高锰酸钾制备实验的绿色化改进_杨颖群
高中萃取实验的绿色化改进
【 关键词 】 萃取
绿 色化
实验改进
物 质 的分 离 和提 纯作 为 学生 第 一 个 接 触 的 高 中
表 １
化学实验 ， 为日 后学习元素及其化合物性质奠定基础 ， 其重要性可想而知。 而其中的萃取更是本节重难点 ， 但 是在教学过程 中， 笔者发现 ， 不管是苏教版《 化学 １ 》 还
，
合理选择 、 药品的回收利用 只字未提 ， 实验所选择 的 药 品也 与新课 程标准 中的可持 续发展 的绿 色化要求 相
违背。
新课程标准要求实施绿色化学教育 ， 而实验教学 与绿色化学结合最为紧密 。 绿色化学主要从原料的安 全性、 工艺过程节能性、 反应原子的经济性和产物环境 友 好性等 方面进行 评价。 为将实验教学与绿色化理念融
二、萃取药 品之绿 色化取量
涪 陛炭 法和镁条 法进行操 作试验 。
１ ． 活 性 炭 法
大量 实 验结 果发 现 ， 萃取 实 验 中碘水 的浓 度不 宜
过大。配置碘水 ， 一般采用的 Ｉ ： 一 Ｋ Ｉ 的方法配置 ， 可萃
向萃取后的 Ｉ ： 的无 味煤油溶液中加入适量活性
取结果发现并不理想 ， 萃取后 的水层无法得到无色 ， 对 炭 ， 静置， 待溶液紫红色消失， 过滤 ， 即可得到无色透明 学生 的观察 有干扰性 。 因此 ， 笔 者采用 碘单质 直接溶 于 的无 味煤油 。
带有 强烈 难 溶 于水 ， 有毒 ， 人 和动物 吸入 芳香 气 味 易椭 机 或 皮 肤 接 触 大 量 苯 苯 的无色透 溶剂 ， 本身 易燃 进入体内， 会引起急 明易挥发 也 可 作 为 性 和慢 性苯 中毒 ， 有 液 体 有 机溶剂 。 致癌性 。 有毒， 对 粘膜有 轻度 难 溶于 水 ， 刺 激作用 ， 对 中枢神 四 带有微甜 易溶 于 有 经系统有麻醉作用 ， 氯 气味的无 机溶剂， 本 不燃 对肝、 肾有严重损害。 化 色透 明易 身 也 可 作 遇高温可 以 燃 ， 碳 挥发液体 为 有 机 溶 产生二氧化碳和有毒 剂。 的光 气 、 氯气 和氯化 氢 气体， 破坏臭氧层 。 带 有微 弱 不溶 于水 正 的特殊 气 低毒 ， 长期接 触可 导 己 味 的无 色 可与 乙醚 、 易燃 致 人体 出现头痛 、 头 烷 易挥发 液 氯仿混 溶 ， 晕、 乏力 、 四 肢麻 木 体 溶于丙 酮 等慢性 中毒症 状。
高中化学课堂实验绿色化改进探讨
高中化学课堂实验绿色化改进探讨概要：化学实验的绿色化改进，需要教材编写者和一线教学工作者共同努力。
高中化学实验的绿色化改进还有很多具体的细节需要在教学实践中进一步探讨和研究。
作为一线化学教师，在进行化学实验教学时，务必要树立实验绿色化的理念才能在实验的各个环节尽可能地实现绿色化。
目前我国高中化学实验绿色化的实验技术还不十分成熟，很多学校在技术改进上都无法真正实现绿色化学，即使一些学校进行了绿色化学实验，但是由于实行的学校较少，可以改进和参考的经验匮乏。
因此，不利于高中化学实验绿色化的扩展。
除此之外，在高中化学实验中很多学生对化学实验产生恐惧心态，在实际进行操作的时候不愿意动手，有的即使进行操作也非常不稳定，稍微出现一点状况就手忙脚乱，使得大量器械和药品造成浪费，同时在实验过程中产生的污染废物量增加，十分不利于整体化学实验的进行。
一、高中化学实验绿色化的定位设计在高中化学实验绿色化的进程中，教师首先就要对实验进行定位设计，同时在实验教学过程中有意识地对学生进行绿色思想渗透，培养学生绿色化学习惯，让学生在实验化学中获得学习的乐趣。
在实验绿色化的定位设计中要注意以下几点：（1）使用无毒易得的反应物；（2）高中化学实验大部分都是常量定性实验，因此要注意控制药品的用量；（3）实验生成的物品尽量控制或处理为无污染物质；（4）择情选择实验方法，多种实验操作结合使用。
但是在定性设计的时候我们要格外注意对实验后期的废弃物进行妥善处理，最大限度地降低化学实验对环境的污染，从而真正做到高中化学实验的绿色化操作。
二、高中化学实验绿色化的改进措施与实例1.原料的绿色化改进某些实验的实验用品过量会对环境造成一定的污染，能达到一样的实验目的时，我们尽可能选用对环境友好的原料。
实例：《必修一》[实验2-3]《离子反应的条件》设计了CuSO4溶液与NaOH溶液反应生成蓝色沉淀Cu（OH）2来说明有沉淀产生是条件之一。
CuSO4溶液属于重金属盐溶液，NaOH溶液属于强腐蚀性溶液，由于是定性实验，很难做到恰好反应，只要有一种反应物过量就会造成污染。
实验室高锰酸钾制备的绿色化探究
式 中， Ｃ： 高锰 酸钾溶 液 的浓度 （ 单位 ： ｏ ｔ ｏ ｌ ・ Ｌ Ｉ １ ） ； ｍ： 草 酸 钠 的质 量 （ 单位 ： ｇ ） ； Ｍ： 草 酸 钠 的摩 尔 质 量 （ 单位： ｇ ・ ｍ ｏ ｌ ） ； Ｖ 。 ： 滴 定前 滴定 管 中高锰 酸钾溶 液 的 体 积 （ 单位 ： ｍ Ｌ ） ； Ｖ ２ ： 滴 定 后 滴 定 管 中高 锰 酸钾 溶 液 的 体积 （ 单
（ １ ） 用草 酸钠 基准试 剂标 定高锰 酸钾 标准 溶液 得 出高锰酸 钾标 准溶 液 的准确浓 度 ．
其反应式 ： ２ Ｍ ｎ ０ ４ －＋ ５ ｃ ２ ０ ； 一 ＋ １ ６ Ｈ ： ２ Ｍ ｎ ２ 一 ＋１ ０ Ｃ ０ ２ ＋ ８ Ｈ ２ ０
计 算公 式 ：
ｒ 一
一５ Ｍ（ １ ， ２一 Ｖ １ ）
张 洪香 ， 于庆 水 ， 李聪 聪
（ 沧 州 师范学 院 化 学 与化工 学 院 ， 河北 沧 州 ０ ６ １ ０ ０ １ ）
摘 要 ： 对 高 锰 酸 钾 的制 备 实验 从 减 少反 应 用 量 、 歧 化 用 酸 及 产 物 再 利 用 方 面 进 行 了绿 色化 探 究 ． 探 完 了最 佳 药 品 用量 、 适宜的歧化 ｐ Ｈ范 围 ， 为 实验 教 学提 供 了绿 色化 制 备 方案 ． 关键词 ： 绿 色化 ； 高 锰 酸钾 ； 歧化 法 ； 分 光 光度 法
位： ｍ Ｌ ） ．
收稿 日期 ： ２ ０ １ ６ — １ Ｏ 一 ３ ｌ
基金 项 目 ： 河 北 省 高等 教 育 教 学 改革 研 究 与 实践 项 目“ 无机 化 学 实验 与 分析 化 学 实验 课 程 的优 化 整合 ” ， 编号： Ｎ ０ ． ２ ０ １ ６ Ｇ Ｊ Ｊ Ｇ ２ ５ ４ 作 者 简介 ： 张洪香（ １ ９ ６ ５ 一 ） ， 女， 河北献县人 ， 沧 州 师 范 学 院化 学与 化 工 学 院 高级 实验 师 ．
浅谈高中化学实验的绿色化改进
浅谈高中化学实验的绿色化改进作者：周爱云来源：《中国校外教育·基教(中旬)》2014年第01期化学实验是高中化学教学的重要组成部分，是培养学生化学科学探究能力的主要途径。
化学教师在进行化学实验教学时，务必要树立实验绿色化的理念。
化学实验绿色化理念课堂教学为了提高学生的科学探究能力，高中化学教学加大了化学实验教学的比重。
但是，因为化学实验的反应物和生成物大多属于有毒、有害的污染物。
几乎是只要有化学实验，就会产生污染或存在一定的危险性。
这种现状不仅严重破坏生态环境，而且对学生的生命安全也造成一定的威胁，还严重影响学生学习化学的兴趣和热情。
因此，必须改进现有教材中的一些化学实验，使之成为绿色化的化学实验。
所谓“化学实验绿色化”，就是指在满足教学要求的前提下，设计的化学实验彻底消除或尽量减少使用和产生有害物质，从源头上消除化学实验对环境和人类健康的负面影响。
综合分析高中化学实验产生污染的主要原因，一是实验设计不合理，实验器材和药品的使用都没有优选优化；二是实验操作不规范，对化学实验反应生成的污染物随意处理。
在教学过程中，教师如果始终坚守环保意识，积极主动地对一些实验加以改进，可以有效地减少实验的污染和危害。
一、优化实验设计新课标教材尽管体现出了化学实验绿色化的思想，但仍然有很多实验因为设计不够严谨而产生“三废”污染物，一些实验反应物和反应助剂的选择及其用量比没有做到最优化。
比如，《有机化学基础》[实验2-1]（人教版选修五）乙烯的实验室制取实验，教材设计为：用体积比为3∶1的浓硫酸和无水乙醇作为原料制作乙烯。
这一设计会使反应物在反应过程中变成黑色，产生碳渣，极难清洁，还需耗费大量的乙醇，严重降低了乙醇的产率。
再如一些实验的药品用量和试剂浓度，教材中并没有给出明确的规定，学生在实验操作中很容易造成对药品的浪费和污染的严重。
教师在实验教学过程中，就要针对教材对于实验的设计进行绿色化改进。
对上述“乙烯的实验室制取”的实验，可以让学生以浓磷酸浓硫酸的混合物和代替浓硫酸，笔者在教学中，综合考虑实验现象、反应时间、碳化程度以及乙烯产率等因素的情况下，通过实验探究，获得了更为理想的原料用量比为：浓硫酸、浓磷酸、乙醇的体积比取2.3∶0.7∶1，学生采用探究所得的反应物以及原料配比进行实验，效果更好。
巧用具支试管改进化学实验 实现实验绿色化
浓盐 酸常 温下反 应产 生氯 气 ：
２ Ｍ Ｏ＋ Ｈ ｌ（ ）：２ ｎ Ｐ ２ Ｃ ＋ Ｋ ｎ ８ Ｃ 浓 Ｍ Ｏ＋ Ｋ ｌ
４ ，＋ Ｃ， Ｈ０ ３ ＩＴ
实验 装置 的改进
１）把分 液 漏 斗改 为带 有单 孔塞
的长 胶 头 滴 管 ，把 圆底 烧 瓶 改为 具 支 试 管 。 实 验 时 ，根 据 反 应 情况 ，
铜 与硝 酸 反 应 的 实 验 改 进
改 进 思 路
后 把 棉球 堵 在 支 管处 ，这 样 多余 的Ｎ Ｏ与棉 球 中
教 材 中关 于铜 与浓 、稀 硝 酸 反 应 的 演 示 实 的氢 氧 化钠 反 应处 理 掉 ，从 而 彻底 避 免 Ｎ， ０对环 验 ，较 以前 的装 置 有 了改 进——为 了防止 污 染 境 的污染 （ Ｎ ２ ２ ａ Ｈ ａ Ｏ＋ ａ Ｏ＋ ２ Ｏ＋ Ｎ Ｏ ￣ Ｎ ７ Ｎ Ｎ Ｈ０）。 室 内环 境 ，在试 管 的上 方 罩 一 塑 料 袋 。但 在 罩 的 同 时 已经 有少 量 的二 氧 化 氮 散 发到 教 室 内 ， 通 过 采 用 改进 的 方 法进 行 实验 ，不 但 教 学 效果 良好 ，操 作 更 加 简 单 、 安全 可 靠 、 灵活 方
创 新 能力 ，挖 掘 化 学仪 器 的应 用 潜 免 去 打 双 孔 塞 的麻 烦 ，把 少 量 的高 酸便 可 滴 下 与 高 锰 酸 钾 接 触 并 立 刻
能 ， 防止 化 学 实验 对 环 境 的污 染 ， 锰酸 钾放在 具支 试管 里 即可。 树 立 绿 色 化 学 的思 想 观 念 ，增 强 学 ３） 尾 气 处 理 装 置 的 改 进 。 生 的环 保 意 识 。笔 者 发 现 ， 积极 引 把 原 来 将 氢 氧 化 钠 溶 液 放 在 小 导 学 生巧 用 具 支 试 管探 索 改进 有 关 烧 杯 里 吸 收 多 余 的 氯 气 ， 改 为
高锰酸钾的制备绿色化的探究
（５ｍ ） ２０ Ｌ 酒精灯。
２ 药品：Ｍ ｏ 北京化工厂 ，化学纯 ） ｌ 北京化工厂 ，化学纯） Ｏ （ ． ｎ ２（ 、Ｉ ｏ ３（ 、Ｋ Ｈ 北京化工厂 ，分析纯）
浓 Ｈ１ Ｃ 、醋酸 （ｍ ｌＬ１ 。 ６ ｏ・＿） １３ 实 验 内容 ． １３ １ 制备 锰 酸钾碱 性溶 液 ．．
Ｏ ｔ ２ １ ｃ ．０ １
高锰酸钾 的制备绿色化 的探究
陈彦玲 ， 丽 田
（ 长春师范学院化学学院， 吉林长春
［ 摘
１０３） ３０２
要】本文根据绿色化学的理念，对无机化学实验课程中的高锰酸钾制备实验进行了探究。探究
后 的实验效果较好 ，节省 了药 品，实 现了该 实验向绿色化的转变。
１ ．． 熔化氧化二氧化锰 ． １１ ３
称 ２５ ． 克氯酸钾固体和 ５２ ． 克氢氧化钾 固体 ，加入铁坩埚 内，用铁棒将药品混合均匀。把其放在泥三角
［ 收稿 日期】２１ — ９ １ ０１ ０ — ６
［ 作者简 介］陈彦玲 （ ６ 一 ，吉林 九台人 ，长春 师范学院化学学院 高级 实验师 ， 事无机化 学研 究。 １５ ） ９ 从
１ 实 验部 分
１１ 制备 高锰 酸钾 的实验 原理 ．
用二氧化锰 、氯酸钾和氢氧化钾制备高锰酸钾反应方程式如下 ：
３ Ｏ ＋６ ＯＨ ＋Ｋ ｌ ３ Ｋ２ ０ ＋ Ｋ １ Ｈ ０ Ｍｎ ２ Ｋ Ｃ ０ ＝３ Ｍｎ ４ Ｃ ＋３ ２
向 Ｍ 一的碱性溶液中通人二氧化碳气体或滴加入醋酸等弱酸促进锰酸钾的歧化 ： ｎ
生 （ ｅｅｅ ｔｎ 、拒绝 （ ｅ ｃ Ｎ】 ５ Ｒｇｎｒ ｉ ） ａｏ Ｒｊ ｔ ２ ｅ ） 的 Ｒ原则。探究实验方法 的改进是实现化学实验绿色化的关键。 Ｊ ［无机
基于绿色化学理念的人教版新教材实验改进
摘要 ：从绿色化学理念 出发 ，对氯气 的漂 白作用 、Ｓ ２ Ｏ 的性质及铜与浓硫酸的实验进行 了改进 。 关键 词：绿色化学 ；实验改进 文章编号 ：１０ －６ ２ （０ ６ １ —ｏ Ｏ 一ｏ ０ ５ ６９ ２ ０ ） Ｏ ０ ４ ３ 中图分类号：６ ３ ． ６３８ 文献标识 码：Ｃ
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４
化学教学
２ ０ 年 ，第１ 期 ０６ Ｏ
基 于绿
（． １ 盐城师范学院化学 系，江苏盐城 ２ ４ ０ ；２ 吕叔湘 中学，江苏丹 阳 ２ ２ ０） ２０ ２ ． １ ３０
装置如图２ 所示
（） ２实验操作方便 ，现象 明显 ，成 功率高。
（） 出的Ｓ 体被 浸碱 棉团吸收，无污染 。 ３逸 Ｏ气
３ 铜与浓硫酸反应 的实验改进
３ １ 教 材 中实验存在 问题分析 ．
必修 ｌ 实验 【— 】 铜与浓 硫 酸反应 的实验 ，通 ４ ８是
过实验我们 发现 ：首先 ，教材 要求将 反应放 出的气 体通入 品红溶液 或紫色 石蕊 溶液 中 ，我们认 为通入 紫色石蕊 溶液不 妥 ，因为这 样只 能检 验气 体溶于水
装置如图３ 所示
图２
２ ． 实验步骤 ．２ ２
（） 图２ １按 所示连 接好 实验仪 器 ，检 查装置 的气
密性 。
（） ２在Ｕ形管里 加入约 ｌ 的ＮａＳ ｓ ｇ ，Ｏ 固体 ，然后 塞 ｚ 上带有硫酸 的滴管的橡 皮塞。
（） 缝衣 针上 挂 一面 蓝色 石蕊 试纸 制成 的小 ３在
图ｌ
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２０年 ，第ｌ期 ０６ Ｏ
实验 与创新思维
５
加热过程 中分解 出 的二氧 化硫气 体未 经处理 ，直接 排 入空气 ，尽 管很少 ，但与绿 色化 学的理念 相悖 ， 不适宜作课堂演示实验。 ２ ２ 实验改进 ． ２２１ 实验装置 ． ．
对高中生物两个实验的些许改进
１６］
２ 分离 绿叶 中 的色素 ．
课 本 的 要求 是 将 ３ 升 层 析 液倒 入 试 管 （ 可用 小烧 杯 代 替 毫 也 试 管 ，用培 养 皿盖 住 小烧 杯 ） 中，将 滤 纸条 （ 有滤 液 细线 的一 端 朝 下 ）轻 轻插 入层 析 液 中 ，随后 用棉 塞 塞 紧试 管 口 。笔者 认 为如
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
取 ，最 大 的优点 是一 年 四季都 可 以找 到 。 只 要 我 们 在 日常 工 作 中积 极 探 索 ，细 心 观 察 ，善 于 积 累 经
验 ，对 实验 中 的一些 材料 以及 一些 实验 方法 都 是可 以改 进 的。
也会 得 到很好 的实验 效 果 。特 别是 在 没有 菠菜 的 日子 里 ，能 够找 参 考文 献 到代 替 材料 尤 为重 要 ，此 时大 红花 和 澎蜞 菊 是很 好 的选择 ，因为 １ Ｊ 平， 占斌 ． 《 ｉｌ ｙ 《 ＿、 予仲 王 Ｂｏ ｇ 与 生物 ・ 子 与细胞 》教 材 纸层析 分 ｏ 分 这两 种 植 物 一 般 在 学 校 里 面 都 会 找 得 到 ， 因 为 它们 是 用 于 绿 化 离实验 的 比较研 究 》【． 学通报 ， ０９ （ ） 『生物 １ ２０，０ ． ７ 的。 ２教 育部 ． 通 高 中 生物 课 程 标 准 解 读 『 】北京 ：人 民教 育 出版 ． 《 】． ｓ 本 实验 中 ， 有 多个 步骤 会 影 响 到实 验 的效 果 。例 如 ：在 实 社 ， ２ ０ ０ ３：２ ． ８ 验课 上 经常 看到 有 学生 在Ｎ －氧 化 硅和 碳 酸钙 时加 得 太 多 ，使滤 ３ 群 英． “ 究植 物 细胞 的吸水 和 失水 ” 实验 的教 学设 计 》卟 ． 谢 《 探 液 中含 大量 的碳 酸钙 ，滤液 混浊 ，经过 反 复 的实验 发 现 ，二氧 化 新课 程研 究（ 础教 育）２０ ， １． 基 ， ８ Ｏ） ０ （ 硅和 碳 酸钙 不必 加太 多，用 量 约 ｌ一２ 就 够 了 。研 磨 充分 后 ，迅 ４刘会 ． 改革教学方式， ｇ ｇ ． 《 培养学生的科研能力 》Ｕ． １高层次人才培 速 将 匀浆 倒 入玻 璃漏 斗中进 行 过滤 ，漏 斗 基部 放 少许 脱脂 棉 （ 注 养技 术与创 新管 理 ，２ ０ ，２ ２） ０６ ７（ ． 意 ：脱脂 棉 只能 用少 许 ） ，然后 用研 棒 直接 向匀浆 及 脱脂 棉上 稍
基于绿色化学理念的中学化学实验改进策略
第 ５个井 穴巾， 滴 几滴酸 化的硫 化钠 溶
液， 检 验 一氰 化 硫 的氧 化性 ； 在 最 后 一 个 井 穴 中 加 入 几滴 浓 氢 氰 化 钠 溶 液 ， 进 仃
尾 气 处 。
图１ 二 氧化 硫 的 制 取 及 性 质 探 究 实 验
（ 一） 实验 原理
４ ． 盖好长 进 短｝ ｆ Ｉ 的塞子， 吸 滴 管
＋ｔ ｔ ２ Ｏ
、
开展 微 型 实 验 ， 有 效 实 现 实 验
绿 色 化
２ ． 性 质枪验
酸性 ： ｓ （ ） ＋ Ｈ （ ） ＝ Ｈ ２ Ｓ Ｏ ３ （ ＿ Ｉ 『 逆反应 ）
褪 色说 明 Ｓ ０，具 有 漂 门性 ； 高锰 酸 钾 溶 液 褪 色体 现 了 ｓ Ｉ ） 的还 原 性 ； 硫 化
井八 中滴 几滴 品红溶 液 ， 榆验 二 氧化硫
过程 中减 少或 消除对人类 健康 和环境 有
害 影 响 的 科 学 其 核 心 内 容 是 从 源 头 上
减 少或 消除 污 染 ， 实现 原子 利用 率 的最
大 化 。ｆ Ｉ 前叶 １ 学 化学 实 验 产生 的废 水 、
的漂 肚； 在第 ４个井八 中滴几滴 高锰
生的 绿 色环 保 意 识 。
（ 二） 实验 药 品
、 ｌ 正 硫 酸钠 体 、 浓硫酸、 硫化钠 溶 液、 紫色 石蕊 试液 、 高锰 酸钾溶 液 、 红 溶液、 浓氢氧化钠溶液 。
（ 三） 实验 步骤 及 现 象 １ ． 用 ６孑 Ｌ 井 穴 板 代 替 ６个反 应 器 ， 蚪 Ｊ 料 滴 管 代 替 分 液 漏 ｌ 一 。 ２ ． 检 查 气 密 性 良好 。 把 水倒 人 大 烧 杯， 在 第 １个 井 穴 巾 装 入 小 半 勺 亚 硫 酸
高锰酸钾溶液制备方法的优化研究
高锰酸钾会氧化水而放出氧气，使浓度变低。中性溶液中 高锰酸钾与水反应放出氧气比酸性溶液时更困难。
１．３ 光照的影响
高锰酸钾见光会分解。
１．４ 还原性物质的影响
水中还原性物质与高锰酸钾会反应。
１．５ 有机物的影响
高锰酸钾会氧化有机物，有些有机物会使高锰酸钾裉色。
２ 配制
按照国标 ＧＢ／Ｔ６０１－２００２中规定的方法配制高锰酸钾标 准溶液。
收稿日期：２０１８－０４－２４ 作者简介：何吉焕（１９７６—），女，云南江川人，主要从事于化工分析。
第 １３期
何吉焕：高锰酸钾溶液制备方法的优化研究
·３１·
表 ３ 高锰酸钾溶液 ｐＨ值
高锰酸钾溶液 ／（ｍｏｌ／Ｌ）
ｐＨ值
酸碱性
０．１０８７
６．８０
近中性
０．１０４２
６．８６
近中性
由表 ３看出，它们的 ｐＨ值接近中性，再结合表 １和表 ２的 标定结果可知，配制得到的高锰酸钾溶液，很稳定，说明在中性 环境，高锰酸钾的分解速度很慢，氧化水的能力也很低。
１ 影响高锰酸钾标准溶液稳定性的因素
市售高锰酸钾纯度在 ９９％左右，常含有少量的 ＭｎＯ２ 及其 它杂质，同时 蒸 馏 水 中 也 常 含 有 还 原 性 物 质，如 尘 埃，有 机 物 等，因此高锰酸钾只能用间接法来配制标准溶液。
１．１ 酸度的影响
在酸性溶液 中 高 锰 酸 钾 不 稳 定，会 缦 慢 的 但 很 明 显 的 分 解，４ＭｎＯ４＋４Ｈ＋ ＝ＭｎＯ２↓ ＋３Ｏ２ ＋２Ｈ２Ｏ；在中性或微碱性溶 液中分解速度更慢［３］。
·３０·
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１８年第 ４７卷
基于绿色化学理念的高中化学实验改进
基于绿色化学理念的高中化学实验改进作者：智莹来源：《中学教学参考·理科版》2015年第04期[摘要]随着新课程改革的不断发展，化学实验中对环境的保护和绿色化处理越来越受到重视，成了广大教育者关注和探索的焦点。
基于此，从深层贯彻“绿色环保”理念、严格执行“节约用料”政策、深入落实“科技创新”举措等方面出发，对高中化学实验进行绿色化改进。
[关键词]绿色实验节约用料科技创新[中图分类号]633.8[文献标识码]A[文章编号]16746058（2015）110098学生喜欢化学的一个重要原因是因为化学实验的存在，简便的操作、生动的现象，犹如魔术般深受学生的喜爱，然而实验中的危害和污染却成为课堂上不和谐的色彩。
随着新课程改革的不断发展，化学实验对环境的保护和绿色化处理越来越受到重视，成了广大教育者关注和探索的焦点。
作为一名高中化学教师，结合自己多年的教学实践，现对基于绿色化学理念的高中化学实验的改进谈几点心得与体会。
一、优胜劣汰，深层贯彻“绿色环保”理念化学实验中，不可避免地要使用到有毒、有害的物质，而我们又不能选择不去做这些实验。
那么，教师就要对实验进行精心预设，始终贯彻“绿色环保”的新课程理念，尽可能地选择对环境和人体健康影响小的物质，从而将污染和伤害降到最低。
比如，在学习“氯气的实验室制备”时，制备氯气的量不好控制，氯气收集完以后，仍然可以看到圆底烧瓶中有氯气在不断地冒出。
我们可以采用医用高锰酸钾片来代替二氧化锰，由于医用高锰酸钾片的密度比较高，即使和浓盐酸反应几个小时，医用高锰酸钾片仍然保持固体形态而不会被溶解掉。
于是我们就可以在试管中添加一个铜网从而制成一个简易的启普发生器，几步简单的创新，一套可即开即用的制取氯气的装置就呈现在了学生的面前，从根本上避免了由于氯气的过量生成而造成的污染。
学生非常兴奋地看着装置，积极主动地探索其中的原理，这不仅增强了学生的求知欲望，也在无形中培养了学生的环保意识。
高职院校绿色化学实验教学的优化
高职院校绿色化学实验教学的优化随着环保意识的不断提高，绿色化学理念在化学教学中逐渐得到重视。
绿色化学实验教学是绿色化学教学的重要组成部分，因为传统的化学实验教学往往涉及到环境污染、废弃物处理等问题，对环境造成极大影响。
相比之下，绿色化学实验教学则能够减少化学品的使用，节约资源，降低环境污染，更加符合可持续发展的理念。
因此，对于高职院校而言，优化绿色化学实验教学是必须的。
首先，可以从实验内容入手，压缩实验步骤，减少化学品使用量，降低环境污染。
为此，可以针对特定实验，进行试剂的检索和替换。
同时，可以采用微尺度和半微尺度实验技术，减少实验室排放、化学废物的生成污染。
此外，应当加强对无机化学、有机化学等实验操作的安全知识的培训，增强学生安全意识。
其次，可以改善课程设置，开发绿色化学实验教学相关课程，增强学生的绿色化学实验教学能力和可持续发展意识。
这些课程可以包括绿色化学基本概念、绿色化学实验教学方法、绿色化学实验室安全管理等。
同时，可以加强绿色实验用品的开发和推广。
绿色实验用品是以环保为目的开发的实验用品，其使用过程中不会对环境和健康造成危害。
例如，绿色玻璃器皿、绿色试剂、绿色稳定剂等，这些绿色实验用品具有更加环保的特性，尤其适合高职院校这类实验教学量较大的学校使用。
最后，需要建立完善的废物处理机制。
对于不可避免产生的化学废物，在处理时应该按相关法律法规进行分类、标记、包装和处理。
另外，在废物存储和处理中也应该加强安全意识教育和管理，提高实验室安全意识。
总之，在高职院校绿色化学实验教学的优化过程中，需要采取多种措施，从实验内容、课程设置、实验器材和废物处理等方面入手，提高教学质量的同时，倡导绿色化学理念，促进可持续发展。
高锰酸钾生产技术的研究与改进
高锰酸钾生产技术的研究与改进一、前言高锰酸钾是一种重要的化工原料，广泛应用于电镀、染料、医药、农药等行业。
本文旨在探究高锰酸钾的生产技术，并提出改进措施，以提高生产效率和产品质量。
二、高锰酸钾的生产原理高锰酸钾的化学式为KMnO4，是一种紫红色的晶体，具有氧化性和强烈的还原能力。
高锰酸钾的生产原理是：以锰矿为原料，经过氧化、酸化、还原等一系列化学反应制得。
锰矿首先要经过焙烧处理，使得其中的锰矿石被氧化为MnO2。
然后将MnO2加入氧化罐中，进行氧化反应，生成Mn2O7。
接下来将Mn2O7加入反应罐中，与稀硫酸反应，生成MnSO4和H2SO4。
再将MnSO4和过量的碳酸钾混合，加热还原，会生成K2MnO4以及CO2、H2O和MnO等副产物。
最后，将K2MnO4和过量的碳酸钾水溶液混合，得到高锰酸钾。
三、高锰酸钾的生产过程与问题1. 氧化反应中Mn2O7的控制氧化反应生成的Mn2O7需要保持一定的反应温度和时间，才能得到较好的氧化效果。
但是如果反应时间过长或温度过高，Mn2O7会分解为MnO2和MnO3，产生大量的热量和气体，导致反应失控，出现安全问题。
2. 还原反应中的温度控制还原反应中，如果温度过高，会导致K2MnO4的分解，产生大量的气体和灰色的副产物。
另外，还原反应需要较长的时间，如果时间过长，会降低反应的效率和产品质量。
3. 反应罐和氧化罐的材质反应罐和氧化罐的材质需要具有一定的耐腐蚀性，以应对反应中产生的强酸和强氧化剂。
同时，材质还需要具有一定的强度和耐久性，以保证设备的使用寿命。
四、高锰酸钾的改进方案1. 控制氧化反应的条件为了控制氧化反应的条件，可以引入定时控制和温度控制技术。
定时控制可以通过设置定时器，自动控制反应时间。
温度控制可以通过设置温度传感器，实时监测反应罐中的温度，以保证温度不超过一定的范围。
2. 采用新的反应器材为了解决反应罐的腐蚀和耐久性问题，可以采用新的材料，如玻璃钢、PTFE等材料。
化学实验环境的绿色改造措施
化学实验环境的绿色改造措施一、课程目标知识目标：1. 理解绿色化学实验环境的基本概念，掌握实验过程中减少污染、降低能耗的措施；2. 了解化学实验废弃物处理的原则和方法，能够对实验废弃物进行分类处理；3. 掌握实验室内安全操作规程，降低实验过程中对环境和人体的潜在危害。
技能目标：1. 学会运用绿色化学原则对实验方案进行优化，提高实验操作的环保性；2. 能够运用所学的废弃物处理方法，正确处理实验过程中产生的废弃物；3. 提高实验安全意识，养成良好的实验室操作习惯，降低事故发生的风险。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的环保意识，使其认识到化学实验环境绿色改造的重要性；2. 激发学生积极参与绿色化学实验的积极性，培养其社会责任感和团队合作精神；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的实验习惯，提高其对化学学科的兴趣和热情。
本课程针对初中或高中年级学生，结合化学学科特点，以绿色化学实验环境为背景，旨在提高学生的环保意识和实验技能。
课程内容紧密联系教材，注重实用性和操作性，通过具体案例和实践操作，使学生能够掌握绿色化学实验的基本方法和技能，培养其安全、环保的实验意识。
课程目标具体、可衡量，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 绿色化学实验环境概述- 定义及意义- 环保法规与实验室规范2. 化学实验废弃物处理- 废弃物分类及特点- 处理原则及方法- 实践操作案例3. 实验室安全与环保操作- 实验室安全知识- 环保操作规范- 事故预防与应急处理4. 绿色化学实验优化措施- 实验方案设计- 反应条件优化- 原料及溶剂选择5. 教学实践与案例分析- 实验室绿色改造实例- 学生分组讨论与报告- 教师点评与总结教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，系统性地组织与安排。
本章节内容涵盖了绿色化学实验环境的基本概念、废弃物处理、实验室安全与环保操作、绿色化学实验优化措施等方面，旨在培养学生具备安全、环保的实验意识。
教学大纲明确，内容安排合理，注重实践与案例分析，有助于提高学生的实际操作能力。
己二酸合成实验的改进——有机化学实验教学中绿色化学思想的渗透
表１无机酸配体性能考察
无机酸配体
ＰＫ．
己二酸分离产宰
熔点／℃
盐酸羟胺 盐酸联氨 硫酸联氨 盐酸问苯＝胺 碡酸 亚磷酸 倌碑酸 碑酸＝氢钠 磷酸氢二钠
２．１２ ２ １５
７．２１ １２ ３２
６３．９％ “．１％ ８２．４％ ６０．９％ ７６．８％ ７５ ６％ ５９ ８％ １２ ４％ ０
１５ｌ一】５２ １４９一１５ｌ
装
≮
船 ｛Ｌ 鞋 求 锰 １１ 叫
Ｈ（Ｈ３Ｐｏ．）×１０３／ｍｏｌ 图ｌ碡酸用■对己二酸分离产率的影响
反应条件同表ｌ
表２考察了反应时间以及环己烯与催化剂的摩尔比对反应的影响。当环己烯与催化剂的 摩尔比为加：１时，随着时间的延长，己二酸的分离产率逐渐增加，反应７ｈ分离产率可达 ８５．７％，产品纯度也较高。进一步延长反应时间，产率有所下降，这可能是由于生成的部分副 产物如戊二酸有所增加。若环己烯／Ｎａ２ｗ０４摩尔比为８０：１则产率下降，而且熔点为１３４一 １３６℃，明显不纯。进一步减少催化剂的用量后，在８ｈ反应时间内几乎得不到己二酸。
１鹌一１５０
１５０—１５３ １５０一１５２ １４８．１４９ １４９一１５ｌ １４９一１５ｌ
ＥＦｒ＾（２Ｎａ） 硼酸
９ ２４
５１．９％ ＩＯ．５％
１４７—１４８ １４７一１４９
钨酸’
３１．１％
１４６一１４７
反应条件：２ ５ｍｍｄ Ｎ她ｗ０４·２Ｈ２０；２．５肼蛐ｌ无机酸配体；１００舢ｌ环己烯；
“．５ⅢＬ３０％过氧化氢；温度为回流温度；反应时间８ｂ。
５５
万方数据
可达到７２．７％，分离出己二酸后的滤液和洗涤液经蒸发浓缩，再重新加入３０％Ｈ２０：和环己烯 反应３ｈ。催化剂重复使用３次，己二酸的分离产率分别为６７．４％、７３．８％、８１．８％，催化剂在 第３次时己二酸产率升高的原因可能是因为前几次反应生成的一些中间物如ｌ，２一环己二醇溶 于水而累积在滤液中，能进一步转化为己二酸”…。由于产品在冰水浴中能快速析出晶体，且 反应时间仅为３ｈ，完全可以在规定课时内完成，因此是一种适于实验教学的己二酸合成方法。 更重要的是，它对学生操作及环境无污染、无危害，催化剂可重复使用，这对有机化学实验教学 过程中渗透绿色化学思想是很有意义的。
实验室高锰酸钾制备的绿色化探究
实验室高锰酸钾制备的绿色化探究张洪香;于庆水;李聪聪【摘要】对高锰酸钾的制备实验从减少反应用量、歧化用酸及产物再利用方面进行了绿色化探究.探究了最佳药品用量、适宜的歧化pH范围,为实验教学提供了绿色化制备方案.【期刊名称】《沧州师范学院学报》【年(卷),期】2017(033)002【总页数】4页(P39-42)【关键词】绿色化;高锰酸钾;歧化法;分光光度法【作者】张洪香;于庆水;李聪聪【作者单位】沧州师范学院化学与化工学院,河北沧州061001;沧州师范学院化学与化工学院,河北沧州061001;沧州师范学院化学与化工学院,河北沧州061001【正文语种】中文【中图分类】O61-4绿色化学是二十世纪末发展起来的一门新兴学科，也叫清洁化学、环境无害化学或环境友好化学.绿色化学实验是在绿色化学思想指导下，用预防化学污染的新思想、新技术对常规实验进行改革而成的化学实验.其最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，并在实验过程和终端均为零排放或零污染[1-2].本实验采用固体碱熔氧化法制备高锰酸钾[3]，对实验进行了绿色化探究，通过减少反应物的用量，确定三种反应物用量的最佳配比；采用醋酸歧化锰酸钾的方法制备高锰酸钾，确定歧化锰酸钾的最佳酸度范围[4-6]，并利用实验中生成的二氧化锰作为反应物再次实验，实现了对副反应产物二氧化锰的重复利用，制得产品的产率及纯度令人满意.实验采用分光光度法测定制备的高锰酸钾纯度[7]，相比常规实验的滴定法，测得结果更准确，且操作简便、快捷.1.1 实验原理1.1.1 制备原理在强碱性条件下，二氧化锰与强氧化剂氯酸钾共熔制备锰酸钾将锰酸钾熔融物溶于水，加醋酸歧化制备高锰酸钾将上述制得的高锰酸钾液体，抽滤、蒸发浓缩(温度控制在75℃)、冷却、结晶、烘干，即得到高锰酸钾晶体.1.1.2 纯度检验原理(1)用草酸钠基准试剂标定高锰酸钾标准溶液得出高锰酸钾标准溶液的准确浓度. 其反应式：计算公式：式中，C：高锰酸钾溶液的浓度(单位：mol·L-1)；m：草酸钠的质量(单位：g)；M：草酸钠的摩尔质量(单位：g·mol-1)；V1：滴定前滴定管中高锰酸钾溶液的体积(单位：mL)；V2：滴定后滴定管中高锰酸钾溶液的体积(单位：mL).(2)用722分光光度计测定高锰酸钾标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，得到标准曲线方程，然后根据待测液的吸光度计算其对应浓度.1.2 仪器与试剂1.2.1 仪器电子天平(EA2004N，上海精密科学仪器有限公司)、电热恒温干燥箱(202-Z，上海市实验仪器总厂)、722型分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)、pHSJ-3F 型pH计(上海精密科学仪器有限公司).1.2.2 试剂及其配制试剂：二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾、醋酸、高锰酸钾、草酸钠基准物质、pH=6.86的磷酸二氢钾和磷酸氢二钠缓冲溶液、pH=9.18的缓冲溶液.400g/L氢氧化钾溶液的配制：称取40.0g氢氧化钾(分析纯)，置于100mL洁净的烧杯中，加入新煮沸并冷却的蒸馏水溶解，继续加水到100mL，冷却后转移至塑料试剂瓶内，贴标签备用.高锰酸钾标准溶液的配制：称取2.3g的高锰酸钾放入一洁净的大烧杯中，加入600mL的蒸馏水，盖上表面皿，加热煮沸一小时.冷却后室温暗处放置两天，过滤，滤液保存于棕色瓶中待标定.以草酸钠为基准物对高锰酸钾标准溶液进行标定，其准确浓度为0.02777mol·L-1.2.1 锰酸钾制备过程中反应物用量最佳配比探究2.1.1 二氧化锰与氢氧化钾的最佳配比探究固定二氧化锰的质量约1.0g，利用反应方程式中的计量数比得氯酸钾的质量为0.5g(稍高于理论值)，按照二氧化锰与氢氧化钾的物质的量比1:2.0、1:2.2、1:2.4进行实验.先将氢氧化钾和氯酸钾加入镍坩埚中混合均匀，置三角架的泥三角上，小火加热至药品完全熔融时，再加入二氧化锰，迅速搅拌.随着药品粘性的增大，用力加速搅动防止药品凝结成块，等反应物完全干涸后，强热5min，制得墨绿色锰酸钾固体.待镍坩埚稍冷却后，将其用铁棒搅碎并转移至盛有20mL蒸馏水的100mL烧杯中(用蒸馏水冲洗坩埚直到坩埚内没有绿色物质为止)，以小火共煮，直到熔融物全部溶解为止.将上述盛有锰酸钾液体的小烧杯放在磁力搅拌器上，调节适宜转速，趁热向液体中缓慢滴加浓度为6mol·L-1的醋酸，调节溶液酸度pH≈10[6]，至锰酸钾完全歧化(可用搅棒蘸取溶液于滤纸上，如果滤纸上只有紫红色而无绿色痕迹，即表示锰酸钾已歧化完全)，静置、抽滤.将滤液转移到蒸发皿中，放恒温水浴槽水浴加热，调节温度75℃左右浓缩，至溶液表面有KMnO4晶膜出现，取出蒸发皿冷却，抽滤，得到高锰酸钾晶体.将晶体于75℃～80℃的恒温干燥箱干燥30min，取出放置干燥器中，冷却后准确称量，实验数据见表1.由表1可知，当二氧化锰为1.0002g、氯酸钾为0.5001g(比理论值稍高)时，二氧化锰与氢氧化钾的物质的量比是1:2.2时，制得的高锰酸钾产率较高.2.1.2 二氧化锰与氯酸钾的最佳配比探究依上述实验方案和所探究的二氧化锰与氢氧化钾的最佳配比，按照二氧化锰与氯酸钾的物质的量比为3:1.0、3:1.2、3:1.4称取药品进行实验，实验数据见表2.由表2可知，当二氧化锰与氯酸钾物质的量比为3:1.2时，制得的高锰酸钾产率较高.综上探究得：MnO2:KClO3:KOH的物质的量最佳配比是3:1.2:6.6，用醋酸歧化锰酸钾，调节溶液酸度pH≈10，进行实验，制备的产品产率较高.2.2 歧化锰酸钾酸度范围的探究称取约3.0g二氧化锰，按照二氧化锰、氯酸钾及氢氧化钾三者的物质的量之比为3:1.2:6.6进行实验，制得锰酸钾溶液，将其等分为六份并标记.滴加醋酸调节溶液pH值分别为8.50、9.00、9.50、10.00、10.50、11.00歧化锰酸钾.将制得的六份高锰酸钾晶体烘干、冷却、称量、计算产率.实验数据及产品产量与酸度的关系见表3.由表3知，歧化锰酸钾时pH值在10.07～10.50范围内，实验制得高锰酸钾产量较高，为最佳酸度范围.2.3 产品纯度的检验吸取5.00mL 0.02777mol·L-1高锰酸钾标准储备溶液，置于100mL容量瓶中，加水定容，摇匀得到高锰酸钾标准液，其质量浓度为0.2194mg·mL-1.分别吸取1.00mL、2.00mL、2.50mL、3.00mL、4.00mL、4.50mL高锰酸钾标准液于25mL容量瓶，加水定容，摇匀得到高锰酸钾标准溶液系列.以蒸馏水为参比，用1cm比色皿，在525nm波长下测定其吸光度[7].得浓度在8.8μg·mL-1～39.4μg·mL-1之间，其线性回归方程为：A=0.00946+0.01503ρ(μg·mL-1)，相关系数r=0.9998.从表4中选取产量高且晶型较好的两组产品.准确称取0.06g～0.07g的产品，溶解、定容于100mL容量瓶中.从中吸取1.00mL溶液于25mL容量瓶中定容，测量其吸光度，并计算纯度.实验数据见表4.由表4可知，按最佳配比、在最佳酸度范围内制得的产品纯度较高.2.4 产物二氧化锰的回收再利用将实验中生成的产物二氧化锰收集、洗涤、干燥，称取约1.0g，按照以上探究的反应物用量最佳配比数值称取氯酸钾和二氧化锰的质量，歧化酸度pH值在10.07～10.50范围内，重复上述制备步骤进行实验，并将制备的高锰酸钾烘干、称量、计算产率、测定纯度.数据见表5.由表5可知，利用实验产物二氧化锰作为反应物来制备KMnO4，实验重现性好. 3.1 药品用量的探究在制备高锰酸钾的常规实验中，反应物用药量比较大，易导致药品受热强度不均匀，反应物转化率低，并且没有反应的药品成为了杂质，使得产品产量低、纯度低.过量的氢氧化钾在锰酸钾歧化过程中，消耗的醋酸会增多，生成相应的杂质醋酸钾；过量的氯酸钾会一直存在于溶液中，在蒸发浓缩高锰酸钾溶液时，这些杂质会随着产品一起析出，影响产品的纯度.改进后的实验，以常规实验四分之一的药量，按照二氧化锰、氯酸钾和氢氧化钾的最佳配比(3:1.2:6.6)进行实验，能够使各药品反应完全，提高了药品利用率，也减少了产品中的杂质，提高了产品产率和纯度，这使得实验更易于操作，也缩短了反应时间.3.2 歧化酸度的探究实验中高锰酸钾的产率与二氧化锰是否完全被氧化有关，还与锰酸钾的歧化率有关.实验采用醋酸歧化的方法，探究pH值在8.50～11.00范围内歧化锰酸钾制备高锰酸钾，分别记录对应产品的产量，得出在10.05～10.50范围内制得的高锰酸钾产量较高.3.3 纯度检测方法的改进高锰酸钾纯度的检验方法目前主要有草酸钠滴定法和分光光度法.其中草酸钠滴定法操作简单，应用最为广泛.但在实验中，学生们制备的产品纯度不是很高，含有少量杂质(如氯酸钾、二氧化锰等)，在滴定过程中，氯酸钾和二氧化锰都会与具有还原性的草酸钠反应，使滴定体积增大，导致检测结果不准确.本实验采用分光光度法测定高锰酸钾的纯度，高锰酸钾溶液中的少量杂质都没有颜色，对光没有吸收，可以消除颜色判断误差和其他物质的干扰，而且操作简便、快捷，结果准确可靠. 3.4 产物二氧化锰的循环利用将实验中的产物二氧化锰回收，经过洗涤、干燥，按照以上探究的反应物用量、最佳配比、最适宜歧化酸度下再次进行实验，经过对产品产率的计算和纯度的测定，实验重现性很好.实现了二氧化锰的循环利用，提高了原料利用率，符合绿色化学5R原则理论要求.本研究对实验室高锰酸钾制备进行了绿色化探究，用常规实验四分之一的药量，以MnO2:KClO3:KOH的物质的量配比3:1.2:6.6制备锰酸钾；在pH值10.0～10.5之间歧化锰酸钾进行实验，制备的高锰酸钾产率较高，达到80%以上，通过分光光度法测定出产品纯度达97%以上；试验了产物二氧化锰的重复利用，重现性很好.实验过程体现了绿色化学理念，为高锰酸钾的制备提供了一条绿色可行的实验方案，对实验教学有一定的实际意义.【相关文献】[1] 洪丽雅.漫谈绿色化学实验[J].中国现代教育装备,2007,17(4):86-87.[2] 钟国清.化学实验教学的绿色化改革与实践[J].实验技术与管理,2006,23(12):18-35.[3] 郭士成，杨茂山.固体碱熔氧化法制备高锰酸钾的微型实验[J].临沂师范学院学报,2003,25(6):141-142.[4] 陈彦玲,田丽.高锰酸钾的制备绿色化的探究[J].长春师范学院学报,2011,30(5):53-55.[5] 杨颖群,陈志敏,李薇，等.高锰酸钾制备实验的绿色化改进[J].湖北第二师范学院学报,2010,27(8):130-132.[6] 程春萍,阿古拉.高锰酸钾制备酸度的控制[J].阴山学刊(自然科学版),2007,21(2):67-69.[7] 余志武.分光光度计比色法测定高锰酸钾溶液的含量[J].江西煤炭科技,2000,(1):32-48.。
高锰酸钾制备实验的改进
高锰酸钾制备实验的改进
苏容;任尧;陈君;陈联梅
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2017(045)014
【摘要】按照实验教材给出的方法所制备的高锰酸钾含有超过50%的杂质,因此有必要对该制备方法进行改进.本文在深入分析其失败原因的基础上提出了一系列改进措施,包括用磷酸来调节K2 MnO4歧化反应的pH值;pH控制在11~12之间;采用G4型玻璃砂芯漏斗彻底除去未反应完的MnO2原料;利用水浴加热来蒸发结晶得到产品.实验结果表明,改进方法后所得到的产品中高锰酸钾的含量显著提高到88.34%.
【总页数】2页(P163-164)
【作者】苏容;任尧;陈君;陈联梅
【作者单位】西华师范大学化学化工学院, 四川南充 637009;西华师范大学化学化工学院, 四川南充 637009;西华师范大学化学化工学院, 四川南充 637009;西华师范大学化学化工学院, 四川南充 637009
【正文语种】中文
【中图分类】G633.8
【相关文献】
1.高锰酸钾氧化制备己二酸实验的改进 [J], 徐翔宇
2.高锰酸钾制备实验的绿色化改进 [J], 杨颖群;陈志敏;李薇;匡云飞;邓戊有;罗炳初
3.高锰酸钾法氧化环己醇制备己二酸的实验条件的改进 [J], 宣照林;刘戎;李艳杰
4.由软锰矿制备高锰酸钾实验技术的改进 [J], 郝仕油;薛晓东;张方榜
5.改进化学实验设计提高课堂教学效率——高中化学中“浓度对草酸溶液和高锰酸钾溶液反应速率的影响”实验改进探究 [J], 程洁
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用绿色化学理念改进硫酸亚铁铵制备实验_袁爱群
用绿色化学理念改进硫酸亚铁铵制备实验袁爱群,金彩,张直,马少妹,白丽娟(广西民族学院化学与生态工程学院,广西南宁530006)摘 要:针对无机化学实验硫酸亚铁铵制备中存在着废气污染及产物一级品率低的问题,提出相应的解决办法,改进后的制备实验切实可行,更符合绿色化学的要求。
关键词:硫酸亚铁铵;绿色化学;无机实验文章编号:1005-6629(2004)05-0008-02 中图分类号:G633.8 文献标识码:C 1 硫酸亚铁铵制备实验的优点与不足之处“硫酸亚铁铵的制备”是常选化学选修实验之一。
其制备实验步骤为:第一步先制备中间产物硫酸亚铁,第二步将硫酸亚铁与等摩尔的硫酸铵混合蒸发浓缩,利用在0-40℃时复盐的溶解度比构成复盐的任一组分硫酸亚铁和硫酸铵小的特性,冷却至室温析出硫酸亚铁铵结晶,工艺流程如图1所示。
该实验通常选用机械加工及制造行业产生的废弃物———铁屑为原料。
从环境保护的角度来说,属于变废为宝、再生利用钢铁资源的环保型实验。
通过本实验学生一方面可学到一系列化学合成的基本操作如:称量、除杂、加热、倾析、抽滤、溶解、蒸发、结晶,了解利用杂质含量给产品定级的鉴定方法;另一方面,让学生初步认识对于既浪费资源又污染环境的废弃物如何通过化学方法转变为有用物质这一绿色化学工艺。
然而,由于原实验装置为敞开式,废铁屑含有的碳、硫、磷、硅等杂质和硫酸反应时生成H 2S 、H 3P 等有毒气体,导致实验室弥漫着强烈的刺激性气体,直接危害师生的身体健康。
另外,实验的结果也不能令人满意,产物能达到Ⅰ级品的学生不多,Ⅲ级品的占了很大的比例,这主要是因为合成硫酸亚铁中间产物时,原实验采用的工艺流程及操作极易导致Fe 2+被氧化成Fe 3+,增加产物中杂质Fe 3+含量。
图1 原实验操作流程 2 改进实验的依据实现人类的可持续发展,大力发展绿色化学,是时代赋予化学工作者的一项重要战略任务。
高校化学实验的绿色化工作也在不断地探索和全面推进。
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2010年8月湖北第二师范学院学报A u g .2010第27卷第8期J o u r n a l o f H u b e i U n i v e r s i t y o f E d u c a t i o nV o l .27 N o .8高锰酸钾制备实验的绿色化改进杨颖群,陈志敏,李 薇,匡云飞,邓戊有,罗炳初(衡阳师范学院化学与材料科学系,湖南衡阳421008)摘 要:无机化学实验的开放化、综合化、微型化以及绿色化,已成为实验改进的目标。
该文根据绿色化学的理念,对无机化学实验课程中的高锰酸钾制备实验的装置进行了改进。
改进后的实验结果良好,提高了产率,节省了原料盐酸和碳酸钙的用量,实现了该实验向绿色化学的转变。
关键词:绿色化学;无机化学实验;改进收稿日期:2010-06-12中图分类号:O 61 文献标识码:A 文章编号:1674-344X (2010)8-0130-03基金项目:衡阳师范学院教学研究项目(J Y 0707);衡阳师范学院无机化学精品课程资助(院教字[2008]6号)。
作者简介:杨颖群(1970-),女,湖南祁阳人,副教授,研究方向为无机化学教学与研究。
绿色化学,又称清洁化学、环境无害化学及环境友好化学。
其目的是依靠科技发展创造污染系数低、资源和能源消耗少的化学反应和生产工艺[1-4];其核心是“杜绝污染源”,是一门从源头阻止污染的化学[5-8]。
利用绿色化学的理念,对常规化学实验进行改革,尽可能减少实验室的“三废”排放,降低污染程度和不必要的浪费,使化学实验绿色化,正逐渐成为化学工作者的共识[9-11]。
绿色化学实验使用化学药品时应遵循“5R ”原则:减量(R e d u c e )、回收(R e u s e )、循环使用(R e c y c l e )、再生(R e g e n e r a t i o n )、拒绝(R e -j e c t )[12]。
绿色化学实验,改进实验技术很关键。
[4]由于实验室条件的限制,现用的一些无机化学实验在教学过程中还没有达到绿色化的要求,例如:在由北京师范大学、东北师范大学等无机化学教研室编的《无机化学实验》(第三版)中,高锰酸钾的制备实验用到二氧化碳气体。
[13]做该实验时学生一般用启普发生器这种常量容器来制备二氧化碳,而且实验过程中未反应的二氧化碳气体没有被收集和再利用,这样造成了二氧化碳利用率低,盐酸用量很多。
为此,本文对该实验的装置进行了改进。
改进后采用常微结合及封闭循环装置,实验结果良好,实现了该实验的绿色化。
1 实验部分1.1 制备高锰酸钾的实验原理又叫过锰酸钾,俗称灰锰氧、P P 粉。
它是一种强氧化剂,可以杀灭细菌,为家庭必备的常用消毒药。
高锰酸钾制备和纯度分析原理如下:(1)制备反应3M n O 2+K C l O 3+6K O H 熔融3K 2M n O 4+KC l +3H 2OC a C O 3+2H C l C O 2←+C a C l 2+H 2O3K 2M n O 4+2C O 22K M n O 4+M n O 2↑+2K 2C O 3(2)纯度分析2M n O -4+5C 2O 2-4+16H +2M n 2++10C O 2←+8H 2O根据草酸质量m (g )、滴定草酸时消耗高锰酸钾溶液的体积V K M n Q (m L )、高锰酸钾溶液的总体积V 总(L )、高锰酸钾的质量m s (g ),可求出产品中高锰酸钾的百分含量:C K M n O 4=2m H 2C 2O 4·2H 2O ×1035M H 2C 2O 4·2H 2O ×V K M n O 4(m o l /)K M n O 4%=C V 总m s×100%1.2 主要仪器、材料和试剂铁坩埚,酒精喷灯,启普发生器的代用装置,三颈烧瓶(150m L ),烘箱,酸式滴定管(50m L ),坩埚钳,泥三角,铁棒,气囊,螺旋夹,三通玻璃管。
二氧化锰,氯酸钾,氢氧化钾,盐酸(6m o l /L ),碳酸钙(块状),草酸,硫酸(6m o l /L ),硫酸锰(2m o l /L )。
1.3 制备高锰酸钾的实验步骤(1)二氧化锰的熔融氧化制备锰酸钾称取3.0g 二氧化锰粉末、2.5g 氯酸钾和5.2g 氢氧化钾,按教材[14]上的实验方法,将二氧化锰熔融氧化制备锰酸钾熔融物。
冷却至室温,用铁棒捣碎,将熔融物连同铁坩埚一起放入盛有适量蒸馏水的烧杯中,小火共煮。
待熔融物全部溶解后,取出坩埚,得到锰酸钾溶液。
(2)锰酸钾的歧化制备高锰酸钾·130·按图2连接好装置,往启普发生器的代用装置中加入20m l盐酸(6m o l/L)和适量的块状碳酸钙,同时,将锰酸钾转移到三颈烧瓶中。
关闭螺旋夹3、6,微开旋塞2,打开螺旋夹4、5,趁热往锰酸钾溶液中通入C O2气体,并与之发生反应。
没有反应的C O2被收集到气囊7中。
待气囊7收集到较多气体时,关闭旋塞2和螺旋夹4,打开螺旋夹3、5、6,轻轻挤压气囊7,使气囊中的气体缓缓地压入锰酸钾溶液中,并与之再接触,发生反应。
余下的C O2气体又被收集在气囊8中。
接下来,将气囊8中的气体挤压入气囊7中。
如此反复,直至锰酸钾完全歧化。
抽滤,将滤液的蒸发浓缩,至表面出现晶膜为止。
自然冷却结晶,抽滤,得到暗紫色的针状高锰酸钾晶体。
将产品放入烘箱中, 80℃下烘干,冷却后称重,计算产率。
(3)高锰酸钾的纯度分析准确称取1.2-1.3gH2C2O4·2H2O于锥形瓶中,用50m L蒸馏水溶解,在70-85℃水浴中恒温10m i n,加入2m LH2S O4(6m o l/L)和2滴M n S O4溶液。
然后,准确称取一定质量的K M n O4产品,配成溶液备用。
用K M n O4溶液滴定草酸溶液,当溶液由无色变为浅红色(30s内不褪色),即为终点。
纪录消耗高锰酸钾溶液的体积,计算产品中K M n O4的纯度。
2 结果与讨论2.1 实验装置的改进学生在做高锰酸钾制备实验时,对于锰酸钾歧化制备高锰酸钾这一步实验,常采用的实验装置见图1。
按图1实验时,盐酸消耗量很大,其原因如下:首先,在图1中,采用启谱发生器来制备C O2,而启谱发生器是制备气体的常量容器,用的盐酸量较多;其次,在图1中,C O2没有被循环利用,未反应的C O2直接成为尾气,被N a O H溶液吸收了,这是造成了盐酸用量大的主要原因。
针对上述情况,我们对锰酸钾歧化制备高锰酸钾的装置进行了改进,改进后的装置见图2。
在图2中,制备C O2使用的是启普发生器的代用装置。
启普发生器的代用装置是半微量仪器,使用的原理与启谱发生器相同,但用它代替启谱发生器制备同样量的气体时,消耗的盐酸量确少得很多。
此外,在改进后的装置中,使用了二个气囊,且采用了全封闭装置。
全封闭实验是绿色化学的一项实验技术,是实现预防污染的比较好的实验装置,尤其是对有毒、有害气体的使用和产生的实验。
两个气囊的储存作用使C O2在反应体系中循环利用,极大地减少了盐酸的用量。
2.2 实验改进前后效果对比我们在原料氯酸钾、氢氧化钾和二氧化锰投料量相同的条件下,分别采用改进前的图1装置和改进后的图2装置进行了反复实验,制备高锰酸钾,实验结果见表1。
1—启普发生器;2—C a C O3;3—H C l(6M);4—锰酸钾溶液;5—N a O H溶液图1 改进前的锰酸钾歧化反应装置1—启普发生器的代用装置;2—旋塞;3～6—螺旋夹;7,8—气囊;9—带套管的玻璃棒图2 改进后的锰酸钾歧化反应装置表1 实验效果对比对比项目实验方法改进前改进后氯酸钾(g)2.5氢氧化钾(g)5.2二氧化锰(g)3.06m o l/L盐酸(m L)150.020.0碳酸钙(g)18.24.3高锰酸钾产量(g)2.83.0产率(%)77.883.3高锰酸钾纯度分析(%)98.398.6 由表1可知,改进前,制备高锰酸钾要消耗150m L 盐酸(6m o l/L),而改进后只需20m L;碳酸钙的用量,改进前需18.2g,改进后也减少了,只需4.3g。
因此,改进后的实验极大地降低了成本。
而且,实验改进后采用了全封闭装置,C O2的充分利用使锰酸钾歧化反应更完全,高锰酸钾的产率也比改进前高。
2.3 实验注意事项做该实验时要注意如下几点:(1)二氧化锰的熔融氧化制备锰酸钾时,一定要充分加热搅拌,否则二氧化锰氧化不完全导致产出率低;(2)溶解锰酸钾的水不宜过多,否则高锰酸钾的浓缩时间过长;(3)使用图2装置时,先要检查装置的气密性,特别是启普发生器的代用装置的气密性;(4)往启普发生器的代用装置中加入块状碳酸钙和盐酸(6m o l/L)要适量。
碳酸钙的量不宜超过代用装置中的多孔板以上的试管容积的·131·1/3,盐酸加至刚好没过碳酸钙为止;(5)使用图2装置制备C O2时,微开旋塞2,让C O2缓缓地通入到锰酸钾溶液中,以免C O2产生过快,将代用装置中的反应液体一起带入锰酸钾溶液中。
为了安全起见,最好在启普发生器的代用装置和盛锰酸钾溶液的三颈烧瓶之间接一个安全瓶;(6)在盛锰酸钾的三颈烧瓶中,用来通入气体的玻璃管,可将其末端拉细,使C O2缓慢放出,有利于C O2的充分利用;(7)检验锰酸钾是否歧化完全,可用带套管的玻璃棒9(见图2),沾取溶液在滤纸上,如果滤纸上只有紫红色而无绿色痕迹时,表明锰酸钾已歧化完全,p H在10-11之间;(8)实验完毕,气囊中未用完的C O2可供下一组的实验同学接着使用。
(9)最后的C O2尾气,可以用N a O H溶液的吸收。
本文对锰酸钾歧化反应制备高锰酸钾的装置进行了改进,用启普发生器的代用装置代替启谱发生器来制备C O2,节省了盐酸用量。
同时,用气囊收集未反应的C O2气体,采用全封闭的装置,使C O2循环利用,极大程度上降低了实验成本,预防了污染。
改进后的实验装置常微结合且全封闭循环,实现了高锰酸钾的制备实验向绿色化学的转变。
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