綠色化學在教學中的應用

1、 一、綠色化學是什么 綠色化學又稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學、清潔化學。綠色化學是設計研究沒有或只有盡可能少的環(huán)境負作用，并在技術上、經(jīng)濟上可行的化學品和化學過程。包括原料和試劑在反應中的充分利用，它是實現(xiàn)化學污染防治的基本方法和科學手段，是一門從源頭上阻止污染的化學， 1、綠色化學的誕生從1960起，化學農(nóng)藥的污染問題被提出來，人們開始注意到人口的急劇增加，工業(yè)的高度發(fā)達，資源的極度消耗，污染的日益嚴重，使人類不得不面對嚴重的環(huán)境危機。當今世界各國生產(chǎn)使用著約十萬種化學品。僅美國化學工業(yè)每年就要排放約三十億噸化學廢棄物，其中進入大氣的約60%，土壤10%，表面水系10%和地下20%1。而在1

2、995年香港為打撈4765.6噸海上垃圾，耗資1200萬港幣。這些問題不但影響一個國家的經(jīng)濟發(fā)展，而且對環(huán)境造成的危害將對人類自身的健康甚至是生存都造成了嚴重的威脅。解決問題的辦法初期主要以治理為主，但這些辦法效果有限，費用昂貴。在積累了30年治理污染的經(jīng)驗后，人們提出了污染預防這一新的概念，最后美國環(huán)保局提出了“綠色化學”這一“新化學嬰兒”。 2 .綠色化學的研究內(nèi)容綠色化學是設計研究沒有或盡可能小的環(huán)境副作用的、并在技術上、經(jīng)濟上可行的化學品和化學過程。它是實現(xiàn)污染預防的基本和重要的科學手段。綠色化學研究的內(nèi)容顯然要包括化學反應（化工生產(chǎn)）過程的4個基本要素：一是研究、變換、設計、選擇對人

3、類健康和環(huán)境友好的原材料或起始物；二化學產(chǎn)品必需是自然界可降解的并對環(huán)境無污染，三是研究最好的轉(zhuǎn)換反應和催化劑；四是設計或重新設計對人類健康和環(huán)境更安全的目標化合物（產(chǎn)品）。 3. 綠色化學的目標 綠色化學是以綠色意識為指導，以最終杜絕化學污染源，實現(xiàn)綠色化學為最終目標。綠色化學的最大特點在于它是在始端就采用實現(xiàn)污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放和零污染。 二、 綠色化學與社會化學在為人類創(chuàng)造財富的同時，給人類也帶來了危難，這也給公眾造成了一種錯覺，以為是化學是造成環(huán)境污染的罪魁禍首。而每一門科學的發(fā)展史上都充滿著探索與進步，由于科學中的不確定性，化學家在研究過程中不可避免地會合成出

4、未知性質(zhì)的化合物，只有通過經(jīng)過長期應用和研究才能熟知其性質(zhì)，這時新物質(zhì)可能已經(jīng)對環(huán)境或人類生活造成了影響。白色污染是當今社會的一大公害，越來越受到公眾和政府的關注。塑料作為人工合成的高分子材料，由于它有良好的成膜性、絕緣性、成型性、耐酸堿、耐腐蝕，外觀鮮艷，而且它具有極其低廉的價格，隨著石油化工的發(fā)展迅速成為人類不可缺少的一種材料。然而隨著塑料的大量使用，廢棄塑料難于降解，污染環(huán)境，還有的塑料會引起人類新的疾病的產(chǎn)生。嚴峻的現(xiàn)實迫使我們必須尋找一條不破壞環(huán)境，不危害人類生存的可持續(xù)發(fā)展的道路，只有培養(yǎng)人類真正意義上的“綠色意識”，才能實現(xiàn)對環(huán)境，對人類更友善的化學綠色化學。2 三、綠色化學與中

5、學化學教育化學教育是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的一個重要組成部分，它的目標主要是普及化學知識和能力的培養(yǎng)。中學化學教育是普及化學知識的開始階段，如何把綠色化學、綠色意識融合在化學教育過程中，使綠色化學成為世紀化學教育的重要有機組成部分，對于化學工作者來說是一個新的挑戰(zhàn)。3在化學教育過程中，為實現(xiàn)綠色化學教育，我們主要從化學教師，教學內(nèi)容，化學實驗這三方面進行探討。 1化學教師教學理念 化學教師在教學活動中起主導作用，因此教師觀念更新，具備了綠色意識才會產(chǎn)生積極的行為效果。我國化學教育中存在著思維僵化的問題，許多教師從畢業(yè)開始教學，雖然科學不斷的發(fā)展變化，但教師仍然以老的觀念，老的模式教學生，這又如何能夠作

6、到綠色化學教育呢？所以，現(xiàn)在化學教師要與時俱進，完善自己知識結(jié)構(gòu)日益顯得重要，要加強教師隊伍的培養(yǎng)，才有可能使化學教育更加服務社會，提高民族實力。作為一名化學教師就應該努力作到：首先，化學教育工作者要樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念，綠色化學有利于保護人類賴以生存的環(huán)境、實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展。其次，化學教育必須體現(xiàn)綠色化學的新內(nèi)容，要在課程教材中體現(xiàn)綠色化學的理念，使綠色化學的思想和內(nèi)容貫穿于從基礎教育到高等教育的始終。教師在課堂教學、實驗等方面，要始終貫徹綠色化學的思想;要讓學生了解綠色化學，樹立起綠色意識，培養(yǎng)學生從事綠色化學研究與開發(fā)的能力。 要預防化學污染，最關鍵的問題應該是從小培養(yǎng)具有環(huán)境保

7、護意識的人，學生最早系統(tǒng)地學習化學知識是在中等基礎教育階段，這就需要將綠色化學思想貫穿于中學化學教育的全過程中。把綠色化學融合于中學課程教材改革和課堂教學改革之中，使綠色化學成為中學化學教育的一個重要的組成部分，這是中學化學教育的嶄新課題。要把綠色化學的理念貫穿到整個化學教育之中，從綠色化學的角度來看，中學化學中許多物質(zhì)的制取反應、化學工藝等等都是值得討論和重新考慮的。這給改革課堂教學、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力提供了良好的契機。綠色化學不但有重大的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益，而且說明化學的負面作用是可以避免的，顯現(xiàn)了人的能動性。綠色化學體現(xiàn)了化學科學、技術與社會的相互聯(lián)系和相互作用，是化學科學高

8、度發(fā)展以及社會對化學科學發(fā)展的作用的產(chǎn)物，對化學本身而言是一個新階段的到來。作為新世紀的一代，不但要有能力去發(fā)展新的、對環(huán)境更友好的化學，以防止化學污染；而且要讓年輕的一代了解綠色化學、接受綠色化學、為綠色化學作出應有的貢獻 2、在化學實驗教學中要滲透綠色化學的思想。 （1）教學實驗現(xiàn)狀分析 1996年國家教委頒布的全日制高級中學教學大綱中指出：“教育學生關心環(huán)境、衛(wèi)生、能源健康等與現(xiàn)代化社會有關的化學問題”。在教材相關教學內(nèi)容之中涉及到當今世界上一些重要的環(huán)境污染問題，例如有關“大氣污染、三廢治理、溫室效應、酸雨、臭氧層空洞”等內(nèi)容。在現(xiàn)行的初高中教材中有約60%的知識是通過實驗引入的，但是

9、在設計實驗的時候卻很少關注到綠色教育問題。而僅在制取Cl2裝置中用NaOH溶液作為尾氣吸收劑，其效果也不太理想。在實驗設計中只重視操作方便、裝置簡單、現(xiàn)象明顯，卻很少顧及環(huán)境污染問題，更談不上對實驗進行綠色化設計。 表1 易造成環(huán)境污染的幾個實驗4序號 實驗名稱 污染物 1 白磷自燃 白磷、紅磷著火點比較P205 P 2 CO還原Fe2O3 P 98 CO 3 Cl2的制取 Na在Cl2中燃燒Cl2 Cl2 4 SO2、H2S的性質(zhì) SO2、H2S 5 Cu與HNO3的反應 NO、NO2 6實驗室制取C2H4、 C2H2SO2 、PH3、AsH3 PH3、AsH3 7苯的溴代苯、 溴蒸汽 溴蒸

10、汽 化學實驗教學不僅可以使學生觀察到用語言難以表達清楚的清晰的實驗現(xiàn)象，增強直觀的感性認識，而且能培養(yǎng)學生觀察、描述、分析問題和解決問題的能力。但實驗必定會涉及到有害、有毒的物質(zhì)，從某種意義上講學校中環(huán)境污染主要來源于化學實驗。因此，化學實驗教學中要力求利用最少的實驗藥品，獲得最佳的實驗效果，最大限度的減少廢棄物，提高學生的環(huán)境意識是非常必要的，也是切實可行的。如微型實驗；封閉式一體化實驗；利用實驗投影放大等多媒體手段實驗教學。 （2）、節(jié)約藥品，最大限度減少污染源 微型化學實驗是在實驗操作技術是以盡可能少的試劑來獲取所需的化學信息的實驗方法。它具有現(xiàn)象明顯、效果良好、節(jié)約實驗材料和時間、減少

11、污染、安全、便于攜帶等優(yōu)點。在微小型的儀器中，用盡可能少的試劑來進行實驗(一般為常規(guī)量的十分之一至千分之一)。因為只有儀器微型化了，才能減少試劑在器皿上的附著量，同時還應盡可能減少中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移過程，以減少試劑在器皿上的附著。所以，微型化學實驗不是常規(guī)實驗的簡單微縮，也不是對常規(guī)實驗的補充，更不是與常規(guī)實驗的對立，它是在綠色化學思想下用預防化學污染的新實驗思想、新方法和新技術對常規(guī)實驗進行改革和發(fā)展的必然結(jié)果。盡可能小劑量是微型化學實驗的核心，它是沒有終止的，是動態(tài)發(fā)展趨勢，它使每一個化學工作者無論在何種實驗條件中都在考慮，“盡可能小劑量實驗”是一種思維方向，這是化學實驗改革和發(fā)展的動力之一，

12、是綠色化學思想在化學實驗中的具體體現(xiàn)。在日常的化學實驗教學中，怎樣才能實現(xiàn)“盡可能小劑量實驗”呢？請使用微型實驗儀器。 （3）、創(chuàng)新改進實驗，減少環(huán)境污染 在現(xiàn)行中學化學教材中，有些實驗指明了藥品濃度，有些實驗沒有指明了藥品濃度。我對許多涉及藥品濃度的實驗探索和改進。既節(jié)約了藥品、保證了實驗效果，又減少了環(huán)境污染。1.指示劑濃度的減少，指示劑酚酞、石蕊等原濃度為0.51.0，經(jīng)改進可減少到0.10.25，也可以相應減少酒精的用量。2.對苯酚性質(zhì)，苯酚溶液濃度由2降至0.51.0 ，溴水濃度也可降低為橙紅（稍濃）。3.對定性檢驗劑硝酸銀濃度改進，配制銀氨溶液，硝酸銀濃度、氨水濃度可由2降為1。一

13、般離子檢驗，硝酸銀濃度0.1就足夠了。4.濃度對化學平衡的影響，硫氰酸鉀、三氯化鐵溶液的濃度可由0.01mol/L降為0.0005mol/L，0.1mol/L不變。這些改動實驗藥品的濃度都增強了實驗效果。降低實驗藥品濃度的例子還很多，作為化學實驗工作者，應具有綠色化學的思想，并指導日常工作，盡可能地降低實驗藥品濃度，減少藥品的損耗，預防環(huán)境污染。綠色化學是設計研究沒有或只有盡可能少的環(huán)境負作用，并在技術上、經(jīng)濟上可行的化學品和化學過程。在中學化學實驗中，對部分實驗從實驗技術、方法、儀器等進行重新設計，把分散的實驗綜合起來，這樣，可防止有毒氣體進入空氣，而且，還可以節(jié)約藥品和縮短實驗時間。如：銅

14、分別與稀硝酸、濃硝酸的反應，演示實驗和學生分組實驗都有，如果按課本上做，不僅浪費藥品，而且產(chǎn)生釋放出一氧化氮與二氧化氮等有毒氣體。實踐中可把演示實驗和學生分組實驗實驗八合并成邊講邊做實驗，實驗改進為：儀器是：廢醫(yī)用的一次性注射器，拔掉針頭，安上橡膠塞。藥品：濃硝酸，銅片，氫氧化鈉溶液。還有例如產(chǎn)生HCl、SO2、NH3等易溶于水氣體的反應裝置，增加一個漏斗或一個干燥管，把氣體導入水中或相應的吸收液中。生成乙酸乙酯的反應裝置連接一個干燥管，細口插入試管中的Na2CO3溶液里，可起到防止倒吸，迅速收集乙酸乙酯，同時也防止了乙酸、乙醇、乙酸乙酯氣體進入空氣，反應物用量也減少一半以上。整套乙酸乙酯的反

15、應裝置就是一個封閉體系。使學生所學的環(huán)保知識與實驗的后處理結(jié)合起來，使學生所學知識得以鞏固，再應用到學生分組實驗中，在實驗工作中，用綠色化學的思想來指導，更能有效地防止污染。 （4）、實驗操作規(guī)范化，妥善處理廢棄物 在中學化學實驗中，大部分實驗的藥品用量在教材中都未明確給出限量。以至學生很難把握藥品的實際用量，這樣既影響實驗的科學性和實驗效果，又會造成藥品的浪費，還會對環(huán)境造成一定程度的污染，也不利于培養(yǎng)學生的規(guī)范化操作。若將藥品規(guī)定了用量和濃度，既方便施教，又方便操作，更易讓學生接受、觀察、和記憶，從而培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度和科學的實驗方法，同時節(jié)約藥品，減少環(huán)境污染。教師實驗教學過程中，限

16、定用量，把好的經(jīng)驗傳播給學生，妥善處理化學實驗的廢棄物（回收、無害化處理），加上正確引導，既提高了實驗的科學性、為實驗操作的規(guī)范化奠定了基礎，又培養(yǎng)了學生良好的實驗習慣、使學生學到實際應用技術。同時也增強了學生的環(huán)境保護意識，是減少環(huán)境污染的重要保證。 三、在人類生產(chǎn)、生活中都應貫穿綠色化學的思想。隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)，廢氣、廢水、廢渣的排放量日益增多，嚴重危害人類生存的環(huán)境，影響著人們的身心健康。我國能源以煤為主，空氣受二氧化硫和氮氧化物的嚴重污染，這些酸性污染物與雨滴形成酸雨，對人的危害比二氧化硫高10倍，引起肺水腫，使水體酸化，可使魚類絕跡，尤其是重金屬和一些致癌物質(zhì)的污染，嚴重威脅著人類

17、的生存。經(jīng)專家研究已確認，化肥和農(nóng)藥的使用是癌癥發(fā)病率提高的主要原因。因此，人類生產(chǎn)、生活中都應貫穿綠色化學的思想，每位公民都應養(yǎng)成具有環(huán)境保護意識的人，在生活中對其廢棄物也要妥善處理，決不能隨意傾倒，造成環(huán)境污染，有的還可以變廢為寶。如使用環(huán)保節(jié)能電池；使用太陽能熱水器；使用節(jié)能燈；不食野生保護的動、植物等。如不使用難降解的一次性飯盒，少使用與廢棄塑料袋，不亂扔廢舊電池等。關注重大的綠色化學研究成果。如環(huán)境友好的海洋生物防垢劑，新配方汽油，環(huán)境友好柴油等。使用具有綠色環(huán)保標志的產(chǎn)品如綠色電冰箱，無磷洗衣粉，太陽能熱水器等。大氣污染有一條途徑是機動車造成的，鼓勵大家多騎自行車，少用機動車。 四、設計“綠色新工藝”，從根本上消除污染： 我國在環(huán)境資源、環(huán)境容量方面，總量雖大但人均量相當小。我國?蒙?奶氐閌槍導際跛?秸?宀桓擼?瞪?哪茉春妥試聰?募拔廴九歐帕扛擼?繒蚱笠當戎刂鸞齟螅?洹叭?稀保掀?纖?顯?久揮芯?魏未?磯?拇歐牛?廴臼?盅現(xiàn)亍夜?茉唇峁怪忻禾咳哉?0左右，煤煙對大氣污染程度不易減輕，環(huán)保治理技術水平落