中学阶段是学生的形成思想观、价值观等优秀品质的重要阶段, 为了培养高素质人才, 在中学化学的教学课堂中, 不仅仅是传授知识, 培养能力, 而且应该利用现有的教材, 渗透绿色化学理念的教育, 培养学生绿色意识, 是非常必要和重要的。绿色化学虽然已经历经20余年的研究实践, 但是绿色化学的教育理念与中学化学课堂教学相结合的研究还很有限, 本文就此介绍绿色化学的概念, 同时从理论和实践两个方面, 探讨绿色化学与化学课堂教学的关系, 提出在化学实验课堂教学中充分发挥绿色化学理念的一些想法。
1 绿色化学的内涵
1.1 绿色化学的定义
绿色化学 (green chemistry) 亦趁称可持续的化学 (sustainable chemistry) 。绿色化学就是研究利用一套原理在化学产品的设计、开发和加工生产过程中减少或消除使用对人类健康和环境有害物质的科学。
1.2 绿色化学的基本原理
(1) 防止—防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。
(2) 讲原子经济—应该设计这样的合成程序, 使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。
(3) 较少有危害性的合成反应出现—无论如何要使用可以行得通的方法, 使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。
(4) 设计要使所生成的化学产品是安全的—设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能, 还应具有最小的毒性。
(5) 溶剂和辅料是较安全的—尽量不同辅料 (如溶剂或析出剂) 当不得已使用时, 尽可能应是无害的。
(6) 设计中能量的使用要讲效率—尽可能降低化学过程所需能量, 还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。
(7) 用可以回收的原料—只要技术上、经济上是可行的, 原料应能回收而不是使之变坏。
(8) 尽量减少派生物—应尽可能避免或减少多余的衍生反应 (用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程) , 因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。
(9) 催化作用—催化剂 (尽可能是具选择性的) 比符合化学计量数的反应物更占优势。
(10) 设计要考虑降解—按设计生产的生成物, 当其有效作用完成后, 可以分解为无害的降解产物, 在环境中不继续存在。
(11) 防止污染进程能进行实时分析—需要不断发展分析方法, 在实时分析、进程中监测, 特别是对形成危害物质的控制上。
(12) 特别是从化学反应的安全上防止事故发生—在化学过程中, 反应物 (包括其特定形态) 的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。
2 绿色化学在实验中的体现
2.1 中学化学试验项目的选取和确定
根据实验大纲要求, 充分考虑试剂和产品的毒性, 整个过程中产生的“三废”对环境的污染的情况, 尽量排除或减少对环境的毒害、危险性, “三废”后处理困难的实验项目, 应选择低毒、污染较小且后处理容易的实验项目。例如:考虑到硝基苯及苯的毒性, 硝基苯、溴苯制备实验可以删去;而改用现代化教学设备代替。
2.2 努力改革实验方式
要努力减少实验对玻璃仪器的依赖性。有些颜色变化明显的定性实验可放在点滴板中进行, 如指示剂与酸或碱作用实验、Fe3+的显色实验等, 有些定性实验可放在滤纸上完成, 如电解饱和食盐水, 检验醛基存在等。
2.3 将有毒实验改成封闭实验
高中化学教学中存在很多的有毒实验, 如氯气的制备与性质实验、二氧化硫的制备与性质实验, 这些实验都是有毒的, 我们可以将实验改为封闭的实验。气体的制备实验, 必须将实验在封闭的状况—步进行, 必须进行对尾气的处理, 如氯气的制备实验, 教材中就有用Na OH溶液进行尾气的回收。而气体的性质实验, 我们可以做到完全封闭。例如:氯气、二氧化硫、硫化氢、二氧化氮等有害气体都可以用碱液或水吸收;硫化氢与二氧化硫的实验可以在封闭式装置中进行, 硫化氢燃烧实验, 也可以用漏斗罩在火焰上方, 使产生的二氧化硫经漏斗在作用下通过其连接的U型管 (内盛稀氨水) , 吸收液可作化肥使用等等。
2.4 推行微型实验
要对常见实验仪器进行微缩, 对常用试剂要给出限量, 实验中除了可使用已研制成功的井穴板等微型仪器, 还可以把容量瓶、烧瓶、启普发生器等微型化。在微型化带来实验现象不明显时, 可借助现代化辅助教学手段把实验结果放大。
2.5 在实验教学中采用“讲—演—练—做”的模式
讲:先讲实验, 在讲实验的过程中, 强调一些新仪器的操作方法。
演:教师先演示实验, 并在演示过程中强调试剂的用量, 操作的规范性, 以及操作步骤, 做好误差分析。
练:中学化学实验要求学生做到基本操作正确而且规范化, 使学生在药品的取用、物质的称量、液体的量取和转移、物质的加热、玻璃仪器的洗涤、溶液的过滤等方面做到动作准确、操作熟练、运用灵活。对于这些操作的练习, 我们并不一定要用真的药品, 可以用一些替代品, 例如:我们要练习液体的取用, 有些同学就用药品—盐酸溶液来取用, 按照规定取出的药品是不能倒回去的, 那取出后没用就倒掉了, 这不是浪费药品吗?因此, 我就用水代替液体, 这不仅让学生真正的练习了液体的取用, 而且也节约了药品, 使学生知道应该怎样使用药品。加强学生的基本操作的学习, 使学生能更好的做实验, 为此打好基础。这样减少了药品的损失和对周围环境的污染。
做:练习熟练后学生开始做。
摘要：推行绿色化学教育, 大力开展绿色化学研究, 实践绿色化学科技成果的应用, 完全可以在建设环境友好型和资源节约型社会的伟大事业中做出十分有益的贡献。本文试通过绿色化学的基本原理的介绍, 再从绿色化学角度分析教材, 探究中学化学教学的新思路。
关键词：绿色化学,化学教学,实验
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