化学实验设计中环保5R原则的运用

一、减量（Reduction）原则———实验的简约化

在课堂教学中，笔者对浓硫酸的吸水性实验进行重新设计：取一支洁净的温度计并标出室温刻度，用温度计的液泡蘸取浓硫酸（以浓硫酸不下滴为宜）悬挂在铁架台上，温度计下方放一个干燥的表面皿。很快学生就会观察到温度计的液柱上升，过一段时间，还会看到硫酸液滴滴到表面皿上，用pH试纸测试表面皿上的液滴，发现其呈酸性。通过最少的试剂和最简单的实验，生动形象地证明了浓硫酸能吸收空气中的水分，并放出热量。上述实验的优化设计既有利于学生对知识、技能的把握，又有效减少了药品的消耗，降低了实验对环境的污染。

二、回收（Recycling）原则———实验的综合化

化学实验中的剩余物也是一种资源，如果能够物尽其用，那么，不但能变废为宝、节约资源，而且也保护了我们赖以生存的自然环境，这也是环保“5R”原则中回收原则所提倡的。它要求教师在化学实验教学中，多动脑筋积极开发并使用可回收的药品和物品，积极为学生创造条件，就地取材，丰富实验形式，不断拓展学生实验的时空。例如，实验室用H2O2制取氧气比较快捷，但反应不易控制，为了实现反应的可控性并回收利用催化剂，笔者取一根30cm长的粗铜丝，将一端从4cm处对折成平行状，用水将按比例混合均匀的水泥和MnO2调好并黏在铜丝对折处，滚成圆柱状，晾干即可使用。通过抽拉的操作实现了催化剂与过氧化氢溶液的接触、分离，控制反应的发生与停止。通过抽拉粗铜丝控制催化剂与过氧化氢溶液的接触面积，实现控制反应的快慢。在该实验设计中，不但实现了实验的可控性，而且也实现了催化剂的回收再利用。创新是探究性实验的灵魂，实验设计要敢于突破陈规，反映出设计者独具匠心的新思路、新观点，新方法。

三、循环（Reuse）原则———实验的系统化

教师在对化学实验进行设计时，要综合考虑实验所要探究的化学知识，充分利用前一个反应产物的性质，系统化地设计实验，可以将多个实验融于同一实验设计中，使其变为一个富有趣味性的“多米诺实验”，从而实现化学实验的再循环。这不仅符合循环原则，而且是降低成本的需要。一些实验药品或用品在完成其部分使用功能后，教师如果能简化实验中的某些无关因素，就可使这些药品或用品重新变成可利用资源，以有效节约药品或用品，同时又可将某些内容形成一个连续的“多米诺实验”。例如，笔者对氯、溴、碘活动性比较实验进行了创新设计，在一张滤纸的中心滴上一滴饱和的溴化钠溶液，待其湿润之后，再滴上一滴氯水，滤纸呈现黄色的斑；在呈黄色的斑点处，滴上一滴碘化钾溶液，滤纸上的斑变成浅褐色；然后再滴上一滴淀粉溶液，滤纸上的斑点变成蓝色。该实验用滤纸代替试管；变间断式实验为连续实验，节约时间；药品用量很少；实验现象明显而有趣。这样，不仅深深地吸引了学生，加深了对所学内容的印象，更重要的是激发了学生学习化学知识的兴趣。教师的行为也在潜移默化地影响着学生，能促使学生自觉地、有意识地进行创新，提高思维的创造性和批判性。物质的综合利用实际上是将化学实验设计和化学知识系统化、综合化的强化过程。

四、再生（Regeneration）原则———实验的绿色化

地球上的资源是有限的，在满足现代社会发展的同时，也要为子孙后代的发展作长远考虑，对非再生资源的开发和利用，应具有长远持续发展的眼光。再生原则是变废为宝，节省资源、能源，减少污染的有效途径。在进行化学实验设计时，教师应充分考虑原料、产物的再生利用，变废为宝，实现化学实验的绿色化。笔者在引导学生对干电池进行回收研究时，利用从干电池中回收的锌、铜开展探究金属活动性的实验；利用回收的二氧化锰作为过氧化氢分解反应的催化剂制取氧气；回收剩余的氯化铵作为肥料，从而实现了干电池的回收再利用。

五、拒用（Rejection）原则———实验的模拟化

拒用原则是杜绝污染的最根本办法。在化学实验设计时，要尽量不用、少用对环境和人类有害的药品、材料，或者充分利用现代多媒体技术设计动画模拟化学实验，这样既可以避免不必要的重复性实验，节约药品，从源头上避免污染，实现化学实验的绿色化，又能提高课堂教学效率，达到良好的教学目的。例如，一氧化碳还原氧化铜实验，不仅所需时间长、实验操作繁琐，而且实验操作不当会造成一氧化碳泄露而污染空气或引发实验事故，此时可以利用多媒体技术辅助实验教学，用多媒体动画演示一氧化碳还原氧化铜实验不仅生动形象、现象明显，而且避免了实际操作不当造成的危害。总之，教师要从环境保护中的“5R”原则出发，对化学实验教学进行多方位的探索，倡导健康和谐的绿色人文环境。“5R”原则不仅对化学实验设计和实验教学具有新的启示作用，而且对我们的行为举止也有启迪作用，它要求我们用长远的可持续发展的眼光看问题，用环保的理念净化心灵，用节约的生活准则约束自我，提高我们的文明涵养。

作者：王从宽 郭强 单位：江苏省东海县安峰高级中学 江苏省东海县实验中学