綠色化學的概念范文
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篇1
關鍵詞:綠色化學;微型儀器;氨氣;二氧化硫
文章編號:1008-0546(2016)04-0094-03 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2016.04.036
綠色化學是近年來發展起來的一門新興學科,又稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學等。綠色化學的目標在于不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物,不再處理廢物,最終實現零排放和零污染,是一門從源頭上阻止污染的化學。世界各國都十分重視綠色化學的教育和發展,綠色化學已經成為現代化學教育的主要發展方向[1-2]。中學化學實驗是中學生學習化學學科知識的重要途徑,是學生可以通過感官直接感知的實踐過程,學生在實驗過程中,能進一步領悟綠色化學的宗旨,并逐步培養綠色化學的意識。但是中學化學教科書對化學藥品用量沒有明確規定,有的表述比較模糊。在做分組實驗時,有相當一部分學生取用藥品喜歡“多多益善”,不僅浪費了藥品,而且由化學實驗產生的廢水、廢氣、廢渣等也會對周圍環境造成不同程度的污染。如:在做Cl2制備與性質、鹵素的性質、Cu和濃H2SO4反應等學生分組實驗時,往往會有有毒氣體進入空氣中,不僅污染空氣,而且直接影響師生健康。因此,在中學實施綠色化學實驗教育,無論從中學生的科學素質的培養,還是從生活環境的責任感與綠色化學理念的形成等方面,都是十分必要的。
高中化學實驗綠色化、微型化[3-6]就是在高中化學實驗教學中以綠色化學實驗的核心理念為指導,對常規實驗的不合理、安全性能低、污染嚴重等方面加以改進,達到綠色化學的減量、回收、重復使用、盡可能密閉可控、處理尾氣諸方面的要求,實現“盡可能小劑量、省資源、少污染、低成本” 的實驗室實驗,進而培養學生良好的化學素養,以實現課程教學目標。
化學實驗綠色化的研究,涉及到實驗指導思想、實驗內容選擇、實驗儀器的研制、化學反應過程、實驗裝置和步驟的設計等實驗方面的研究。如何在實際教學中,結合當前素質教育,把綠色化學綠色新概念、新思想、新要求教育貫穿于中學化學教學的全過程之中,是一個新的研究課題。作為中學化學老師,能夠就地取材,因繁就簡,開發和創新教材實驗[7],對中學生是最好的鼓勵和引領。
一、現有教學實驗的不足之處
中學化學教學中,有很多性質實驗,用傳統的實驗方法和儀器設備實驗效果并不明顯且缺乏綠色化學意識,例如:人教版《必修1》將氨氣性質的實驗分成氨氣與水的噴泉實驗、氨氣與酸的玻璃棒實驗兩個部分來進行的。但在實際操作中存在以下不足:
①噴泉實驗所用的氨氣采用常規的實驗室制法,若現場收集,則耗時長,且氨氣易泄漏而造成污染;若課前制好備用,則常因保存不善導致實驗失敗。
②NH3與濃鹽酸的玻璃棒實驗,若為教師演示,則白煙過淡,且保留時間不長,不便于學生觀察;若為學生分組實驗,又會因為不是在密閉條件下進行,眾多學生同時實驗,容易造成室內空氣被污染,不利于健康。
③學生對看到的是“煙”還是“霧”存在疑問。
④容易受到風等因素的干擾,影響實驗效果。
又如:二氧化硫的制取及性質實驗,該實驗出現在高中化學人教版《必修1》第四章第三節,是高中化學課程中非常重要的實驗,內容多,難記憶。如果學生沒有經過實驗的親身體會,對這些實驗的印象都不深,學習也比較困難。但是該實驗無論是老師演示還是讓學生自己動手做,儀器都比較復雜,藥品用量多,而且二氧化硫的氣味難聞,具有刺激性,對身體和環境都會造成不良影響。
二、基于主流化學理念的實驗改進
基于“環保、高效”以及“綠色化學”“安全化學”等理念,本文針對上述實驗中存在的不足,進行了如下改進:
1. 基于“環保、高效”理念的氨氣性質改進實驗
將NH3的性質實驗一次性完成、成功率高且不污染環境、實驗器材廉價易得,不易破碎、便于學生分組實驗等是本次實驗改進的目的。
(1)實驗用品
①器材:圓底燒瓶(250mL)或塑料洗手液瓶(250mL),分液漏斗( 50mL),三個透明軟塑料瓶(如礦泉水瓶,250mL,需干燥),玻璃導管,燒杯,止水夾,少量棉花等。
②藥品:氫氧化鈉固體(分析純),濃氨水,少量濃鹽酸,酚酞指示劑。
(2)實驗裝置圖
(3)操作步驟及實驗現象
①瓶A內放少量NaOH固體,分液漏斗中裝濃氨水;
②瓶B、瓶C均為滴有酚酞的水;
③瓶D放置一團滴有濃鹽酸的棉花。
組裝連接好裝置后,打開止水夾K1、K3,關閉K2,旋開分液漏斗活塞,制取氨氣;當看到D中出現大量白煙,C中溶液顏色很紅且產生氣泡緩慢后,關閉K1、K3,打開K2,擠壓瓶B,將水擠入燒瓶內后松手。即可看到燒瓶內形成美麗的噴泉,同時瓶B變扁。
通過這樣的改進后,我們能看到,噴泉實驗中,水幾乎充滿整個燒瓶,瓶B被壓扁,讓學生很容易看到壓強在此實驗中的作用;瓶D的瓶壁上有大量的白色固體物附著,讓學生對白煙有了直觀的認識。
(4)本實驗的設計亮點
①有理有據:噴泉實驗的原理是利用內外壓強差所形成的,而礦泉水瓶受壓很容易變形,會看到很明顯的現象,于是我們用廢棄的礦泉水瓶組裝了實驗裝置。
②取材方便:充分利用廢棄的礦泉水瓶,材料易得且不易破碎的特點,體現廢物利用,靈活處理問題的思想。
③敢于創新:礦泉水瓶蓋容易打孔,且可用粘膠粘住縫隙,實驗過程中,只要旋緊瓶蓋氣密性就會很好,避免不易在橡膠塞上打孔,且易漏氣等常見問題。
④重視環保:整個實驗在密閉條件下進行,避免了NH3、HCl向室內擴散,有較高的安全性,充分體現“綠色化學”。
⑤拆裝方便:關鍵部分的連接使用膠管、止水夾,拆裝方便,導管不易折斷;且礦泉水瓶的蓋子規格幾乎都是統一的,便于更換。
⑥操作簡單:無論是教師做還是學生來完成,都很容易操作,且成功率高。
⑦直觀性強:無論是燒瓶內形成的噴泉,瓶B的變扁,還是瓶D中的大量白煙,抑或是燒杯中的溶液變紅,現象均十分明顯,使學生通過實驗觀察對氨氣的性質有較強的感性認識;特別是壓扁的礦泉水瓶能讓學生深切感受到大氣壓的存在和氨氣的極好的水溶性。
⑧安全性高:實驗的主要材料為礦泉水瓶,即使實驗出現誤操作,也不用擔心出現炸裂,濺傷人。
⑨高效性:整個實驗耗時約2分鐘,為噴泉實驗的分析和拓展延伸騰出了更多的時間。
我們對氨氣性質實驗改進后,無論是教師做還是學生來完成,都很容易操作,且成功率高充分調動了學生學習的興趣與積極性,初步落實了“用實驗讓化學課堂成為學生快樂的體驗場”。
2. 基于“綠色化學、安全化學”理念的SO2制取及性質實驗的改進
在對二氧化硫的制取及性質實驗,我們采用微型實驗儀器來完成這一系列實驗。改進后的實驗裝置如圖2。
(1)實驗裝置改進:用6孔井穴板代替了6個反應器,塑料滴管代替了分液漏斗。
(2)實驗操作步驟:
①先檢查氣密性。在后5個井穴中裝入少量水,蓋好長進短出的導管塞,在第1個井穴的長導管上插入塑料滴管,擠壓滴管,各井穴中均有氣泡冒出,說明氣密性良好。然后把水倒掉。
②滴管裝濃硫酸,6個井穴分別按照表1加入所需藥品。6個井穴在整個實驗中的作用如表1描述。
③蓋好長進短出的塞子,吸1/5滴管的濃硫酸,插入第1個井穴的長導管上,輕輕擠壓滴管,反應發生了。我們可以很快看到石蕊變紅,品紅和高錳酸鉀褪色,硫化鈉溶液中有黃色的渾濁,一次性驗證了二氧化硫的幾種性質。
3. 實驗的創新點
①使用了微型實驗儀器,藥品用量很小,從源頭上防止了化學實驗造成的污染,所以二氧化硫幾乎沒有造成污染,真正達到綠色、環保、健康。
②微型實驗儀器成本低,體積小,操作方便,一次性把SO2的制取、酸性、漂白性、還原性、氧化性全部檢驗完,實驗現象明顯,操作簡單。
③按每小組幾人一套,甚至可以一人一套,可以實現“人人動手,邊講邊實驗”的理想化教學模式,可以使學生對化學的探究更有興趣。
我們對二氧化硫的制取和性質實驗改進后,從源頭上解決了污染的問題,不用到實驗室這樣有通風設備的地方,就在課堂上就可以實現,操作簡單,成功率高,充分調動了學生學習的興趣與積極性,可以讓學生對以前只能在習題或者課本上看到的實驗現象有了直觀的認識,印象深刻。
三、總結
中學化學實驗是中學化學教學將理論與實踐相結合的重要手段,實驗易操作、實驗現象明顯、實驗設計的合理性及嚴密性、實驗的環保理念等對中學生正確理解和掌握知識、培養學習興趣和科研素養、掌握實驗操作、拓展思維模式等有著極其重要的作用。化學實驗的綠色化創新和改進,可以調動學生學習化學的積極性和主動性,培養其對化學的興趣,并加深對知識的理解和記憶,可以為提高課堂教學高效性提供策略和典型范例,這樣的實驗改進,能夠輕松實現綠色化教學,讓學生順理成章接受綠色化學理念,使學生認識到,化學絕不意味著污染,更高層次的化學、對環境友好的綠色化學等待我們去學習、去探究、去發展。
參考文獻
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[4] 朱恩.淺談中學微型化學實驗的三個問題[J].化學教學,2002,(4)
[5] 王祖浩,王程杰.中學化學創新實驗[M].南寧:廣西教育出版社,2007:298-299
篇2
【關鍵詞】綠色化學 高中教學 思想應用
經濟的發展帶來的負面效果就是環境問題越來越嚴重,在我國高速發展的過程中,大量的化工生產產生的垃圾污染問題日益凸顯。如果不及時的對此做出正確的處理,將會嚴重影響人們的正常日常生活,還會對經濟的發展產生制約,也嚴重不符合我國的可持續發展的戰略方針。綠色化學的思想理念將會對于以往不符合規定的技術和設施進行改變,遵循可持續發展的戰略,從高中階段對于學生進行良好的引導,盡可能的為我國環保事業做出貢獻。
一、綠色化學思維理念在高中教學中的應用
(一)增進學生的環保意識
學生一直在課堂中進行學習,很少有機會去真正的走入到大自然當中,所以對于大自然中所受到的環境污染的概念普遍很低,教師就需要在這個過程中讓學生了解到不健康的化學會對環境造成哪些危害,這也是綠色化學的一個重要理念。例如,在學習有關重金屬銅、鉻、鉛等等課程中,教師就需要聯系實際向學生進行講解,這些元素在自然中會造成什么影響,會對于人類造成怎樣的危害。如果不加以控制而泛濫,那樣的后果將會怎樣的不堪設想等。這樣,學生就可以區別開理論和實際,在與實際情感結合中進行理論學習,不但可以讓學生增加了環保意識,還能讓他們在現實生活中更加的嚴于律己,并在日后如果從事了相關化學工作,也不會忘記在高中課堂中所學習的綠色化學知識。這是一個具有很深遠影響的教學概念,是對于綠色化學的重要意義的體現。
(二)在實驗中實現綠色的概念
想要將綠色的概念引入進化學教學中從而增加學生的環保意識,不能單一的只從理論知識方面入手,還要將更多的實踐引入其中。在高中教學中,化學中的實踐就是實驗。要培養學生自己的動手能力,就要努力的多多開展實驗課程,并將綠色化學實驗的概念引入其中。教師需要做的是改變固有的教學思維,將課程教案進行改寫,利用積極的方式讓學生切身的感受到綠色化學的獨特魅力,要在化學實驗中多多的滲透綠色化學的概念,加深學生對其的理解。例如,在學習有關一氧化碳的使用和應用等相關知識的時候,就可以引入改變,利用安全實驗來向學生展示一氧化碳在氧氣不充足下進行光照或者點燃,結果發生了強烈的爆炸事故,要讓學生深切的感受到這樣的一過程,便會在以后的日常生活和工作中更加的注意。不但可以減少一氧化碳的污染,還可以加強對自身人身安全的保護。
(三)課后的生活學習中引入綠色化學的概念
想要全面的貫徹綠色化學的概念,不但要在課上對于他們進行有力的教育,還要重點突出在課后的重要性,要讓學生時時刻刻的都把綠色化學的理念放在心上,從而養成一種慣有的習慣。教師可以在課后布置相應的作業,讓學生自己去探索和學習,通過自己動手來實現自我的提升。這其中可以是理論方面的知識,比如教師布置課題,讓學生自主的去探討有關全球溫室效應的相關資料和信息,然后在第二天的課堂上展開相應的討論。還可以布置實踐方面的課題,例如,學校附近有河流被污染的,教師可以讓學生自主的去河流中采樣,然后拿到實驗室進行成分分析,討論其中的污染源。還可以對于周圍的違規建設的化工廠進行采樣,采集證據,親自動手為綠色化學付出自己的一份力。
(四)綠色思想與綜合教育相結合
綠色化學不單是我國環保教育中獨立的一個分支,也是整個素質教育中的一個緊密環節。高中時期的學生能夠掌握比初中時候更多的化學元素和化學知識,其思維理念也更加的成熟,而大量的化學元素與化學知識對于環境的污染也是更加的息息相關。要在這個關鍵的時間段對學生加以正確的良性的引導,將綠色化學的理念深入學生的腦海。例如,可以在日常化學課堂上對于學生除了進行常規的理論知識教導外,還要聯系其它的學科,可以引用外來植物的種植來治理被污染的河流,這就引用了生物領域內容。還有利用細密的過濾網對于直徑小于一定標準的污染物進行攔截和過濾,就是利用了物理領域的內容。這樣,不但可以讓學生從學生時代就將綠色理念代入進日常生活,更能對于自身的人生觀和價值觀有一個正確的扶正,讓學生能夠適應新時代的潮流和要求,為今后的長遠發展,為成為新世紀的人才打下夯實的基礎。
結束語:
將綠色理念引入高中化學是一項創新,是一項偉大的創舉,也是我國綜合性素質發展的一個關鍵所在,是為了保證我國能夠堅持貫徹可持續發展實現綠色環境建設的一項措施。在新課標之下,高中化學模式將會打破陳規,為了學生的綜合素質發展而創新進步,讓學生貫徹綠色化學的思維理念,提升學生的自身素質,在高中教學模式中將會起到一個深遠的影響。
【參考文獻】
[1]陸艷春.淺議綠色化學思想在高中化學課堂中的體現[J].課程教育研究(新教師教學),2014(34):249-249.
篇3
關鍵詞:初中化學;綠色化學觀;化學實驗
2001年,我國實施了基礎教育教學改革。改革后的新課標要求確立以人為本的思想觀念,要求教師要采用多種教育教學方法?;瘜W是一門以實驗為基礎的學科,通過化學實驗初中生可以在學習理論知識的同時提高觀察能力,思維能力,創新能力和實踐能力。在化學教學中進行實驗是素質教育所積極倡導的。
綠色化學觀是在經濟飛速發展的新的社會歷史背景下產生的,綠色化學可以預防化學污染。所以隨著經濟發展負面影響的到來,將綠色化學融入到教育教學工作已迫在眉睫。初中老師應承擔起向祖國新一代傳播綠色化學的責任和義務,在教學時以素質教育為基礎,將綠色化學觀貫穿到教學中,貫穿到實驗中。
一、綠色化學觀與初中化學
要想在教學中貫穿綠色化學觀,首先要明確什么是綠色化學觀。綠色化學是指對自然環境無害的、清潔的、友好的化學。綠色化學觀倡導在化學轉換的整個過程中和結果里低污染,低排放。綠色化學要求盡可能提高原子的利用率,要有效預防污染的發生。所以說綠色化學觀是針對節能減排的一個重要的指導觀念。綠色化學觀又包括綠色化學的發展觀,綠色化學的價值觀,綠色化學的道德觀和綠色化學的教育觀。
綠色化學的發展觀是指在發展經濟的同時注意資源和環境相協調,在發展經濟的同時兼顧對污染物的控制和廢物的排放,要節約資源保護環境,注意社會的穩定和可持續發展。綠色化學的價值觀指人們在進行化學實驗時,對化學與環境所持有的觀點和看法。綠色化學的價值觀要求教師在在進行實驗教學時注意引導學生正確認識人與自然相平等的觀念,將綠色化學觀作為重要的教育指導思想。綠色化學的道德觀是在現代環境日益惡化的背景下產生的,初中教師應樹立正確的道德觀,加深對綠色化學觀的認識,要認識到綠色化學不僅是社會化學工作者的任務,也是整個化學領域的責任和義務。初中化學教師有責任向學生傳授綠色化學的思想和知識。綠色化學的教育觀要求教師在教學過程中要時刻謹記綠色化學觀,將綠色化學融入到教育教學工作中。
化學教師要想將綠色化學應用到自己的教學工作中就要從自身做起,提高自身的知識和素質,調整自己的知識體系,豐富自己的知識,尤其是有關綠色化學的知識。要理解綠色化學的思想內涵、主要內容和實施綠色化學的方法途徑。
二、在初中化學實驗中培養綠色化學觀
在新課改的背景下,初中化學課程標準和教材也做出了相應的改變,現行的初中化學課本有關實驗的部分充分體現著綠色化學的思想。比如說刪除了一些相對危險的、有害的試劑的相關實驗,對其他實驗的試劑的用量也給出了明確的規定。新編的人教版初中化學課本引入了試劑用量少,排出的廢物較少的實驗,同時在實驗中也介紹了尾氣和廢液的處理方法。初中化學實驗是培養學生化學觀的重要一部分,為了能更好的培養綠色化學觀念,在化學實驗時應記住以下幾點:
(一)做微型化學實驗
微型化學實驗并不是對化學實驗簡單地減少用量,而是在微型條件下重新設計實驗,使實驗達到既能完成教學目標又能節能減排的目的。微型化學實驗一般對試劑的需求量較低,節約了藥品。同時實驗裝置也更加的簡單易行,容易操作。有的微型化學實驗甚至利用生活中的廢物來進行。比如用藥品使用后的鋁板代替滴板,這樣對廢物進行利用減少了對環境的污染。微型化學實驗體現了綠色化學的觀念。
(二)規范化學實驗
高中教師在引導學生做實驗時要注意規范性,對前期實驗藥品的取用步驟和后期廢料的處理都要嚴格規范。比如在聞氣味時注意開口不能過大防止有毒氣體的泄露;取藥品時不能取量太多,以免造成浪費:對于實驗所產生的廢液要按類倒入不同的回收容器中然后進行無公害處理;對于廢氣要進行吸收處理。
(三)串聯化學實驗
對于一些有聯系性的實驗,教師在設計時可以將它們放在一起,這樣能避免重復實驗步驟,減少了對實驗藥品的浪費。比如在做濃硫酸和銅的反應,觀察完反應過程還可以利用反應產生的二氧化硫做二氧化硫使品紅褪色的實驗。這種利用實驗產物去做下一個驗的教學方法充分體現了綠色化學的思想。
(四)微視頻展示實驗
對于一些藥品用量大,污染厲害不好控制的實驗,教師可以錄制成微視頻,錄制時要逼真全面,讓學生有身臨其境的感覺,上課時以微視頻的形式展示給學生,可以讓學生在了解化學實驗的同時減少對藥品的的浪費、降低環境污染。
(五)定期舉行綠色化學專題討論
篇4
關鍵詞:有機化學;綠色化;實驗;教學模式
前言:要想實現有機化學實驗的綠色化必須是從思想上抓起,從人們的思想意識上改變,從每個化學老師的思想開始。對整個化學實驗的過程嚴格把關,在材質上采用安全、無污染的材料,催化劑的使用也要注意安全性,對于一定會產生污染的實驗要注意污染的處理。從自身坐做起,為學生做好榜樣。
1.有機化學實驗的含義及意義
有機化學是化學中極為重要的一門分支,又稱為碳化合物的化學,是研究有機化合物的結構、性質、制備的學科。
有機化學實驗對化學的發展起著至關重要的作用,對化學工業的發展也是相當的重要,有機化學實驗是現在的普通高?;瘜W、化工、材料、藥學、食品、生物、環境、農學等專業以及相近專業本科生一門必修課。在有機化學實驗過程中經常會用到有毒性的試劑,溶劑,有的時候也會合成一些有毒性的物質,這是化學發展中必然會產生的污染,但是現在全世界都在提倡綠色環保,低碳的概念,因此化學實驗中的這些有毒物體就必然引起公眾的反感,包括一些具有高腐蝕性的催化劑,實驗后產生的廢棄、廢渣、廢液處理不當對環境也會造成很大的污染,這種影響比一般的污染所持續的時間也會更久。因此,如何實現有機化學實驗的環保性,這是有機化學的發展中一個新的課題,一個主要的研究方向,高校如何構建有機化學的綠色實驗化成為迫在眉睫的問題,在試驗中和教學中,如何向學生灌輸“綠色化學”的概念是現在高校教師首要考慮的問題,必須做到學生從觀念和認識上意識到環境保護,可持續發展才是根本的發展。從根源上認識到環境的發展和環境的保護,提高實驗教學的質量同時也要注意可協調發展的重要。
2.我國有機化學實驗教學的現狀
我國的有機化學發展的相較于西方來說,發展的速度和技術都相對來說是落后的,我國的有機化學實驗也停留在最初的模式上,采用的是傳統的教學模式,我國傳統的有機化學實驗采用的是基本操作實驗+基礎合成實驗+性質實驗。相較于西方對化學的重視,我國在教學上仍然采用的是照本宣科,遵從教材,缺少積極主動的改革和創新,這是化學實驗要不得的思想,現在的高校教學實驗仍是簡單的基本技能,蒸餾、分餾、回流、水蒸氣蒸餾、干燥、過濾、加熱、冷卻、攪拌、萃取、重結晶等。這些基本的合成、提煉實驗都存在著諸多的弊端,首先,材料的選擇上存在著對人身的威脅以及對環境的污染,毒性較大,易揮發,而且部分材質還存在著高腐蝕性的缺點;其次,這種具有諸多缺點的試劑的使用量還很大,將會產生很多的廢棄物,普通人用眼看不到,但是長此以往,環境將會被破壞;再次,我們做過實驗的人都知道,這只是一堂課,課堂結束后我們的實驗結果都是直接的傾倒,不會經過任何的處理,這對環境的污染是相當的嚴重的,而且這種基本的實驗反復的做,是沒有實際意義的。從這些分析中不難看出這都是違背環境發展原則的,違背了綠色化學的基本概念,這些在威脅我們這一代身體健康的同時也會為人類帶來無法消除的永久性威脅。面對這種情況,改變是必須的,而且是迫在眉睫的。
3.有機化學實驗綠色化教學模式及實施方案
3.1 新型教學模式
有機化學實驗綠色化教學模式就是從化學實驗的每一步去改變,達到實驗從頭到尾無污染,是有機化學實驗發展的目標。這種教學模式相較于傳統的模式,更加符合我國發展的要求和環境可持續發展的要求。新的模式從原料的選取到試劑的使用以及用量都是有一定的標準的,在教學手段上也運用了先進的現代化媒體,在試驗的方法方式上注重環保的概念,三者的配合促成了新型的有機化學實驗綠色教學模式的發展。
3.2 具體的實施方案
當設計好實驗的方式后,具體實施的時候要注意每個環節的把關,在有機化學實驗的課程中,包括很大一部分基本的實驗,傳統的基本實驗采用的都是有毒性的物質或者高度揮發的對環境有污染的材質,只要在不違背教學意義的基礎上,基礎實驗是可以采用簡單的無污染的試劑達到教學的目的,訓練學生的操作技能以及讓學生掌握實驗的基本目的。這種做法在達到環保的同時也達到了教學的目的。教學目的的實踐中還包括合成實驗的操作,合成實驗教學目的是讓學生充分了解化合物的制備方法,并且對基本實驗掌握的更加純熟,新的教學模式本著綠色教學的目的對合成實驗進行了改革,包括題目的選擇以及相關科研結果的使用,甚至包括多步驟的實驗,多步驟的實驗相對于單步驟的實驗產生的廢棄物變少,變廢為寶,是環境發展的根本要求。而且在部分高校中還出現了設計型實驗,也就是學生和老師共同發揮想象,創造新的實驗,這種實驗的要求是本著綠色化的理念,所運用的材料也要求安全、無污染,這在提升學生創意空間的同時也對有機化學的發展做出了貢獻,是一舉雙得的好事,值得提倡。
在進行實驗過程中,我們都選用了低污染或者無污染的材質,但是不能保證合成過程中不會產生廢氣物,不會對環境造成污染,因此,對實驗的方法、過程要嚴格把關,保證每一步的實驗安全且穩定,產生的污染要盡可能的降低,實驗的每一步都要有相關污染的處理環節。在部分條件好的高校,采用了世界先進的技術和設備,相對產生的廢棄物就少,但是對條件相對較差的學校就要注意實驗的步驟,以及對每一步的廢棄物有回收利用和清理的程序。從實驗的手段到實驗的過程都需要嚴格密切的注意,不論是運用傳統的方式還是現代化的方式都要注意培養學生的環保意識。
篇5
化學是一門自然科學,在原子和分子的水平上研究物質的組成、結構、性質、變化、制備和應用?;瘜W是一門具有深奧的內蘊和無限研究和挖掘空間的科學。隨著人類社會科學技術水平的不斷提高,人類利用化學的能力不斷提高,在能源和資源、材料科學和環境方面,化學的應用帶給人類驚喜和福音?;瘜W領域的研究與應用的不斷進步也在人類社會產生了雙刃劍效應,其負面作用是造成了嚴重的資源消耗和環境污染。由于化學發展模式的不適應,人類生存環境以及生態的破壞日漸嚴重,同時也在制約著經濟的發展,給人類的身體健康、生命安全造成了嚴重的威脅。化學領域所反映出的嚴峻問題引起了國際社會的普遍重視,改變生產以及研究模式的命題和實踐開始付諸實施,綠色化學的理念和實踐應運而生。綠色化學又稱為清潔化學、環境友好化學或環境無害化學。綠色化學屬于從源頭上來防止污染的化學,屬于層次更高級、更符合發展人類社會發展需要的化學,它追求的是實現可持續發展的目標,綠色化學是針對人類利用化學科學的理念和方法所提出的。
二、綠色化學的發展思路以及模式
綠色化學的發展思路體現在化學技術應用于經濟社會發展的源頭,即在研究和應用的源頭就要打破傳統的只計產出不計污染、先污染再治理或以環境污染和資源浪費換經濟增長的觀念??紤]到時空變化和條件變化的因素,尊重和服從自然生態發展規律,實現保護生態平衡和加快發展的速度。
一般來講,實現高效發展的主要思路是盡可能少地利用原材料,盡可能多地制造成品; 盡量減少污染物的排放,盡量提高轉化率。相關的污染物的排放標準,在本質上來講是建立在所有的化學企業全部按照高效生產的操作這個假設前提上的。對材料進行回收以及重復利用。材料的回收主要體現的理念是節約資源,重復利用主要體現的理念是節約成本。自然環境很難進行凈化或者短期內很難實現凈化的材料,應該進行重復利用; 而對污染比較高的化學制成品應該盡可能回收利用。積極倡導材料的回收以及利用是一種行之有效的綠色途徑。實現再生利用并拒絕使用高污染產品。
在設計以及生產化學制成品的環節必須考慮到再生利用問題。實踐證明,在自然環境中,高分子的原材料有著非常明顯的污染,這就要求在設計環節就應對回收和再利用進行考慮,實現變廢為寶,實現綠色制造。同時應該拒絕使用那些高污染、無法回收與替代、不能再生以及重復使用的高危材料,從科研環節就能夠盡可能尋找相應的綠色替代品。
三、綠色化學在高?;瘜W教學中的探索以及應用
(一) 改革高?;瘜W教材高?;瘜W所使用的教材尚缺乏綠色化學方面的內容,因而在高校的教材中,應該增加綠色化學的相關知識以及國際上在綠色化學領域中所研究的先進成果。教師依據教材向學生講授化學知識,隨著教材對綠色化學內容的充實,教師的授課理念、授課方案的設計、課堂講授對學生學習情況的考核評價都應將綠色化學內容補充起來。教師要加強同學生的綠色化學知識的交流以及探討,積極主動引導學生在日常生活以及學習中關注和學習綠色化學的相關知識。通過改革高?;瘜W教材將綠色化學的理念和知識建構傳授給大學生。
(二) 培養和強化化學教師的綠色化學意識化學教師在多年的化學教學中已經形成了思維慣性和知識積淀的固化內容,那么,在高校化學教學中滲透綠色化學理念首先就必須轉變化學教師的教學理念,包括加強教師綠色節能環保意識的培養和對綠色化學知識的學習和掌握。同時,教師還應該在行為上起到表率作用。教師應該多閱讀相關的書籍、文獻文章,了解更多的綠色化學知識和信息,在一定程度上改變比較傳統的教學方式以及思維,應該在實際的課堂教學以及相關的實驗時對有害化學物質的排放進行強調?;瘜W教師應該在課余時間對綠色化學的實際教學以及研究的動向、軌跡進行關注,有效地傳授給學生。
(三) 對教學內容進行靈活的補充高校所使用的教材具有相對的穩定性,在教材編寫成型并投入使用后,不會輕易改變。也就是說,新教材和老教材的交替會有一定的過渡時間。因此,在一段時間內,遵循教材的課堂教學內容會是相對固定的。高校教師應該在實際的教學中,憑借自己掌握的綠色化學知識對教材內容進行適當補充,讓學生的綠色化學方面的意識在相對比較完整的鏈條上進行延續。
(四) 將綠色化學的理念融入到化學實驗中在高?;瘜W的教學中,實驗可以加深學生對教材中比較抽象的概念的理解,同時還能夠對化學知識進行鞏固,然而,最重要的是強化學生提出問題、分析問題以及解決問題的能力。實驗能夠有助于強化學生的實驗技能,還能夠培養學生認真以及嚴謹的態度。通過化學實驗的相關教學能夠有效實現綠色化學。不管是溶劑、試劑或者催化劑,在實際的實驗過程中都需要先考慮使用無毒無害的環保材料,在進行試驗之前的準備階段,應該充分考慮相關的代替品或者防止使用有害有毒的材料。除此之外,在設計實驗時,應實現試劑的完全反應,有效避免不完全反應以及燃燒等效率比較低的化學過程。
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【關鍵詞】 綠色化學 環境污染 環境治理
當今時代,化學真正成為了一門最有用的科學。化學科學的研究成果和化學知識的應用為推動人類的進步起到了決定性的作用。目前,化學及其制品已經滲透到人類生活、生產和國民經濟的各個領域。但另一方面,化學化工的發展為人類的生活改善提供了源源不斷的能源和物質基礎,但同時又造成了很多的能源和環境問題。“綠色化學”的出現,為人類最終從化學的角度解決環境和能源問題帶來了新的希望。
一、概念及核心內容
1.概念。綠色化學又稱環境友好化學或清潔化學,是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則,即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子,在始端就采用實現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,是一門從源頭阻止污染的化學。
2.核心內容。原子經濟性是綠色化學的核心內容,這一概念最早是1991年美國Stanford大學的著名有機化學家Trost提出的,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化成了產物。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物,不產生副產物或廢物,實現廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應的原子經濟性,認為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結合到目標分子中。綠色化學的原子經濟性的反應有兩個顯著優點:一是最大限度地利用了原料;二是最大限度地減少了廢物的排放。
二、滲透“綠色化學”思想
我國古代就有“不竭澤而漁,不焚林而獵”的保護自然環境的思想。今天,我們保護環境不僅要保護環境不受污染,而且要繼承古代環境保護的思想,合理利用資源,以保證資源的永續利用。我們應該懂得保護環境就是保護我們自己。為了更好地保護環境,許多國家正在廣泛地宣傳環境保護思想,制定相應的法律法規。我國于1979年9月頒布了《中華人民共和國環境保護法(試行)》,并在1983年底召開的全國第二次環境保護大會上將保護環境確立為我國一項基本國策。
白色污染是當今社會的一大公害,而且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,嚴重污染了人們所居住的環境,還有的塑料會引起人類新的疾病的產生。如今,綠色蔬菜、綠色產品、綠色科技、綠色化學,還有現在所提倡的綠色飯店、綠色學校,都成為最時髦的名詞。綠色話題成為人類最具共識的話題。這種綠色意識,是人類重新審視自然的表現。只有培養人類真正意義上的“綠色意識”,才能實現對環境,對人類更友善的化學――綠色化學。
因此,人類在生產、生活中都應貫穿綠色化學的思想,在生活中對其廢棄物要妥善處理,決不能隨意傾倒,造成環境污染。
三、設計“綠色新工藝”
我國在環境資源、容量方面,總量雖大但人均擁有量很小。經濟生產的特點是工業技術水平整體不高,能源和資源消耗及污染排放量高,鄉鎮企業比重還是很大,“三廢”基本沒有經過任何處理就四處排放,污染十分嚴重。但是人們不能走“先污染破壞,后治理恢復”的道路,也不能走“邊污染,邊治理”的道路,而應該采取我國政府制定的“全面規劃,合理布局,綜合利用,化害為利,依靠群眾,大家動手,保護環境,造福人民”的環境保護方針,還要在化工工藝上采取更為綠色的、環保的工藝過程。綠色化學不是被動地治理環境污染,而是主動的防止化學污染,從而在根本上切斷污染源,所以綠色化學是更高層次的環境友好化學。
1.設計環保工藝。開展環境分析方法和標準化的研究,建立高靈敏度、高選擇性、快速、自動化程度高的監測方法;開發新材料、新能源、用綠色化學工藝代替經典工藝;在制定污染物向環境排放量標準的同時與其他手段相結合,積極開展處理和利用廢物的技術研究,變廢為寶。三廢的處理過程不應產生或少產生新的污染,這樣才能實現減少或消除污染。
2.開發和生產綠色產品。綠色產品是指產品在使用過程中和使用后不會危害生態環境和人體健康,產品具有合格的使用功能及使用壽命,產品易于回收、利用和再生,報廢后易于處理,在環境條件下容易降解。如日常生活中適用的包裝材料,用后可以進行再利用,如用再生紙作購物袋,用再生塑料制造各種容積,不但可節約寶貴的資源, 還可以減少固體廢棄物的排放。
四、綠色化學與環境治理
目前,隨著綠色化學作為學科前沿方向的逐步形成, 在很短的時間內,通向綠色化學的各種途徑已隱約可見。這說明綠色化學是有效的,也是有益的。從科學觀點認識,綠色化學是對傳統化學思維方式的更新和發展;從環境觀點認識,它是從源頭上消除污染;從經濟觀點認識,它合理利用資源和能源,降低生產成本,符合經濟可持續發展的要求。其目的就是要把現有化學和化工生產的技術路線從“先污染、后治理”改變為“從源頭上根除污染”。然而,必須指出的是, 綠色化學與環境治理是完全不同的概念。環境治理是對已被污染的環境進行治理,使之恢復到被污染前的面目; 而綠色化學則是從源頭上阻止污染物的生成,即所謂污染預防。因此,只有通過綠色化學的途徑,從科學研究出發,發展環境友好化學、化工技術,才能解決環境污染與經濟可持續發展的矛盾。另一關鍵問題是培養具有環境保護意識的人,樹立可持續發展的觀念。通過宣傳,強化公眾的環境意識。作為高等學校培養的各種層次的高素質人才,應努力學習有關知識,加強對保護環境,改善環境的責任感。創造一個清潔美好的生活環境是人類的共同愿望,給后代留下一個良好的環境,也是我們這一代人所必須履行的責任和義務!
相信隨著科學技術的進步和人們綠色意識的提高,只要我們用好綠色化學技術,搞好經濟,我們賴以生存的地球環境會變得更加美好。
參考文獻:
[1] 王恩舉.漫談綠色化學[J].大學化學,2002,(4).
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1.綠色化學
何為綠色化學是我們解讀綠色化學實驗和綠色化學觀的一個首要前提.簡單來講就是人與自然和諧的化學,詳細的講主要指環境無害化學、環境友好化學、清潔化學.突出的特點優勢是開始做污染預防的科學手段,目的是實現過程和結果的零排放或者零污染.綠色化學與普通化學的主要區別在于綠色化學充分利用原子,通過化學轉換獲得新物質,其明顯具有原子經濟性,即實現了資源的充分利用,又預防了環境的污染.
2.綠色化學實驗
綠色化學實驗所要研究的中心問題是如何實現化學反應和化學產物的下列特點:(1)原材料無毒無害,(2)反應條件如:催化劑、溶劑等無毒無害,(3)過程實現減量、循環、重復利用,(4)實現零排放零污染如:產生的副產品少之又少,原子經濟性等,(5)產物對環境不造成危害及環境友好型的,并且滿足物美價廉的標準要求.近幾年綠色化學實驗的改革與發展的主要推動力是綠色化學思想,從這方面研究化學,還有很大的進步空間,值得談論和深思.
3.綠色化學觀
綠色化學觀實際也是綠色化學思想的精髓和靈魂,主要指在進行社會生產、生活和實踐活動的過程中,人們針對環境的日趨嚴重惡化、為了減少甚至杜絕化學污染源所形成的對綠色化學重要性的認識思想.其內涵有以下幾個方面:(1)綠色化學發展觀.這個觀點包括兩個方面:一是發展經濟,即實現人口、經濟、社會、資源、環境協調發展;二是保護我們人類賴以生存的共同家園地球自然資源和環境,為子孫后代的安居樂業和永續發展做貢獻.換言之,經濟發展的同時不忘環境的保護,污染的控制,資源和能源的節約,廢物排放的減少,清潔生產和文明消費的實施.目的是實現自然、經濟、社會這個三維復合系統的持續、健康、穩定的發展.我們實施綠色化學觀教育旨在追求學生在知識、科學、技能方面的綜合提高,深刻認識了解人與自然,人與經濟、人與社會、人與環境的關系,在可持續的基礎上利用自然為人類服務.(2)綠色化學價值觀.環境價值觀就是指人類對環境價值的認識、觀念、看法、觀點.轉變我們以往以人為中心判斷物質利害觀念為以人與自然平等和諧觀念,以綠色化學原理指導高中化學知識的教學,即要掌握化學物質、化學實驗對人的危害以便進行防止.高中化學實驗的綠色化是一個長遠的任務,教育工作者要有深刻的認識,這不僅是科學戰線和化工戰線的任務更是整個化學領域的任務.(3)綠色化學教育觀.綠色化學根本上是為了預防和控制環境污染,是人類的生活質量得到保證和提高,使自然環境得以保護.在高中化學教育課程改革和課堂教學的全過程中貫穿綠色化學理念,將其化作中學課程改革的重要內容.之所以將綠色化學的理念引入化學教學中,是因為綠色化學有利于環境的保護和人類社會的可持續發展.站在一線的化學教育工作者需要做到的很多,更新自己的知識結構,認識化學新知識,真正理解綠色化學的含義,承擔綠色化學的宣傳和教育,潛移默化對學生進行教育,不斷灌輸“綠色化學”的理念,認識到綠色化學的重要性,掌握綠色化學的知識和技能.(4)綠色化學道德觀.這一觀念是傳統人類道德觀念的延續和繼承并且得到廣泛的發展,由于當前現代工業文明引發的人類與環境關系日漸突出使得其產生并且迅速得以發展.這是一種新的道德觀念――人類與環境和諧相處的觀念,是人類環境意識有史以來發展的最高階段,體現了主客體的統一,人與環境的統一.
二、高中化學實驗中學生綠色化學觀的培養
自從新課改以后,中學化學課本的編制和修訂過程充分考慮了綠色化學原理,例如:限制了常見實驗固體液體試劑取用的數量;刪除了有害的實驗氣體如:硫化氫、苯磺酸等等的制備;科學介紹聞氣體的方法;實驗中遇到事故的緊急處理;試劑保存和使用的方法原則尤其是特殊的試劑;強調某些實驗尾氣的處理等等.新課改有益處也存在缺點,為了符合綠色化學觀的發展要求,從以下幾方面改進實驗以增強學生綠色化學觀的培養.
首先,大力推行化學微型實驗操作.簡單的對常規實驗進行縮微或者減量并不是這里所指的微型化學實驗,實際的微型化學實驗是指在微型化條件下,重新設計和探索實驗,旨在利用最少的試劑獲得最多的化學信息目標.微型實驗的兩個顯著特點是儀器裝置微型化和試劑少量化,操作簡單,藥品節約,污染減少,是未來綠色實驗發展的方向.同時還可以使用身邊的廢舊物或者自制的簡單儀器進行一些實驗,更體現了綠色化學的概念,讓學生樹立綠色化學觀.
其次,正確規范的進行實驗操作.實驗的操作規范務必嚴格進行,例如:稱量藥品、取用試劑、連接裝置、傾倒廢液廢渣等等實驗的每個環節都要按照規范的要求操作,因為這樣進行的實驗,不僅對藥品、試劑、能源節約了,而且實驗發生事故的幾率也減少了,自然污染也相對減少了.
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一、綠色化學和綠色化學教育
1、綠色化學的概念。綠色化學又稱環境無害化學,是伴隨綠色食品、綠色消費而出現的新理念。其目標是從根本上保護環境,推進工業生產的發展。與傳統化學和化工先污染后治理的模式不同,綠色化學的宗旨是從流程的始端就對污染進行控制和治理,即從源頭上減少或消除對生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑的使用及產品、副產品的產生,發展安全的產品和安全的生產工藝;力求使化學反應具有“原子經濟性”,提高采用材料、能源和水的效率,循環或再利用材料和再生資源,實現廢物的“零排放”。綠色化學是一門徹底阻止污染的化學 是講八成熟期的更高層次的化學。目前 它已經成為未來化學發展的主要方向之一,是追求一個可持續發展與環境雙贏、人類與自然和諧共處的“綠色文明”。
2、綠色化學教育的任務。綠色化學注意環境的可持續發展,綠色化學教育應以可持續發展戰略為根本原則和目標,將化學科學的真理性與人文需要的合理性融為一體。實施綠色化學教育的任務在于確立可持續發展為化學教育的道德規范和價值準則,促成一種新的統一的綠色教育觀念體系,強調人對環境與發展的責任感,培養學生以“科技與社會”之間和諧發展為基礎的道德、倫理和科學價值觀念,使它既植根于科學的客觀規律,又植根于人類普遍信仰與認同的價值需要,并以此觀念體系為指導,來認識化學科學,營造綠色氛圍,規范人們的行為,最終以達到以化學教育為先導,帶動社會各個領域的可持續發展。
高校承擔著培養建設性人才的重任?;瘜W教育工作者要建立可持續發展的觀念,要樹立綠色意思,要以人與自然平等、和諧的關系為出發點來重新認識化學及化學在人與自然平等、和諧關系中的正確位置,只有這樣,才能使化學教育有正確的方向,才能使化學教育發展到更高層次。教育工作者要結合實際情況,將綠色化學教育滲透到教學工作中,讓學生受到綠色化學教育,通過對他們的教育將會影響一批又一批未來的化學及科技人才,通過他們把綠色化學的理念發揚光大。
二、在化學實驗中滲透綠色化學教育
化學是一門以實驗為基礎的科學,化學實驗教學是化學教育過程中的重要環節。把綠色化學融入教學內容和課程體系改革中,已成為21世紀化學教育的最大挑戰和重要組成部分。大力促進化學教育綠色化,在化學實驗教學中著力培養學生綠色化學思想,正確解決化學實驗中出現的污染問題是擺在教育工作者面前的新課題。
1、教材內容綠色化。教材是教師進行教學的主要依據,也是學生獲取知識的主要來源。現有的教材對綠色化學這一新的領域很少滲透,許多教材沒有體現綠色化學的要求。在這方面可以運用綠色化學原則對實驗內容進行更新和調整,創造出具有良好的實施綠色化學教育的教材體系。實驗教材的調整要注重化學實驗的綜合性、先進性和環保性,減少單一的驗證性試驗,增加從天然原料中提取有效成分的實驗,使綠色化學的思想和內容貫穿于化學教育的始終。
2、化學實驗綠色化。在實驗教學過程中,應用綠色化學的理念,全面實施化學實驗的綠色化。要遵循綠色化學原則,在達到實驗目的的同時,要能夠保護環境。一是化學試劑綠色化。做實驗時,要求選用無毒無害的試劑,或具有潛在環保屬性的試劑,利用可再生資源,如再生物質作為試劑,少用或不使用有毒有害試劑進行實驗。二是溶劑綠色化。傳統化學反應中,有機溶劑是最常見的反應溶劑,但揮發性有機溶劑在使用過程中有的會引起地面臭氧層的形成,有的會引起水源污染。應盡量選用水做溶劑,或用超臨界流體做反應介質,或在無溶劑條件下進行反應,避免使用有毒有害和有揮發性的有機溶劑,尤其是鹵代烴溶劑的使用。三是催化劑綠色化。即在化學實驗時盡量避免使用有毒有害的物質作為催化劑,如重金屬離子,溶液狀強酸強堿,而應采用無毒無害的物質作催化劑,如固體酸堿二氧化鈦,生物酶等作為催化劑。在選擇性和減少能量方面,催化優于化學計量,通過促進反應向希望的反應方向進行,降低不希望的副產物量,減少產生的廢物。四是化學反應綠色化。化學反應的目標是實現原子經濟反應,實現廢棄物的零排放,這實際上就是綠色化學關注的焦點。要盡量使涉及的化學反應具有較高的轉化率,提高試劑的利用率,這樣不僅可以提高實驗效果,而且可以避免副產物帶來的環境污染問題。五是反應產物綠色化?;瘜W反應的產物和化工產品與人類的生產、生活密切相關。應盡量使反應的生成物(產物和副產物)無毒無害,是環境友好產品,或者以環境友好狀態存在的固態產物。六是化學劑量綠色化。即化學試劑、溶劑、催化劑的用量在保證實驗教學效果的前提下對用量進行精確的核算,依據最新教學及科研成果,適時改革實驗工藝,實驗計量達到減量化乃至無量化。
三、綠色化學是綠色環境的保障
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首先,經濟飛速發展,人們越來越注重資源利用的效率,而綠色化學恰恰強調原子效率的高利用率。其次,隨著國民素質的提升,綠色、環保、無公害等與環境保護息息相關的信息日益為人們所關注,綠色化學的節能減排也將日益成為民眾所關心的話題。最后,在國家層面,我國已在綠色化學方面開展了大量的研究工作,并對與之相關的研究項目予以扶持,而且相關政策也出臺,可以說,我國綠色化學的快速發展時代已經到來,當代大學生作為未來化學化工領域的生力軍,一定要牢固樹立綠色化學理念。
2有機化學教學中綠色化學的滲透
2.1理論教學
(1)教師在進行教案編輯時,應該有目標、有計劃地編入相關的綠色化學知識,所編入的知識要帶有一定趣味性,并以生動形象的方式呈現給學生。這樣,既可以提高學生學習的積極性,又有利于師生間的教學互動,活躍課堂氛圍;同時,學生接受課堂教學信息的效率也隨之提高,可謂是一舉多得。
(2)在理論教學時,教師應根據教學內容,將有關綠色化學概念適時地介紹給學生,最好采用多媒體,以圖文結合方式呈現出來;同時,還可以播放與有機化學相關的綠色化學的視頻。其實,有機化學的內容有許多與綠色化學密切相關,如在講解相轉移催化劑時,可以用如下反應說明相轉移催化劑在提高反應產率、減少有機溶劑使用等方面所具有的優勢,其中就蘊含有綠色化學理念。
(3)在課間休息時,播放一些有關化學污染和綠色化學成功減少污染的圖片和短視頻,在視覺、聽覺等感官上給學生以強烈的刺激,使得學生能夠深刻地記住綠色化學,理解綠色化學,重視綠色化學,合理利用綠色化學。這樣,進一步提高學生對綠色化學的認識,讓學生充分認識到綠色化學給人們生產生活帶來的諸多好處以及非綠色化學所帶來的污染等諸多弊端,從而提高學生學習綠色化學的興趣和熱情。
2.2實驗教學
(1)在有機化學實驗教學中,要大量結合反應實例,在感知上提升學生對綠色化學的認知。例如,在進行羥醛縮合反應時,傳統的反應需要用大量的有機溶劑和無機堿,也會產生多種副產物;如果依據綠色化學理念,對實驗進行改進,可以采用不使用有機溶劑的無溶劑反應,不僅產率不會降低,副產物也相應減少。在己二酸的合成過程中,需要用高錳酸鉀作氧化劑,易造成環境污染;若將合成方法進行改進,用H2O2氧化環己酮合成己二酸,反應的副產物是水,幾乎不產生有害物質。酯化反應時,一般要用強酸催化,反應的廢棄物會對水土環境產生嚴重的污染;若利用綠色化學理念,改用固體酸或分子篩催化,不僅不存在污染,而且催化劑還能重復使用,同時還能降低反應成本。這樣舉例教學,一方面幫助學生樹立綠色化學理念,另一方面激發學生的學習興趣,教學效果得到有效改善。
(2)在有機化學實驗教學中,教師要在學生實驗時,要求學生在沒有必要的情況下,不要過量使用化學試劑;學生實驗完成后,教師要指導學生利用和回收反應產品,正確處理“三廢”,強調實驗室“三廢”管理制度。例如,在柱層析分離實驗中,對已經使用的溶劑進行回收、分離和再利用。在安排實驗項目時,應盡量選擇反應產物可以連續利用的實驗項目,讓每次實驗所得的產物可以做下一步實驗或下一次實驗的反應物。例如,1-(4-甲苯基)乙醇制備實驗,先利用Fridel-Crafts酰基化反應制備芳香酮,然后再利用制備的芳香酮進行還原反應,得到最終產物。這樣,既可以節約成本,又能夠減少對環境污染。另外,在反應過程中,還可以對反應儀器進行選擇,盡量減少反應藥物的投入量,從而進一步減少有害化學品的使用。可喜的是,國內很多高校都在嘗試將有機實驗微型化。
2.3課外實踐
有機化學是一門來自實踐的科學,在理論教學的同時,安排了對應的實驗,這雖然能提高學生的化學操作技能,但對學生解決實際問題能力的培養和綠色化學理念的形成還顯得不足。為此,在不影響學生正常生活學習的情況下,教師可以適當地布置課外實踐作業,讓學生以小組為單位,利用課余時間到工廠或者生活聚集區采集樣本,并對所取得的樣本進行檢驗分析,確定污染成分,找到污染源,并根據分析結果,制定體現綠色化學理念的治理方案。這樣,既可以提高學生動手能力,又可以幫助學生樹立環保意識和綠色化學理念。另外,在條件允許下,教師可以帶領學生到體現綠色化學理念的有機化學品生產工廠進行實地考察和參觀,讓學生進一步認識到綠色化學在化工生產中的重要作用和重大意義。
3結束語
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一、低碳經濟和綠色化學的概念與內涵
現代社會出現資源、環境問題的根源在于人類的生產、消費模式。以碳為主的能源物質在被人類利用之后,都變成了以CO2為主要物質的氣體,造成了溫室效應、蝴蝶效應。在多哈提出低碳經濟理念之后,全國乃至全球都在倡導低碳模式經濟。Lowcarbon是低碳的英文詮釋,是指排放更少的以二氧化碳為主的溫室氣體。而低碳經濟是一種高效的、環保的經濟模式,其特點是耗能更低、污染更少、排放減少等,要求在利用能源時提高使用效率,且著重于清潔能源的開發與使用,其實質是提高能源利用效率和清潔能源結構問題。從碳到低碳是一個從化學到社會生活的過程,是一場涉及生產方式、生活方式和價值觀念的全球性革命,它與我國的化學教育有著緊密的關聯。綠色化學重視對環境的保護,通過清潔能源、原子經濟等內容的學習,可實現綠色化學。綠色化學是對化學原理的轉化,通過化學方法來減少有毒、有害物質的生產和應用,在研究過程中,弱化有害、有毒作用,強化其綠色作用,從技術和經濟角度分析,綠色化學能夠從源頭、生產過程以及使用等各個環節減少并降低污染。因此,在平時的化學教學中,貫徹“低碳經濟”的觀念,培養學生“綠色化學”的可持續發展理念顯得尤為重要。
二、在化學教育中重視低碳經濟與綠色化學教育
我國的《九年義務教育化學課程標準(實驗)》明確指出了化學課程的性質、目的以及方法。在義務教育階段中的化學課程,教學目的是讓學生了解化學為社會發展帶來的影響,利用化學來認識科學技術和社會、生活中的相關問題。同時,學生能夠從化學教育中了解化學物品給人們生活和健康帶來的影響,且能夠借助化學手段治理環境污染,開發并且利用化學資源。另外,化學教育中要強調學生對自然和社會的責任心,當學生在遇到與化學相關的問題時,能夠利用化學知識科學地解決問題。由此可知,我國新課程對中學化學有了全新的詮釋和要求,新課標更加注重培養學生的科學和人文素養,為新課程理念下的中學化學教學指明了方向。
三、對中學生進行低碳經濟與綠色化學教育的基本策略
中學化學教學要選擇真實的問題情境,突出科學觀念、科學思維、科學方法、科學主題,重視學生創新意識和創新能力的培養,將科學教育與人性發展有機融合起來。在平時的化學教育中可以做到以下幾個方面。
(一)貫徹綠色化學和低碳經濟的觀念
讓學生接受綠色化學思想,把綠色化學內化為自己的自覺行為。初中和高中的化學課本直接或者間接地對綠色化學都有涉及,但僅是停留在書本的概念之上。在平時的教育中,教師應該引導學生通過實踐來加深對綠色化學的理解。如利用周末時間帶學生到化學工業園進行參觀、實踐,親身接觸化學物質的轉變和生產過程,形象地說明綠色化學理念的重要性,低碳經濟的影響力。介紹空氣污染及防治,抓住時機向學生介紹綠色化學及其主要特點,在教學中盡可能滲透、強化綠色化學的思想理念。例如教授溫室效應及其危害與防治,使用燃料對環境的影響,金屬資源的利用與保護等。同時通過綠色化學的教育,讓學生形成良好的生活習慣,真正實現節能減排,低碳經濟。
(二)建立綠色化學和低碳經濟的意識
人教版新課程下的化學教材,著重于從多個角度闡述了綠色化學和低碳經濟的內涵、概念。例如從環境保護的角度講述了酸雨、大氣污染與溫室效應的關聯;介紹了循環操作、交換劑再生、催化劑中毒等概念;介紹了有毒物質的性質、使用、保存;介紹了與綠色化學相關的再生、使用替代產品、回收以及重復使用的工業化學內容。其中包含了許多低碳經濟的理念,例如:以海水為原料提取鎂、接觸法制硫酸……這些綠色化學技術充分說明了低碳經濟并不一定需要極高的成本,也不需要很高的技術,只要我們共同努力,做好自己,就能很好地應對全球變暖等環境問題,為地球盡一份力量。
(三)從實驗中體驗綠色化學和低碳經濟
綠色化學實驗具有基本的5R原則,即reduce(減量)、recycling(回收)、reuse(循環使用)、rejection(拒絕使用)、regeneration(再生)。從化學試劑的選擇、化學反應條件的控制、化學反應結束后三廢的處理等,充分體現了能源、化學試基礎教育劑、化學反應、反應產物、劑量等的低碳化等特點。這些具體包含在以下三個方面。
1.將化學實驗微型化,實現綠色化學。課堂演示實驗以及學生自主實驗,要避免出現有毒、有害物質的污染。實驗應在小燒杯或小試管中進行,在點滴板上觀察。由于實驗藥品劑量的普遍減少,既節約了藥品資源,又減少了化學污染,同時還能夠直觀地觀察實驗結果,效果非常明顯。
2.優化實驗內容、裝置和方法?;瘜W實驗離不開氣體、液體和固體的產物,部分實驗產物具備毒性或者對環境、人體有害的特點,因此,實驗中既要保證實驗的效果,還要對實驗的內容和儀器、方法進行改善,盡可能在密閉條件下或在通風櫥中進行,以減少實驗產物對環境的污染。
3.妥善處理化學實驗的廢棄物?;瘜W實驗為了能夠得到科學、真實的實驗數據,往往要產生許多廢棄物,而這些產物卻沒有較好地得到處理。在實驗教學中,教師應該引導學生利用化學反應洗滌、吸收或轉化,將有害產物回收利用。這樣不但能夠提升學生綠色環保和綠色化學的意識,而且還能給學生及早灌輸低碳經濟的觀念,將普通的化學實驗最終提升為綠色化學實驗。
(四)實踐低碳生活