绿色化学与中学化学实验教学

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维普资讯http://www.cqvip.comMay．。2005绿色化学与中学化学实验教学No．2。Vo1．138绿色化学与中学化学实验教学林青双(浙江师范大学，浙江金华321004)摘要：介绍了绿色化学的缘起和含义、绿色化学的原则，通过用微型实验、计算机多媒体模拟、串，实验等途径在化学教学中来体现绿色化学思想。关键词：绿色化学；化学实验教学；环境污染中图分类号：G633．8文献标识码：A文章编号：1671—5179(2005)02-0089—03一点是从源头上防止污染的产生，而不是产生污染．、绿色化学概述1、绿色化学的缘起及含义后再去治理，即它不是对终端或过程污染进行控化学与人类的发展有着密切的关系，人类生制和处理，而是在起始端就采用实现污染预防和活的各个方面无不与化学有关，高科技的发展更科学手段以实现过程与终端的零排放或零污染。是离不开化学的有力支持。可以说化学改变了人绿色化学的口号最早产生于美国。1990年，类的生活方式，提高了人类的健康水平与生活水美国通过了一个“防止污染行动”的法令。1991平。但化学的这些巨大贡献却同时伴随着一定的年，“绿色化学”由美国化学会(ACS)提出并成为代价，那就是化学品的制造、使用与处理对人类健美国EPA的中心口号。在这之前，虽已通过并实康及生活环境造成了负面影响。施了上百个环境保护法律，但这些法令只是试图化学物质对环境的影响近年才得到广泛的重对付和处理已经产生的污染物，只是治标，而不是视。在二次世界大战以前及其随后的一段时期里，治本。1990年的“防止污染行动”是第一次着眼于很少有人谈到化学物质的制造、使用及处理方式防止污染物的形成，聚焦于最终使污染物处理成对环境的影响。直到20世纪50年代末60年代为不必要。该行动鼓励化学工作者去研究新的技初，人们才开始关心化学物质如何对人类健康与术和方法以避免产生和使用有害物质，去摸索新环境造成危害这一问题，认识到化学物质的使用的合成路线、新的绿色反应条件。例如，用水代替可能导致意想不到的副作用。有机溶剂或从根本上革除掉溶剂，对于现有的化人们对化学物质危害性的认识是逐渐深入学试剂，开发出新的绿色合成路线；设计新的杀虫的，所采取的预防与治理方式及措施也是逐渐发剂，使它只对目标昆虫有杀毒作用，并能经生物降展的。大致经历了：利用稀释来解决污染问题、通解为无害物质。这就是说，绿色化学的着眼点是使过命令与管理规则来进行废物处理与抑制、防止污染消灭在生产的源头，使整个合成过程和生产污染、绿色化学四个阶段。工艺对环境友好，这是治本、治根，是从根本上消绿色化学GreenChemistry)也称为环境友好除污染的对策。这时的合成反应就是“绿色反应”，化学(EnviromentallyBenignChemistry)、清洁化这时的化学工业就是“绿色化学工业”，整个化学学(CleanChemistry)，它是利用化学来防止污染的就可称之为“绿色化学”。一门科学。绿色化学是以绿色意识为指导，研究和2、绿色化学的原则设计没有(或尽可能少的)环境负作用，在技术上Anastas和Aamer提出了绿色化学的l2条原和经济上可行的化学品和化学过程。它最大的特则，这些原则可作为实验化学家开发和评估一条收稿日期：2005-01-06作者简介：林青双(1972一)，女，温州永嘉人，中教一级，教育硕士，主要从事中学化学教学与研究。 维普资讯http://www.cqvip.com2005年5月第139卷第2期J乌ou鲁rna木lo齐fU成ru人mq教iA育dul学tE院duc学at报ionInstitute．合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色端剪去小塑管并在酒精灯火焰上烧熔密封，另一的指导方针和标准；同时，也对化学教师在进行端留有15cm长的小塑管，如此做成一支塑料滴化学实验教学时起着重要的指导作用。这l2条原管，用手挤压塑料滴管的胶囊吸入10％的氢氧化则是：污染防止优于污染形成后处理；设计的合成钠溶液并将其正放在小烧杯内(溶液量以即将充方法应使生产过程中所采用的原料最大量地进入满胶囊为宜)。产品之中；设计合成方法时，只要可能，不论原料、②取两根大头针，末端栓上导线，如图所示插中间产物和最终产品，均应对人体健康和环境无人胶囊内做电极，通过导线将装置与6V一9V直毒、无害(包括极少毒性和无毒)；化学产品设计流电源连接(电源可用干电池)。时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其毒性；应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，需。·小塑管I壶腹◆-要使用时应采用无毒无害物质；合成方法必须考—-胶囊L—’-虑过程中能耗对成本与环境的影响，应设法降低医用输液臂塑料{冀管氮氧爆鸣装置圈能耗，最好采用在常温常压下的合成方法；在技术可行和经济合理的前提下，最大限度地使用可更⑧合上电键接通电源，可观察到塑料滴管内新原料；在可能的条件下，尽量不用不必要的衍生的水发生电解，产生的气体通过小塑料管排出。步骤；合成方法中采用高选择性的催化剂比使用(垒)用手捏住小塑管口片刻(约5一l0秒)，再将化学计量助剂更优越；化学品要设计成使用后容小塑管口接近烛焰，松开手，会发出清脆的爆鸣易降解为无害物质的类型；进一步发展分析方法，声，小塑管内会产生火花，现象很明显。对危害性物质在生成前实行在线监测和控制；化该实验的优点：实验装置取材方便，制作简工生产过程中各种物质的选择和使用，应使化学单；不需另有制氢气和氧气装置而且产生的氢气、事故的隐患最小。氧气的量恰为最佳的理论量，成功率达百分之百；纵观以上各项，可以看出：绿色化学提出的目操作安全、无危险；适于教师在课堂上反复多次的标和任务不是被动地治理环境污染，而是主动地演示实验，更适于学生实验；药品用量少，10％氢防止化学污染。氧化钠溶液只需4mL一5mL毫升；同时，学生易对这一实验产生浓厚的兴趣。二、化学实验教学中绿色化学思想的体现2、通过计算机多媒体模拟体现绿色化化学实验教学与绿色化学联系最为紧密、最常规的、传统的化学实验不可避免的消耗许为直接，因而在化学实验教学中贯彻绿色化学思多药品和大量的水资源，尤其是对于一些试剂药想就更为重要。为了适应绿色化学新要求，笔者在品昂贵、实验中容易引起爆炸或必须采用有毒、有进行中学化学实验教学时常通过以下途径来体现害的试剂(如苯、苯酚、重金属等)的实验，并在整绿色化学思想。个实验中排放较多的有毒气体、有毒废水，给师生l、通过微型实验体现绿色化身体健康带来极大的危害，且对环境造成较大的微型实验同常规化学实验相比，具有污染小、破坏的实验，这些是与绿色化学的目标和原则相现象明显、节约、省时、安全、激发学生的化学实验违背的，采用计算机多媒体系统进行仿真实验显兴趣等优点。所以在化学实验教学中设计一些微得尤为重要。利用计算机多媒体技术对实验原理、型实验体现绿色化学思想是十分必要的。如氢气装置、流程、实验过程进行仿真，用文字、声音、图与氧气混合气体爆鸣的实验，由于此实验会产生象、动画的效果让学生在计算机屏幕上所做实验巨大的爆鸣声而使学生对此实验产生不安全的恐达到身临其境的感受，这样既有助于学生理解、掌惧，并且常会因两气体混合比例不当而使现象不握理论知识，又减少了“三废”污染。明显，而且制取氢气和氧气需花较多的时间。基于3、通过串联实验体现绿色化以上原因我将此实验设计成了如下的微型实验：串联实验是指通过调整实验次序，使一个实①取一支废输液管，从壶腹(中间膨大处)一验的产物成为下一个实验的原料。在一定程度上 维普资讯http://www.cqvip.com_May．．2D05绿色化学与中学化学实验教学No．2．Vo1．13减轻常规实验对环境的污染，有利于环境保护。在用。对于萃取碘的CCI、汽油可以用稍浓的中学化学实验中，对部分实验从实验技术、方法、NaOH溶液洗液、分液。又可重新得到CCI、汽仪器等进行重新设计，把分散的实验综合起来，这油，进行萃取。样，可防止有毒气体进入空气，而且，还可以节约总之，在化学实验教学中根据每一实验的特药品和缩短实验时间。如在做氯气的制备和性质点适时地通过各种可行的途径渗透绿色化学教育实验时，可以使用U型管串联的方法，使制备的思想，使学生树立绿色化学理念，掌握实现绿色化氯气分别通过浓硫酸干燥——干的有色布条——学的基本技术，是2l世纪化学教学工作者的一项湿的有色布条——AgN0，溶液——KI溶液——重要任务。KBr溶液0％Na0H溶液等，不仅节约了时间、药品、而且在不开任何通风设备的情况下，基参考文献：本上闻不到氯气的气味，环保效果好。[1】郑长龙．化学实验教学新视野[M】．北京：高等教育出版绿色化学是一门从源头阻止污染的化学，社，2003．【21仲崇立．绿色化学导论[Ml~t京：化学工业出版社，2000．我们应该应用化学的处理方法，充分利用现有[3】马同森．从源头阻止污染的斫兴学科——绿色化学[J】．河资源及反应产物。这不仅从源头上防止了污染，南大学学报，2002，(4)．而且增加了经济效益。在中学化学实验中，萃取[4】汪朝阳．《有机化学》课中“绿色化学”的教学[J】．首都师范实验用的有机溶剂有CCI、汽油等，如果废弃大学学报，2000，(3)．了，不仅污染了环境，而且会产生新的隐患。如【5】李军，王小风．绿色化学实验教学的研究[J】．实验技术与果进行回收、集中、化学处理，它们又可重新使管理，2002．(1)．GreenChemistryandExperimentsinMiddleSchoolChemistryTeachingLINQing-shuang(Zhejio~gNormalUniversity,finhua321004，China)Abstract：Thispaperintroducestheoriginandmeaningsandproposesprinciplesofgreenchem—istry．Theauthorillustratestheconceptongreenchemistryinchemistryteachingbymineralexperi—ments，simulationthroughCAIandexperiments．Keywords：greenchemistry；experimentsinchemistryteaching；environmentpollution．