绿色化学理念融入中学化学实验实施案例

绿色化学理念融入中学化学实验实施案
例
摘要：传统常规的化学实验，化学药品用量大，污染大，危险系数高。

随着
化学实验教学改革的进行，将绿色化学理念融入中学化学实验势在必行。

通过
“改进实验”和“微型实验”可以有效实现绿色化学教学，同时又能实现科学、
安全、简约地开展实验，是绿色化学理念融入化学实验的主要方法。

如：通过实
验仪器装置的改进，实验药品的替换，实验顺序的改进等方式减少实验过程中废
气废液的排放实现化学实验的“绿色化”；通过使用点穴板、井穴板、微型注射
器等微型仪器代替传统试管进行反应，减少化学试剂使用量，让实验速度更快、
现象更明显，突显微型实验轻巧、简便等特点，在减少实验试剂的同时也大大减
少实验所产生的“三废”。

关键词：绿色化学理念融入改进实验微型实验
一、改进实验
在有效实现化学教学的目的，体现化学知识的准确性为前提下，科学、安全、简约地开展实验，是改进实验的主要原则。

主要方法有：实验仪器装置的改进，
实验药品的替换，实验顺序的改进。

案例：改进氯气的制取实验
的实验室制法，通常是用氧化浓盐酸的方法在中学化学课程教材设计中，Cl
2
来制取，用向上排空法来收集。

最普遍的是用浓盐酸与二氧化锰反应，氯气是黄
绿色有刺激性气味，密度比空气大的有毒气体，易液化能溶于水，故而实验室常
使用向上排空法制取氯气。

但该反应盐酸浓度较稀的时候，反应就不再进行，而
且氯气有毒、有刺激性气味，向上排空法很难控制氯气不逸出，从而产生环境污染。

考虑到绿色环保问题，将实验方法改进，在反应物的选取，生成物的收集上
调整，能做到“绿色实验教学”。

Cl
2
的制备实验设计分析比对如下：
①原教材实验设计②绿色化学实验设计对比说明
实验
药
品浓盐酸和二氧化锰浓盐酸和氯酸钾氯离子+
氧化剂+酸性
环境，氧化
剂的氧化性
不强的话还
需不同程度
加热。

课本
上的制法，
比较浪费盐
酸，用氧化
性较强的氯
酸钾，只需
加入3g氯酸
钾粉和2ml
浓盐酸，药
品使用量
少，可不用
加热直接反
应。

实
验
原理用浓盐酸与二氧化锰
混合加热制取氯气：
4HCl（浓）+ MnO
2
==
MnCl
2 + 2H
2
O +Cl
2
↑
条件：加热
用氯酸钾与浓盐酸反应制取氯气：
6HCl（浓）+ KClO
3
==
KCl + 3H
2
O +3Cl
2
↑
实验装置
原教材实验设计①加热反应的时间长，消耗的药品多，很难控制氯气不逸出，尾气吸收容易发生泄露，从而产生环境污染，影响师生的健康。

②绿色化学实验设计全程为全封闭设计，尾气处理比较完全，操作简单，无污染。

排放
体
系HCl和Cl
2
有可能会逸
出
用量少，无排放
我们在对“Cl
2
的制备实验设计”改进，使用了相对简单易操作的实验装置，缩短了实验的时间，在密闭的体系中进行反应，基本上无污染，实验制取的氯气
含量比较少，实验过程安全可控，得到更好的实验结果，让学生们通过观察现象、对比区分、分析原因、总结优劣。

二、微型实验
微型实验是在保证实验效果的前提下，尽可能少的使用化学药品来进行化学
反应，中学微型化学实验具有节省试剂、减少污染的优势，充分体现了“绿色化学”考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量的特点。

适当在化学实验课程中引
入微型实验，也是“绿色化学理念”融入化学实验的一种方式，
案例：制备氢氧化亚铁。

氢氧化亚铁制备微型实验：
①教材实验设计②微型实验设计
实
验药品
FeSO4溶液，NaOH溶液，滴管，
（苯）
FeSO4溶液，NaOH溶液，胶
帽
实
验步骤
将吸有NaOH溶液的滴管深入装
有FeSO
4
溶液的试管液面下，滴加
NaOH溶液，观察现象。

（也有方法改
进，用苯等有机溶液将FeSO
4
溶液液
封，减慢氧化速度）
用注射器取经煮沸的NaOH
溶液，将装有NaOH溶液的注射
器针头经胶帽插入到装有FeSO
4
溶液的注射器，慢慢挤压NaOH
注射器活塞，使FeSO
4
溶液，
NaOH溶液充分反应，观察现象。

实验
装
置
实验
比
对如图1所示装置，NaOH溶液与
FeSO
4
溶液反应的时候，产生的
Fe(OH)
2
极易被氧化，很难观察到白
色絮状沉淀产生，而且Fe(OH)
2
氧化过程的颜色变化也不明显。

而图2装置用苯液封，虽然减慢了氧化的速度，但是也达不到最佳的效果，且苯有一定毒性，会造成浪费试剂和环境污染。

利用注射器做成的装置，慢
慢将NaOH挤压，使溶液充分反应。

实验过程中能明显看到白色絮状沉淀产生，随后白色絮状沉淀变为灰绿色，最后变成红褐色，也就是Fe(OH)
2
产生和氧化
成Fe(OH)
3
的全过程，实验成本低，实验器材简单，效果明显。

中学化学新课程标准提出了“以提高学生的科学素养为主旨”的教学目标，
我们利用实验比对创造生动的学习情境，能让学生自主探究的学习。

在Cl
2
的制备实验比对上，我们通过对实验设计的改良，减少了实验药品的使用量，减少了
排污量。

在Fe(OH)
2
微型实验的设计上我们可以看到，减少、简洁、环保的微型化学实验不仅能降低成本，还能更好地展现实验结果。

两者都将“绿色化学”与实验很好的融合，这也是我们中学化学实验的研究的方向。

除了以上两个实验以外，还可以探索其他实验“绿色化”的改良，如喷泉实验、二氧化硫的制取及性质实验等。

“绿色化学实验设计”不仅为校本课程的研究提供一定的基础，也在实验的整个过程中不断提高教师的思维宽度和广度，增强学生自主创新能力，促进学生综合绿色化学实验技能水平的提高，促进全面发展。

参考文献:
［1］张婧. 新课标下基于实验改进的高中化学实验教学探究.河南大学2019学位论文
［2］杨娟．“绿色化学”理念下高中化学实验教学改革研究.西南大学2008学位论文
［3］赵东亚．李现山.刘凤梅.袁振东.Fe(OH)2制备反应的影响因素与实验改进.试题与研究.2014.11
［4］熊言林摇.化学教学论实验.安徽大学出版社.2004.2
作者简介：
刘志慧，女，汉族，实验师毕业于广西师范学院化学系
工作单位：广西壮族自治区南宁市第十三中学。