中学绿色化学教育

实验教学研究

中󰀁学󰀁绿󰀁色󰀁化󰀁学󰀁教󰀁育

华中师范大学化学学院(430079)󰀁李海荣󰀁孙󰀁瑞

󰀁󰀁绿色化学又称环境无害化学(EnvironmentallyBenignChemistry)、环境友好化学(Environmen󰀁tallyFriendlyChemistry)、清洁化学(CleanChem󰀁istry)。绿色化学即是用化学的技术和方法去消灭或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂在生产过程中的使用,同时也要在生产过程中不产生有毒有害的副产物、废物和产品。绿色化学的根本目标就是从节约能源和防止污染的观点来重新审视和改革整个化学和化工领域,在化学研究和化工生产过程中不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,不再处理废物。绿色化学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或零污染。绿色化学主张在通过化学转换获取新物质的过程中充分利用每个原子,具有󰀁原子经济性󰀁,因此它既能够充分利用资源,又能够实现防止污染。作为一门新兴交叉学科,绿色化学已成为当今国际化学科学研究的前沿。

计要体现绿色化学思想,新课程标准将绿色化学引入高中新教材,并将绿色化学思想、绿色化学观念定为高中化学教学目标,表明高中绿色化学教育正式启动。从2000年广东省高考题中我们可以更深切地感受到这一新的课程理念。

例题1,2000年广东省高考综合能力测试题13、14、21内容包括提炼黄金用氰化物毒性、乙苯生产中的原子经济性。其中,第21题更为明显,原题为:绿色化学对于化学反应提出了󰀁原子经济性󰀁的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需副产物,实现零排放。下列几种生产乙苯的方法中,原子经济性最好的是(反应均在一定条件下进行)(󰀁󰀁)

A󰀁C6H6+C2H5ClB󰀁C6H6+C2H5OH

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

C6H5-C2H5+HClC6H5-C2H5+H2OC6H5-C2H5

C6H5-CH=CH+HBr

C󰀁C6H6+CH2=CH2D󰀁C6H5-CH-CH3

󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁|󰀁Br

1󰀁绿色化学与中学化学教育

󰀁󰀁当前,我国的绿色化学研究和开发刚刚起步,化学教育要承担起普及、宣传的作用,这是21世纪化学教育所面临的时代挑战,也是化学教育发展的一大机遇。绿色化学教育是化学教育中不可或缺的部分。

普通高中化学课程标准指出,必修课程的设

C6H5-CH=CH+H2

󰀁󰀁

C6H5-C2H5

这是在全国高考化学命题中首次明确使用了󰀁绿色化学󰀁一词,其考查内容为单一反应原子利用率的理解。答案:C

例题2,下列有机反应在有机合成中具有重

󰀁6󰀁第17卷(总第90期)󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2007年第2期中小学实验与装备

要地位,阅读它们简单介绍与实例,可以判断其中原子经济性最不好的是(反应均在一定条件下进行)(󰀁󰀁)

󰀁󰀁说明:答案为(B)。值得注意的是,过去获得的诺贝尔化学奖的成果,在新时代的要求下也会受到绿色化学家们的批评。

由绿色化学与中学化学教育的关系可知,中学化学教育已经涵盖部分绿色化学内容,用现有知识和实验手段可以进行一些绿色化学的学习与研究,在中学化学教育中开展绿色化学教育是必要的。

术。它是在微型化的仪器装置中进行的化学实验,其试剂用量比相应的常规化学实验节省90%以上,是公认的以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验原理与技术。微型化学实验室是绿色化学的组成部分,它既能从源头上节约原材料和时间,减少污染,又具有安全、便捷、高效等优点。是化学实验教学改革中的一个重要方面。因此,在课堂演示实验或学生实验中,一些有物质性质的相关试验,应尽可能的在小烧杯小试管里、点滴板上完成。

2󰀁2󰀁2󰀁采用连续性实验󰀁充分利用化学试剂

采用连续性实验是指通过调整实验次序,使一个实验的产物成为下一个实验的原料。在一定程度上减轻常规实验对环境的污染,有利于环境保护。如氯气、次氯酸钠、氯酸钾的制取和氯气的氧化性实验连到一起做,不仅节约时间、药品,而且在不开任何抽风设备的情况下,基本上闻不到氯气、氯化氢的气味,环保效果好。

2󰀁2󰀁3󰀁利用计算机多媒体仿真实验

在保证学生基本技能训练的前提下,利用计算机进行仿真实验,这样不仅使实验现象生动真实,同时实现了化学试剂的无量化。对实验条件要求高、危险性大或在实验过程中对环境造成污染的实验,如氢气与氟气的反应,铷与水的反应,铯与水的反应,都是爆炸性实验,可利用计算机多媒体系统来实现。

2󰀁2󰀁4󰀁妥善处理化学实验的废弃物

在传统中学化学实验中,实验的产物常常不被重视。只要实验者观察到了有关的现象和得到有关数据,就达到了实验目的,而实验的产物往往被弃置或任意排放。这不仅加重了环境污染,也造成了很大的浪费。在实验教学中把实验废弃物进行无害化处理、回收再利用,既可节约资源、变废为宝、变害为利,又可增强学生的绿色化学意识。

作为化学教师,在教学中,把绿色化学的理念贯穿到整个化学教学之中是中学化学教育面临的崭新课题。教师在课堂教学、实验等方面,要始终贯彻绿色化学的思想,要让学生了解绿色化学,树立起绿色意识,培养他们关心、热爱、保护环境的环保习惯。

收稿日期:

2007-02-212󰀁绿色化学教育的实施

2󰀁1󰀁在教学环节中实施绿色化学教育

实施绿色化学教育,开展绿色化学教学,教师在备课中要进行绿色化学教学设计,采用绿色化学教学模式,对于化学性质和化学实验要从绿色化学的原则或原理上去把握,要求学生学会应用绿色化学的分析方法,对于化学知识的应用要普及绿色化学思想与绿色化学观念。例如:在碳族元素章节中介绍温室效应和全球气温变暧的主要原因,尤其应讲到当CO2被压缩到超过其临界点(T0=304󰀁2K,Pc=7󰀁39MPa,󰀁c=0󰀁468g/ml)成为超临界流体时,它有许多优良性能:无毒、不可燃、价廉,而且可以使许多反应的速度加快和选择性增加,因此可以成为一种优秀的绿色化学溶剂。在讲解氮族元素中的氮氧化物时,可向学生讲解NO、NO2是大气的污染物。而空气中的NO2是造成光化学烟雾的主要因素。NO2在紫外线的照射下,会发生一系列光化学反应,产生一种有毒的烟雾󰀁󰀁󰀁光化学烟雾,刺激呼吸器官,使人生病甚至死亡。另外,课堂上还可以结合当前社会上󰀁绿色食品󰀁、󰀁环保冰箱󰀁、󰀁绿色涂料󰀁等的风行,介绍与此相关的一些绿色化学知识,使学生明白绿色化学与我们的生活息息相关。2󰀁2󰀁运用化学实验进行绿色化学教育

在绿色化学思想的指导下形成的绿色化学实验,是用预防化学污染的新思想、新方法和新技术,对常规实验实行改革而形成的化学实验的新方法。

2󰀁2󰀁1󰀁推广微型化学

被誉为󰀁化学实验的革命󰀁的微型化学实验是近20年发展很快的一种化学实验新方法、新技