高中化学实验绿色化探索

附件1：

全国优秀教育硕士专业学位论文推荐表

单位名称：河南师范大学 填表日期：2008年 11 月 8 日 论文题目 作者姓名 侯文广 攻 硕 期 间 及 获 得 硕 士 学 位 后 一 年 内 获 得 与 硕 士 学 位 论 出版专著（名称、出版社、出版时间） 论文所产生的实际影响（对作者工作及所在单位工作） 本人在我校各年级积极推广本论文的观点，实施绿色实验方案，实验效果也非常明显，并在一年多时间内回收制取氯气实验中的二氧化锰超过六千克，受到老师们的称赞，受到学校好评。同时学生的绿色和环保意识显著提高。其他学校也在采用，收到良好的社会效果。 发表学术论文（题目，刊名，时 间，社会影响） 论文答辩日期 2007年6月2日 高中化学实验绿色化探索 学科专业方向 学科教学·化学 文 有 关 的 成 果 中文论文摘要（论文选题的意义，论文运用的主要研究方法，主要研究成果，主要参考文献） 获奖项目（名称、等级及时间） 基于论文中本人研制的仪器，我于2007年8月3日申请国家发明专利一项-----净气装置，申请号：2007101289292 现行高中教材中的化学实验存在许多污染问题，不利于培养学生的绿色意识，直接危害着师生的身体健康。在人们的环境保护观念日益增强的今天，实现化学实验绿色化变得非常紧迫。 要实现中学化学实验绿色化，必须解决两个问题：1、培养学生的绿色化学意识，提高全民的环保素养。2、改革高中化学实验，消除现实存在的污染。针对这两个问题，论文总结了对学生绿色实验意识进行培养的重要性，及其一系列的培养途径和方法，讨论了与培养内容有关的一些问题。并以丰富的绿色化学资料和绿色实验设计方案为依托，以无数次的反复试验为基础，对教材中每个实验进行逐个研究，根据绿色化学原理提出了一套绿色实验设计方案。 现有仪器设备，不能较好的吸收实验中释放出的有毒气体，只能用通风设备排入空气，设备昂贵而污染并不能消除。论文又推出了自行研制的毒气罩和组合试管，能使有毒气体变为其他物质，避免污染大气。其中的毒气罩，可以用于实验中，也可以用于吸收实验以外的其他有害气体，是净化环境，消除空气污染的有效工具！ 更系统的绿色实验理论，更详尽的绿色实验方案，为中学化学教师提供了有益参考，使绿色实验变得安全可靠，切实可行。一定会对我们的绿色化事业起到积极的推动作用，使高中化学实验绿色化早日实现。 论文总结了培养学生绿色实验意识的重要性，培养途径和方法，针对高中化学实验的环境污染问题，对每个实验进行研究，在多次实验的基础上，自行设计了一些实用的实验装置，对现行教材中的实验装置进行了改进，解决了中学化学实验中的环境污染问题。发明的“净气装置”已通过国家专利局的实质审查。同意推荐申报全国优秀教育硕士专业学位论文。 专家签字： 牛新书 同意推荐。 学位评定委员会分会主席（签章）：卓克垒 单位公章 2008年12月8日 专家推 荐理由 单位推 荐意见 说明：学科专业方向包括教育管理、教育技术、小学教育和学科教学，其中学科教学要说明具体方向，如学科教学（数学）。本表可附页。

单位代码 学号 10476 0403182017 G633

分类号 硕

士学位论高中化学实验绿色化探索 专业、方向 ： 学科教学.化学 申请学位类别 ： 教育硕士 申

请

人 ： 侯文广

指导教师 ： 蒋 凯 教授

二００七年四月

文

Study on Environment Amicable Methods for

Chemical Experiments of Senior Middle School

A Dissertation Submitted

to the Graduate School of Henan Normal University

in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Education

By：Hou Wenguang

Supervisor：Jiang Kai

Date: 2007. 4

摘 要

现行高中教材中的化学实验存在许多污染问题，不利于培养学生的环保意识，也对师生的身体健康造成危害。在人们的环境保护观念日益增强的今天，实现化学实验绿色化变得非常紧迫。

要实现中学化学实验绿色化，必须解决两个问题：一是培养学生绿色意识，二是改革高中化学实验，消除现行实验的污染。针对这两个问题，论文总结了培养学生绿色实验意识的重要性及其培养途径和方法，在反复试验的基础上，对教材中每个实验进行逐个研究，根据绿色化学原理提出了一套绿色实验设计方案，自行设计了一些实验装置，对现行教材中的实验装置进行了改进，解决了中学化学实验中的污染问题。

现行实验中产生的的有毒气体，只能用通风设备排入空气，设备昂贵而污染并不能消除。我们改进和自行设计的实验装置（毒气罩和组合试管等），能将有毒气体生成无毒物质，避免污染大气。这些绿色实验设计方案已在中学化学实验中使用，为中学化学教师提供了有益参考。通过对绿色实验设计方案的不断改进、优化，使实验装置更加安全可靠，切实可行。绿色实验设计方案的实施，有利于改善中学化学实验教学环境，增进学生的绿色化学和环境保护意识，提高全民的素质，实现社会的可持续发展。 关键词：高中化学实验，绿色化学实验，实验方案，实验探索

Abstract

Currently, lots of pollution problems exist in the experiments involved in senior middle school chemical courses, which give bad influences on cultivating students’ environmental protecting spirit and cause damage to the health of both teachers and students. Nowadays, environment protection has been deeply rooted in people’s conception and received intensive attention, thus it is imperative for us to construct environment amicable methods for chemical experiments.

In order to make the chemical experiments environment amicable, two problems need to be solved at first, one is cultivating the students with environmental protecting spirit and another is reforming the current chemical experiments of senior middle school to annihilate the pollutions caused by these experiments. This thesis summarized the significances and the methods of cultivating students with environmental protecting spirit, investigated chemical experiments of the text book based on the repeated experiments and proposed a series of environment amicable schemes according to the green-chemistry principles, in addition, some experimental devices were originally designed to improve the current experimental methods and finally eliminate the experimental pollutions.

Poison gases emitted from the current experiments can only be ventilated into atmosphere via laboratory venting equipments which cost a lot and can not effectively eliminate the pollutions. We improved and originally designed experimental devices such as poison mask, assembled tubes and so on which can convert the poison gases into harmless therefore avoid the atmosphere contamination. These methods have already been applied in chemical experiments of the senior middle school providing teachers with beneficial examples. By means of the constantly improvement and optimization of the experimental methods, the experimental devices could be more safe and manageable. The employment of these methods can ameliorate the experiment conditions of the senior middle school, enhance the environmental protecting spirit of the students, improve the overall quality of the people and achieve the sustainable development of the society.

Key words: chemical experiments of senior middle school, environment amicable chemical experiment, experiment methods, experiment investigation

目 录

1. 引言… ………………………..…………………………………………………………1 1.1 绿色化学与化学实验绿色化产生的背景…..………………… ………………………1 1.2 绿色化学实验在我国发展的现状……..……………………… ………………………1 2. 绿色化学实验的理论基础….…………………………… ………… …………………3 2.1 绿色实验原理 ……..……….………..…………………………………………………3 2.1.1绿色化学…………………………..….…………………………………………………3 2.1.2化学实验绿色化概述 …………………….……………………………………………4 2.2 实现中学化学实验绿色化的途径…………..…………………… ……………………4 2.2.1通过绿色化学的理论和方法实现化学实验绿色化….……………..…………………5 2.2.2发展微型实验……………………………………………………... .. …………………8 2.2.3最绿色化的途径——计算机辅助与多媒体仿真实验…………...……………………9 2.2.4简约化实验…………………………………………………….………………………11 2.2.5降低试剂浓度… ……………………………………………… ……………………11 2.2.6加大实验投入，改善实验条件……………………………….………………………12 2.2.7进一步进行化学教材改革…………………………….………………………………12 2.3 培养学生绿色实验意识…………………………………….…………………………12 2.3.1化学教师要努力提高自身素质……………………….………………………………13 2.3.2培养内容…………………………………………….…………………………………14 2.3.3 培养方法………………………………………………………………………………16 3. 绿色实验改革实践………………………… …………………………………………21 3.1 介绍本人研制的实验仪器………………………………… …………………………22 3.1.1毒气罩……………………………………………………….…………………………22 3.1.2组合试管………………………………………………….……………………………23 3.2 对有毒气体逸出的实验进行改进………………… …………………………………23 3.2.1污染较重 需要改进装置的实验……………….……………………………………23 3.2.2只需加毒气罩的实验…………………………….……………………………………36 3.3 对产生残渣的实验进行改进…………… ……………………………………………38 3.4 对产生废液的实验进行改进……… …………………………………………………40 3.5 基本没有污染的实验……………… …………………………………………………43 4. 结论………………………………… ……… ………………………………………44 参考资料 …… ………………………….……………………………..………………45 致 谢…… …………………………………………………………..…………………47 独创性声明…………………………………………..…………………………………48 关于论文使用授权的说明…………….…………………………….…………………48

1 引 言

1.1绿色化学与化学实验绿色化产生的背景

环境保护问题是人类面临的三大问题（人口、能源、环境）之一。地球只有一个，地球环境的好坏直接关系到人类能不能生存下去的问题。因此，实施可持续发展战略、重视环境保护已成为世界各国的焦点，保护人类的生存环境已成为人们的共同呼声。化学污染对环境、人类健康、社会发展的危害，越来越受到社会的普遍关注。人们逐渐认识到，化学在造就更好的物质，创造更美好生活的同时，也为人类带来了严重的污染。自然界中从未发现过的人工合成化合物正在以高速度增加，估计已有96000种化合物质进入人类环境，其中有许多是有毒化学物质，这些有毒物质通过各种可能的途径危害着人类的健康，而且，化学品的生产、使用与处理，给环境造成越来越严重的污染。起初人们试图通过减少废气、废水和固体废弃物的排放量来解决污染问题，而后又通过法规来对废弃物进行管理。废物控制和处理，环保监测、达标，事故责任赔偿等费用使加工费用大幅度上升。因此，从环保、经济和社会的要求看，化学工业不能再使用和生产有毒、有害物质。在严峻的现实面前，人们开始大力研究与开发“从源头上减少和消除污染”的化学途径和方法。1990年美国颁布了污染防治法案，将污染防止确立为美国的国策，在该法案中第一次出现了“绿色化学”一词，其定义为：采用最少的资源和能源消耗，产生最小的排放的工艺过程。

今天，绿色化学已成为全世界各国普遍接受并大力倡导实施的“人类、自然、环境” 等可持续发展战略方针的重要组成部分。化学教育是实施绿色化学的开端，教学实验是其中的关键所在。因此，绿色化学教学实验，便成了绿色化学乃至整个可持续发展的一个重要环节，绿色化学实验作为一个名词在化学界被叫响。

1.2绿色化学实验在我国发展的现状

在我国，这种预防化学污染的理念和实践也正日益被认识、接受和重视。为迎接世纪挑战的迫切需要而制定的《国家重点基础研究发展规划》，亦将绿色化学的基础研究项目作为其中的重要方向之一。

绿色化学实验，也是新课程反复强调的重要内容。《化学课程标准》在课程性质中

明确指出，要让学生懂得运用化学知识和方法去治理环境污染。在教学中实施绿色化学教学，引导学生往绿色化学实验方面努力，让他们从化学启蒙教育的初始阶段就受到良好的绿色行为的熏陶。因此，中学是进行绿色化学教育的关键之所在。必须将绿色化学思想贯穿于中学化学教育尤其是化学实验教学整个过程中。中学化学实验，直接反映化学与环境的关系，是进行绿色化学教育的前沿阵地。

然而，目前高中化学实验教学中存在许多问题，一：有一定数量的有毒物质的制备和性质实验（如氯气的性质和制备实验，二氧化硫的制备和性质实验，硫酸、硝酸的性质实验，有机物的制备和性质实验??），这些实验对老师和学生身体健康的影响和对环境造成的污染是不可忽视的。二：目前学生数增多，学生分组实验所需的药品用量、化学仪器及实验后的废液、废气大量增加，所造成污染也愈加严重。另外，中学化学实验所用药品种类繁多，试剂变化多，排放的污染物成分相当复杂，而且浓度高，累积的污染严重。而我国的中学实验室还没有达到直接处理实验废弃物的能力，措施原始、不够科学。这些问题的存在，不仅造成污染，危害师生健康与环境，而且会对学生的环保意识造成不良影响。实现绿色化学实验，无害化处理实验的废弃物，争取达到零排放，已是迫在眉睫的事。因此，必须用绿色实验观点，从节约资源和防止污染的角度来重新审视和改革当前的化学实验教学。

对学生绿色实验意识进行培养需要化学教师的系统的理论知识进行教育和指导；改革污染实验也必须具备现实的绿色实验方案。然而，纵观目前专著和文章我们发现，展现在我们面前的，都是一些零零总总的资料，甚至没法得到一个完整的实验方案供我们应用。因此，本文以绿色化学理论为基础，总结出一系列绿色实验理论。以无数次反复试验为依托，逐个研究了教材中的每个实验，提出了一套实用的绿色实验方案。这两部分内容，归结为绿色化学实验的理论基础、绿色实验改革实践两个部分。弥补了以上不足，为实现高中化学绿色化提供了可靠的参考。

2 绿色化学实验的理论基础

实现中学化学实验绿色化，首要条件是提高学生的绿色实验意识。而培养学生的绿色意识，需要各学科教师对学生进行环保教育。化学教师的责任尤其重要，既要懂得绿色化学原理，掌握教育方法，又要身体力行，为中学化学实验绿色化探索路径！

2.1绿色实验原理

2.1.1绿色化学

绿色化学（Green Chemistry），又称环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry），环境友好化学（Environmentally Friendly Chemistry），清洁化学（Clean Chemistry）。是指从污染预防的基本思想出发，在化学品生产的始端就采用预防的科学手段，实现整个过程和终端均为零污染或零排放，设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用，并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程。

绿色化学的研究内容：（1）开发“原子经济”反应（即反应具有高选择性，极少副产品，甚至实行零排放）。（2）采用无毒、无害的原料。（3）采用无毒、无害的反应条件(催化剂、溶剂)。（4）采用无毒、无害的溶剂。（5）利用可再生的资源合成化学品。（6）产品应是对环境友好的。

它的具体内涵之一体现在―5R‖上，即：

(1) 减量：Reduction―减量‖是从省资源、少污染角度提出的，包括两层意思： ① 减少资源用量，在保证产量的情况下如何减少用量，有效途径之一是提高转化率，减少损失率； ②减少―三废‖排放量，主要是减少废气、废水及废渣(副产物)排放量，特别是排放废水量必须降低到一定标准以下。在我国的台湾，实验室废水排放制定有严格的标准。

(2) 重复使用：Reuse重复使用不仅是降低成本的需要，也是减废的需要。如下文实验改进中，双氧水分解所用的催化剂，是将银或者二氧化锰固定下来。

(3) 回收：Recycling回收可以有效实现―省资源、少污染、减成本‖的要求，回收包括：回收未反应的原料，回收副产物(含―三废‖)，回收助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。如：本文化学实验改进中各种产物的回收方式。

(4) 再生：Regeneration再生是变废为宝、节省资源能源、减少污染的有效途径。它

要求化学产品生产在它设计的开始，就应考虑到有关原材料的再生利用。如下文实验改进中，制取氯气所用的二氧化锰即可再生。

(5) 拒用：Rejection指对一些无法替代，又无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用，是杜绝污染的最根本方法。

绿色化学的另一个核心内容是“原子经济性”，即充分利用反应物中的各个原子，因而既能充分利用资源，又能防止污染。原子利用率越高，反应产生的废弃物越少，对环境造成的污染也越少。

在学术界被日益重视的绿色化学现代内涵已得到理解，但它的概念与内涵在教学中也应得到贯彻，它的应用在实验中应该得到推广。特别是中学化学教学，面对的是接受启蒙化学教育的中学生，贯彻绿色化学内涵，推广绿色化学成果显得尤为重要。

2.1.2化学实验绿色化概述

所谓“绿色”，是指一种保护环境，保护资源，可持续发展的理念。化学实验绿色化是以绿色化学的理念和方法为核心和基本原则，对化学实验进行改进，使化学实验过程达到绿色化的方法。它是绿色化学理念在实际工作中的体现，其最终目的是使化学及其应用达到与人类生存环境的协调，也就是绿色化的要求。当然，它还应满足技术上经济合理的传统要求。

（一） 绿色化学实验遵循绿色化学的12条原则 (1) 防止污染优于污染后形成处理。

(2) 设计合成方法时应最大限度地是所有的材料最终全部转化于产品中。 (3) 设计化学产品时应尽量保持其功效，降低其毒性。 (4) 尽量不用辅助剂，需要使用时应尽量采用无毒物质。

(5) 能量使用应最小，并应考虑其对环境经济的影响，合成方法应在常温常压下操作。 (6) 最大限度地使用再生原料。 (7) 尽量避免不必要的衍生步骤。 (8) 催化剂优于化学计量试剂。

(9) 化学品应设计成使用后容易降解成为无害类物质。 (10) 尽可能使反应中生成的物质对人类环境无毒性或毒性小。 (11) 分析方法应能真正实现在线监测，在有害物质前加以控制。

(12) 化工生产过程中，各物质的选择和使用，应使化学事故的隐患最小。 （二）绿色化学实验的研究内容

绿色化学实验是设计研究没有或尽可能小的环境副作用的、并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程。它是实现化学实验中污染预防的基本和重要的科学手段。绿色化学实验研究的内容显然要包括化学反应过程的4个基本要素：一是研究、变换、设计、选择对人类健康和环境友好的原材料或起始物；二是途径；三是研究最好的转换反应和催化剂；四是设计或重新设计对人类健康和环境更安全的目标化合物（产品）。 （三）绿色化学实验的目标

绿色化学实验是以绿色意识为指导，以最终杜绝化学实验这个污染源，实现绿色化学为最终目标。绿色化学实验的最大特点在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放和零污染。 （四）绿色实验的设计要求

如果一个化学实验对环境无物质种类改变的影响或物质种类改变量极小，就可以说该化学实验达到了绿色化学实验的要求，具体标准如下：

（1）化学实验反应中原子的利用率达100%。如：

Si+C=== SiC

（2）化学实验体系放给环境的物质种类是环境体系正常组分中所固有的。如放出的气体是空气中固有的正常组分O2，N2，H2O，CO2等。例如CO还原Fe2O3实验中，尾气燃烧后转化为CO2放空。

（3）实验体系不向环境放出物质。如下文：实验改进中，温度对化学平衡移动的影响实验（2NO2===N2O4+Q），利用简约化实验在密封体系中进行。

（4）会造成污染的废弃物集中收集并处理后转化为非污染物。让学生知道随意排放污染物是一种错误的行为，甚至是一种违法行为。

（5）在实验现象明显的前提下，对不可避免会形成污染的实验尽可能使其微型化，本着能小不大，能少不多的原则设计，使污染达到最小值。

2.2实现中学化学实验绿色化的途径

实现中学化学实验绿色化，是一个较为新鲜的事物，没有直接的现成路径可走，只有我们化学教师，在自己的工作中，根据已有经验，结合各种相关资料，刻苦钻研，

勤于探索，才能创造性地开发设计出没有污染的实验方案。以下简约说明我在这方面的一些体会，为在化学实验绿色化事业中辛勤耕作的参于者提供参考。

2.2.1通过绿色化学的理论和方法实现化学实验绿色化

经过十几年的研究与探索，绿色化学领域的先驱研究者已经总结出许多理论和原则。这些理论和原则对中学化学实验的绿色化具有重要的参考价值。

根据这些原则，中学化学实验的设计与改进应该做到以下几点： （1）污染防止优于污染治理

随着环境安全事件的不断披露、社会环境意识的不断提高，近20年来，化学物质的处理与消除费用变得越来越高。一般来说，一种化学物质的毒性越大，其处理费用也越大。废物处理与处置的费用在化学工业中占了相当大的比例。因为，废物一经形成就需要相应的分离、处理等程序，而这些废物一旦对人类健康及环境产生污染，所造成的损失是难以估量的。因此，预防污染永远优于治理污染。解决这一问题的唯一办法就是用绿色化学技术来防止或减少毒物的使用与产生，中学化学也不例外，实验的设计与改进都应该首先考虑这个问题。例如，实验室制取氧气的反应，过去的教科书中通常是采用加热高锰酸钾或加热氯酸钾这两种方法来进行，这样，废弃物复杂，污染环境，而国外许多国家的教科书在制取氧气时，大多使用过氧化氢分解的方法。过氧化氢分解反应除产生O2外，生成的副产品是对环境无污染的H2O（而且，双氧水生产过程中能耗少，成本也比较低，原料可以重复使用）。基于这一反应的绿色化特点，现行教科书在介绍实验室制取氧气的方法时，选用了―过氧化氢分解‖的反应。 （2）原子经济性实验设计

所谓“原子经济性”，是指化学反应应该最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使它们都结合到目标分子(产物)中去，则该反应就没有废物或副产物的排放，从而达到零排放(即没有副反应、不生成副产物、不产生废弃物)。因为原料中的原子均得到了充分的利用，被称为原子经济反应。

一个化学反应的原子经济性程度可以用“原子利用率”来衡量。100%的原子利用率，是化学实验绿色化设计所追求的理想目标。例如完全的加成反应就是一个原子经济性的反应：

CH2=CH-CH=CH2 + CH2=CH2 —→ 环己烯

原子利用率=[82／(28+54)]×100%=100% （3）使用和生产无毒性的物质

化学实验绿色化的目的是（在化学设计的各个方面）将化学过程的危害降至最小。危害性是一个化学物质的固有性质，不会改变。因此，在化学设计中应充分考虑各物质的危害性，采用各种方法与手段将其降至最小。从根本上消除或减少危险，是最佳的污染防止方法。

例如在强弱电解质的导电性比较实验中，教材用的酸、碱、盐分别是：盐酸、醋酸、氢氧化钠、氨水、氯化钠。其中盐酸、氯化钠在通电时，会发生电解，产生有毒物质（氯气），如果用稀硫酸代替盐酸，用硫酸钠代替氯化钠，既能达到比较电解质导电能力强弱的目的，又能避免氯气的污染，一举两得。 （4）尽量不用辅助剂或在必要时采用无毒物质

在化学实验过程中，几乎处处都在使用辅助剂，这些辅助剂多数会对人类和环境产生负面影响。例如，氯仿、四氯化碳及苯等芳香化合物长期以来被认为同人类致癌有关，所有这些物质，由于具有优良的溶解性，被广泛的使用，可是，我们在利用它们的这些优点的同时，也对人类健康、环境及我们居住的生物圈带来了危害。

在药品使用上，应尽量不用那些有毒物质，而寻找一些生物性质无污染的药品来替代，如在双氧水分解实验中，用二氧化锰作催化剂，可改用土豆、动物血液等生物催化剂，或者把二氧化锰固定下来，和在水泥当中，反复使用。 （5）化学品尽量设计成使用后易降解为无害的物质

以往化学品的设计很少考虑使用后的处理及其对人类健康与环境可能造成的影响，许多化学品在环境中根本无法降解，这些“持久性化学品”被使用后释放到环境中，在环境中保持原状或被各种植物和动物吸收，并在动物体内累积放大。通常，这种累积可对人类和生物体产生危害，包括直接的影响和间接的中毒。因此，降解过程的开发与设计应充分考虑其对人类健康、生态系统、野生动物及整体污染的影响。 （6）加强药物回收 重视循环利用

在实验过程中，能多次使用的物质应该不断重复使用，这不仅是降低成本的需要，更是减废的需要。过去，废液、废渣经常作为废弃物而被处理掉，这实际上是不重视环境，不重视节约的表现。如在二氧化锰和浓盐酸制取氯气的实验中，按照传统观念，得到氯气之后，其它物质就都进入下水道中。然而，从理论上说，二氧化锰可以不断地重

复使用（见实验改进部分）。

2.2.2发展微型实验

在化学界，20世纪中期出现了半微量有机合成、半微量定性分析的热潮。1982年美国的Mayo和Pike 等人为安全的需要着眼于环境保护和实验，他们开始在基础有机化学制备实验中采用主试剂在mmol量级的微型制备实验，取得了成功。他们的经验在第187届美国化学会（1984）上受到重视，1986年Mayo等编著的《微型有机实验》出版，在世界上许多国家掀起了化学实验微型化的热潮，接着在普通化学实验室、无机化学实验以及中学化学实验中采用了微型实验技术。

我国微型实验的研究起步于1988年，是以大一化学实验和中学化学实验的研究为起点的，现在我国已经召开了四次全国微型化学实验会议，将微型化学实验的研究课题列入高校化学教育研究中心的科研规划，并将微型化学实验写进了《九年义务教育全日制初级中学化学教育大纲(试用)》本中。仪器研究机构也已开发研制了许多微型化学实验仪器，基本上能够完成中学化学绝大部分实验。

微型化学实验（Microscopic Chemical Experiment或Microscopic Laboratory，缩写为M．L．）它的核心就是使―实验药品微量化，实验仪器微型化‖。即：在微小型的仪器中，用尽可能少的试剂来进行试验(一般为常规量的1/10--1/1000)，有些微型实验甚至可以在滤纸上完成。它是在绿色化学思想下用预防化学污染的新实验思想、新方法和新技术对常规实验进行改革与发展的必然结果。是可持续发展战略在化学实验中的具体体现。

微型化学实验的特点：微型实验仪器使用方便、便携，能够实现人手一套，便于实施边讲边实验，因而大大地激发了学生化学学习的兴趣。由于试剂的用量大大减小，从而减少了相关辅助材料如：水、电的消耗，降低了实验成本，同时也使爆炸、燃烧、中毒等事件相应减少，提高了实验的安全性，由于“三废”量很少，改善了实验环境，极大的减少了对环境的污染，因此，贴近绿色化学要求，是实现绿色化学实验的最为重要可行的措施之一。

微型实验在国际上已进入了快速推广阶段，其中一个最为显著的标志就是在中学生化学奥林匹克竞赛的实验题中出现了以微型实验的思想来命题的现象。然而，在我国，其发展速度却比较缓慢，上海市教研室孙元清教授说“记得有一届奥林匹克化学竞赛，在实验考试时，我国的选手连仪器都没有看到过，更不用说去操作它了。还好，他排在

后边而且聪明，认真地看了前面几个人的操作，轮到他时总算顺利通过了，并且获得了金牌。另一届奥林匹克竞赛就没有那样幸运了，我国的参赛选手理论考试得了满分，但是实验考试是微型实验，跟我国教学的传统实验相去甚远，结果考砸了。”

为了赶超世界，为了绿化实验，我们都有责任大力推行微型实验。如果学校资金有限，我们化学教师应自己动手，对实验进行逐一研究，根据其反应原理和条件，自行设计新方案，提出自己科学的新思路，对原有实验不断优化，力求使自制的仪器微型化，同时具有实用性、多功能性，封闭性好，时代感强等性能。 化学实验各有特点，必要时也可采用常规的小量实验仪器和设备，如指示剂与酸或碱作用的实验、Fe3+的显色实验等可在点滴板上进行。

微型实验的设计是当前我国化学实验改革的大方向。

2.2.3最绿色化的途径——计算机辅助与多媒体仿真实验

教学实验，甚至是设计性的实验中的许多步骤，通常都是经过前人无数次试验并获得成功后的实验，其每一步的结果基本上都可以由理论进行预测和解释。由此，国内外已开发出计算机仿真教学实验软件。

多媒体仿真技术，是虚拟仿真发展的现实途径，包括:可视仿真、多媒体仿真、虚拟仿真，计算机模拟化学实验技术是多媒体仿真在化学实验中的具体应用，是化学实验摆脱实物教育的一场革命。

以计算机为中心的多媒体技术具有处理文字、图像、图形、音频和视频等多种媒体信息的功能。它的最大特点是：通过计算机辅助教学（Computing Aided Instruction 简称CAI）模拟化学实验，能使学生在轻松愉快的环境中学习化学原理和实验方法，同时还有效地克服实验带来的污染和不安全的因素，是一种化学试剂和仪器装置“零投入”以及“废弃物零排放”的特殊实验方式，是绿色化程度极高的“实验”，它能将许多不能或不易做的实验通过计算机模拟得以完成；也能对于那些药品消耗量大或易爆、操作不易控制或必须使用有毒有害试剂的实验，采用多媒体进行模拟化学仿真；还有些实验虽然可以演示，但反应过程无法看到，可信度小，学生难以理解；这时可以用计算机制作逼真的模拟课件，帮助学生摆脱这些认识障碍。尤其是对那些设备复杂、试剂昂贵、反应周期长的实验、常规试验不易开设，但又很重要，这样的实验利用多媒体可以生动有趣的表现出来，起到很好的效果。

教师演示实验，最主要的目的是让学生掌握相关知识和实验原理、培养学生的观察力，而对培养学生动手能力无太高的要求，这非常适合用多媒体进行模拟实验，既避免了这类实验所需消耗和造成一定的污染，又能让学生观察到实验中的有趣现象，避免因操作而带来的实验误差从而使学生掌握准确、印象深刻，起到更好的效果。

学生分组实验中，传统的方法经常是学生按照课本和老师的方法照做一遍，这样无形中扼杀了学生的创造力，而且一旦学生操作失误，不仅会引起实验失败，也可能引起实验事故，更会引起学生的恐惧心理，影响学生学习化学的兴趣，采用多媒体技术，不仅可以避免事故，而且可以模拟呈现因违反实验操作而导致的严重后果。这样，学生可在计算机前亲自动手，自由操作，反复模拟实验的全过程，对实验中的各种试验技术和实验条件进行反复的比较和选用，观察实验现象，从而得到相应的认识，对主要的实验技术有更深的认识和理解。

对于基本操作实验，可以让学生在计算机前先进行模拟操作，以掌握正确的操作和对不正确的操作的纠正，达到熟练掌握的目的，再进行实验，将大大提高学生实验的有效性。

对于一些较为复杂的实验，例如在设计性实验中设计新的化学过程时，既要考虑产品质量性能好，价格低廉，还要产生最少的废物和副产品，而且要求对环境无害，其难度之大是可想而知的。而计算机可以储存大量已有化学反应的资料和数据，并能对比和判断反应的合理性和可行性，因而计算机辅助反应能够大大减少探索性试验次数、减少实验过程并开发出对环境无污染的化学技术，这正是绿色化学所要达到的目的。

目前在国际上，信息技术引入到化学教育已轰轰烈烈，各国纷纷出台课程标准等政策，规范加强信息技术进入化学课程。

Chemlab是美国ModelScience开发研制的一款交互式的化学实验模拟软件，该软件具有强大的功能，能够细致地再现多数化学实验的过程和现象。象作普通实验一样，选择所需的仪器和药品进行操作，即可出现相应的现象。

在我国，金华科仿真化学实验室软件具有化学仿真实验平台，在化学仿真实验平台中，学生可以自由的搭建实验仪器、添加药品，并让它进行反应。它不但有逼真的现象还能为我们提供准确的实验数据。

另外，借助因特网，我们还可以下载大量课件，供实验教学使用，因此，多媒体为实验教学提供了最具绿色的途径。

然而，网上大量的丰富的化学教学教研资源，处于无序分散状态。而且和教学同步实用型资源缺乏，多媒体素材如声音，图像，动画等演示材料尤其缺少。而这些又是化学教师经常要用的备课资源，因此，需要我们进行优化组合、补充、整理，这样，化学教师应具有一定的信息技术水平，而目前较常见的课件编写软件（如PowerPoint、Authorware6、Flash、Frontpage等）大部分化学教师还不会使用。新世纪信息社会背景下，为使我国化学教育在国际竞争中站稳脚步，能够培养新时代国家建设新型人才，我们化学教师必须努力提高自己的信息技术能力。

2.2.4简约化实验

所谓简约化实验，是指由专门工厂经过精心设计、组合、加工的实验仪器，其中盛有相应的药品，围绕某个特定的目的所设计的单元实验。它装置简单，操作方便，现象明显，节约药品、减省时间、安全可靠，不产生污染，是一种全新概念的化学实验。简约化实验成品是一种可以回收、没有公害的产品。例如：本文实验改进中的氯化铵不稳定性实验，传统方法是将氯化铵装入敞口试管，在酒精灯上加热，使氯化铵分解，这样会有NH3和 HCl逸出，污染环境。利用简约化实验，将氯化铵晶体事先密封在玻璃管内，用酒精灯加热玻璃管的一端，会看见NH4Cl变成白烟，在上端凝聚成白色固体，用完后将密封管保存，可以反复使用，不用繁琐的准备过程，不用每次都消耗NH4Cl，而且避免了所生成的氯化氢和氨气排入大气。

类似的实验有很多：如碘的升华实验、温度对化学平衡的影响实验，二氧化硫漂白品红溶液等等。

2.2.5降低试剂浓度

现行中学化学教材中，有些实验降低药品浓度也可达到预期试验目的，如配制一定物质的量浓度的溶液，将配制的2.0mol/l NaCl 溶液改为1.0 mol/l 。银镜反应中，将银氨溶液、氨水浓度均可由2％降为1％，而卤素离子检验中，硝酸银浓度可降为0.1％。指示剂如酚酞、石蕊、甲基橙、品红等特别是酚酞和石蕊，因为它们变色很灵敏，即使用微量药品也会有明显的现象和效果，可将原浓度为0.5％～1.0％，减少到0.1％～0.25％。再如：浓度对化学平衡的影响的演示实验中硫氰酸钾、三氯化铁溶液的浓度可分别由0.01 mol/l降低为0.0005 mol/l、1 mol/l 降低为0.5 mol/l 都会有明显效果。这样

既节约了药品、保证了实验效果，又减少了环境污染。

2.2.6加大实验投入 改善实验条件

中学实验设施应该执行环保“三同时”（治污设施与建筑物同时设计、同时施工、同时投入使用）制度，新课标也要求“实验室应该不断增加和更新仪器设备”。然而，许多调查研究表明：我国多数中学，因实验经费问题，使得学校不能顾及实验设备的换代。建议学校适当调整基建和技术装备的经费投入比例，用于实验仪器的添置。

现行仪器落后、价格偏高（譬如一个长37cm，宽20 cm，高10 cm的普通塑料水槽，价格高达30元钱／个）的现象同时制约着我国中学实验绿色化的发展，因此，实验仪器研制厂家应紧跟时代潮流，尽量降低仪器成本，开发研制适合新课程、适合绿色实验的新型仪器，更好为我国绿色实验事业服务。

2.2.7进一步进行化学教材改革

新教材重视理论联系实际，注意反映化学的发展和与现代社会有关的化学问题，增强学生的环境保护意识和经济效益观念。并对某些有毒实验进行了改进，如删除了溴苯的制取实验，将碘升华实验改为简约化实验------等等。

但是，绿化程度不够科学，对实验废弃物的处理没有建议，仍然使实验处于污染状态。这些，都不利于对学生环境保护意识的培养。

和国外相比，我国学生对环境问题的认识还有差距。譬如调查表明，日本学生对自然生态环境的爱护感较深，似乎感到自然神圣而不可进犯。而我国学生在这方面是欠缺的。

教材对环保意识的教育有待深入，与国际接轨已迫在眉睫。

2.3培养学生绿色实验意识

要预防化学污染，最关键的问题应该是从小培养具有环境保护意识的人，这就需要将绿色化学思想贯穿于化学教育的全过程中。

培养具有“绿色道德、绿色素质的中学生”，是人格教育的重要组成部分，亦是素质教育的重要内容。中学化学课程标准明确提出，要让学生“对人类赖以生存的自然环境有一个整体的认识，并形成合理利用与保护自然以及人与自然必须和谐相处的意识”，

化学学科的特点，决定了化学教育在培养学生环境意识中的重要地位。化学是研究物质的组成、结构、性质及变化规律的科学，而环境的污染、污染物的成分、特性、形成过程、对人类生产生活的危害以及如何防治等，与环境中各种元素和化合物的含量、组成结构、性质以及它们的变化有着直接联系；化学教学内容为培养学生的环境意识提供了丰富的素材；化学的研究方法也为环境意识的培养提供了有效途径。而中学生正处于世界观与人生观形成的关键时期，环境意识一旦形成，对其一生的社会行为乃至对整个中国的经济发展与环境保护，无疑将产生巨大的影响作用。

培养学生的环境保护意识，是一件事关未来、影响深远的大事业，化学教师有责任使学生养成绿色化学思维习惯，树立起绿色意识，培养学生从事绿色化学研究与开发的能力。

然而，培养学生的绿色化学意识，不能单独地讲解绿色化学的道理，而要牵涉到许多方面的内容。

2.3.1化学教师要努力提高自身素质

“提高大中小学的教育工作者对环境、人口与可持续发展教育的认识和能力，树立新的教育观” 是我国 EPD 教育项目的重要目标之一。化学教师在教学活动中起主导作用，因此，教师观念更新，具备了绿色意识才会产生积极的行为效果。

培养学生绿色意识是一项关系人类生存质量的事业，那么，中学化学教师肩负着人类实现绿色环境的重任！然而，虽然科学不断的发展进步，许多教师的观念却不见改变，从毕业开始教学，仍然沿用老一套的观念，老一套的模式，对绿色实验不够重视。这又如何能够适合现代理念，承担如此重任？所以，化学教师应该注意自身修养，对绿色化学实验有足够的认识，具备绿色化学的思想，提倡绿色化学教育。

化学教师，在化学实验教学中要严格规范实验操作，尽可能减小污染，以身作则，言行一致，积极改进污染实验，并具备一定的对实验排放的“三废”进行控制的能力，以减少排放量，保护环境，从而使学生的环保意识受到潜移默化地影响。

同时，化学教师要时刻注意搜集与日常生活密切相关的化学污染信息，以及有关保护和改善环境的信息，以便作为绿色教育的材料，应用于课堂教学，促使学生自觉地关心、爱护和尊重环境。

2.3.2培养内容

培养学生绿色化学实验的意识，不是单独地教育学生减少实验污染，而应该让学生关心整个人类的生存环境，所以，必须教育学生具有远大目标，胸怀世界，热爱祖国。因此，培养学生绿色化学实验意识，所涉及的内容应该包括：爱国主义教育、环保教育、可持续发展教育、绿色化学教育等。

(1) 爱国主义

爱国主义是对自己民族和祖国的忠诚和热爱，是社会主义精神文明建设主旋律的重要组成部分，爱国主义对人们的思想和行为有强烈的影响。我国社会主义现代化建设发展到今天，环境保护已经成为我国的一项基本国策，而且，越来越受到人们的关心与重视。保护环境绿化家园已成为爱国主义的一个重要组成部分。因此，必须大力普及爱国主义教育。要让学生深刻的认识到发达国家曾经走过一条先污染后治理的弯路，并为此付出了高昂的代价。我们作为发展中国家，现代化建设起步较晚，理应吸取发达国家的经验教训，在进行现代化建设的同时，尽量减少污染，走一条发展与治理同步、以预防为主的环保工作新道路。这样，使爱国主义和绿色化学实验教育有机地结合起来，会使学生真正地认识到绿色化学实验的重要性。

(2) 环境意识

环境意识是环境行为的先导，影响和指导着人们的行为准则和规范。提高学生环境意识是环境教育的核心，对学生进行环境育，首先要使他们对环境保护的重要性、必要性和紧迫性有清醒的认识，具有环境忧患意识，领悟人与自然和谐相处的重大意义。

早在1972年6月5日，联合国首届人类环境会议就提出―只有一个地球(Only One Earth)‖的口号，并设置了联合国环境规划署，颁布《人类环境宣言》，确定6月5日为世界环境日。今天，随着人类社会的进步和全球经济的高速发展，环境问题已经成为世界政治问题的热点，这是因为人类已切身感受到自己生存环境的恶化已达到非常严重的程度，对人类的生存和发展已经造成威胁，因此，许多国家已将污染防治和环境保护确立为国策。

20世纪90年代中期，联合国教科文组织开始在全球范围内推进环境人口与可持续发展教育项目（UNESCO Project on Education for Environment Population and sustainable Development），其内涵是：通过对青少年和全体社会成员进行环境教育、人口教育和

可持续发展教育，促进改善环境、提高人口素质和社会的可持续发展。其目的在于通过全世界各国的努力，把可持续发展与环境、人口教育联系起来，动员广大青少年和全社会成员积极参与，以改善人类的生存环境，实现经济社会的可持续发展。以此为指导，我国提出了 EPD 教育项目的目标：——培养青少年在校期间掌握有关环境人口与可持续发展的科学知识、形成有关环境人口与可持续发展的科学意识与相关能力。培养具有主体精神与相应能力以及可持续发展思想与相应能力的新一代公民。和全世界各国共同努力，把可持续发展与环境、人口教育联系起来，动员广大青少年和全社会成员积极参与，以改善人类的生存环境，实现人类社会的可持续发展。

可见，培养学生的环境意识已经成为现代教育的重要领域。 (3) 可持续发展思想

可持续发展的思想如今已成为人们的共识，是解决当前环境问题的一个指导思想。可持续发展(Sustainable Development)是指满足现代人的需求而不损害后代人满足需求的能力。可持续发展包括持续生态、持续经济和持续社会三方面内容。主张人类应与自然和谐相处；主张建立在保护地球自然系统基础上的持续经济增长，做到发展与资源环境的承载力相协调；既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。

可持续发展与环境保护既有联系，又不等同，环境保护是可持续发展的重要方面。 可持续发展是我国的一项基本国策，现在的学生是未来祖国的建设者，掌握这一对人类社会发展有重大影响的指导思想，是他们必然的选择。

培养学生可持续发展的价值观，即是让学生对未来负责，做到考虑代际间的公平，从后代的角度考虑当代人的行为；认识到真正的生活质量，体现在解决物质贫困问题的同时，应解决精神的贫困和生态的贫困。培养学生环境问题的价值观和态度。将有利于指导和规范学生的环境行为，是学生环境行为的动力。培养具备可持续发展意识与可持续发展能力的一代新人，是教育最重要的任务。 (4) 绿色化学思想

绿色化学是人类和自然和谐的化学，它体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用，是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展的要求，是可持续发展的基本要求，绿色化学思想是实现绿色化学实验的指导思想。在教学中，把绿色化学的理念贯穿于化学教育的始终，使它成为中学课程改革的一个重要组成部分，使学生养成绿色化

学思维习惯，是当今社会赋予我们的责任。要让学生充分地认识到：“绿色化学”是一种理念，更是一种责任，是人们应该倾力追求的目标，使他们了解绿色化学、接受绿色化学、以回归自然，与自然和谐相处为己任，为绿色化学做出应有的贡献。 (5) 绿色化学实验意识

绿色化学实验是绿色化学理念在化学教育中的具体体现，它是用绿色化学的理论指导和改进化学实验的思维、方法，以减少或消灭有害化学物质的使用和生产。绿色化学实验研究的一个重点就是对无污染实验的研究 ，它使学生认识到，每个实验都要考虑到有毒气体、废液、废渣的处理以及怎样改进实验更有利于保护环境，有利于节约药品。

绿色化学实验的理想，是反应路线能将所有的起始物质嵌入最终产物中，反应中使用和生成的物质对人类健康和环境无毒或毒性很小；尽量不使用辅助性物质，如果一定要用，也是使用无毒物质，能量消耗小，能为环境和经济方面考虑所接受；使用的原材料是能再生的；尽量使用选择性高的催化剂，而不是靠提高反应物配料比；设计化学产品，应考虑当该物质完成自己的功能后，不再滞留于环境中，而可降解为无毒的产物；分析方法能做到实施现场监控，以防有害物质的形成；一个化学过程中使用的物质，要考虑它实验事故的潜在危险性，如气体释放、爆炸和着火等。这样，一方面是为了从小培养有强烈环保意识的人，另一方面绿色化学实验本身就是化学教学中实施创新教育的重要内容和必要保证（在2006年的全国科学大会上胡锦涛明确指出要把我国建设成创新型国家，这就要求我们实行创新教育，培养创新型人才）。

所以，把绿色化学实验思想贯穿于实验教学中，不仅能把课程内容教育和环保教育结合起来，达到一石二鸟的作用，更重要的是让学生毕业后，会将这种在实验过程中培养的预防化学污染的思想和方法应用于工作中，使绿色化学思想在社会中生根发芽。

2.3.3培养方法

培养学生绿色化学实验意识，是一项复杂的教育工程，和其它学科知识的教学一样，需要讲究教学方法，然而，“教学有法，但无定法”。应根据自己当时的具体情况，实施适宜的教育。

（1）时时处处搜集材料

具有绿色实验意识，表现为化学教师对绿色实验概念的敏锐的感知能力。化学教师应把绿色化学的理念贯穿于教育的始终， 培养学生绿色化学思维习惯，以回归自然，

与自然和谐相处为己任，时刻注意身边的材料，做到时时注意，处处渗透，不失时宜地对学生进行绿色意识的培养。

① 备课时充分挖掘教材中绿色实验和环保教育的内容

化学教材本身具有丰富的绿色教育内容，在教学中紧密结合这些内容，利用这些材料对学生进行绿色教育，能够充分发挥教材的教育作用，并对其形成绿色实验所具有的相应的态度、行为习惯的养成起到积极的作用。

如：在介绍氮和氧的反应时有这样的内容：“NO和NO2是大气的污染物。——NO2是造成光化学烟雾的主要因素。”这就是进行环境教育、可持续发展教育的好材料，借此，我们可以深入介绍历史上著名的几次光化学烟雾事件，给学生讲清其形成过程及其危害。在学到卤素时准备好氯气用于自来水消毒的利弊、氟利昂对臭氧层的破坏与保护等知识；硫和硫的化合物中准备酸雨的危害与防治、大气的污染与防治等知识；在氮磷这一节，讲水中氮磷过多造成富氧化而形成赤潮等的危害；在几种重要金属中插入铝对人体的危害等。

类似例子还有很多，如：结合石油和煤的综合利用知识介绍“温室效应”现象；电化学教学中结合电解、电镀介绍水体污染，而水体污染严重影响人类的生存与发展；在有机合成材料中，介绍一些塑料制品所带来的“白色污染”。

针对这些污染问题让学生思考：人类过去对自然的掠夺性的行为方式造成了今天的恶果，人类破坏自然，自然也必然会报复人类，人类应与自然和谐相处的道理，培养学

生的绿色意识。 专门针对实验，教科书中也曾多次涉及，在介绍化学实验设计时指出：进行化学实验方案设计，应遵循安全性原则和简约性原则，应“尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。如果必须使用，应在所设计的实验方案中详细写明注意事项……” 。

总之，在备课时，尽量设计好有关环保教育的内容、方法，适时、适当地对学生环境意识进行培养。

② 上课演示时

在课堂上进行演示实验，学生人数齐全，精力集中，是教师以身作则，进行绿色实验教育的最好机会。教师要把课程内容教育和绿色实验教育有机结合起来，不仅要做到设计合理、操作规范，更要处理好其中产生的污染物。在做有毒气体(如二氧化硫、二

氧化氮、硫化氢等)放出的实验时，要严格按照绿色实验方法，必须使用尾气处理装置。废液、废渣要回收，并简单向学生说明怎样做到这些“废物”的再利用，以加强学生绿色意识。

绿色实验要身体力行，从自身做起，掌握处理污染物的一些方法。只有这样，才能形成良好的习惯，使学生在耳濡目染中形成绿色化学实验意识。

③ 课外活动时

课堂教学是对学生进行绿色教育的主阵地，但课外活动形式多种多样，内容丰富多彩，是课堂教育的很好补充。我们可以通过组织化学课外兴趣小组，进行绿色活动。如组织学生测定大气污染物浓度、观察测定附近河、湖水的污染程度，利用节假日到一些工厂进行参观考察和调查，了解这些工厂在处理工业“三废”方面尚有哪些不足？怎样改进？然后总结，撰写论文，从而使学生认识到环境保护是我国的一项基本国策，认识到保护环境是一个中学生、一个公民的基本素质，破坏环境是一种不道德的、违法行为。 ④ 学生实验中

化学实验是化学教学的重要环节，也是进行绿色化学实验教育，影响学生环境意识的最直接、最有效的方式，是培养学生“从我做起”的好阵地，能促使学生知、情、意、行统一协调发展。高中化学教材规定学生至少要做23个综合性实验，因此学生有大量的时间进行实际操作，这正是检验和培养学生绿色意识的关键时机。教师要发挥自己在教育中的主导作用，把实验课作为教育的主战场，强调按用量使用药品，按规范进行操作，规定要将实验废弃物放到统一地点，统一回收利用。

在上实验课之前，教师对学生一定要提出绿色化学实验方面的要求：省资源、无污染、无废物、多循环、多利用。针对使用SO2、NO2、Cl2、Br2等有毒气体的实验，由于这些气体直接影响师生健康，污染大气环境，因此，要重复强调其毒性，严格按照绿色实验设计进行实验。同时，充分发挥学生的主体参与作用，引导学生设计、发明吸收和消除这些有害气体的装置。

其余的常规实验，如化学兴趣小组的实验等，也往往会产生许多废液、废渣，它们的积累会对对周围环境构成一定危害。针对这些实际问题，教师一定要引导学生思考解决办法，如分组实验制乙烯后硫酸的回收；制H2后锌粒的回收等。尽管有些回收处理比较繁琐，远没有乱倒乱丢方便，但若放松了这一关，就至少会形成两方面的危害：从近处看，污染物积少成多，造成实验室长期的危害和隐患。从长久看，学生长期处于这

种实验——污染——实验——污染的模式中，会形成 “化学理所当然会产生污染”的思维方式，其结果将导致化学实验绿色化的难度更大。反之，则能使学生感受到绿色实验的乐趣。

（２）多种形式进行教育

①课堂 课堂是我们进行化学教育的主要形式，也是进行绿色化学教育的好时机，在备课时充分挖掘了教材绿色教育内容的基础上，在课堂上充分的展现出来，对学生的绿色意识培养将是最系统，最有效的教育方式。

②习题 习题教学是课堂教学的重要环节，它是帮助学生掌握和巩固所学知识、技能的重要手段。联系绿色化学实验的习题很多，能使学生在联系实际中了解科技动态，培养良好的科学态度，更深入了解绿色化学的知识及其重要性。

如，要求学生以铜、浓硝酸、水、空气为原料，设计实验方案制取硝酸铜；并且用绿色化学的观点分析哪种方法最佳。学生可设计出下列三种方案：

a: Cu+4HNO3(浓) ===Cu(NO3) 2+2NO2↑+2H2O b: 3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O c: 2Cu+O 2CuO CuO+2HNO3===Cu(NO3)2+H2O

引导学生分析，制备相同物质的量的Cu(NO3)2时，消耗各种反应物、生成的污染物的物质的量和原子利用率，从而指出方案③消耗硝酸的量最少，生成的污染物最少，原子利用率最高，是最佳的方案。这样就可以在无形中使学生增加绿色化学知识，加深学生绿色化学意识。

③专题讲座 化学教师应千方百计引导学生关注绿色化学实验事业，举办专题讲座是其中的重要形式，借此可以给学生介绍一些有关绿色化学实验的原理和初步知识，也可以结合课程知识，进行与课本相关的专题讲座。如结合SO2性质实验，开设 “酸雨——默默的杀手”专题讲座；结合NO2与N2O4的转化实验，开设“离人类最近的污染——空气污染”讲座等等。都能有效地拓宽学生的视野，使学生具有环境忧患意识，树立绿色化学实验的思维习惯。

④关心身边事实 身边事实贴近生活、贴近学生，是教育学生的生动材料，抓住时机进行环保教育和绿色实验意识教育，能给学生留下深刻印象。把本地区环境污染的典型事例自然地、生动地渗透到化学教学中，让学生亲身体验到污染给人们带来的危害，

能够培养学生对环境保护的责任感及实施绿色化学的重要性。而结合实验中的现实事故，对学生进行教育，能促进学生形成绿色实验意识。

⑤从法制的角度对学生进行教育 在教学中利用渗透的方式，及时结合有关法规对学生进行教育，能使学生体会到绿色实验的严肃性。如讲二氧化硫、硫酸时介绍《大气污染防治法》；结合有废物产生的实验，介绍《固体废物污染防治法》；结合有废液产生的实验，介绍《水污染防治法》；通过有关法律法规的介绍增强学生的环境意识。

⑥组织绿色化学实验研究小组，引导学生进行微型实验仪器的制作、实验的绿色化设计、绿色实验行动等活动，在实验中既能强化学生的绿色意识，又能培养学生实验探究的能力。

另外，还可以组织学生针对学生自己对于绿色实验的认识写小论文，针对实验污染进行调查问卷等活动，开展研究性学习 ，都能使学生提高对绿色实验意义的认识。 （3）身体力行改进实验

言传胜于身教，化学教师要以自己的实际行动去教育学生、感染学生、增强学生的环境意识。

从绿色化学角度来看，中学化学现行教材的实验装置设计中，一些有毒物质参加或生成的实验，仍然存在；教材中仍沿用旧的实验操作方法，值得讨论和重新考虑。我们化学教师，在平时应多注意收集各种教学杂志中刊登的有关实验的改进资料，搜集可行性方案，并将其运用到实验改进中去，使操作更加合理有效，而且能控制排污量或避免污染环境。这有利于培养学生的环保意识，体现绿色化学的理念。

3 绿色实验改革实践

要实现高中化学实验绿色化，不仅要懂得绿色实验的意义和必要性，而且，还要掌握高中化学实验绿色化的实际操作方法和措施，也就是教材中每个实验的实验方案。所以，化学教师应该对有污染的实验及仪器进行改进，防止师生健康受到威胁，防止环境受到污染，从中探索化学实验绿色化的途经。

对这些实验进行改进，要充分考虑到实验仪器装置的科学性和实用性，试剂和产品的毒性、整个过程中产生的―三废‖对环境的污染情况。这就要求化学教师严肃、认真地对待每一个教学实验。从实验指导思想、实验内容选择，到实验仪器研制、实验装置和步骤的设计等各方面，既要细致入微，又要科学实用，既要具体、直观地展示实验所要达到的目的，又要始终注意尽量消除其负面影响。

本文对课本实验的改进过程中，首先尊重教材，尽量不改变实验性质（不改变实验药品）、实验用品，从实验操作到实验现象，让学生学到课本编写者所表达的东西，以确保实验能够达到课本的准确目的。但是，有的实验污染严重，实验操作简单、平凡，这样的试验就做了大幅度的改进，改换了实验仪器和实验方法，如：硝酸和铜的反应，反应器由原来的试管，改为注射器。

在实验改进过程中，本人觉得，要实现化学实验绿色化，还要做到如下几点： (1) 建立碱液储存瓶和酸液储存瓶：实验中碱液、酸液残留较多，因此建立碱液储存瓶和酸液储存瓶，可以随时收集这些实验的废弃溶液。回收后，有些可以直接用于实验，不能直接使用的则用于毒气罩吸收有毒气体，对实现化学实验绿色化具有积极作用。

(2)分组实验，学生用药量大，所剩残渣、残液较多，一定要注意回收处理，贴标签存放、积累，最后统一处理，尽量利用。

(3)有些演示实验，没有毒性残留物，但是残留物容易处理成贵重物质，而且较大的学校因做实验的次数多，积累量大，所以其残留物也要回收，处理、利用，以尽量不对环境造成影响。

根据这些原则，下面我们分别对化学课本中的实验进行讨论，逐个研究，对每个需要改进的实验提出改进方案，不需要改进的实验说明理由。

3.1介绍本人研制的实验仪器

为适应教学实验绿色化要求，本人研制了两套适应常规教学所用的实验仪器。

3.1.1毒气罩

图：3-1是毒气罩的正面图，其主体是一个有机玻璃罩，前面宽而高(60×50 cm2)，背面较前面窄小一些，背面后板的里面可以加有色衬纸(图中6)以衬托实验现象。实验现象是白色时，可用黑色衬纸衬托，如果实验现象是深色的，可用白色衬纸衬托，使实验现象更加明显。

7是铁架台出口，高于50cm的铁架台竖杆可在此孔中露出。5是两个套袖，以防操作时毒气泄漏。 毒气罩的关键部位是图3-1中

的3，即净气罐。其结构如图3-2所示：可以有几种样式，如图中的 a、b、c、d、e，它由导气管3-2、净气液3-3以及净气液上面的空腔3-1组成，净气罐的空腔连接活性炭盒。导气管3-2一端伸入净气液，另一端和气罩相连。

做实验时，将所有实验用品罩在气罩中，打开抽风机1，两手通过套袖5进行试验操作。抽气机通过活性碳，把净气罐内的气体抽走，使罐內空腔部分压强减小，导气管里的净气液被气罩里的大气压压入净气罐。气罩内的气体便通过导气管、净气液进入罐内，补充气体。气

体在通过净气液时，与净气液中的化学物质反应而被吸收。当气罩内的有毒气体是HS2、HCl、SO2、Cl2、Br2、NO2、NO、I2、等酸性气体时，可用NaOH溶液作为净气液；如果有毒气体是碱性的，如：NH3、PH3等，则净气液可用酸性溶液，如H2SO4等；有毒

气体是有机物的挥发性气体时，净气液可用甘油等不易挥发的有机溶剂，进行溶解；如果有毒气体是上述三者的混合气体，则可用多个净气罐依次连结（如图3-2中的e），让气体依次通过有机溶剂、酸性溶液、碱性溶液。

最后气体到达活性炭，剩余的有毒气体被活性炭吸收。

利用这套装置（已申请专利，申请号：200710128929.2），可以消除所有实验产生的有毒气体，达到教学实验绿色化的效果。

3.1.2组合试管

选口径1.2 cm，长为18 cm 的小试管和口径为2 cm 的具支试管各一个，以及00号和2号胶塞各一个，长滴管一支。将小试管底部大约2 cm 处锉开小孔D，00号胶塞打孔，套在滴管上，2号胶塞打孔套在小试管口上，然后将1号胶塞和滴管一起塞进小试管，2号胶塞和小试管塞进具支试管。即组成组合试管。如图3-3：

组合试管具有多种用途,可以做许多绿色实验。

3.2对有毒气逸出的实验进行改进

课本中含有毒气体的实验达到30多个，其中，有些实验污染较重，从仪器到操作做了大幅度改革；有些污染较轻的实验，在原来的实验上加个毒气吸收罩即可达到绿色化效果，因此我们分别进行讨论。

3.2.1污染较重 需要改进装置的实验

(1) 人教版高级中学教科书《化学》（必修）第一册第65页，[实验4－1]（以下简称为：高中化学第一册P65 [实验4－1]）铜在氯气中燃烧：课本上，这个实验是将灼热的铜丝插入盛有氯气的敞口集气瓶里，如图3-4中的a，在这样的操作过程中，会有一些氯气和棕黄色的烟雾逸出而造成污染。因此，将装置改为图3-4中的b：

先制取一瓶氯气备用，实验时，将一束铜丝插在软木塞上，把铜丝灼烧红热后伸入集气瓶，将软木塞盖在氯气瓶上，烧红的铜丝即和氯气反应，在氯气中燃烧的情形非常清晰。

反应完毕，将整个装置放入碱液中处理。处理后的碱液可用于毒气罩处理酸性毒气。整个过程在毒气罩中进行。

(2)高中化学第一册P65[实验4－2] H2在Cl2中燃烧：课本上把燃烧的氢气直接伸入敞口的氯气瓶，如图3-5中的a。这样会有HCl和Cl2 逸出，污染空气，所以改为图中的b装置：

将弯管插进木塞，点燃H2后，伸入氯气瓶中，会看见H2在Cl2中安静的燃烧，没有干扰。实验完毕，在碱液中处理装置。实验在毒气吸收罩中进行。

(3) 高中化学第一册P66[实验4－3] H2和Cl2的混合爆炸实验。课本使两瓶分别盛有H2和Cl2的集气瓶口对口颠倒混合，然后点爆其中一瓶。这需要预先制取H2和Cl2，混合气体过程中，会有Cl2逸出，程序复杂，污染较重，建议用组合式管，如图3-6：

将具支试管的支管口用胶塞堵住，具支式管中加入少量（不多于半克）的KMnO4，内管里加入二颗锌粒，用滴

管加入约1毫升浓盐酸，取出胶头滴管，用纸板盖住内管，倾倒盐酸于具支试管约0.5毫升，两支试管内都在进行反应。等内管变绿，用闪光灯照射，可见混合气体的爆炸，和纸版飞出，试管口出现大量白雾。

本反应剩余物处理：将内管反应液倒入酸液储存瓶，锌粒用清水清洗后回收。具支试管中的反应混合物回收，集中处理，处理方法如同下文(21)。

优点：不需要预先制备氢气和氯气，药品用量少，操作简单，成功率高。

(4)高中化学第一册P66[实验4－4]Cl2的漂白实验，课本上虽然在闭口的集气瓶中进行，如图Tb 4-7（图Tb 4-7，表示课本第四章第七图，以下同）：但在吸收尾气的烧杯中仍会有Cl2逸出，因此，建议将尾气吸收装置改为细口瓶，如图3-7。

这样，Cl2经过NaOH溶液和棉花团两次吸收，较为安全。在这个实验中，Cl2应来源于Cl2储气罐，而不直接来源于Cl2发生器，以免多余的Cl2逸出，污染环境。实验在毒气罩中进行。

实验完毕，在毒气罩中用碱液处理好集气瓶中的氯气。

(5) 高中化学第一册P67[实验4－5]，Cl2的制取实验，虽然装置比较密闭，如图Tb4-9： 而且有碱液吸收多余气体，但因为实验过程有大量Cl2产生，这样吸收不够彻底，建议改用(4) 中的尾气吸收装置，将烧杯改为细口瓶，瓶口有浸碱液的棉花团。如图3-7所示，对Cl2进行第二次吸收。

本实验中MnO2用量要

适度。实验完毕，回收反应混合物，向其中加NaOH溶液，得黑间白沉淀物：

MnCl2+2NaOH===Mn(OH)2↓+2NaCl 过滤将滤渣移入蒸发皿加热得MnO2 。 2Mn(OH)2+O2

2 MnO2↓+2H2O

所得MnO2在双氧水分解过程中,可以作为催化剂。也可以再次用作制取氯气。本实验在毒气罩中进行。 如果只用作让学生观察学习氯气的状态,或只用作少量Cl2的性质实验,可用组合试管来制取Cl2。如图3-8，将组合试管干燥后，取少量（不多于半克）KMnO4于具支试管中，0.5ml浓盐酸于小试管中，盖好胶头滴管后，将其倾斜，将浓HCl倒入具支试管，观察现象。 实验完毕，剩余物处理方法同下文的(21)。 (6) 高中化学第一册P111[实验5－4]。Na 在 Cl2中燃烧实验。课本中，本实验在石棉网上反应，如图3-9中的a，这样会烧坏石棉网。而且，残留物氯气不易处理，因此改为3-9中的b装置：将燃烧匙插入木塞，在燃烧匙里放半匙净细砂，砂上放如黄豆粒大的金属钠，在酒精灯上加热，至钠开始燃烧，放入氯气瓶中，可见钠在氯气中燃烧的现象。

实验完毕，将反应装置放于碱液中进行处理。实验在毒气罩中进行。 (7) 高中化学第一册P126[实验6－1]，SO2 和H2O反应。需要制取SO2，因为在本实验中，用SO2量较少，建议用组合式管作为气体发生器。取约1克重的Na2SO3 于具支试管中，内管加浓硫酸，使浓硫酸加满至小孔，另取一滴管浓硫酸插入小试管，逐滴滴入，使浓硫酸与Na2SO3慢慢反应，装置如图3-10：SO2的制取与性质实验都在毒气罩中进行。

反应完毕，加稍微过量的H2SO4，使它和Na2SO3充分反应，回收残留物，得Na2SO4

的酸性溶液，可以用作SO42–的检验。

(8) 高中化学第一册，P127[实验6－2]，SO2漂白品红溶液的实验，课本实验装置如图3-11中的a。但是，这个反应时间较长，放出的SO2较多，建议采用图3-11中的b装置：加入一个尾气吸收装置，此装置与图3-7相同。这样，气体通过细玻璃导管通入品红溶液的底部，余

气通入碱液，碱液瓶口用浸有碱液的松软的棉花团塞口，第二次吸收SO2，以确保无SO2逸出。通气一段时间后，溶液的红色褪尽。取出具支试管，然后加热，观察现象。和Cl2性质实验相同，本实验所用SO2应来源于SO2储气瓶，而不直接来源于气体发生装置，以免多余的SO2逸出。

实验完毕，在碱液中处理整套装置。实验在毒气罩中进行。 本实验也可用简约化实验：取一支透明塑料管，加入约1／5的品红试液，在毒气消除罩中将SO2通入品红水溶液。通气一段时间后，溶液的红色褪尽，取出细玻璃导管，将塑料封管加热熔融封口即成（也可用玻璃封管）。将此管在水浴中加热，再冷却，可使二氧化硫漂白性实验不断显现，达到绿色化学的要求。如图3-12。

(9) 高中化学第一册P131[实验6－5]铜与浓硫酸反应的实验，在课本上，本实验虽然做了改进，有含碱液的棉花团吸收尾气，如课本图Tb6-8。但，若使品红溶液褪色，需要大量SO2，棉花团并不能足以吸收。建议改换尾气吸收装置，如下图3-13：在尾部加一个如图3-7的尾气吸收装置，通过NaOH溶液和津有碱夜的棉花团，两次吸收，比较彻底。整个反应在毒气罩中进行。

实验完毕，若有剩余铜片，将铜片清洗后保存。H2SO4和CuSO4溶液的混合液可用于SO42–的检验，也可存入酸液储存瓶中。

(10) 高中化学第一册，P169实验五氯、溴、碘的性质 氯离子的检验。需要解决以下问题： ① CCl4溶液的回收，否则，既造成浪费，又污染环境。处理办法同下面3.4中的(5)。②氯水的制取，过程中会产生大量的Cl2，建议加用(4)的尾气尾气吸收装置，如图3-14，可免除因Cl2的逸出而污染环境。

制取氯水的Cl2应来源于Cl2储气罐。③Na2CO3和酸化的AgNO3反应后的产物回收，回收后可作为酸化的硝酸银溶液用于Clˉ的检验(实验中可再次酸化)。

(11) 高中化学第一册，P172实验七，浓硫酸的性质 硫酸根离子的检验。本实验在浓硫酸和铜片的反应中，虽然作了绿色化改进，将蘸有品红溶液的滤纸条放入导管，再将蘸有Na2CO3溶液的棉花团塞进导管口，如课本图Tb18，但这也存在以下问题 ①滤纸和棉花团容易使导管堵塞,

尤其是较大的学校，因为使用次数多，更容易发生堵塞事故。 ②品红滤纸的着色并不理想，颜色较浅。③尾气吸收并不完全。建议用(9)中装置进行实验，如图3-13所示。这样实验不会出问题。 反应在毒气罩中进行。

(12) 高中化学，第二册P8 [实验1－1]氨的喷泉实验，实验本身污染较小，但其中

氨气的制取需要研究。较大的学校氨气用量大，可采用氨水内加碱，氨水瓶外加热的方法，使其中氨气充分挥发。但，反应后期会有水份蒸发出来，进入承接氨气的烧瓶，进而影响实验，为此，可以采用如图3-15装置进行实验。

在氨气进入烧瓶之前，加冷凝管和三通，其中的冷凝管是为了使水蒸汽凝结为水，而三通使凝结为水的蒸

气进入烧杯排出管外，这样烧瓶里可以得到纯洁的氨气。

制取完毕，将反应器中的混合物存入碱液储存瓶，用于毒气罩除去酸性毒气。

用量较小时，可用组合试管，如图3-16，具支试管中加入2g左右固体NaOH，小试管中加浓氨水。浓氨水滴到固体NaOH上时，产生NH3，由支管导出。此法可以快速制取NH3气，简单易行。实验完毕，将反应混合物存放在碱液储存瓶，用于毒气罩除去酸性毒气。

(13) 高中化学第二册P8 [实验1－2] NH3与HCl的反应。在教科书上，这个演示实验是用两根玻璃棒分别蘸取浓氨水和浓盐酸后相互靠近，看到白烟而完成的，如图3-17中的a。虽然操作简单，但是缺点也很明显,两种溶液都有刺鼻的味道，面对学生并不安全。而且，实验现象非常短暂，因此,改用图3-17中的b：在广口瓶底部某处滴一滴浓氨水，在另一个部位滴一滴浓盐酸，立即盖好瓶盖，观察现象。会发现白雾笼罩在盐酸周围，并向氨水一边蔓延（气体HCl的移动速度小于气体NH3的移动速度）。

(14) 高中化学第二册P9[实验1－3]氯化铵受热分解实验，课本是把氯化铵装在一个敞口试管里加热，如图3-18中的a，这样会产生有毒气体（HCl和NH3）。建议用简约化实验。如图3-18中的b，使用封闭试管,里边装有NH4Cl，加热时NH4Cl变成白烟，

在上端凝聚成白色固体。密封管可以反复使用，避免实验所生成的NH3和 HCl排入大气。

(15) 高中化学第二册，P12[实验1－6] Cu与硝酸反应，本实验虽然已经把尾气通入碱液，如课本图Tb 1-13，但在实际操作过程中仍会有气体放出，因此需要改进，这里有两个改进方式可供选择，① 如图3—19中的a：取一干净的注射器，带有约5cm的输液管，其中加入约1平方厘米的铜片，排除空气；用注射器吸取少量(约1ml)浓硝酸，迅速用止水夹夹住输液管。会观察到活栓随着气体的产生缓慢外移，筒

内气体达到3mL左右时，将输液管伸入水中，打开止水夹，拉动活栓，吸入约1.5ml水，关住止水夹，观察，会看到气体由红棕色变成无色（NO2溶于水），溶液为蓝色。打开止水夹，拉动活栓，吸入空气，观察颜色变化，会看到气体由无色变为棕色，很快又变为无色。

若要终止实验，可将酸液推入酸性溶液储存瓶，再吸入NaOH溶液。

实验后处理：若有Cu片剩余，洗涤后回收。废液作为毒气消除液备用。上述实验简单可行，效果明显、对环境没有污染。

② 用组合式管：如图3-19中的b，具支试管的支管内虚塞棉花团，棉花团用浓氢

氧化钠溶液湿润。向具支试管中加入5ml氢氧化钠溶液，向内管中投入小片铜片，滴加浓硝酸1ml，铜与浓硝酸反应放出的红棕色二氧化氮气体，从内管的小孔排放出来，充满内、外管。二氧化氮气体被外管下部的NaOH溶液和棉花上的NaOH溶液吸收。有害气体不会外泄。

向内管中的浓硝酸加水，改换为稀HNO3 ，即可进行铜与稀硝酸的反应实验，反应中拔出浸有碱液的棉花团，在支管口可看到NO变成NO2的现象。

反应完毕，若铜片有剩余，则回收铜片，若硝酸有剩余，则回收硝酸和NaOH溶液，分别存放在碱液和酸液储存瓶中，作为毒气消毒液（净气液）使用。

(16) 高中化学第二册，P25[实验2－5]温度对平衡的影响，按照课本，本实验需要制备NO2，而NO2有剧毒，逸散在环境中会造成污染。建议改用简约化实验：如图3-20。 本实验的NO2球是由两个玻璃球构成，两个玻璃球内装有NO2气体，二者用一个细玻璃管相连，成为一体。没有温度变化时，两球NO2的浓度相同，颜色同深，当两个球所处温度发生变化时，因不同温度对NO2和N2O4

之间的平衡产生不同影响，使颜色深浅也随着变化，这种变化，在本套装置中明显可见。

本实验和环境没有物质交换，属于绿色实验。

(17) 高中化学第二册，P56[实验3－6]铁丝在Cl2中燃烧实验。课本是在敞口集气瓶中进行反应，如图3-21中的a，这样会有Cl2逸出，因此建议改进如图3-21中的b。将一盛有Cl2的集气瓶备用，木塞上插入备好的铁丝，把铁丝烧红后伸人集气瓶，用木塞盖好，会看到铁丝在Cl2中安静的燃烧。

实验完毕，将反应装置放入碱液中处理。整个过程在毒气罩中进行。

处理装置的碱液存入碱液储存瓶，用作酸性毒气消除液。

(18) 高中化学第二册P75 [实验4－2]甲烷与氯气反应，如图3-22中的a,，用量筒作

反应器会有气体逸出，而且，反应完成后，量筒中有剩余Cl2气体，不易处理。建议改用注射器作反应器，如图3-22中的b , 先用注射器吸取甲烷20ml，再吸取氯气80ml，把针尖插入小橡胶塞以防漏气，固定在铁架台上（活拴向上）。放在阳光下，观察注射器内气体颜色变化及油状液体的生成。实验结束时，吸取少量NaOH溶液，振荡，

处理余气的碱液，存入碱液储存瓶。

再吸取少量NaOH溶液，振荡，直至筒内气体体积不再变化，防止多余的氯气污染空气。

(19) 高中化学第二册P84[实验4－3]乙烯的实验室制法，如课本图Tb4-9，[实验4－5] ，见课本图Tb4-10，和 [实验4－6]（见课本图Tb4—11），以及[实验4－4]等乙烯的性质实验：

这些实验有以下缺点： ①其中由于浓硫酸和乙醇反应，会产生少量的SO2、CO2等酸性气体，对实验有影响。 ②生成物C2H4Br2 对环境有污染。 ③所产生的气流不太稳定。 ④知识内容比较集中但实验分散，不利于组织教学。为克服以上缺点，建议用以下的装置（图3-23乙烯的制取，和图3-24乙烯的性质）进行实验：

其中的吸滤瓶和其上方的烧杯中盛有碱液，起到储气和去除杂气（SO2、CO2）双重作用，由于有吸滤瓶存储乙烯气体，会使乙烯气流非常稳定。

收集满一瓶乙烯之后，关闭止水夹，接通乙烯和酸性高锰酸钾反应的装置（如图3-24），使它依次通过酸性高锰酸钾、溴的四氯化碳溶液，然后点燃，这样，实验对环境没有影响。

其中溴和乙烯反应后所生成的C2H4Br2 有毒，所以，溴的四氯化碳溶液褪色后，加入较浓的NaOH溶液（10mol/l），振荡，使二者充分反应，放置，分液后回收CCl4。强碱溶液以及吸滤瓶中的碱液，存入碱液储存瓶，用作消除酸性有毒气体。

实验完成以后，烧瓶里残留的废液经充分加热，只剩硫酸，下一次同样的实验可以继续使用。

(20) 高中化学第二册，P89[实验4－7]，乙炔的制取实验，课本装置如图Tb4-13，而P90[实验4－8] [实验4－9]乙炔的性质实验，课本用图Tb4-14所示的装置。

这样，原实验有以下特点：

① 课本通过分液漏斗控制水的流速来控制反应速度，但是电石与水反应是非常剧烈的，即使是电石与饱和食盐水反应，其速度也难于控制，起初都会有一部分乙炔白白

地浪费掉，实验效果不够理想。

② 实验过程中由于副反应:

CaS+2H2O===Ca(OH)2+H2S↑ Ca3P2+6H2O===3Ca(OH)2+2PH3↑ Ca3As2+6H2O===3Ca(OH)2+2AsH3↑

等产生有毒气体，气味大，污染严重（市售电石中一般均含有少量的硫化钙、磷化钙及砷化钙杂质）。而且，它们是比乙炔更强的还原剂，对乙炔的性质实验具有影响。

③知识内容密切，制法和性质实验可以同时进行，然而实验分散，难以组织教学。因此，将本实验进行如下改进： 反应器改为注射器（如图3-25）：将一铁片（或铝片，忌用铜片）用双面胶固定在注射器的活栓上，铁片上留两个尖牙用以固定海绵。海绵大小和活栓的

粗细相同， 用铁片把海绵固定，使海绵含水（表面不见水为宜），将活栓向上，拔出活栓，向针筒内放入一块电石（本实验约用2克），如图连接好以后，推入活栓，至海绵与电石接触，手拿把柄使活栓向下，水与电石均匀反应，反应速度非常合适，并且容易控制（活栓向上便可脱离反应）。所产生的气体经过铬酸洗液（2克重铬酸钾溶入50毫升浓硫酸中），除掉杂质：

K2Cr2O7+ H2SO4===K2 SO4+2 Cr O3+ H2O

3 PH3 +8CrO3 +12H2SO4===4Cr2(SO4)3 +3H3PO4 +12H2O 3AsH3 +8CrO3 +12H2SO4===4Cr2(SO4)3 +3H3AsO4 +12H2O 2KMnO4+16HC===l2KCl+2MnCl2+8 H2O+5Cl2

再依次通过酸性高锰酸钾，和溴的CCl4溶液，最后点燃（图3-26）。对环境不造成影响。 实验完毕，褪了色的溴的CCl4溶液及其处理液的处理办法同上(19)，

(21) 高中化学第三册P26[实验3－1] [实验3－2]，重要的氧化剂，以及高中化学第一册P65 [实验4－1]），铜在氯气中燃烧等许多实验中会用到Cl2，因此，有必要探索Cl2的制法。本文提供三种参考方法：

①高中化学实验，第一次用到Cl2，是用于Cl2和铜反应，此时，其时间在高二年级学习乙烯、乙炔之前，会用到大量的KMnO4溶液，此时可用一种常用的简单方法：如图3-27装置： 使浓盐酸慢慢滴入盛有KMnO4的烧瓶里，所产生的氯气被收集在闭口集气瓶中，余气经过碱液和碱液瓶上方的碱性棉花团，两次吸收，非常干净。 实验完毕，向反应混合物中加稍NaOH过量的溶液，终止反应： HCl+NaOH===NaCl+ H2O

再将反应器中的剩余物质倒入烧杯，若一次倒不干净，再将烧杯中的液体部分倒回烧瓶，振荡后再倒进烧杯，直至烧瓶中没有沉淀物为止，将烧杯中的混合物静止分液。

烧杯中液体部分若有色，则为高锰酸钾

溶液，可用于和乙烯、乙炔反应。若液体无色（KMnO4 全部转化为MnCl2），则继续加NaOH溶液，此时会有黑色沉淀，加水过滤得MnO2。

2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2 MnCl2+2NaOH===Mn(OH)2↓+2NaCl 2Mn(OH)2+O2===2 MnO2↓+2H2O

固体部分和液体中沉淀出来的MnO2可再次用于制取氯气，根据情况，若KMnO4较多，制取氯气时不加热即可反应；若KMnO4较少，不加热则反应缓慢，可使用加热装置使反应继续进行。

实验过程在毒气罩中进行。

上面实验在处理反应混合物时，往往会造成严重污染，且污染源（反应混合物）难以处理，但，经过上述改进，基本能够达到没有污染的目的。而且方便快捷，适合大量氯气的制取实验。

② 用到氯气的实验很多，然而，用以上方法制取Cl2，其剩余物KMnO4不是每次都能用到，放置时间过长，会慢慢变质。而且在上述制取方法中，残留物较难处理，因此，平时实验可用下面制取方法：

装置如上图不变：用漂粉精片代替KMnO4，滴液漏斗里的浓HCl改为1mol/l盐酸，其他装置不变，实验时，将漂粉精片10片放入蒸馏烧瓶中，将盐酸逐滴滴入烧瓶中，

即可进行如下反应：

Ca(ClO)2 +4HCl=== 2Cl2↑+CaCl2+2H2O 本反应不需加热，没有氯化氢气体的杂质性干扰，大大提高了盐酸的利用率，而且，反应较为彻底。实验完毕，将反应混合物中加入NaOH溶液，即可达到绿色实验要求。

③ 比较经济的方法是用食盐、硫酸和MnO2反应，实验装置如图3-28。在烧瓶中加

入20克二氧化锰和10克研细的食盐，由分液漏斗加入1：1（体积比）的硫酸溶液，加热反应器，即有Cl2生成。

MnO2 +3H2SO4 +2NaCl===MnSO4 +2NaHSO4 +Cl2↑+2H2O

实验完毕，加碱中止反应。将反应混合物全部移入烧杯，加稍过量的NaOH溶液，分夜，得沉淀MnO2，可再次用于同样的实验；所得溶液是Na2SO4，可用于SO42–的离子检验。

3.2.2只需加毒气罩的实验

课本中，有些实验放出有毒气体，但量很少，不必要改进实验装置，只需加一个毒气罩即可，这些实验有 ：

(1) 高中化学第一册P19，[实验1－4]反应时吸收热量的实验：在一个小烧杯里，加入约20g已研磨成粉末的晶体Ba(OH) 2·8H2O，将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上。然后再加入约10g NH4Cl晶体，并立即搅拌，使充分反应，观察玻璃片和小烧杯是否粘在一起。如课本图Tb1-15：

本试验在进行过程中，放出有毒气体NH3，量虽不大，不符合绿色原理，因此，建议在罩中进行。

实验剩余的NH4Cl和BaCl2的混合物回收，可用作SO42–的检验。 (2) 高中化学第一册P130 [实验6－3]试管里放入木屑滴加浓硫酸，和[实验6-4]蔗糖的脱水实验，如课本图Tb6-7，因为其中会有副反应，浓硫酸和碳反应生成二氧化硫，所以，建议在毒气罩中进行。

本实验产生二氧化硫的量较少，污染不重，若作大幅度改进，会干扰学生记忆。

(3)高中化学第二册P9[实验1－4]铵盐和碱的反应，在试管里，分别向盛有(NH4)2SO4和NH4NO3的试管里滴加NaOH溶液，会放出一些氨气，所以在毒气罩里进行。

(4)高中化学第二册P10[实验1－5]实验室制氨气。如课本图Tb1-12：实验过程中会有氨气逸出，建议在毒气罩中进行。

(5)高中化学第二册P50 [实验3－3]铝热反应，因有烟雾，建议在毒气罩中进行。

(6)高中化学第二册P160，实验一，氨的制取和性质 铵离子的检验。在用NH4Cl和Ca(OH)2反应制取氨气时，有两个问题需要解决： ① 实验过程中，室内氨气浓度太大，直接危害师生身体健康。解决办法：让每组实验都在毒气罩中进行。 ② 实验完毕后，反应混合物继续释放气体，而且残渣较多。针对这个

问题，可以让学生将反应物转入蒸发皿，加过量的Ca(OH)2后充分加热，然后，加盐酸中和，可得到CaCl2溶液，回收，用于Clˉ的检验。

铵离子检验实验中，NH4Cl、NH4NO3、（NH4）2SO4分别和NaOH反应，可以得到NaCl、NaNO3、Na2SO4几种物质，较大的学校可分类回收。

(7)高中化学第三册P60实验三，电解饱和食盐水，因为是学生实验，产生的Cl2量较大，实验时应用毒气罩。

3.3对产生残渣的实验进行处理

高中化学，有许多实验会剩余残渣，其中有些是反应产物的残留，有些是没有反应、或者没有反应完全的物质，不进行处理，会污染环境，造成浪费。因此，下面对它们进行统一研究。

(1) 高中化学第一册P29 [实验2－2]，以及P164实验三，碱金属及其化合物的性质实验中，都有钠在空气中燃烧，其中燃烧产物是Na2O2，回收，用于[实验2－5] (2) 高中化学第一册P33，[实验2－8]以及 P164，实验三，碱金属及其化合物的性质中的NaHCO3加热分解实验，反应产物是Na2CO3，回收集中充分加热后，存放在Na2CO3瓶中，可用于CO32–的检验。

(3) 高中化学第一册P37[实验2－9]金属钾在空气中燃烧实验，燃烧后的产物回收，存入碱液储存瓶中。

(4) 高中化学第一册P68，[实验4－6] ，Clˉ (氯离子)的检验。HCl、NaCl分别和AgNO3反应，剩余的AgCl，和P74 [实验4－12]中AgNO3分别和NaCl、NaBr、KI反应，产生的卤化银，以及P173，实验八，用三种方法鉴别KBr溶液、Na2CO3溶液和盐酸实验中有的学生用到AgNO3，其产物AgBr、AgCl，还有第三册P91，实验七，几组未知物的检验，其中一组含MgCl2、NaCl，需要与AgNO3作用，产物是AgCl，这些残渣积累在一起，存入一个无色的广口瓶中，放在光亮处，任其自然光解，可以得到金属银。由于学校较大，演示实验、学生实验较多的学校，因AgCl积累量多，自然光解反应缓慢，可向AgCl中加适量的Na2S，充分搅拌，得Ag2S黑色沉淀，再将沉淀移入坩埚，加强热（一千度以上），得到金属银：

Ag2S

2Ag+S

S+O2=== SO2↑

本方法有污染，在毒气罩中进行。

上述两种方法得到的金属银，都不纯，若想得到纯银可将粗银溶于硝酸，再用锌粉置换（有污染，在毒气罩中进行）。

本实验中的Na2CO3和AgNO3反应后再加HNO3，混合物的处理方法同3.2.1中的(10)，可再次用于Clˉ(氯离子)的检验。

(5) 有些金属与水、弱酸作用的实验，因二者不反应或反应趋势弱，会剩余大部分

金属，如：高中化学第一册P98 [实验5－1]镁和水的反应，反应微弱，镁带有大量剩余。第一册P170实验六，同周期同主族元素性质的递变，其中铝和水不反应。第二册P50[实验3－2]镁铝和NaOH溶液的反应，其中镁与NaOH不反应。第二册P161实验二，化学平衡 电解质溶液实验中，1mol/l的CH3COOH溶液与锌粒反应，反应弱会有锌粒剩余。这些金属必须回收，并向学生强调回收金属的重要性，借此机会，对学生进行节约资源教育，会收到良好效果。

(6) 高中化学第一册P162，实验一，基本操作。需要解决两个问题：①由CuSO4·5H2O加碱再加热制取CuO，所制取的CuO应注意回收。②由KClO3加热制取氧气，以及第三册，P92实验八，实验习题中用同样的方法制取氧气，会残留大量的KClO3和KCl的混合物，建议回收，对混合物进行充分加热，然后装瓶储存，得KCl可用作Clˉ 检验，或用于Ag+ 检验。

(7) 高中化学第二册P21[实验2－3]催化剂对H2O2分解反应速度的影响，以及第三册，P92实验八，实验习题中用同样的方法制取氧气，其中用到了催化剂MnO2，它是一种不溶于水的黑色晶体或无定形粉末，处理不当，会造成环境的污染。由于过氧化氢是环境友好试剂，所以，对该实验绿色化的关键在于催化剂的选取，在此建议改用固定催化剂代替MnO2，固定催化剂有两种：

①银催化剂，其制法是：砸碎废砖，取其中如黄豆粒大小的几块，每块废砖滴加两滴AgNO3，在酒精灯上灼烧，冷却后妥善保存，可反复使用。这种催化剂作用缓和，经久耐用，无污染，易回收，非常实用。

②鉴于在制取氯气时，产生了多余的MnO2，我们也可以将MnO2固定，作为固定催化剂，其制法是：将混凝土、细砂、MnO2按1:2:2的比例混合在一起，加水和成团，分成黄豆粒大小若干块，每块都弹成球状，晒干即成。用时取1～2个小球作催化剂，用完回收，重复使用。

(8) 高中化学第二册P108，[实验5－2]苯酚与NaOH反应。可回收积累，积累到一定量后处理反应产物：向苯酚钠溶液中加入盐酸，得苯酚的混浊液，过滤，得苯酚，装瓶备用。

(9) 高中化学第二册P112，[实验5－3]乙醛的银镜反应，和P126 [实验6－1] 葡萄糖的银镜反应，以及[实验6－3]蔗糖水解，P130 [实验6－4]淀粉水解实验，还有P163实验三乙醛的性质、P166实验五糖的性质、P168实验七实验习题等三个学生实验中所生成的

银镜，若用HNO3洗涤会产生毒气NO2，所以，应该用较小浓度的FeCl3溶液洗涤，洗涤后废液由实验人员统一处理。

(10) 高中化学第二册，P113 [实验5－4]乙醛与新制Cu(OH)2的反应，和[实验6－2]葡萄糖的性质， [实验6－3] 蔗糖水解， 以及P131 [实验6－5]纤维素水解实验，还有P163实验三乙醛的性质、P166实验五糖的性质等两个学生实验中所生成的Cu2O回收，合并，统一处理：向回收的Cu2O里加入稀硫酸，即发生反应：

Cu2O+ H2SO4=== Cu2SO4+ H2O Cu2SO4===CuSO4+Cu↓

过滤既得金属Cu和CuSO4溶液。

(11) 高中化学第三册，P11，实验一，CuSO4·5H2O晶体里结晶水含量的测定，本实验用到大量的硫酸铜，做完试验应及时回收无水硫酸铜，用于配制CuSO4溶液。 (12) 高中化学第三册，P92，实验八，实验习题，有两个问题： ① 用三种方法制取氧气，其中有的用到KMnO4：

KMnO4=== K2MnO4+ MnO2+O2↑

注意回收反应以后的混合物，即MnO2和K2MnO4以及KMnO4，可用于制取Cl2，将此三种物质的混合物装入烧瓶，再用分液漏斗向其中滴加浓盐酸，若不加热时反应越来越慢，说明其中的KMnO4越来越少，此时可对烧瓶加热，使反应继续进行，

3K2MnO4+4HCl===2KMnO4+MnO2+2H2O+4KCl 2KMnO4+16HC===l2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑ MnO2+4HCl

MnCl2+2H2O+Cl2↑

制取Cl2后的残渣处理方法如同3.2.1的（21）；

② 以硫粉，铁粉为基本反应物，设计一个实验来完成亚铁离子和三价铁离子的转变。由FeS转变成三价铁离子，需要在酸性溶液中进行，会生成H2S，而且反应需用到Cl2，所以，实验时在毒气罩中进行。

3.4对产生废液的实验进行处理

(1)高中化学第一册P14[实验1－1]比较电解质溶液的导电能力。其中用到了电解质：HCl、CH3COOH、 NaOH、NaCl、氨水等五种溶液，实验后回收，可用于下一次同样

的实验。

(2)高中化学第一册P15，[实验1－2]离子反应实验。CuSO4与NaCl以及BaCl2的作用，会有残渣、残液产生，回收统一处理：合并两反应的混合物，向滤液中加NaOH溶液，得沉淀Cu(OH)2，对Cu(OH)2进行加热（80－90℃），可得CuO： Cu(OH)2 保存备用。

虑渣是BaSO4，可回收积累，由实验人员统一处理。BaSO4是重要化工原料，可用作油漆、Ｘ射线治疗、以及玻璃制造和导电粉末等。

(3) 高中化学第一册P29[实验2－3]钠和水的反应、 [实验2－4]钠和水反应生成H2的实验，P32[实验2－5]Na2O2和水的反应和 [实验2－6]带Na2O2的棉花团和水反应还有P164的实验三，碱金属及其化合物的性质，P170实验六，同周期同主族元素性质的递变中钠和水的反应，这些实验的产物是NaOH，可保留，用于中和滴定中的待测夜，也可存入碱性溶液瓶。

(4)高中化学第一册P32 [实验2－7] Na2CO3、NaHCO3分别和HCl反应，P55 [实验3－1]，配制一定物质的量浓度的NaCl溶液实验，以及P164，实验三，碱金属及其化合物的性质，P167实验四，配制一定物质的量浓度的溶液，都会得到NaCl溶液，可留作Ag+的检验。还可用于第三册的实验七，几组未知物的检验，以及第一册P15，[实验1－2]离子反应实验等。也可回收风干，做粗盐保存，用于粗盐提纯实验。

(5) 高中化学第一册P73，[实验4－9]、[实验4－10] 的卤素间的置换反应，以及P169实验五氯、溴、碘的性质 氯离子的检验中，产生了Cl2、Br2、I2这四种物质的水溶液和CCl4溶液的混合液，需要处理。办法是：将废液收集到一起，积少成多，然后加适量的碱后充分搅拌，四氯化碳溶液颜色褪去，放置，分液，水溶液和CCl4层即可分离，回收CCl4 。回收的CCl4 可再次用作溶解卤素单质。

(6) 高中化学第一册P99 [实验5－3] Al(OH)3的实验，生成的Al2(SO4)3，可以用于硫酸根离子的检验实验。

实验所生成的NaAlO2溶液，和第二册P50[实验3－2]铝和NaOH溶液的反应，以及[实验3－5]中Al(OH)3和NaOH反应的混合物，都是NaAlO2溶液。可存入碱液储存瓶中，用于消除有毒气体。如果剩余物质积累较多，也可由实验人员统一处理：加酸过滤后，再加热制得Al2O3。

CuO↓＋H2O

2Al+2NaOH+2H2O=== 2Na AlO2+3 H2↑ Na AlO2+H2O+HCl=== Al(OH)3↓+ NaCl 2Al(OH)3

Al2O3+3 H2O

(7) 高中化学第一册P170，实验六，同周期同主族元素性质的递变。镁和水反应的产物可统一回收，存入碱液储液瓶，用于毒气罩，作为消毒液，除去酸性气体的毒性。 本实验以及P98 [实验5－2]镁、铝分别和盐酸反应所回收的MgCl2、AlCl3，以及高中化学第一册P19，[实验1－3]反应中的温度变化。第二册P51[实验3－5] Al(OH)3和HCl反应所得AlCl3溶液，用于下一步MgCl2、AlCl3与碱的反应实验。 MgCl2还可用于第三册实验七，几组未知物的检验等。

AlCl3可以用于Ag+的检验。也可保存溶液，得到试剂AlCl3，还可用于制取Al2O3（同上，加碱过滤再加热）。处理

MgCl2、AlCl3与碱的反应产物的混合物，可用于毒气罩，作为消毒液，去除酸性气体的毒性。

第二部分，氯水的制取，参照3.2.1之(10)处理。

(8) 高中化学第二册P32[实验2－6]盐类的水解，CH3COONa、Na2CO3 NH4Cl、Al2(SO4)3、NaCl、KNO3的水解，残液分别回收，可得这六种物质的溶液。

(9) 高中化学第二册，P106[实验5－1]乙醇和钠的反应，以及P163，实验三中 5ml无水乙醇和小块钠的反应，还有P163实验三中乙醇氧化生成乙醛的反应，剩余的乙醇含量较高，易燃，不安全，应该及时回收，用于添加酒精灯。

(10) 高中化学第二册P115[实验5－6]生成乙酸乙酯的反应。反应残留物主要是硫酸、乙醇、乙酸，回收以后，统一加热，继续制取乙酸乙酯，直至充分反应。剩余物（H2SO4）留作下一次同样实验的催化剂。

产物乙酸乙酯和Na2CO3的混合溶液，经分液后，可分别得到饱和Na2CO3溶液和乙酸乙酯。乙酸乙酯可用于下一个实验——乙酸乙酯的水解。

(11) 高中化学第二册P164，实验四，乙酸乙酯的制取、肥皂的制取，需要解决两个问题：

(i) 乙酸乙酯的制取中残留液处理办法同上(12)。

(ii)学生制得的肥皂，需要回收处理，否则会对下水道等造成阻塞。即可以直接使用，也可进一步加工使用。

(12) 高中化学第三册P26[实验3－2]铁粉和硫酸的反应，反应后将硫酸存入酸液储存瓶中。

3.5基本没有污染的实验

其余实验，基本没有污染。

根据绿色化学原理，课本已经对部分实验，进行了绿色化改进，比如高中化学第一册第71页，碘升华实验，如图Tb 4-11。采用了简约化实验，将单质碘封进玻璃管中，用时将含碘的一端加热，即可看到碘的升华现象。用完后保存，碘升华管可重复使用，和环境没有物质交换，因此没有污染，不再需要改进。

有些实验本身没有污染，也不用进行改进，比如熟悉容量瓶、观察金属钠，非金属溴的颜色和状态等。

还有些实验虽然有残留物质，但对环境污染较小，甚至没有污染，如：淀粉加碘的实验，蛋白质的盐析、变性、颜色反应的实验，还有胶体及性质的实验等，残留物可由实验人员统一处理，在此也不作改进。 这些实验共34个，本文不做研究。

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