山東 孫 晶

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中占有重要地位?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)過程中總是伴隨氣體、液體或固體物質(zhì)生成，這些產(chǎn)物中相當(dāng)一部分涉及了有毒或有害物質(zhì)，會(huì)造成環(huán)境污染。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)不是被動(dòng)地治理污染，而是主動(dòng)地減少和消除污染，化學(xué)高考命題正在悄然向以下七個(gè)方面進(jìn)行傾斜與側(cè)重。

一、微

“微”即在保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的前提下，減少實(shí)驗(yàn)藥品的用量。它包含兩層意義：一是采用微型化實(shí)驗(yàn)，即在微型的儀器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。二是采用微量化實(shí)驗(yàn)。常規(guī)實(shí)驗(yàn)的小量化是在不改變實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作的前提下，采用常規(guī)的小容量?jī)x器，使藥品用量減量。如物質(zhì)的量濃度溶液配制實(shí)驗(yàn)時(shí)可將500 mL容量瓶改為100 mL容量瓶；濃硫酸的脫水性實(shí)驗(yàn)蔗糖的用量可減半；學(xué)生實(shí)驗(yàn)均可采用小試管進(jìn)行等。微型化、微量化實(shí)驗(yàn)是采用非常規(guī)的微小裝置、微小用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié) 論A滴有KSCN的FeCl2溶液變紅色Cl2具有還原性B滴有酚酞的NaOH溶液褪色Cl2具有酸性C石蕊溶液先變?yōu)榧t色后褪色Cl2具有漂白性D淀粉KI溶液中變藍(lán)色Cl2具有氧化性

解析：將濃鹽酸滴在KClO3晶體上，并用表面皿蓋好，這時(shí)由于濃鹽酸與KClO3晶體反應(yīng)生成的Cl2彌漫在“密閉”的表面皿內(nèi)，F(xiàn)e2+被氧化成Fe3+，而使KSCN溶液顯紅色，說明Cl2具有氧化性，A錯(cuò)。B中的紅色褪去有兩種可能：①Cl2與NaOH反應(yīng)，消耗NaOH使堿性減弱，酚酞褪色；②HClO有強(qiáng)氧化性、漂白性，因而酚酞褪色。并非Cl2具有酸性之故，B錯(cuò)。C項(xiàng)中與B相似，且干燥的Cl2無漂白性，C錯(cuò)。

答案：D

二、組

“組”就是將幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組合在一起，這樣既節(jié)約了時(shí)間又減小了污染。如：氯氣的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)、鹵素間的置換反應(yīng)實(shí)驗(yàn)、二氧化硫的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等，都可以把它們組合在一起進(jìn)行命題。

例2如圖所示，在注射器中加入少量Na2SO3晶體，并吸入少量濃硫酸(以不接觸試紙為準(zhǔn))。則下列有關(guān)說法正確的是 ( )

A．藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色

B．品紅試紙、滴有KMnO4溶液的濾紙均褪色證明了SO2的漂白性

C．NaOH溶液可用于除去實(shí)驗(yàn)中多余的SO2

D．濕潤淀粉KI試紙未變藍(lán)說明SO2的氧化性強(qiáng)于I2

答案：C

三、封

“封”就是使有毒氣體的制備和性質(zhì)均在一個(gè)密閉的體系中進(jìn)行。如：用塑料注射器進(jìn)行Cu和濃、稀HNO3的反應(yīng)；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(zhuǎn)化；氯水的漂白性等實(shí)驗(yàn)均可用橡皮塞“封”。

例3“封管實(shí)驗(yàn)”具有簡(jiǎn)易、方便、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，觀察下面四個(gè)“封管實(shí)驗(yàn)”(夾持裝置未畫出，①②③均為微熱條件)，判斷下列說法正確的是 ( )

A．加熱時(shí)，①上部匯集了固體NH4Cl，說明NH4Cl的熱穩(wěn)定性比較好

B．加熱時(shí)，②③溶液均變紅，冷卻后又都變?yōu)闊o色

C．④中，浸泡在熱水中的容器內(nèi)氣體顏色變深，浸泡在冰水中的容器內(nèi)氣體顏色變淺

D．四個(gè)“封管實(shí)驗(yàn)”中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都是可逆反應(yīng)

答案：C

四、代

“代”也包含兩層意思：一是借用多媒體手段代替做實(shí)驗(yàn)。對(duì)一些污染比較嚴(yán)重的(如苯的溴代反應(yīng)和硝化反應(yīng))、操作比較復(fù)雜且需時(shí)較長的實(shí)驗(yàn)(如石油的分餾、石油的裂化、煤的干餾)均可用實(shí)驗(yàn)錄像或者動(dòng)畫模擬代替實(shí)驗(yàn)，既能省時(shí)、省料、不污染，又能觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，達(dá)到同樣的實(shí)驗(yàn)效果。二是尋找代用品，降低實(shí)驗(yàn)成本，但不影響實(shí)驗(yàn)效果。如用塑料藥片板代替井穴板；用雞蛋殼代替碳酸鈣制備二氧化碳；用廢電池上的電極代替鋅制氫氣、代替二氧化錳制氯氣等，充分利用廢物，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)，樹立綠色化的觀念。

例4充分利用能源、提高原子利用率、減少向環(huán)境排放廢棄物等都是綠色化學(xué)基本要求。①在有機(jī)實(shí)驗(yàn)中，用溴的四氯化碳溶液代替溴的水溶液；②用稀硝酸代替濃硝酸溶解、回收含銀鏡試管里的銀；③用水浴加熱代替直接用酒精燈加熱；④接觸法制硫酸中采用“熱交換器”，利用余熱預(yù)熱冷原料氣和燒水；⑤工業(yè)合成氨中分離產(chǎn)物得到氫氣和氮?dú)庠傺h(huán)使用；⑥電解法冶煉鈉和鎂，選擇電解氯化鈉和氯化鎂，不電解對(duì)應(yīng)的金屬氧化物。上述主要不是從綠色化學(xué)角度考慮的是 ( )

A．①③ B．②④

C．⑤⑥ D．③④

解析：②可減少環(huán)境污染；④接觸法制硫酸采用熱交換器，提高熱量利用率；⑤氫氣和氮?dú)庋h(huán)使用，提高原料利用率；⑥鈉、鎂二種元素的氯化物熔點(diǎn)低于對(duì)應(yīng)氧化物的熔點(diǎn)，節(jié)約能源。②④⑤⑥是從綠色化學(xué)角度考慮的。①用溴的四氯化碳溶液代替溴水，避免溴與水發(fā)生反應(yīng)，防止副產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)干擾；③水浴加熱使受熱容器均勻受熱、便于控制溫度。①③不是從綠色化學(xué)角度考慮的。

答案：A

五、改

“改”即改進(jìn)某些排放有害物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，使有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，甚至是有益的物質(zhì)；或使某些操作復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)變得簡(jiǎn)單，提高實(shí)驗(yàn)的成功率。如銅和濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，可將銅片改為銅絲，通過抽提銅絲，使銅絲及時(shí)脫離反應(yīng)體系，減少銅的消耗量和SO2的生成量；未反應(yīng)的銅絲可反復(fù)使用，大大減少了銅的用量及實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。另外將產(chǎn)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(yīng)試管的中部，試管口塞一團(tuán)浸有飽和Na2CO3溶液的棉花球，裝置簡(jiǎn)單(省去了鐵架臺(tái)、鐵夾、帶塞的導(dǎo)管)、操作方便(用試管夾夾住試管，試管移動(dòng)方便)、現(xiàn)象明顯。再如可將鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)作如下改進(jìn)：將鈉投入盛有煤油和水(滴有酚酞)的培養(yǎng)皿中，上面扣一個(gè)倒置的漏斗收集氣體，檢驗(yàn)生成的氣體，實(shí)驗(yàn)安全，現(xiàn)象明顯，成功率接近100%；這樣避免了鈉與水反應(yīng)劇烈而可能發(fā)生的危險(xiǎn)，且隨時(shí)可將未反應(yīng)的鈉從培養(yǎng)皿中取出，重新放入煤油中保存，節(jié)省藥品。

例5綠色化是化學(xué)實(shí)驗(yàn)追求的目標(biāo)?！痘瘜W(xué)教育》刊載了創(chuàng)新設(shè)計(jì)“鈉在空氣中燃燒實(shí)驗(yàn)”裝置(如圖所示)。下列對(duì)于該實(shí)驗(yàn)的描述錯(cuò)誤的是 ( )

A．使用凹形載物片承載鈉的目的是防止鈉燃燒時(shí)炸裂試管

B．解決了鈉在空氣中燃燒產(chǎn)生濃煙造成污染

C．鈉先反應(yīng)放熱，然后鈉受熱熔化

D．觀察到黃色火焰和生成淡黃色固體

解析：本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)體現(xiàn)了綠色化學(xué)要求，不會(huì)產(chǎn)生濃煙污染環(huán)境。因?yàn)榘夹屋d物片承載鈉，鈉燃燒時(shí)不會(huì)炸裂試管。氣唧鼓入空氣，支持燃燒，會(huì)使現(xiàn)象更明顯。鈉熔點(diǎn)低，在空氣中燃燒時(shí)先熔化，后與氧氣反應(yīng)。

答案：C

六、換

“換”即在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下，尋找一些無毒害藥品來替換有毒害藥品的使用，尋找一些對(duì)環(huán)境無影響的藥品來替換對(duì)環(huán)境影響較大的藥品使用。如溶液的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，其中鹽酸和氯化鈉在通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害的氯氣，可把它換為NaNO3和HNO3等。

例6燒堿的制備，在20世紀(jì)70年代常用水銀法，此法通過鈉汞齊(Na·nHg)，得到的燒堿質(zhì)量好，濃度高；目前已被離子交換法所取代。兩種生產(chǎn)方法如圖所示：

下列說法肯定不正確的是 ( )

A．水銀法被淘汰，可能原因是汞毒性大，易造成環(huán)境污染

D．離子膜法燒堿在陰極生成，水銀法燒堿在解汞槽中生成

答案：C

七、變

“變”包含兩層含義。一是將有毒的物質(zhì)變成無毒的物質(zhì)。如可以用點(diǎn)燃的方法把CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2；SO2、Cl2、H2S等可用氫氧化鈉溶液加以吸收，使之轉(zhuǎn)化為無毒的物質(zhì)等。二是將廢物變成有用的物質(zhì)。如將實(shí)驗(yàn)室制氨氣后的氯化鈣固體進(jìn)行回收，作為干燥劑使用；將碘的四氯化碳溶液進(jìn)行回收提取碘；用廢熱水瓶膽制AgNO3溶液等。

例7某研究性學(xué)習(xí)小組擬從實(shí)驗(yàn)室含碘廢液中進(jìn)行回收碘，制訂兩種方案提取，他們的實(shí)驗(yàn)方案如圖所示：

試回答下列問題

(1)方案一，說明廢水含有單質(zhì)碘可用的試劑是_______________________________________。

(2)方案一，步驟③反應(yīng)的方程式為_______________________________________。

(3)方案二，用H2O2溶液而不用氯氣，理由是_______________________________________。

(4)方案二，步驟⑤的名稱是_______________________________________。

(5)方案二，蒸餾時(shí)用到的玻璃儀器，除接受器、錐形瓶、酒精燈外，還缺少的玻璃儀器有_______________________________________。

(6)測(cè)定產(chǎn)品中KI的純度，用到的試劑有KIO3、稀硫酸、淀粉及標(biāo)準(zhǔn)的Na2S2O3溶液，請(qǐng)寫出前兩種試劑的作用，用離子方程式表示：_______________________________________。