中學化學實驗與環(huán)境保護

張慧娟

中學化學實驗與環(huán)境保護

張慧娟

眾所周知，當前環(huán)境保護問題已經是全人類所要面對的一個非常嚴峻的問題，全球氣候變暖、大氣污染、沙塵暴等，以及由環(huán)境持續(xù)惡化引起的極端天氣正在影響威脅著全人類。人類只有一個地球，“環(huán)境保護”正喚起人類行動起來，愛護環(huán)境、保護家園?？墒侨珖鴶?shù)以萬計的高校、中學的化學實驗室?guī)缀趺刻於荚谂欧胖廴?，這種“聚沙成塔”的污染成分復雜，累積效應強而又容易為人忽視。而作為一名化學實驗教師，在工作中應該怎樣做既能讓學生及時準確做完化學實驗，又能在實驗中盡量減少或不污染環(huán)境呢？

一、要加強實驗室建設

對實驗室進行規(guī)范化管理，嚴格遵守實驗管理工作制度。每學期初，向任課教師下發(fā)實驗通知單以便做好實驗準備工作，將實驗所需儀器、藥品準備齊全，以保證實驗能順利進行。實驗后做好實驗記錄，儀器損壞記錄等。尤其要禁止學生將藥品帶出實驗室或擅自使用，以防止對學生造成人身傷害或對環(huán)境造成污染。如在初三化學“酸的性質”實驗中有稀硝酸，還有銅片。有的學生在做過Cu與HCl并不反應的實驗后，出于好奇會試試與H2SO4，HNO3是否能反應。而與HNO3進行反應時，會產生NO2氣體。NO2氣體是一種有毒氣體，既是大氣中的重要污染物，是形成光化學煙霧的元兇，又會對人的呼吸器官有強烈的刺激作用。

我們大家可能都注意到，在現(xiàn)今科技高速發(fā)展的時代，火柴這個曾經給人們帶來便利的東西，正在逐漸退出舞臺，而在化學實驗室，火柴卻仍然在發(fā)光發(fā)熱，甚至還成了某些學生的玩具。由于現(xiàn)在的學生在日常生活中，用到火柴的地方很少，更很少有機會劃火柴，所以有的學生就會充分利用上實驗課的機會，將劃火柴當成游戲。實驗室所用的火柴就是最普通的那種火柴，這種火柴的火柴頭主要由氧化劑(KClO3)、易燃物(如硫等)和黏合劑等組成，火柴盒側面主要由紅磷、三硫化二銻、黏合劑組成，當劃火柴時，火柴頭和火柴盒側面摩擦發(fā)熱，放出的熱量使KClO3分解，產生少量氧氣，使紅磷發(fā)火，從而引起火柴頭上易燃物(如硫)燃燒，這樣火柴便劃著了，生成五氧化二磷、二氧化硫等物質。這看似很小的火柴，劃著后生成的物質好像不多，但想一下，在一間教室內，如果劃上幾十根幾百根的火柴，效果會如何呢？所以在任課教師向學生強調節(jié)約資源的同時，在準備實驗時，筆者也會根據(jù)一次實驗所用火柴的數(shù)量，發(fā)到各實驗桌上，下一節(jié)上之前再重新?lián)Q上，這樣雖然麻煩，但至少可以使二氧化硫等有害氣體少產生一些。

二、以改進化學實驗為途徑來減少污染

1.準備實驗時細致、充分，并充分利用好藥品

教師的演示實驗在初高中的教材中，要比學生實驗多，由于只是在準備室中準備，沒有學生參與，所以準備時常常會很隨意，這樣有時就會出現(xiàn)浪費藥品、不注意環(huán)境保護等問題。而二氧化硫、二氧化氮等有害或有毒的氣體，在中學實驗中，不只是在實驗的過程中可能產生，在講到這類物質時還要制備一些為實驗所用。在制備這些氣體之前，筆者會將教師準備做的實驗做一下，觀察需要用多少氣體，在此基礎上計算好同一年級的教師上課演示所需要準備的氣體的量；然后將制氣體所要用的儀器、藥品準備好，將發(fā)生裝置、收集裝置、吸收裝置安裝好，再加入藥品后開始收集。在收集的過程中，如果需要換集氣瓶或是氣囊之類的，動作要快，盡量使氣體少逸出，收集完所需要的氣體之后，如果反應裝置中還有氣體生成，就將氣體導入事先準備好的吸收裝置中。同時，在做演示實驗時，盡量充分利用氣體，一瓶氣體完成多個反應。如在氯氣的實驗中，收集一塑料瓶的氣體，可以先向瓶中倒入水，主要觀察氯氣的溶解性，再依次向瓶中加入石蕊試液、氫氧化鈉溶液等，這樣只用一瓶氣體就將氯氣部分的實驗完成了好幾個，現(xiàn)象直觀明顯，還節(jié)約藥品、保護環(huán)境。

2.實驗操作規(guī)范化，實驗微型化、小量化

教師在做課堂演示實驗時，就要注意操作規(guī)范，給學生起到榜樣作用。切不可為了節(jié)省時間等原因而不規(guī)范操作。進行學生實驗時，先讓學生熟悉好實驗內容、實驗中會用到的儀器、藥品，做到心中有數(shù)，以避免盲目操作。再要求學生做到基本操作正確規(guī)范，使學生在藥品的取用，物質的稱量，液體的量取，玻璃儀器的洗滌等做到動作準確、操作熟練、運用靈活。

由于大部分實驗的藥品用量在教材中都沒有明確標注，往往使學生很難把握藥品的實際用量，若將藥品用量加以規(guī)定，則既方便學生操作，又節(jié)省藥品，同時又可減少對環(huán)境的污染。在實驗中推行“微型化學實驗”“小量化學實驗”，尤其是在涉及有害有毒氣體的實驗中，正好可以解決這一問題。

圖1

有害有毒的氣體不只教師演示實驗中會用到，有時學生實驗中也會涉及，在學生實驗時，由于不能像教師那樣熟練，所以導致產生的氣體較多，因此在遇到有關這類氣體的實驗時，盡量采用小巧的、生成氣體少的，或可同時使幾個反應同時發(fā)生的裝置。同樣如做氯氣的有關實驗，可以用如圖1這樣的裝置：圖中上面分別是兩個培養(yǎng)皿，下面的略大，中間放有反應板，反應板周圍放吸收多余氯氣的氫氧化鈉溶液或石灰水，反應上排第一個坑內裝有氯酸鉀，其余有濕潤的紅紙、碘化鉀及溴化鈉溶液。向氯酸鉀中滴加濃鹽酸后，迅速蓋上培養(yǎng)皿，觀察實驗現(xiàn)象。

3.處理好化學實驗產生的廢棄物，減少對環(huán)境的污染

化學實驗總是伴隨有氣體液體或固體產物生成。這些產物大多數(shù)是有毒或有害物質，產生的量雖然不多，但隨著日積月累產生的有毒氣體會直接影響實驗人員的身體健康，散失到空氣中又對大氣造成污染。有毒的廢液若不經過處理直接倒入下水道中，容易造成當?shù)氐乃w污染，影響人類健康。因此，對實驗中產生的廢棄物及實驗產物進行無害化處理，并進行回收，既可培養(yǎng)學生良好的實驗習慣，又使學生學到實際應用技術，還可以節(jié)約資源變廢為寶，變害為利。

如：初三化學進行硫在氧氣中反應會產生大氣污染物SO2，可在實驗完畢時向集氣瓶中倒入石灰水并振蕩，使SO2氣體與石灰水充分反應，生成無毒的亞硫酸鈣溶液。在雙氧水制氧化的實驗中，將廢液集中起來，再經過過濾、洗滌、干燥，得到純凈的MnO2，繼續(xù)用于實驗。也可將加熱KMnO4反應后的產物進行如此處理，同樣會得到MnO2固體。為實驗室節(jié)約藥品的同時，也培養(yǎng)了學生勤儉節(jié)約的好習慣。初高中的溶液配制實驗都需要配制氯化鈉溶液，可以將配完的溶液集中保存到大的容器中。而在萃取實驗中會用到四氯化碳這種物質，四氯化碳是一種有毒、易揮發(fā)且微溶于水的物質，廢液若不經過處理，對環(huán)境的危害會很大。在做完這個實驗后，可以將廢液倒入燒杯中，再向燒杯中加入活性炭，待紫色消失后過濾，將四氯化碳裝入瓶中備下次實驗用。

三、結束語

化學的學科特點，使化學與環(huán)境保護有著千絲萬縷的聯(lián)系，而作為學習并從事化學專業(yè)的教師，更要應用所學，在完成本職工作的同時，也利用化學為環(huán)境保護做出自己的貢獻，不做環(huán)境的破壞者，從自身做起，將環(huán)境保護貫穿到工作的整個過程，為地球環(huán)境的凈化與保護做出自己的貢獻。

[1] 徐文化，王迎春.碘水萃取實驗后廢液的處理[J].湖北中小學實驗室，2000，10(3)：16

張慧娟，本科，中教二級。

北京市云崗中學。

稿件來源：“萬訊杯?我與教育裝備”征文。