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2014-03-21
笔者以具体的绿色化的实验设计实例进行说明。
例如:改进二氧化硫的制取和性质实验
实验操作:在大小为“55mm×10mm”的两面胶的一面依次贴上蓝色石蕊试纸条一个,滤纸条三个。这三个滤纸条在实验前用蒸馏水湿润,并依次用品红溶液、酸性KMnO4溶液、氢硫酸溶液湿润。两面胶的另一面用玻璃棒引着贴在注射器(20mL以上)的内壁偏下位置(以活塞抽动与液体进入均不接触纸条为准)。
向注射器筒内放人0.5g左右的Na2SO3固体(为防止Na2SO3固体堵塞针头出口,在放入的过程中,药品可以放在偏离针头出口的一侧且注射器可以向该侧略倾斜)。然后推人活塞(注意活塞不要接触试纸),吸人1 ml左右的浓H2SO4,反应立即进行(反应时需注意活塞不要向下滑动,以免液体流出,在反应时吸液口最好不要脱离浓H2SO4的液面),1分钟左右可以看到蓝色石蕊试纸变红(SO2的酸性),品红溶液褪色(SO2的漂白性),KMnO4溶液褪色(SO2的还原性),附有氢硫酸溶液的滤纸上出现醒目的白色斑点(SO2的氧化性)。实验完毕后将NaOH溶液吸入针筒,对其中的气体及残余液进行处理。
实验优点:整个实验过程中SO2控制在“零污染”的水平,氢硫酸溶液纸条上出现的硫可以非常明显地看出,表明SO2被还原,硫元素完全以单质硫的形式存在。这样,通过一个实验研究了二氧化硫的多个性质,实验所用药品少,对环境几乎没有污染。
这个实验还表明,利用注射器和使实验试纸化,既能使反应在密闭体系内进行,又能减少实验的药品消耗和实验次数,节约实验时间。很多会产生毒害物质的实验都可以参考这种设计思路进行设计。
只要不拘泥于书本中现成的实验方案,在实验中不断创新,大胆探索新方案,并收集使用别人的好经验,使生毒害性物质的实验就能变成绿色化实验,为化学实验的绿色化作出贡献。
五、防护设备的选择和使用
实验室配备基本的防护设备,能够预防事故的产生,并且在事故发生后将危害的程度降到最小。目前很多学校都没有配备实验服;防护眼镜、手套和口罩;眼睛冲洗器和全身喷淋装置。在实验中常会有学生眼睛、手被液体烫伤,或者使用酒精灯不当起火等事故的发生,所以要防患于未然,做好防护的工作。
另一方面,化学实验室的空间有限,在做一些会产生刺激性气体的实验或使用挥发性溶剂的实验时,会充满毒气,虽然实验室一般会安装排气扇,这不过是将有害气体排放到别的空间、进行稀释而已,没有从根本上解决问题。因此,根据化学实验的特点和通用教室的布局特点,设计、配备回收式通风装置是很必要的。
总之,笔者认为要减少化学实验污染、实现可持续性的化学实验设计绿色化,应尽量做到选择的实验,其反应物和生成物无污染或污染小。如果是污染性较强的反应物,应考虑替换,无法替换的应该在保证现象的前提下限量使用,或者在密闭的装置内进行实验;如果是污染性较强的生成物应该做到有效地回收和处理;能循环利用的物质尽量回收利用;应该努力开发新的实验方法和实验仪器,替换有的会产生环境污染的实验方法。同时,化学实验在设计、准备、实验过程、废物处理等方面,也应该贯穿绿色化学的思想,努力减少化学实验对环境的污染,力求把学生培养成具有环境保护意识的人。为了更好地满足新课程改革的需要,充分适应新时代的要求,教师应该努力实现绿色化学实验的可持续性大发展。
本文是中学化学实验绿色化的实施研究
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