吳美娟

（泰興市南沙初級中學(xué) 江蘇 泰興 225464）

“綠色”化學(xué)是21世紀(jì)化學(xué)發(fā)展的方向。綠色化學(xué)要求從根本上消除污染，它強(qiáng)調(diào)采取有效措施，節(jié)約能源、防止對環(huán)境的破壞和污染。據(jù)此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也應(yīng)該盡可能符合“綠色化學(xué)”的思想和要求。

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分。探討和研究中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)，不僅有利于完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，還可以不斷豐富實(shí)驗(yàn)理論，使綠色化設(shè)計(jì)方法論成為實(shí)驗(yàn)理論的有機(jī)組成部分。根據(jù)自己幾年的實(shí)踐，我認(rèn)為，化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的綠色思想至少應(yīng)體現(xiàn)在“實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物處理、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方式”三個(gè)方面。

一、實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物處理

1．試劑添加

即改進(jìn)某些排放有毒物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，通過添加一些特定的化學(xué)試劑來吸收這些實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有毒廢物。例如：硫在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)不符合綠色化學(xué)思想，是因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)物SO2會(huì)污染環(huán)境?？稍趯?shí)驗(yàn)前往集氣瓶中加入適量的NaOH溶液，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；或在集氣瓶口放一張用飽和碳酸氫鈉溶液浸透的硬紙片蓋住，吸收反應(yīng)生成的SO2，這樣就比較符合綠色化學(xué)的要求了。

2．綜合利用

就是想辦法通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，達(dá)到綜合利用反應(yīng)生成物質(zhì)，減少污染和負(fù)面影響的目的。例如：CO還原Fe2O3的實(shí)驗(yàn)。

傳統(tǒng)的一氧化碳處理的方法是直接將尾氣燃燒掉，或者用排水法或氣囊收集起來后集中進(jìn)行處理，而采用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較符合綠色化學(xué)的要求，它不僅可以防止尾氣CO對空氣造成污染，而且能夠充分利用CO燃燒放出的熱量。

3．變廢為寶

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物往往不是一種，即存在副產(chǎn)物。對于這些副產(chǎn)物，應(yīng)想辦法充分利用起來。這樣不僅符合綠色思想，一定程度上還節(jié)約了藥品的用量。例如：牙膏中的摩擦劑碳酸鈣可以用石灰石來制備。某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種制備碳酸鈣的實(shí)驗(yàn)方案，其流程圖為：

在老師的指導(dǎo)下，該同學(xué)經(jīng)過思考后，將此制備進(jìn)行了改進(jìn)，流程如下：

采用改進(jìn)后的制備流程不僅可以節(jié)約原料，還可以充分利用反應(yīng)生成的二氧化碳，體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想。

二、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1．裝置改進(jìn)

即通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置或添加一些特殊裝置，從而使得一些特殊的、有污染的實(shí)驗(yàn)在一些密閉的實(shí)驗(yàn)裝置中進(jìn)行，這樣有助于減少對環(huán)境造成的污染。例如：設(shè)計(jì)研究燃燒條件的實(shí)驗(yàn)。人體吸入或接觸五氧化二磷粉塵時(shí)能與黏膜表層、眼、皮膚的水分反應(yīng)變成磷酸，對局部有強(qiáng)烈的腐蝕性刺激作用，嚴(yán)重時(shí)可引起中毒性肺炎、肺水腫。采用改進(jìn)后的裝置，可以吸收反應(yīng)生成的五氧化二磷粉塵，防止其散失到空氣中造成污染。

2．方案選擇

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有時(shí)為了達(dá)到同一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，可采用幾種不同的實(shí)驗(yàn)途徑。如果我們對這幾種途徑加以比較，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有的方案不僅可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，而且可以防止?shí)驗(yàn)中的某些廢物對環(huán)境造成污染。所以，方案的選擇應(yīng)精益求精。

例如：某工廠現(xiàn)有含少量鐵屑的銅屑廢料，一同學(xué)欲從中回收銅，他依據(jù)“綠色化學(xué)”的思想設(shè)計(jì)了兩種方案：

［方案一］ 將磁鐵接觸鐵屑和銅屑的混合物；

［方案二］ 向鐵屑和銅屑中先加入足量的含硫酸銅的工業(yè)廢水，然后進(jìn)行過濾。

采用方案二不僅回收了銅，而且對硫酸銅廢液進(jìn)行了充分利用。

再如：某河道兩旁有甲乙兩廠，它們排放的工業(yè)廢水中，共含有 K＋、Ag＋、Fe3＋、Cl－、OH－、六種離子。 如果就這樣排放不僅污染環(huán)境，而且造成資源浪費(fèi)。我們可以設(shè)想將甲乙兩廠的廢水按一定比例混合，可使工業(yè)廢水中的 Ag＋、Fe3＋、Cl－、OH－全部轉(zhuǎn)化為沉淀，經(jīng)過濾后的廢水中主要含KNO3，可用來澆灌農(nóng)田，促進(jìn)作物的生長發(fā)育。

三、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方式

1．微型處理

即在保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的前提下，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與探索，實(shí)驗(yàn)藥品微量化或?qū)嶒?yàn)裝置微型化。例如：在研究氯化鋇和硫酸鈉反應(yīng)時(shí)，應(yīng)在試管中加硫酸鈉，然后用膠頭滴管逐滴加入氯化鋇溶液（可溶性的鋇鹽是有毒的），邊加邊觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這樣可以減少氯化鋇的使用量，防止過量的氯化鋇對環(huán)境造成的污染。

2．多媒體演示

有些實(shí)驗(yàn)成本昂貴、容易造成浪費(fèi)；有的實(shí)驗(yàn)必須采用有毒、有害的試劑，實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)排放出有毒氣體和有毒廢液，或容易引起爆炸，對于中學(xué)生來說，存在很大的安全隱患，不便于在普通學(xué)生實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。為了讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理、過程、現(xiàn)象和結(jié)果有直觀的感受，又能規(guī)避實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，可以利用多媒體技術(shù)進(jìn)行模擬演示。事實(shí)上，在國內(nèi)外已有不少學(xué)校采用這種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，效果很好。

污染是當(dāng)今影響人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重大問題?！熬G色化學(xué)”給我們提出了一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)，其核心是要利用化學(xué)原理從源頭消除實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的污染。我國中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)的方法論體系突出實(shí)踐上的應(yīng)用，不注重理論指導(dǎo)，在理論和實(shí)踐上還存在脫節(jié)的現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)上繼承前人的研究成果較多，創(chuàng)新設(shè)計(jì)較少。在綠色化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中，我們迫切需要方法論的指導(dǎo)，以滿足綠色化設(shè)計(jì)的需要，不斷提高我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平。