基于綠色化學原則，構建全新的大學實驗化學體系，針對當前普遍存在的高校化學實驗教學中的環境污染問題進行深入探究，可以有效減少環境污染，體現環境保護和可持續發展。從目前來看，綠色化學已經逐漸成為化學教育的一個重要內容，通過相應的研究和實踐，能夠對化學實驗室中的常見廢棄物進行無害化處理，減少化學實驗過程中的環境污染，保證了實驗過程的綠色化，同時也促進了學生環保意識和綜合素質的提高。
2大學化學實驗污染問題的誘發因素
就目前而言，在大學化學實驗中，環境污染問題頻發，其主要誘發因素有幾個：
2.1認識不足，經費欠缺
當前，許多高校在化學實驗室的建設中，存在著資金投入不足的問題，經費往往只能用于購買實驗藥劑，或者進行實驗器材的更新，沒有直接針對實驗廢棄物進行處理的設備，在污染防治方面顯得力不從心。同時，部分高校對于化學實驗引發的環境污染問題缺乏到位的認識，在實驗中一味強調教學質量和教學效果，忽視了對于藥品、設備以及學生操作的管理。教師和實驗室管理人員缺乏環保意識，認為實驗過程中產生的污染可以直接忽略。在這樣的背景下，一些實驗室會直接將實驗產生的廢棄物倒入垃圾桶或者下水道，而氣體廢物則直接排放，造成了比較嚴重的環境污染問題[2]。
2.2重視不足，安排不當
在對化學實驗的內容進行安排時，由于缺乏環保意識，沒有重視污染防治工作，導致實驗的設計不合理，容易引發環境污染。另外，部分高校沒有及時對試驗教材進行更新，使得化學實驗的內容陳舊，缺乏創新，甚至僅僅要求學生能夠了解化學實驗的目的，掌握化學實驗的步驟和結果，對于實驗可能帶來的污染問題則直接無視，影響了學生的全面健康發展。
2.3理論不足，回收缺失
在化學實驗過程中，產生的廢棄物類型多樣，回收處理流程繁瑣，從目前來看并沒有專門針對化學廢棄物回收處理的理論指導，嚴重影響了實驗室廢棄物的回收工作，也是造成化學實驗室環境污染問題的一個主要原因[3]。針對上述問題，高校以及相關部門應該及時更新觀念，強化認識，采取切實有效的應對措施，逐步推進高校化學實驗的綠色化，順應可持續發展的需求，做好環境保護工作。
3綠色化學背景下化學實驗有效策略
3.1提高環保意識
在開展化學實驗教學的過程中，應該加強對于學生的教育，引導其樹立起良好的環保意識。應該認識到，在新的發展環境下，傳統化學正在逐漸朝著綠色化學轉百年，而綠色化學并不僅僅是科研人員的任務，更是需要整個化學領域的共同參與。對于教師而言，可以通過相應的案例，講解國內和國外的一些環境污染事件，使得學生能夠清除的認識到環境保護的重要性和迫切性。例如，在對環境污染問題進行講解時，可以引入分組討論的教學方法，針對一些比較典型的環境問題，展開討論：空氣污染有哪些危害？霧霾的誘發因素是什么？如何正確處理塑料袋便捷性、經濟性與環境污染之間的矛盾沖突？通過這樣的方式，可以激發學生對于學習的積極性和主動性，使得其能夠主動參與到討論中，認識到發展綠色化學的重要性，提升學生的環保意識[4]。
3.2加大資金投入
綠色化學實驗的開展離不來資金和設備的支持，對于高校而言，必須重視化學實驗室建設，增加相應的設備。例如，可以在通風管道出風口設置氣體處理裝置，同時在實驗室中統一設立廢棄物分類系統，由學校組織專人人員進行定期收集和處理，避免廢棄物的隨意排放。在條件允許的情況下，還可以在學校設置廢水處理系統，在提升污水凈化效率和效果的同時，也可以作為環保教育的一個基地。3.3規范實驗操作在開展化學實驗的過程中，新課程標準規定，學生必須能夠熟練掌握基本操作，對進行藥品取用、物質稱量、加熱處理、器皿洗滌等操作是，動作標準規范，運用靈活。但是在實際教學中，部分學生并不能嚴格依照相關規定進操作，甚至存在著試劑量越大實驗現象越顯著的錯誤認識，不僅導致了藥品的嚴重浪費，而且引發了更大的環境污染問題。對此，教師應該對化學實驗的操作進行規范，減少浪費和污染問題，同時也能夠培養學生形成演進的實驗態度，引導其掌握科學的實驗方法。另外，可以在定性實驗中，對藥品的使用進行定量化，例如，在制作氧氣時，可以結合相應的化學方程式，依照需要的氧氣的量，對所需高錳酸鉀的用量進行估算，以此為依據取用藥品，這樣可以有效減少浪費問題。
3.4倡導微型實驗
所謂微型實驗，實際上是一種化學實驗操作技術，通過盡量少的試劑，獲取盡量多的化學信息，相比較常規的化學實驗，微型實驗具有節約藥品、現象明顯、減少污染、安全可靠等優點，在環境污染問題日漸嚴峻，可持續發展理念持續深化的背景下，進行微型實驗的普及和推廣意義重大。需要注意的是，微型實驗并非是簡單的對常規化學實驗進行壓縮，而是在綠色化學原則背景下，以預防化學污染的技術、思路和方法，對常規化學實驗進行改革和創新，其核心在于利用盡可能少的試劑獲得預期的實驗目標，可以說，微型實驗是綠色化學在化學實驗教學中的一種典型體現。例如，在進行銅與稀硝酸的反應實驗中，會產生大量的一氧化氮氣體，如果不能對其進行有效處理，會帶來比較嚴重的環境污染，但是如果想要對其進行統一收集和處理，則需要大量的資金和專業的設備。對此，可以重新對實驗裝置進行設計，引入微型實驗。在具體實驗中，可以在經過消毒的針管內，放入銅片，排盡空氣，然后吸取少量的稀硝酸，以膠塞堵塞針頭。當觀察到藍色溶液，同時活塞被氣體推動后，將針管內的溶液注入到氫氧化鈉溶液中，藍色沉淀物的出現表明硝酸銅也氫氧化鈉溶液發生了反應。拉動活塞吸入空氣，看到針管內部逐漸變成紅棕色，將其注入到滴有酚酞試劑的氫氧化鈉溶液中，紅棕色逐漸消失，對NO的性質進行惡劣驗證。這樣的實驗不僅操作簡單，可靠性強，而且不會產生污染。
3.5改進實驗操作
在部分化學實驗中，會生成一些有毒有害物質，影響師生的身體健康，引發環境污染問題。從綠色化學的角度，可以在保證實驗效果的前提下，對實驗操作進行適當的改進，減少污染。例如，在銅與濃硫酸的反應實驗中，會生成二氧化硫氣體，不僅氣味難聞，而且對于人體的危害較大。此時，教師可以引導學生進行積極討論，看如何才能夠避免實驗過程中二氧化硫氣體的泄露，同時對其性質進行驗證。經討論和總結，將原本的實驗裝置改造成了圖1的樣式（略去了夾具和酒精燈）。經檢驗，該裝置具有較強的密封性，可以根據實際需要，隨時進行反應或者停止反應，也可以對二氧化硫的性質進行檢驗，更能夠對廢氣進行處理，符合綠色化學的基本要求。圖1改進實驗裝置
4結語
總而言之，在可持續發展理念不斷深化的背景下，綠色化學逐漸興起，并且迅速成為學術界關注的重點，構建綠色化學實驗室，對化學實驗過程中的環境污染問題進行有效預防和控制，是非常重要的。對于大學化學教師而言，在開展化學實驗教學的過程中，應該始終貫穿綠色化學理念，提高學生的環保意識，從根本上對污染進行治理，營造出一個綠色健康的學習環境。
參考文獻：
[1]鄭學芳,劉紅梅,宋士濤,等.大學化學實驗教學課程研究與討論[J].教育,2016,(7):170.
[2]繆陳亞.淺析化學實驗教學中滲透綠色化學思考[J].化學教與學,2015,(1):24-25.
[3]王盼盼,丁建超,姜煜.化學實驗中滲透綠色化學的研究[J].化工設計通訊,2016,42(2):113,121.
[4]胡小建.淺談在大學化學實驗教學中如何滲透綠色化學增強環保意識[J].課程教育研究：學法教法研究,2015,(31):71.
【關鍵詞】農村中學 化學實驗 綠色化學 探討
綠色化學是21世紀化學科學的一個重要發展方向，也是中學化學教學中應樹立的基本觀念之一，化學在給人類帶來巨大利益的同時，也出現了很多與化學有關的社會問題。化學是一門實驗性的學科，離不開實驗的驗證和檢驗，在實驗過程中會產生大量的廢棄物，這些廢棄物不同于生活垃圾，如果不經處理任意排放，就會對周邊環境造成污染。因此，化學實驗中產生的污染問題必須引起人們的高度重視。
一、綠色化學理念及其特征
綠色化學的理念是實現生態環境與化學和化工生產的協調發展。其主要特征在于采用“原子經濟”反應，即原料的每一個原子進入產品，原子的利用率為100%。綠色化學倡導從源頭上盡可能地消除或減少有毒、有害化學物質對環境的影響，用治理前移的思路來對待污染治理，是一種積極的環保概念，必將對化學的發展產生良好的導向作用。
二、農村中學化學實驗的污染源
化學實驗的污染主要來自實驗準備和操作中灑落的試劑和藥品；實驗準備和結束后對儀器進行清洗后的廢液；沒有進行回收而傾倒掉的多余試劑；因過期失效而丟棄的試劑和藥品。
農村學校的實驗室一般都沒有專門的“三廢”處理設施，處理方法就是混于生活垃圾中隨意排放。化學實驗教學中產生的廢棄物量不是很大，但由于實驗教學中使用的化學試劑純度較高，有些試劑毒性較大，積少成多，污染周邊環境。
三、化學實驗綠色化途徑
化學實驗綠色化是綠色化學的重要組成部分，利用綠色化學的理論和原則并將其貫穿于整個化學實驗中，從源頭上消除實驗教學產生的污染，同時對學生進行環境保護教育。其主要途徑有：
1.關注環境，培養學生的環保意識
化學教師應該樹立起可持續發展、綠色化學教育的理念，才能在教學、生活中自覺的實施綠色教育。讓學生了解綠色化學，樹立起環保意識，培養學生從事綠色化學研究與開發的能力。同時，還要引導學生認識科技發展給社會帶來的利與弊，培養學生關注環境、關注生活的意識。
例如，綠色植物具有通過光合作用吸收二氧化碳，釋放出氧氣供人類呼吸的用途，倡導學生“種下一棵樹，為我們的生活增添綠色”，以實際行動，保護環境。
2.加強化學實驗的清潔化、規范化操作
所謂化學實驗的清潔化，是指通過一些有效措施使化學實驗對實驗場所和環境的污染降低到最低限度。在化學實驗中，低熔點、低沸點試劑的有機實驗，如果不嚴格按規定操作，很容易引起爆炸事故，不僅會危及師生的生命安全，更會污染環境。因此在化學實驗中必須要嚴格規范操作，養成良好的實驗習慣，同時要加強化學實驗過程的有效管理。加強對有毒化學試劑的管理，改善試劑和藥品的保存環境，建立嚴格的領用制度；實驗中要嚴格按規定操作，試劑瓶必須及時加蓋，嚴格控制試劑的取用量；規范實驗操作，避免試劑潑灑，對實驗中產生的“三廢”應進行處理后再排放，盡量避免試劑間再次化學反應而產生對環境的二次污染；對實驗中產生的化學產品應回收利用。
（1）用微型化學實驗代替常量化學實驗
微型化學實驗是國內外近20年進展較快的一種新的化學實驗形式。微型化學實驗是用盡可能少的化學試劑獲得比較明顯的反應現象和化學信息的一種實驗方法。雖然它的化學試劑用量一般只為常規實驗用量的幾十分之一乃至幾千分之一，但可以達到與常規實驗相同的效果。
（2）妥善處理化學實驗的廢棄物
在中學化學實驗中，大部分實驗的藥品在教材中都未明確給出限量，學生很難把握藥品的實際用量，這樣既影響實驗的科學性，又會造成藥品的浪費，還會對環境造成污染。若將藥品規定了用量和濃度，既方便操作，又便于觀察和記憶，從而培養學生嚴謹的實驗態度和科學的實驗方法。教學過程中把好的經驗傳授給學生，妥善處理化學實驗的廢棄物（回收、無害化處理），這樣既為實驗操作的規范化奠定基礎，又能培養學生良好的實驗習慣；還能增強學生的環境保護意識，減少環境污染。
3.用計算機輔助制作多媒體仿真實驗
對一些基本的性質實驗，常規實驗所用的試劑比較多，且有機性質實驗中常用到多種有毒、有害的試劑.對環境造成極大的污染，更會危及實驗師生的身體健康。利用計算機輔助制作多媒體仿真實驗，把化學反應中的現象生動地呈現在屏幕上，這樣有助于學生對各物質的性質了解和掌握；對于一些較為復雜的探究性實驗，可以通過計算機輔助設計，對比和判斷反應的可行性和合理性，從而減少實驗過程并開發出對環境無污染的化學技術。
應用多媒體輔助教學，改善了部分有毒、危險實驗的操作環境，提高了部分演示實驗的效果，同時還讓學生在觀察媒體輔助實驗教學的過程中，體驗了多媒體技術的綠色環保價值。化學畢竟是一門以實驗為基礎的科學，實驗是形成基本操作技能和培養科學態度的過程，而多媒體無法代替，所以對多媒體技術的應用必須把握好尺度，否則會產生適得其反的結果。
論文關鍵詞:綠色化學,環境保護,化學實驗教學
一、綠色化學12條原則
Anastas和Warner提出了綠色化學的12條原則,這些原則可作為實驗化學家開發和評估一條合成路線、一個生產過程、一個化合物是不是綠色的指導方針和標準:
(1) 最好是防止廢物的產生而不是產生后再來處理;
(2) 合成方法應設計成能將所有的起始物質嵌并入最終產物中;
(3) 只要可能,反應中使用和生成的物質應對人類健康和環境無毒或毒性很小;
(4) 設計的化學產品應在保持原有功效的同時,盡量使其無毒或毒性很小;
(5) 應盡量不使用輔物質(如溶劑、分離試劑等),如果一定要用,也應使用無毒物質;
(6) 能量消耗越小越好,應能為環境和經濟方面的考慮所接受;
(7) 只要技術上和經濟上可行,使用的原材料應是能再生的;
(8) 應盡量避免不必要的衍生過程(如基團的保護與去保護,物理與化學過程的臨時性修改等);
(9) 盡量使用選擇性高的催化劑,而不是靠提高反應物的配料比;
(10) 設計化學產品時,應考慮當該物質完成自己的功能后,不再滯留于環境中,而可降解為無毒的產物;
(11) 分析方法也需要進一步研究開發,使能做到實時、現場監控,以防有害物質的形成;
(12) 一個化學過程中使用的物質或物質的形態,應考慮盡量減小實驗事故的潛在危險,如氣體釋放、爆炸和著火等。
綜觀以上12條,可以看出:綠色化學提出的目標和任務不是被動地治理環境污染,而是主動地防止化學污染。這也是綠色化學與環境保護二個概念不同的地方。綠色化學是“防”,環境保護是“治”,只有從根本上切斷污染源,才能真正做到保護環境。同時,我們也看到,綠色化學是一舉多得的事情。
二 、開展綠色化學實驗教學的嘗試
(1) 開展微型化學實驗 微型化學實驗(microscalechemicalexperiment或microscalelaboratory簡稱M.L.)是20世紀80年代經濟發達國家的高校為解決化學專業,耗資巨大的三廢處理問題、實驗安全問題及一些試劑價格過于昂貴而發展興起的一種新實驗方法,它的試劑用量是常量實驗的十分之一至千分之一。微型化學實驗是綠色化學實驗的重要組成部分,我們應該把握住微型化學實驗的精髓,積極開展化學實驗的微型化研究。微型化學實驗是以盡可能少的試劑,來獲取所需化學信息的實驗原理與技術,而不一定要在微型儀器中進行。由于試劑用量大大減少,產生的“三廢”量也非常少,基本解決了對環境的污染問題,也大大地節約了實驗費用。多年來,我們對傳統的實驗進行了改進,采用了“性質實驗點滴化,分析實驗減量化,合成實驗微型化”,用已有的儀器就能完成大多數實驗,從而實現了“以盡可能少的試劑獲取所需化學信息”的目標。如性質實驗,在不影響實驗效果的前提下,盡可能降低試劑的濃度,減少試劑的用量;滴定分析實驗,將標液的濃度由0.1mol·L降至0.01mol·L~0.02mol·L,滴定管使用25mL的,錐形瓶改用100mL微型化學實驗的主要優越性在于:試劑用量大大減少,減少了相關輔助材料、水電的消耗,降低了實驗成本,也提高了實驗的安全性;產生的“三廢量很少,改善了實驗環境條件,極大的減少了對環境的污染。微型化學實驗具有減少污染、安全、節約實驗經費與時間等優點,是化學實驗綠色化的重要手段,值得大力提倡和采用。
(2) 串聯實驗以及試劑的回收利用 串聯實驗是指通過調整實驗次序,使一個實驗的產物成為下一個實驗的原料。如把萃取和蒸餾實驗安排在一起,利用四氯化碳萃取碘的水溶液,得到碘的四氯化碳溶液,然后在碘的四氯化碳溶液中加入氫氧化鈉溶液至紫色剛好消失,利用反萃取把四氯化碳分離出來,最后進行蒸餾,使四氯化碳回收再利用串聯實驗以及試劑的回收利用在一定程度上減輕了常規實驗對環境的污染,有利于環境保護。
(3) 尋找替代性試劑、溶劑、催化劑 實現同一變換可能存在幾種可供選擇的試劑、溶劑、催化劑,只要可能,實驗過程中應盡量尋找實現同一變換最無害的試劑替代有毒有害的試劑;通過改變反應的溶劑,用不易揮發、無害的溶劑(H2O)代替揮發、有毒的溶劑;用高效、無毒、無害的催化劑代替腐蝕性嚴重的催化劑。如無機實驗中,可用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氫進行陽離子沉淀實驗;有機實驗中,甲苯可用來代替苯作為更安全的有機溶劑;酯類合成實驗中,可用無機鹽、離子交換樹脂、高效固體酸Fe2O3-SO4代替濃H2SO4作催化劑,不僅具有較高的選擇性、轉化率,還可避免濃H2SO4腐蝕性,而且反應速度快,催化劑易于分離回收重復使用等特點是一類理想的環保催化劑。
(4) 妥善處理實驗產生的“三廢” 化學實驗室的環境保護應規范化、制度化,應對每次產生的“三廢”進行處理。把用過的酸類、堿類、鹽類等各種廢液、廢渣,分別倒入各自的回收容器內,按照國家要求的排放標準進行處理,可采取中和、吸收、燃燒、回收循環利用等方法來處理廢棄物,對于實驗過程中產生大量有毒有害及腐蝕性的氣體,在通風櫥內完成實驗,并將尾氣進行集中收集,采用吸收、中和等方法集中處理,對于重金屬廢液一般采用回收的方法進行處理。在開放實驗中,鼓勵學生設計一些廢液的處理或回收實驗,如銀廢液回收銀、含碘廢液回收碘、含鉻廢水的處理等,這有利于提高學生的環保意識。
三、實現綠色化學實驗教學的其他途徑
(1) 開放研究性課題,讓學生自主探求解決環境問題的新方式。研究性課程的設置,意在培養學生獨立思考、自主學習,應加以合理引導,抓住機遇,從課題選擇上適當調整,促進學生關注社會、關注環境的意識。
(2) 提高教師
1前言
近幾年來，隨城市化及工業化的影響，環境污染問題已經越來越嚴重，不利于人與自然的和諧發展，對環境問題必須加以重視。化學實驗通常會產生某些有毒氣體，不僅會給環境造成一定污染，也不利于人們的身體健康。因此，在中學化學教學改革中，必須開展綠色化學教育，以“減量、循環或重復使用、回收”為基本理念開展化學實驗教學，以在一定程度上對環境進行保護，從而促進人與自然的可持續發展。為了促進化學實驗的綠色化改革，本文以中學化學實驗的綠色化改革為例，從以下幾方面作相關分析。
2中學化學實驗綠色化改革的措施
2.1宣傳綠色化學增強學生的環保意識
思想對行為有一定的指導作用，在化學實驗教學過程中，教師應結合教材內容有目的、有計劃地向學生宣傳綠色化學的必要性及重要意義，以使學生理解綠色化學的思想，并在實驗過程中加以實踐。如：在《序言》中，應向學生介紹化學在人類生活及社會進步中的重要作用；在《硫酸》一課中，介紹如何對原料進行循環使用，如何使能源的利用更加充分，如何對酸雨進行防治；在《水》一課中，介紹水污染的危害及防治；在《空氣》一課中，介紹導致大氣污染的因素及防治措施等。
2.2遵循減量使用理念
減量理念是從節約資源、減少污染的角度提出的，在實驗教學中，對于產生毒物或使用毒物的實驗中應通過減量理念對其用量進行有效控制，微型化學實驗就是在此理念指導下而開展的創新性變革。其通過在微型化的儀器裝置中開展化學實驗，和常規實驗相比，大概能節約90%的試劑用量。相關研究發現，微型實驗的開展，能在很大程度上體現現代綠色化學教育觀念，能使學生的智力創新能力得到一定提高。此外，還能使學生的環保意識及資源意識得到一定增強，從而把防止化學污染的思想貫穿于化學教育的整個過程。如在“鐵及其化合物”、“鋁、鎂及其化合物的性質”、“硫酸根離子、碳酸根離子、氯離子、銨根離子的檢驗”等實驗中，使用12 mm×70 mm的小試管代替常規試管，不僅能達到良好的實驗效果，節約藥品，還能使污染物的產生得到有效減少。教師可把微型實驗和常規實驗進行對比分析，讓學生認識到用較少的實驗用品和儀器也能達到較好的實驗效果，從而使學生對“綠色化學”理念有更深的了解和認識。
2.3拒絕使用危害品
在化學實驗中，藥品的使用及其所生成的物質都應對人類健康及環境無害或危害性較小。選用實驗藥品時，應考慮到此藥品在實驗過程中所產生的廢氣、廢物等對環境的危害，盡可能選用對環境污染少的藥品，對于那些危險性大、毒性大、污染嚴重、無法替代、無法回收的原料及藥品，應盡可能拒絕使用。在不影響實驗效果的前提下，應盡可能用無害試劑替換有害試劑。此外，還應把某些易產生有害物質的實驗替換成無害物質的實驗。如“配制一定物質的量濃度的溶液”一課中，可使用NaCl，NaCl價格低廉，且能取得較好的實驗效果。
2.4循環使用和重復利用
循環使用和重復利用不僅可進行有效節約資源，而且還能有效控制成本及污染。相關教學實踐發現，在系列化實驗中，可有效實現對物品的循環及重復使用。如在“實驗室制取氧氣”這個實驗中，受到二氧化錳的催化作用，氯酸鉀受熱后可分解成制氧氣后的副產物，在副產物中加入水，并使之分解及分離，就可得到二氧化錳和氯化鉀溶液。
2.5改進實驗裝置
中學化學教材中，有的常規實驗裝置危險性較大，所連接的儀器也較多，有的還會產生有毒物質。實驗時可對實驗裝置加以改進，以使裝置中的不足之處得到一定改善。如在燃燒條件的探究實驗中，在熱水下面對著白磷通氧氣的時候，白磷會出現“亂跑”現象，操作的時候有較多不便；把紅磷和白磷的著火點進行對比時，白磷會在空氣中燃燒，造成污染。此時，可對實驗裝置作以下改進：①把適量熱水注入試管，接著再把試管放到熱水浴中，然后在試管中放入白磷，通氣情況良好；②把吸干水的紅磷、白磷分別放到兩支相同的試管中，塞上橡皮塞，接著再同時把兩支試管浸入熱水里，可觀察到白磷在試管內安全燃燒，而紅磷則沒有燃燒。
2.6重新設計實驗方案
重新對某些中學化學的實驗方案進行設計與改進，縮短實驗時間，并達到節約藥品及改善實驗效果的目的。如可對“濃硫酸與銅反應的實驗”進行改進，此實驗裝置的設計存在以下問題：①反應結束后，試管內物質的溫度過高，無法立即加水對溶液的顏色進行仔細觀察，從而使實驗時間過長；②使用銅片，無法對整個反應過程進行有效控制，易產生SO2氣體，從而對環境造成污染。因此，對化學教材進行改革時，可對此實驗的裝置作以下方面的改進：把銅片換成銅絲，把試管換成U型管，這樣的裝置密封性較好，操作起來比較方便。把品紅試劑放在U型管中還具有液封的作用，從而可有效防止SO2氣體對環境所造成的污染。銅絲在玻璃管內上下抽動可對反應進行直接控制，不僅能取得良好的實驗效果，而且實驗過程所需的時間較短。
2.7利用多媒體技術開展模擬實驗
關鍵詞:無機化學實驗;綠色化;探討
中圖分類號:G424
文獻標識碼:A
文章編號:1674-9944(2010)08-0213-03
1 引言
無機化學實驗是高校無機化學教學的重要組成部分,在培養學生思維能力、分析與解決問題能力、動手能力等方面起到了至關重要的作用[1]。無機化學實驗所需試劑藥品種類多,消耗量大,部分試劑含有較強毒性,如氰化物、重金屬鹽、氯水、溴水、四氯化碳等,伴隨反應過程放出的有毒性氣體如硫化氫、二氧化硫、氯氣、二氧化氮等,成為化學實驗教學中一個非常嚴重的問題,因此幾乎每個無機化學實驗室都是一個小型的環境污染源[2]。這就要求在實驗教學中,既要科學地、直觀地展示實驗所要達到的目的,又要盡量減少實驗過程中有毒試劑的用量,提高試劑的利用效率,減少對環境的污染。倡導綠色化學教育,實施無機化學實驗教學的綠色化,進一步深化無機化學實驗教學改革。
2 無機化學實驗“綠色化”方案研究
2.1 “綠色化學”原則
綠色化學又稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學。綠色化學即用化學的技術和方法去消滅或減少那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產過程中的使用,同時
收稿日期:2010-07-23
基金項目:四川文理學院教改項目,川文理[2009]33號文件
作者簡介:羅飛華(1983―),男,湖北武漢人,講師,主要從事配位化學及功能材料方面研究。
也要在生產過程中不產生有毒、有害的副產物、廢物和產品[3]。綠色化學的核心內容是“原子經濟性”和“5R”原則,“原子經濟性”是指生產中反應物的原子全部轉化為期望的最終產物,“5R原則”即減量(Reduction)、重復使用(Reuse)、回收(Recycling)、再生(Regeneration)、拒用(Rejection)。按照“綠色化學”理念的要求,無機化學實驗教學應該在綠色化學思想的指導下,用預防化學污染的新思想和新技術對常規實驗進行改革而實現無機化學實驗的“綠色化”。
2.2 無機化學實驗教材和教學的改革
目前無機化學實驗教材的內容多為傳統實驗,有些實驗對環境污染比較嚴重,如硫酸銅的制備、大環配合物的合成實驗等。因此需要綠色無污染、少污染的實驗教材,實驗內容為圍繞基本化學原理、基本實驗操作而開設的無污染、小污染實驗,如摩爾氣體常數的測定、粗食鹽提純、醋酸解離度和電離常數的測定、硝酸鉀制備與提純等。而教師在實驗教學過程中,更要注重培養學生的環保意識,倡導學生改進實驗裝置與操作方法,并提倡試劑“回收使用、循環使用”的原則,提高試劑的利用率,減少實驗污染,使學生直接參與到化學實驗綠色化中。實驗做完后,應指導學生妥善處理廢棄物,根據“變廢為寶、化害為利、分別處理”的原則考慮回收利用,根據各種試劑和實驗產品的性質,采取不同的方法進行無害化處理后再排放。常見的廢氣,可經吸附、吸收、氧化或分解等方法處理后排放;常見的廢液,可采取中和、萃取、化學沉淀、氧化還原等方法進行處理,如廢鉻酸洗液可用高錳酸鉀氧化后再循環使用。這樣做不但處理了廢液,擴展了學生的知識面,而且提高了學生的環保意識,達到化學實驗綠色化的效果。
2.3 按照“綠色”理念改進實驗
遵照綠色化學的理念,從源頭上阻止污染,可以根據實驗目的,在能夠達到同樣教學效果的前提條件下,尋找替代品,盡量用低毒或無毒化學試劑替代有毒化學試劑[4]。如無機化學實驗中多相離子平衡實驗,其實驗目的是根據溶度積規則及平衡移動原理驗證沉淀的生成、溶解、分步沉淀及沉淀的轉化。傳統實驗中,沉淀離子及沉淀劑大部分使用的是Pb(NO.3).2和K.2CrO.4;采用這些沉淀離子及沉淀劑現象比較明顯,但是Pb、Cr是有毒重金屬,實驗廢棄物排放到水中,會對水資源造成嚴重污染。為了保留傳統實驗的精華,同時減少實驗廢棄物對環境的污染,根據綠色化學的理念以及多相離子平衡的實驗原理重新選擇沉淀離子及沉淀劑,并對傳統實驗和改進后的實驗進行對比,見表1。結果表明改進后的實驗效果良好,現象明顯,同樣達到了實驗目的,而且減少了有毒物質的使用和排放,實現了無機化學實驗的綠色化。
表1 傳統實驗和改進實驗對比
傳統實驗改進實驗
沉淀離子Pb2+Cu2+
沉淀生成沉淀劑KINaOH
實驗現象黃色PbI.2淺藍色沉淀Cu(OH).2
沉淀轉化沉淀離子Ag+Cu2+
沉淀劑K.2CrO.4 NaClNaOH Na.2S
實驗現象磚紅色沉淀 白色沉淀淺藍色沉淀 黑色沉淀
Ag.2CrO.4 AgClCu(OH).2 Cu S
沉淀離子Ag+Pb2+Cu2+Fe3+
分步沉淀沉淀劑K.2CrO.4NaOH
實驗現象先出現黃色沉淀Pb CrO.4
后出現磚紅色沉Ag.2CrO.4先出現紅棕色沉淀Fe(OH).3
后出現藍色沉淀Cu(OH).2
2.4 開展微型實驗,推行半微量化操作模式
微型化學實驗崛起于20世紀80年代的美國,是在微型化學儀器中進行實驗,以近可能少的化學試劑反應,獲得比較明顯的反應結果和較準確的化學信息的一種新型的實驗方法[5,6]。微型化學實驗的優點是可以大大減少化學試劑的用量,縮短實驗時間,降低環境污染,這與綠色化學的理念相符。因此在高校無機化學實驗中,可以開展微型實驗,這樣不僅減少了實驗中的藥品用量,縮短了反應時間,還節省了實驗空間,鍛煉了學生的動手能力。但由于從常規實驗向微型實驗轉型的費用較高,且微型實驗對藥品的用量較小,有些步驟較多的實驗學生在用量上不好把握,還有一些實驗用到揮發性較強的試劑,使得微型實驗模式在一些無機化學實驗中難以推廣。故可推行化學實驗的半微量化操作模式,通過這種操作在一定程度上也能減少試劑用量,達到減少環境污染的目的。
2.5 運用多媒體輔助教學手段
近年來,多媒體技術已廣泛應用于各個教學領域,對提高教學質量發揮著重要的作用[7,8]。在無機化學實驗教學中也可采用多媒體技術進行輔助教學。傳統的無機化學實驗不可避免地消耗許多藥品和水資源,尤其是對于含有一些昂貴的、實驗中容易引起爆炸的或有毒、有害藥品的實驗,給師生身體健康帶來極大的危害,且對環境造成較大的破壞。采用多媒體技術進行教學可實現“零排放”、“零污染”。例如元素及無機化合物的性質與檢驗實驗,涉及試劑種類較多,內容繁瑣,污染物的排放量大,組成也比較復雜,處理起來難度大。而且學生做這部分實驗時,實驗所用試劑都是實驗室老師事先配好,學生進實驗室做實驗,只是簡單地滴加、混合,學生覺得過于簡單、枯燥,且化學反應瞬間完成,印象不深刻,難以達到教學效果。
對于此類實驗,可有選擇地保留一部分有代表性且污染程度較小的內容,讓學生實際操作,其他毒性較大、污染較嚴重的實驗內容,如“水下花園”實驗可通過多媒體技術將實驗過程做成錄像展示出來。在教學錄像中,讓演示人員把實驗原理、實驗步驟等講解清楚,清晰地展現實驗過程和實驗的現象,這樣學生在觀看時既能掌握性質實驗的基本操作方法,又能熟悉元素及化合物的化學性質,從而達到較好的教學效果。運用多媒體技術進行輔助教學還能激發學生的學習興趣。因此高校應大力推廣多媒體輔助教學手段在無機化學實驗教學中的應用。
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2.6 回收利用實驗產物
回收利用實驗產物也是實現無機化學實驗綠色化的一個途徑。在傳統的化學實驗中,實驗者觀察到有關的現象和數據。達到目的后,將實驗產物直接棄置或排放,從而造成環境污染。應用綠色化學的理念,可將每次實驗的產物回收利用,不僅節約藥品,又減少或避免有害物進入環境,造成環境污染。如硫酸亞鐵銨的制備,實驗產物是硫酸亞鐵銨,如果將其廢棄,不僅污染環境,而且是一種浪費。實際教學中,應先開設硫酸亞鐵銨的制備,并將實驗產物回收保存,然后用作其他實驗中,如Fe2+的來源。這樣不僅節約了實驗藥品,也減少了實驗廢棄物的排放量,實現了無機化學實驗的綠色化。
2010年8月
綠 色 科 技
第8期
3 結語
通過開展無機化學實驗綠色化的研究,要實現無機化學實驗的綠色化,需在綠色化學理念的指導下,實行污染預防全過程控制。優選實驗、改進實驗裝置、開展微型實驗、多媒體仿真教學和實驗用品回收利用等都是化學實驗綠色化的有效措施。作為高校化學工作者要從教學管理角度出發,在制定教學計劃、教學內容、教學方式等各個環節中,都要考慮保護生態環境,要符合綠色化學的要求。在實際教學過程中,要在保證實驗教學效果的前提下,積極、合理地應用綠色化的措施,實現無機化學實驗的綠色化。
參考文獻:
[1]
朱文祥.綠色化學與綠色化學教育[J].化學教育,2001,22(1):17~18.
[2] 趙新華.無機化學實驗[M].北京:高等教育出版社,2000.
[3] 胡明星,孫沫瑩.綠色環保型化學實驗探索與實踐[J].綏化學院學報,2009,29(1):178~180.
[4] 白廣梅,李 英.無機化學實驗的綠色化探討[J].實驗技術與管理,2006,23(2):104~106.
[5] 劉一兵,沈 戮.微型化學實驗課程資源的開發和利用[J].課程•教材•教法,2007,27(3):62~66.
[6] 陸泉芳,俞 潔.化學實驗綠色化研究[J].實驗室研究與探索,2004,23(12):62~64.
[7] 高敬群, 張向東,鄧 敏,等.計算機模擬實驗教學的探索[J].化學教育,2001(1):23~24.
[8] 陳 琛.高等無機化學實驗綠色化探討[J].內蒙古科技與經濟,2009(6):76~78.
Study on the Greening of Inorganic Chemical Experiment
Luo Feihua,Yang Li,Zhang Ping,Liu Dan
(Department of Chemistry And Chemical Engineering, Sichuan University of Arts and Science,
Dazhou, Sichuan, 635000,China)
Abstract:Based on the principles of green chemistry, problem on how to bring about a green reform of inorganic chemistry experiment is discussed in this bined with the teaching experience. Combined with the teaching experience, some measures on greening of inorganic chemical experiment are put forward, such as optimizing experiment, improving experimental apparatus, carrying out mini-experiment, multi-media simulation teaching, recycling materials and so on. These methods are important to achieve a green revolution of inorganic chemical experiment.
一、應用多媒體進行仿真化學實驗
科技水平的不斷提升加速了信息技術在教學中的廣泛應用，在化學教學的過程中，教師可以采用多媒體等先進的科學技術手段，加強學生的綠色理念學習。在我們的現實生活中，可能會因為環境因素、實驗器材制約問題等使一些實驗無法進行，面對這種情況，化學教師可以通過課前在網絡上查找一些仿真的綠色化學實驗視頻、錄像等內容，以直觀而生動的形式為學生呈現化學實驗的過程，將傳統的教學方法與先進的多媒體教學模式相結合，一邊播放視頻，一邊為學生講解實驗的注意細節和實驗的重點等內容，加強學生對實驗的認識。例如在滬教版九年級第六章《溶解的現象》這一課的實驗過程中，教師可以利用多媒體等信息技術手段進行實驗指導。教師可以在課前設計一些PPT或者使用化學模擬實驗軟件，在電腦中，模擬高錳酸鉀晶體放入500毫升的燒杯中，然后注入300毫升水并攪拌過后，會產生的化學效果，使學生沒有通過實驗，也能夠直觀的感受化學的變化和魅力。
二、應用先進的微型化學實驗方法
微型化學實驗方法是一種新型的化學實驗方法，在國內外眾多的化學教學中被廣泛的應用，并取得了良好的效果。微型化學實驗方法主要是在化學試驗的過程中，使用的微型的化學儀器和裝置進行實驗，并且實驗所使用的化學試劑用量嚴格控制在百分之一到百分之十之間，從而有效的減少實驗廢棄物和污染物質。這種微型化學實驗方式在化學實驗中植入綠色理念的重要表現，不僅減少了污染物質和資源浪費，同時也能夠培養學生形成良好的綠色思維意識，推動化學實驗教學的不斷深入開展，充分提升學生的化學水平，達到保護環境、減少污染，科學教學的目的。例如在對滬教版九年級第8章《食物中的有機化合物》這篇課文的實驗過程中，教師可以充分利用微型化學實驗方法指導學生進行實驗。在實驗的過程中，在不影響實驗效果的基礎上，可以盡量使用較少的淀粉、蔗糖等材料，放到酒精燈上進行加熱實驗，根據物體燃燒的顏色變化判斷食物中的有機化合物。
三、科學處理化學實驗的廢棄物品
在化學實驗中，除了要指導學生樹立良好的綠色觀念，進行綠色實驗之外，教師還要加強提升學生對化學實驗廢棄物品的科學處理能力。在化學實驗過后，會產生大量的廢棄物品或者化學試劑，教師要加強學生對這些物品或者試劑的客觀認識，禁止學生對化學物品隨意丟棄，根據物品或者試劑的種類、腐蝕性、有害性進行針對性處理，對于可以反復使用的物品要將其進行保留，放置于預定好的容器中并加以標注，以便于循環利用，最大程度的減少對環境的污染，倡導綠色、可持續的化學實驗觀念。化學是當前我國教學中一項重要的學科，社會的發展和人民思想素質的不斷提升加速了在化學教學中綠色理念的應用。緊跟時代脈搏，在化學實驗教學中灌輸綠色理念，有利于培養學生樹立節約、綠色的思想觀念，為我國建造可持續發展的生態型社會奠定良好的基礎。
作者：施捷單位：江蘇省淮安市文通中學
關鍵詞：廢棄物 綠色化學 無害
中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（a）-0165-02
近幾年隨著環保意識逐漸加強，在社會的各個方面都倡導環保綠色、可持續發展，同時在化學教育過程中也開始滲透環境教育，內容也涉及環境污染及保護問題，如大氣污染、水污染、溫室效應等內容。中職學生在此階段也是比較系統地學習化學知識的階段，教師需要讓學生們了解化學實驗所產生的污染情況，同時還要將綠色化學思想融入化學教育的過程，培養學生綠色化學思想。新的預防化學污染的理念和新實踐已經成為當今主流，需要加強此方面的教育。中職化學實驗多多少少都會產生實驗垃圾，對周邊環境造成影響，如不進行處理，就會影響師生及學校環境，最重要的是學生的這種綠色化學理念將越來越淡薄，有悖于我們教育的初衷。
1 化學實驗的污染問題
化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學教學中一半以上的化學知識都需要實驗引入，但教材對實驗設計往往只會重視實驗現象明顯、實驗裝置簡單，便于教師、學生操作，很少考慮實驗產物對環境的污染問題。而化學實驗教學中，很多學校在建設實驗室時也沒有考慮化學實驗對實驗室環境以及周邊環境的污染，在完成教學實驗后直接將實驗室廢水、廢氣、廢物排放到環境中，在造成環境污染的同時也影響到了人體的健康。
1.1 廢液
化學實驗廢液多為實驗殘留液體、實驗原料溶液以及清洗儀器、器皿的廢液。幾乎所有的化學實驗都會產生廢液，也都存在不同程度的廢水污染。并且這些廢液成分相對復雜，不但含有有機物、無機物、重金屬，甚至會包含細菌、有害微生物。有些廢液甚至具有腐蝕性、易燃性、毒性，有的甚至還可以致癌。
1.2 廢氣
化學實驗常產生具有污染的廢氣，例如酸霧、苯系物、汞蒸汽、有機溶劑蒸汽以及甲醛等。這些廢氣的污染性較大，對人體也具有傷害。例如硫化氫會嚴重刺激人上呼吸道以及黏膜；甲醛會對呼吸道以及人體造成損傷；苯系物可能致癌等。雖然很多實驗室會設有通風系統，要求所有產生毒害氣體的實驗在通風櫥中進行，但這樣雖然保證了實驗室中人和環境的安全，但卻對實驗室周圍環境造成了污染。
1.3 固體廢棄物
固體廢棄物是化學實驗過程中產生的主要廢物之一，且種類具有多樣性，例如多余樣品、消耗實驗用品（棉花、紗布等）、破損實驗用品（玻璃器皿）、殘留化學試劑以及失效化學藥品等。化學成分復雜的固體廢棄物含有多種污染物，若處理不慎很容易引發嚴重的環境污染。
2 綠色化學理念
中職化學教學中應當引入綠色化學理念，這是一種對環境影響相對較小的化學理念，綠色化學要求化學活動應當友好地對待人類健康以及環境，其目的是尋找能夠利用的無毒害化學原料進行實驗，最大限度地減少實驗材料用量，在節約能源的同時降低有害物質的使用、產生，從源頭上消除化學污染物，是一種可持續發展理念較強的化學理念。
2.1 化學課堂教學是最直接的h保教育基地
在國外化學教學過程中，比如在新加坡，化學教學實驗室都會給每一個實驗臺專門設置廢液回收裝置，學生在進行化學實驗后通過回收裝置處理實驗廢物；并且每個實驗臺專門配置干凈的抹布，可以及時清理實驗完成后實驗臺上遺留的污漬，以免這些遺留污漬污染實驗臺。由于現代實驗室設備大多較先進，很多實驗借助儀器都可進行微量化實驗，避免了傳統實驗對實驗材料的浪費，也減少了污染環境的廢物的產生。除此之外，實驗室下水道也需要在出口設置專門的監測儀器，以方便隨時監測實驗室流出的液體，從而達到雙重保障的作用，降低實驗廢液對環境的污染。
2.2 將環保由課堂延伸到校外
隨著人們環保意識的加強，相關研究逐漸增加，但環保及環境治理相關教育內容卻很少，并沒有真正融入中職生的生活中。環保知識教育也只是一種普及教育，目的僅限于對國民素質的提高，而沒有針對學校教育特點的專門性教育。化學與環境污染密切相關，環境污染主要是由化學污染物造成的，很多環境問題的解決要依靠化學的方法來實現。中職化學課堂教學是最直接的環保教育基地，只有把環保教育貫穿于化學學科教學的課內課外，把中職研究性學習與環保教育聯系起來，才能真正培養學生的科學素養。
3 化學實驗廢棄物綠色無害化處理
3.1 通過實驗改進從根源上減少化學實驗廢棄物
在化學實驗中最有效的就是從實驗根源入手，從儀器、實驗方法、實驗原料等方面進行改進，減少廢棄物的產生。比如，使用微型化的儀器裝置進行實驗，試劑用量大幅減少。吸熱反應的實驗，藥品減半；物質的量濃度配置實驗，將用量由500 mL改為100 mL；濃硫酸的脫水性實驗，蔗糖用量減半；學生分組進行物質性質實驗，均采用小試管或點滴板進行。在不影響實驗效果的前提下，學生可以尋找一些無毒害的藥品來替換有毒害的藥品；尋找一些對環境無影響或影響較小的藥品來替代對環境影響較大的藥品。如溶液的導電性實驗，鹽酸和氯化鈉在通電時會產生有害的氯氣，將它們換成硝酸鈉和稀硝酸，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。又如用CuSO4溶液代替水與電石反應，產生的H2S氣體就可以和CuSO4溶液反應而被吸收，從而減少污染。
3.2 廢氣的無害化處理
中職化學實驗廢氣主要是實驗中產生的尾氣，尾氣處理通常和某制取或性質實驗結合在一起，相對研究較多。中職化學實驗中主要出現以下十幾種氣體：O2、N2、H2、CO、CO2、Cl2、HCl、Br2、SO2、H2S、NO2、NH3、CH4等。一般的，教師和學生對有毒尾氣處理比較注意，無毒氣體如甲烷、氫氣等就覺得好像不必處理，實際上這兩種氣體也是引起溫室效應的物質之一；還有的習慣把實驗產生的尾氣通過通風櫥排出室外，這樣也會污染環境。尾氣處理方法按其方法的不同可以分為3類：液體吸收法（溶液或水吸收法）、燃燒法、袋裝法（塑料袋或氣球）。
3.3 廢液的無害化處理
各類酸堿廢液，含鉛、溴、碘、汞、鎘的廢液和有機化學廢液是中職化學教學實驗過程中產生的主要幾種廢液。其中最為常見的化學廢液便是酸堿廢液。對于不含重金屬的酸堿廢液，濃度非常稀的可以無需處理直接進行排放；濃度高的則可以直接通過酸堿中和的方式進行處理，保證最終排放廢液pH值為6～8；一般化學實驗過程中會將酸堿廢液分開貯存，最后相互進行中和處理。而含有重金屬的化學實驗廢液則需要首先使用酸堿溶液，將廢液pH調節到3～4，繼而加入鐵粉進行攪拌，攪拌30 min后將pH調節至9，再攪拌10 min，而后加入堿式氯化鋁或硫酸鋁對溶液進行沉淀處理，此時得到的上層清夜可以直接排放，而沉淀物則必須進行廢渣處理。
4 結語
中職化學教學也是比較系統化的教學階段，因此教學中必然會進行化學實驗。教師應當在本階段的學習中讓學生明晰化學實驗污染狀況，并將綠色化學思想融入教學，培養學生的環保理念。同時還要有目的地將實驗產生的廢物、垃圾無害化處理方式融入教學中，從而達到綠色教學的目的。
參考文獻
[關鍵詞] 分析化學實驗 綠色化學 實驗教學
綠色化學又稱環境無害化學(Environmentally BenignChemistry)、環境友好化學(Environmentally FriendlyChemistry)、清潔化學(CleanChemistry)。
綠色化學是用化學的技術和方法去消滅或減少那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產過程中的使用,同時也要在生產過程中不產生有毒有害的副產物、廢物和產品。為維持經濟和社會的可持續發展,各國都對綠色化學非常重視。高等院校肩負為我國建設培養優秀人才的重任,在化學教育中關注人文主義的科學精神,灌輸提倡節約、保護環境、維護健康的綠色化學理念就顯得尤為重要。分析化學實驗是化工、生物、環境、農業、醫藥、食品等專業的基礎實驗課,其實驗內容覆蓋面大,所需試劑種類多,且大部分為常量實驗,造成的實驗性環境污染現象較為嚴重。因此,筆者認為,對分析化學實驗綠色化的實踐探索意義重大。
一、多媒體與計算機輔助教學
21世紀是信息時代,在電子科學飛速發展的今天,多媒體與計算機早已走進了理論教育的課堂。而隨著計算機模擬仿真化學實驗的產生和發展,使得化學實驗有了擺脫實物教育的可能,其對保護自然資源、緩解化學實驗對環境的污染等,具有深遠的意義。
在分析實驗開始前,組織學生觀看分析儀器的基本操作和演示實驗的多媒體課件,使學生對實驗內容和原理有直觀的認識;模擬實驗中可能產生的違規操作,讓學生了解其后果,可有效防止錯誤的產生,減少實驗消耗。
對那些中間實驗現象不明顯、危險性大或操作條件苛刻的實驗,利用計算機模擬仿真技術,通過多媒體教學手段,可以很方便的解決這些問題,并在保護環境的同時取得最佳的教學效果。
利用多媒體與計算機輔助實驗教學,不僅能夠解決實驗硬件的不足與學生數量快速增長的矛盾,還提供了減少實驗性環境污染的途徑,是化學實驗教學綠色化研究的重要內容。
二、優化實驗
首先,對于一些安排上重復、且所用藥品毒性較大的實驗,在不影響培養學生實驗操作能力和知識結構的前提下,可以進行刪除。
其次,對排放有害物質的實驗,可以改進實驗方案,減少或消除污染。例如,在《酸堿標準溶液的配置和濃度的比較》實驗中,若采用揮發性大的濃鹽酸,實驗室會彌漫大量的酸霧而造成空氣污染,而改用6mol/L的鹽酸,此項污染會大幅度降低。再如,在《雙氧水中過氧化氫含量的測定》實驗中,改用濃度為3%的雙氧水(在醫學上可作消毒劑)代替濃度為30%的雙氧水(氧化性極強,污染環境),就不會造成污染。
另外,還可以引入先進的實驗方法來消除污染。例如,在分析一些成分復雜的樣品時,加入掩蔽劑是常規的實驗方法,而掩蔽劑多數是有害的物質。通過儀器掩蔽方法――導數分光光度法和雙波長分光光度法,可以做到不加掩蔽劑而消除干擾直接測定。
三、推行微型分析化學實驗
微型化學實驗是國內外日益廣泛采用的一種化學實驗方法,因具有減少環境污染、減少試劑用量從而節省實驗經費、節省學時等優點而得到普遍認同。
近年來,通過教育工作者對分析化學微型滴定實驗的探索表明,微型滴定分析實驗結果準確可靠,方法可行,可節約試劑80%以上。這對使用有毒試劑的實驗,如重鉻酸鉀的實驗而言,可顯著減少其對環境的污染;另外,微型實驗較常規滴定分析需要更加細致的操作,對學生的實驗水平要求更高、更規范。因此,微型分析化學實驗的推行在減少環境污染的同時,有利于提高學生的實驗技能。
四、消除污染物的直接排放
分析化學實驗過程中,排放最多的是廢液,其中大多數均含有有毒有害物質,有些甚至是劇毒物和致癌物。而長期以來,學生把實驗過程中產生的和實驗完成后剩余的試劑大多直接倒入下水道中,造成了環境的污染。這種現象是急需杜絕的。每次實驗結束后,應要求學生將廢液進行處理后再利用或排放。通過這樣的做法,既減少了污染,又培養了學生保護環境的意識和綜合解決環境污染問題的能力。
例如,可以將《酸堿標準溶液的配置和濃度的比較》實驗中剩余的酸和堿進行中和至PH=7,然后再進行排放。
再如,在《鉛鉍合金中Pb2+、Bi3+含量的連續滴定》實驗中,可以用硫化鈉作為沉淀劑回收Pb2+和Bi3+,之后用稀硝酸溶解硫化物,并控制酸的用量,使回收后的混合液酸度恰好為滴定Pb2+和Bi3+所需的PH值,達到了廢液回收再利用的目的,既節約實驗成本,又減少實驗污染。
五、結論
分析化學是一門以實驗為基礎的自然科學,它與環境聯系十分密切。通過實踐和研究表明,把綠色化學的思想融于分析化學實驗教學中,有效地減少了分析化學實驗對環境的污染,節約了實驗成本,并有利于學生綜合素質的提高和實驗技能的培養。
參考文獻:
[1]閔恩澤,傅軍.綠色化學的進展[J].化學通報,1999,(1):6-9.
[2]陳偉珍,沈戮,黃美玲等.微型滴定分析化學實驗探索[J].實驗室研究與探索,2007,26(2):31-34.
[3]羅明輝,楊勤,韋永勤等.定量化學分析實驗微型化的研究[J].化工高等教育,2002,73(3):71-72.
化學是一門實踐性很強的學科，化學實驗教學又是化學教學過程中的重要環節，實驗教學對學生科學思維、動手能力、創新意識的培養起著重要的作用。但絕大多數化學實驗不可避免地對環境造成了污染。［4］以大學無機化學實驗教學為例，使用到的化學藥品有100多種。其中不乏各種毒性較大的物質：如鋇鹽、鉛鹽、鎘鹽、鉻鹽等各種金屬鹽類；硫化氫、氯氣、二氧化氮、二氧化硫等有刺激性或有毒氣體；四氯化碳、乙醚、丙酮等各種有機溶劑。［5］因此，對傳統化學實驗進行綠色化改革，全面推行綠色化學實驗乃大勢所趨。綠色化學實驗是以綠色化學為指導思想，用預防化學污染的新思想和新技術，對常規實驗進行改革而形成的化學實驗的新方法。它的具體內涵體現在使用化學品遵循的“5R”原則上：［6－9］1．Reduction—減量（減少試劑用量，提高轉化率，可減少“三廢”排放量）；2．Reuse—重復使用（催化劑、載體等，應有重復使用的設計，可降低成本、減少廢棄物）；3．Recycling—回收使用（回收未反應的原料、副產物、催化劑、穩定劑等非反應試劑）；4．Regeneration—再生利用（變廢為寶，是節省資源，減少污染的有效途徑）；5．Rejection一拒用（拒絕使用無法回收、無法替代的毒副作用、污染作用明顯的原料，是杜絕污染的最根本方法）。具體來說，就是化學試劑、化學反應、途徑、產物、劑量等等的綠色化。
二、改革教學內容和手段，將綠色化學的理念
滲透入實驗過程作為高校化學教師，應不斷地改進實驗教材和教學內容，將綠色化學的理念融入到化學實驗教學中，培養具有綠色化學意識的化學人才，實現化學實驗的綠色化。主要的改進手段有以下幾點。
（一）反應試劑綠色化
不管是無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗還是物理化學實驗，都多多少少要使用到有毒有害的反應試劑。反應試劑的調整對實驗綠色化進程意義重大。如無機元素化學實驗中將鑒定Br－、I－時使用的氯水改為雙氧水，既可以省去制備氯氣的煩瑣操作，避免氯氣、氯水對環境及健康造成的不良影響，又可以讓學生靈活運用學過的知識。［10］有機化學實驗中“苯乙酮的制備”要用大量苯，此實驗可用生理毒性比苯小得多的甲苯代替”；［11］傳統的“己二酸的制備”實驗，現有有機化學實驗教材是以環己醇為原料、用硝酸作為氧化劑的傳統工藝，硝酸是危險、有強腐蝕性的物質，副產的NO會破壞臭氧層，而且該反應為強放熱反應，極易飛速升溫而失控。“己二酸的制備”可以采用綠色合成工藝，即以環己烯為原料，以H2O2為氧化劑合成己二酸，該工藝以綠色氧化劑H2O2代替HNO3，反應條件溫和，易于控制。［12］
（二）常量實驗微量化、半微量化
盡管很多實驗經過改進以后，所用原料毒性很小或基本無毒，但排放量大了仍會造成污染。應此，實驗的微量化和半微量化不僅是減少試劑用量的簡單問題，也是走綠色化學之路的必然選擇。自從20世紀80年代美國科學家在基礎有機化學的微型制備實驗研究中取得成功后，微型化學實驗的探究與應用就成為一種趨勢。微型化學實驗是以盡可能少的反應物質來獲取所需化學信息的實驗方法與技術。雖然其試劑用量一般只是常規實驗用量的1／10乃至更少，但其效果卻可以達到準確、明顯、安全、方便和防止環境污染等目的。采用微型化學實驗技術，可以大大減少試劑用量、縮短實驗時間、降低環境污染，也有利于強化學生的動手操作能力，培養學生的創新思維和環保意識。［5］如在無機性質實驗中，對不用加熱和不需要沉淀分離的實驗，改在點滴板上進行，試劑用量可減低到原來的1／2～1／5。有機實驗中的如乙酸乙酯的制備、從茶葉中提取咖啡因等實驗改成半微量實驗后產品產率和質量仍能得到一定保證。［11］
（三）實驗模式循環化
傳統實驗是“原料—產物—廢棄物”的單向線性系統，特征是原料的高消耗性以及產物對人和環境的高污染性，隨著資源的短缺甚至枯竭，人類生存環境的不斷惡化，這種傳統實驗模式正在受到前所未有的挑戰，人們越來越清楚地認識到它的種種缺陷和不足。“循環實驗”的根本在于“循環”兩字———充分利用實驗產物，綠色化處理實驗廢物。循環實驗模式一般有兩種：［13］1．原料—產物（原料）—產物（無毒、低毒廢物）；例如：乙酰水楊酸的制備～提純—含量分析（酸堿滴定法）。本實驗的反應物為乙酸酐和水楊酸，常溫條件下生成乙酰水楊酸，在下一輪乙酰水楊酸的提純及含量測定實驗中作為樣品使用。2．原料—產物（原料）—產物—原料。例如：以配位連續滴定法測定混合液中的Bi3＋和Pb2＋離子，是分析化學實驗教學中的一個重要實驗內容。按照傳統的試驗方法，供學生測定的混合試液幾乎都是由分析純的硝酸鹽試劑配制而成。以前在學生完成分析實驗之后，含有Bi3＋和Pb2＋廢液也就隨下水管排掉。這些廢液如不回收，既污染環境又浪費資源。在該實驗過程中，如以硫化鈉為沉淀劑處理含Bi3＋和Pb2＋的廢液，則Bi3＋和Pb2＋均以硫化物沉淀的形式回收，然后用稀硝酸加以溶解，并通過硝酸用量的控制，使再生后試液的酸度恰為滴定所需的pH值，這樣就可供學生在實驗中反復使用。［14］
（四）實驗技術（儀器）更合理化
在物理化學實驗中，U型管水銀壓力計和貝克曼溫度計使用頻率曾經很高。但這兩種儀表都含有汞，容易造成實驗室汞污染。可將U型管水銀壓力計改換為壓力傳感器，不僅能達到無汞的目的，而且還使壓力測量讀數更準、更快；傳統的貝克曼溫度計也可換為“SWC－Ⅱ型數字貝克曼溫度計”，既省時又安全，效果也很好。［15］而在有機化學實驗中，微波輻射法的運用也為實驗綠色化開辟了一條新的道路。與常規加熱法相比，微波輻射促進合成方法可以顯著地節能，提高反應速率，縮短反應時間，減少污染，且能實現一些常規方法難以實現的反應。微型實驗、小量一半微量實驗可以據以有選擇地改造為微波化學實驗。微波化學反應直接或間接地減少了環境污染。作為一種新技術，應大力研究和推廣，使之形成新的實驗體系。［5，16］
（五）計算機和多媒體技術幫助實現實驗綠色化［2，4，13，17］
利用計算機多媒體技術對化學實驗進行輔助教學是近年來新興起來的一種實驗教學手段。化學實驗屬于消耗性實驗，常規的、傳統的化學實驗不可避免地會消耗許多藥品和大量的水資源。計算機輔助教學模擬化學實驗（仿真實驗）是一種化學試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物零排放”的特殊實驗方式，特別適合于演示實驗。我們利用計算機多媒體技術對實驗原理、裝置、流程、實驗過程進行仿真，用文字、聲音、圖像、動畫的效果，讓學生在計算機屏幕上所做實驗達到身臨其境的感受，如在直觀的情景中“實驗”。如醚的過氧化物爆炸、有毒溶劑的燃燒、砷化物的相互轉化、膠體的電泳、硫化氫的性質與制取等。學生可以反復地操作練習，重現實驗內容和實驗現象，觀察實驗的現象變化。實驗軟件本身就帶有較高的趣味性和游戲性，既可以大大提高學生對實驗課的學習興趣，充分調動學生的積極性和主動性，又可以減少環境污染和實驗危險。
三、培養學生環保意識，妥善處理實驗室“三廢”［18，19］
關鍵詞：化學實驗；綠色化學；五年制師范；應用實踐
中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）09-0134-02
綠色化學理念是以環境保護理念為基礎發展而來的一種新型教學理念，在當前教學過程中有著十分廣泛的應用，尤其在化學實驗教學過程中。在當前五年制師范化學實驗教學過程中，積極減少化學實驗污染，加強環境保護已經成為一項尤為重要的內容，同時也成為了當代師范教學的一個要求。因此，在實際教學過程中，教師應當充分理解綠色化學理念，并且應當通過有效途徑及方法在實際教學過程中進行合理應用，從而達到較好效果。
一、綠色化學實驗分析
（一）綠色化學含義分析
所謂綠色化學就是通過對現代化學原理及方法進行運用，從而使化學產品設計、生產及應用過程中所產生有害物質及所使用有害物質得以減少，或者將其消除，其主要目的就是對經濟及技術方面均可行的對環境副作用較小或者不會產生副作用的化學產品進行研究開發，屬于一種新型化學理念。綠色化學所指的就是在化學反應過程中，將“原子經濟性”作為基本原則，也就是在制備新物質的化學反應過程中γ扛鱸詵從χ脅斡氳腦料原子進行充分利用，從而盡可能實現零排放。在化學反應過程中，不但能夠對資源充分利用，并且不會有污染產生，在實驗過程中選擇無毒化學物品，從而加強化學實驗安全性及經濟性。
（二）綠色化學實驗應遵循的原則
依據綠色化學含義，在五年制師范化學實驗教學過程中，在進行綠色化學實驗設計時應當注意遵循以下幾個原則：其一，注意遵循減量原則，其指的主要就是將資源用量減少，并且將“三廢”排放量減少；其二，遵循循環利用原則，所謂循環利用指的也就是重復進行利用，其主要目的就是使生產成本減少，并且減少在實驗過程中所產生廢物排放；其三，遵循回收原則，在化學實驗過程中通過回收可有效節約資源，可使實驗成本降低，并且能夠使實驗過程中所產生污染得以有效減少；其四，注意遵循再生原則，這一點主要是指將廢棄物質轉變成為可用物質，其要求在設計生產流程過程中便應當考慮再回收利用相關原料；其五，遵循拒用原則，這一點所指的就是盡量不使用無法回收、無法代替以及無法再生及利用的相關藥品原料，這一點在消除污染方面屬于最根本方法[1-2]。
二、化學實驗中應用綠色化學理念的必要性分析
對于綠色化學理念而言，其在以往化學教材中并未明確提出，大部分教師對這一教學理念了解均比較少，學生對這一理念也就更加不了解。在傳統化學教學過程中，通常情況下所涉及內容只有物質組成、物質結構以及物質性質與應用，基本上都未能夠以環境保護為出發點，對減少化學實驗中所產生環境污染進行探究。對于綠色化學教學而言，其就是將傳統教學方式改變，對學生進行引導，使其樹立綠色化學理念，使其以環境保護為出發點進行實驗探究，在實驗過程中得到綠色化學產品，避免產生有害物質，屬于一種新型教學方式及理念。而五年制師范學生是未來的小學教師，將來要從事小學科學的教學和實驗活動的策劃、組織及指導工作，涉及到環保和綠色理念的教育，基于此，綠色化學理念在化學實驗教學中滲透尤為重要。加之綠色化學對環境可持續發展十分有利，對消除學生對于化學偏見十分有利，因此，在當前化學實驗教學過程中應用綠色化學理念已經成為一項必要任務及內容[2]。
三、在化學實驗教學過程中應用綠色化學理念實踐分析
（一）增加串聯化學實驗教學實踐
就以往化學實驗課堂教學實際情況而言，通常情況下每節課只實施一個小型化學實驗，這種實驗教學模式導致嚴重浪費化學反應藥品。因此，在今后化學實驗教學過程中，教師可選擇幾個相關小實驗進行串聯，將這些實驗集中到一起共同開展。在開展串聯實驗過程中，能夠將上一實驗中所剩余物質或者反應過程中新生成物質作為下一實驗中原料，然后再進行實驗，這樣不但能夠使化學藥品浪費情況減少，還能夠使實驗過程中的廢物污染得以很大程度減少，可使循環利用廢舊藥品得以實現。另外，通過串聯實驗，可使實驗時間大大降低，可有效避免重復進行實驗，可使化學實驗教學效率得以提高，對化學實踐教學綠色化發展十分有利。
（二）注重化學實驗各個環節綠色化
在化學實驗實際教學過程中，只有對化學實驗過程中每個相關環節均加強重視，才能夠使綠色化學實驗教學得以真正實現。所以，在化學實驗教學過程中，在對原料進行選擇時便應當綜合考慮實驗效果及實驗清潔程度，比如在電解實驗教學過程中，在以往實驗過程中通常選擇氯化鈉溶液作為實驗材料，而氯化鈉在分解之后會有氯氣產生，氯氣屬于有毒氣體，因此，在實際過程中可選擇碳酸鈉溶液代替氯化鈉溶液，這樣一來，溶液分解所產生的氣體只有氫氣及氧氣，不但不會對實驗效果產生影響，并且不會對周圍環境造成危害，具有十分理想的效果。另外，在實驗過程中應當注意選擇無毒無害溶解劑及催化劑，教師可將常見的一些溶解劑及催化劑對學生進行講解，從而使學生認識得以增強，在實驗過程中能夠對實驗材料合理選擇。此外，還應當指導學生對實驗裝置正確使用，這對于學生養成良好實驗習慣十分有利，從而對綠色化學實驗的真正實現奠定理想基礎[2-3]。
關鍵詞： 高校 綠色化學 化學實驗
當前，全球十大環境問題中，有環境問題都與化學化工生產有關。由此，很多人對化學工業提出質疑，認為化學是環境變差的罪魁禍首，對化學產生一種莫名其妙的恐懼心理。在這種形勢下，綜合考慮環保、經濟、社會，以及化學工業自身發展的要求，具有全新理念的“綠色化學”（Green Chemistry）應運而生［1］。由于社會的不斷進步，人們的環保意識不斷提高，科學實驗（包括實驗教學）中的環境保護問題越來越受到人們的重視。化學實驗是化學教學過程中的重要環節，通過開展綠色化學實驗研究，推進化學實驗教學的綠色化，有利于培養學生的環境保護意識和創新意識。這也將是今后化學實驗教學的必然選擇。
1.綠色化學概述
進入21世紀，人類正面臨著有史以來最嚴重的環境危機，為了根治環境污染，人們開始從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統化學，提出了“綠色化學”這一新概念。
1.1綠色化學的概念
綠色化學是指用化學的技術，原理和方法去消除對人體健康，安全和生態環境有毒有害的化學品，綠色化學又稱清潔化學（Clean Chemistry）、環境友好型化學（Environally Friendly Chemistry）和環境無害化學（Environmentally Benign Chemistry），與其相對應的技術稱為綠色技術、環境友好技術［2］。綠色化學主要是利用化學原理以及所有相關的技術和方法，來減少或消除化學反應對生態和環境的污染。它的主要任務是研究新的化學反應體系，包括新的合成方法和路線，探索新的反應條件，尋求新的包括生物資源在內的化學原料，開發能夠代替揮發性有機溶劑的溶劑，無毒無害的高效催化劑，減少副產物產生的合成方法，設計和研究新的綠色化學品等。
1.2綠色化學的特點
綠色化學綜合起來應該具備以下幾個特點:（1）化學反應的原子經濟性［3］，應保證化學反應中每個原子都參與反應并全部轉化為產物。（2）化學反應中的試劑，溶劑，催化劑，目標產物，化學反應條件都是無毒無害的。（3）化學工藝是閉路循環的，整個流程只有原料和必需的能量輸入，產出的是產品，其余的物質和能量是內部循環，對環境無影響［2］。（4）過程和終端均為零排放或零污染。
1.3綠色化學的原則
綠色化學的具體內涵體現在使用化學品應遵循的“4R”原則［4］:（1）拒用危害品原則（Rejection）:在化學反應過程中拒絕使用一些無法替代，又無法回收和重復使用的有毒有害物質，這是杜絕污染的最根本辦法。（2）減量使用原則（Reduction）:對教學需要又無法替代的使用有毒物質或產生有毒物質的實驗，可通過減量使用原則加以控制。（3）循環使用原則（Recycling）:包括回收未反映的原料，副產物以及助溶劑，催化劑等非反應試劑。（4）重新利用原則（Reuse）：循環使用和重新利用可有效實現“省資源，少污染，減成本”的目標要求，既是減少廢物排放的需要，又是降低實驗成本的需要。
2.實施高校綠色化學實驗教學的必要性和可行性
化學是一門實踐性和應用性很強的學科，化學知識廣泛深刻地滲透進個人和社會生活的各個方面，化學實驗是化學教學的重要組成部分，根據教育部擬定的基礎課實驗教學示范中心建設標準，化學實驗課占理論課時數的120%左右。在我國的高校里，每天都有大批學生在進行各種各樣的化學實驗，所用的化學藥品種類多，消耗量大，而且大部分有毒或有腐蝕性，有的實驗過程還伴隨有毒氣體的產生，有的實驗生成物就是有毒物質。大多數高校對學生每次實驗所產生的污染物很少進行處理，而是直接排向環境中。學生在完成實驗獲取知識和技能的同時，也造成環境的污染。因此，在高校化學實驗教學中加強綠色化學教育，對傳統化學實驗進行大膽的綠色化改革，并實施綠色化學實驗，使學生知道并參與怎樣減少化學實驗污染及污染治理的實踐，培養學生的環境保護和可持續發展意識，具有重要的現實意義和必要性。同時以綠色化學的原則為指導，結合化學教學實驗自身的特點，實現化學教學實驗綠色化的改革是勢在必行的。
3.實驗高校綠色化學實驗教學的途徑
優良的教學方法是有效實施實驗教學綠色化的保障，它直接影響到教學效果。縱觀化學專業的教學計劃，學生至少有兩到三學期的時間在實驗室，因而實驗教學方法是否得當成為實驗真正綠色化的又一關鍵點。實驗教學中遵從綠色化可從以下幾方面進行。
（1）改進或刪除有毒性的實驗項目
依據綠色化學教學的要求，對實驗教學課程體系進行重組，在保證實驗教學的前提下，充分考慮試劑和產物的毒性以及整個實驗過程所產生的“三廢”對環境的污染情況，盡量選擇低毒，污染較小且后處理容易的實驗項目，改進或刪除那些對環境污染大，毒性大，危害性大，“三廢”處理困難的實驗項目，并用有環保或有實際意義的實驗項目代替。
（2）選用綠色原料，綠色溶劑，綠色催化劑
實現同一變換可能存在幾種可供選擇的原料，溶劑，催化劑。只要可能，實驗過程中應盡量尋找實現同一變換最無害的試劑替代有毒有害的試劑；通過改變反應的溶劑，用不易揮發，無害溶劑來代替揮發，有毒的溶劑；用高效，無毒，無害的催化劑代替腐蝕性嚴重的催化劑。
（3）推廣微量，半微量或減量化實驗
微型化學實驗是以微小量的試劑，在微量化的儀器裝置中進行的化學實驗。其特點是保證實驗效果的同時，大大減少試劑用量，縮短實驗時間，降低水電能的消耗，節約了實驗經費，大大減少污染排放量，保護了環境。推廣微量，半微量或減量化實驗，能減少環境污染，是實現化學實驗綠色化的一個重要途徑。
（4）將某幾個實驗合并在一起
將幾個實驗合并在一起，開展串聯實驗，使本來存在幾次污染的的實驗變為一次污染，甚至沒有污染。而且使前面實驗的產物成為后面實驗的原料。通過以上方法，可使試劑循環使用，不但能提高試劑的利用率，降低實驗費用，而且在一定程度上減輕常規實驗對環境的污染。
（5）引進微波，超聲波技術
微波作為一種新型能量形式，具有反應條件溫和，操作方便，時間短（節能）產率高，產品易純化，減少用量或不用溶劑，對環境友好等優點。超聲波化學利用超聲波的空化作用，可提高許多反應的速度，改善目的產物的選擇性，改善催化劑的表面形態，提高催化活性組分在載體上的分散性等［5］。在化學實驗中引入微波，超聲波技術，不但能減少環境污染，節約能源，而且有助于學生對相關的先進科學技術的了解，激發求知欲。這些技術的引入對增強化學實驗內容的綠色化有十分重要的作用，因而也是實現化學實驗綠色化的一個重要方法。
（6）采用現代教學手段，模擬化學仿真實驗
利用計算機模擬仿真手段，簡單的驗證性實驗可以讓學生在計算機上進行模擬。一些實驗條件高，危險性大或必須使用較多有毒有害的試劑，并在整個實驗過程中排放較多有毒氣體、有毒廢水，給師生身體健康帶來極大危害，且對環境破壞較大，而目前又無法通過改進而減少污染實現綠色化的實驗，這次實驗利用計算機多媒體技術既讓學生學會了實驗方式，又使那些毒性大、危險性較大、試劑昂貴的實驗變成了綠色化的實驗自始至終不會對人體和環境造成污染。
（7）妥善處理實驗后廢棄物
化學實驗產生的廢棄物，如果直接排放，不但會造成環境污染，而且會淡化學生的環保意識，養成不良的習慣。因此，對實驗產生的廢棄物應進行潔凈化處理，真正實現化學實驗綠色化。實驗廢棄物的處理應根據“變廢為寶，化害為利，分別處理”的原則，首先考慮回收再用，然后根據廢棄物的性質分別采取可行的物化方法、化學方法或生物方法進行處理。
（8）利用一些成品化的儀器來完成化學實驗
利用一些成品化的儀器來完成化學實驗，這種儀器和藥品可循環使用，不存在污染毒害。
（9）注重實驗室的綠色化管理
化學實驗室是安全隱患較多的地方，因此實驗技術人員要加強實驗室綠色化管理。在實驗室配制的化學試劑，要注意安全綠色化保管，防止揮發、風化、潮解、見光受熱、氧化燃燒、爆炸，以及試劑間的相互作用。我們要根據化學試劑的特性進行分類，按一定的規則和順序妥善保存。有劇毒性的試劑，不管濃度大小，使用多少就配制多少，已配好未用完的溶液要作無害化處理。實驗結束后，我要求每一個學生仔細清洗好自己的儀器，并要打掃自己區域的桌面和試劑臺面，無污染的廢棄物直接處理，其他一律按規定的地點存放，促使學生養成實驗時盡量少污染、零排放的綠色化學意識，養成了善始善終的好習慣。
4.結語
綠色化學是應用化學的技術和工藝去減少或消滅污染。綠色化學符合經濟可持續發展的要求，其根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革現在的整個化學和化工。在高校化學實驗中實驗綠色化，加強綠色化教育，讓人類賴以生存的地球環境會變得更加美好。
參考文獻：
［1］白少偉.綠色化學理念及其在新教材中的體現［J］.化學教育，2005，（7）:14-15.
［2］錢詩靖.綠色化學及化學實驗綠色化的研究［J］.齊齊哈爾醫學院學報，2004，25，（11）:1288-1289.
［3］馬春生.在高中化學教學之中滲透課程標準的理念［J］.化學教學，2005，（3）:1-5.
