论文部分内容阅读
摘 要：目前人类社会正面临着严重的环境危机，绿色化学理念是中学化学实验教学发展的重要趋势之一，我们可以从减少药品用量、药品重复使用、模拟化学实验、改进实验装置、规范实验操作、实验微型化和树立绿色化学意识等方面入手，让学生在学习化学实验的过程中，树立良好的保护环境意识和习惯。
关键词：绿色化学；化学实验；保护环境
中图分类号：G633.8文献标识码：A文章编号：1009-010X（2007）07-0055-02
20世纪90年代初，美国化学会（ACS）针对日益严重的环境污染问题，为“预防污染、保护环境”，提出了“绿色化学（Green Chemistry）”口号。绿色化学又称环境友好化学（Environmentally Benign Chemistry），其核心内涵是在化学反应和化工生产过程中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质[1]。绿色化学是21世纪化学和化工学科前沿研究的重点，是化学家在21世纪面临的重大挑战，是21世纪人类社会可持续发展战略的重要支撑[2，3]。因此，美国政府在1996年就设立了“绿色化学挑战奖”，力促绿色化学的实施与创新。
化学是一门以实验为基础的自然科学。化学实验是进行科学探究的重要方式。目前，初、高中化学课程中的绝大部分的概念、知识是通过实验引入、理解或检验的。化学实验作为化学教学的主角，是学生学习化学的主体。但是，中学化学实验中还有一些对教师和学生身体、对环境有负面影响的物质制备和性质实验，比如，CO还原CuO、氯气制备、SO2和H2S的性质实验、Cu与硝酸的反应、苯的溴代等等。因此，把绿色化学理念融入中学化学实验是实验教学发展的必然趋势，是中学化学新课程实施的重要任务。
绿色化学理念有着丰富的内涵。中学化学实验绿色化的下列措施是我们经过努力就可以做得到的。
1.减少实验药品用量：在进行物质性质实验中，在保证实验现象的前提下减少实验药品用量，比如进行酸碱性质的实验，指示剂浓度可以适当减小；进行铁的性质实验，FeCl3和KSCN的浓度可以减小；配制一定物质的量浓度或一定溶质质量分数的溶液、酸碱中和滴定等实验中，配制溶液不必过浓，既可减少药品消耗，又可减少废液污染。
2.药品的重复使用：溶液配制练习所得到的溶液可回收供其他实验使用；没有反应完的Zn粒、Cu片、Al条等都可以回收利用；用过的有机溶剂CCl4，可用稍浓的NaOH溶液洗液、分液，重新得到可供实验使用的CCl4；银镜反应实验生成的银，通过Ag和稀HNO3加热时反应可重新得到AgNO3。
3.模拟化学实验：比如对于晶体结构，较复杂的分子结构，化学反应中分子的离解、原子的结合以及核外电子的运动等微观景象，可用计算机三维动画进行演示，帮助学生理解物质结构，培养学生的空间想象能力。一些操作复杂或危险程度大的实验也可以通过计算机模拟来揭示变化的本质。如今，计算机化学已经成为一个新兴的交叉学科，它能帮助化学工作者在原子、分子水平上探究化学问题的本质，在创造新材料、新药物、新技术方面发挥着重要的作用，也能帮助学生更深刻地认识微观世界。
4.改进实验装置：比如对Cl2和SO2的制备实验、性质实验的常规装置进行改革、创新，尽量减少有毒气体的排放；FeCl3与KSCN的显色反应，可在点滴板上进行。
5.规范实验操作：比如，闻气体的方法，不能用力吸，也不能敞开容器口，免得气体泄露太多；认真检查制备气体装置的气密性，以免有毒气体的泄露；有机溶剂苯等挥发性较强物质的实验，要在通风橱中进行，避免人体受伤害。
6.微型化学实验：有着“化学实验革命”美誉的微型化学实验，是近二十多年来迅速发展的一种化学实验新方法和新技术，是国际化学教育界公认的体现绿色化学思想的一种新举措。它以独特的优势、良好的教育功能和教学效果，成为当今国际化学实验教学改革的一面旗帜和一个亮点。微型实验具有安全、迅速、简单、现象明显、药品器材消耗量少等优点。它不仅仅是常规实验仪器的简单缩微和药品的减量，更是实验设计、实验手段、实验过程的根本性改革，非常适合边教边学和化学活动课程的教学需要，在激发学生学习化学的兴趣、强化动手能力的训练、培养创新思维、树立环保观念等方面都具有深远的意义。中学化学实验中溴苯的制备、乙炔的制备、氯气的性质及制备、SO2与H2S反应、浓硝酸的氧化性等，这些对环境有污染、对师生身体健康有危害的实验，都可以研究采用微型实验代替。
7.树立绿色化学意识：教师在教学活动中起主导作用，因此，只有化学教师观念更新，具备了绿色化学意识，才会产生化学实验绿色化的积极行为与效果。化学教师要注意收集有关保护环境的信息，收集与日常生活密切相关的污染问题，在备课时尽量设计好有关实验的内容、方法，对涉及环境问题的实验要注意对学生环境意识的教育和培养。课堂教学中要严格规范实验操作，尽可能减小化学实验造成的环境污染；教师要以身作则，做到言行一致，以教育学生树立良好的环境意识，从我做起，从身边的小事做起，如实验中的废液应及时倒入指定的废液缸，不能随意倒入水槽，以避免下水道腐蚀和有害污水排放。
总而言之，从科学观点来看，绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展；从环境观点来看，绿色化学是从源头到过程消除污染；从经济观点来看，绿色化学合理利用资源和能源、降低生产成本，是经济可持续发展的利器。中学化学实验要从实验设计、实验装置、实验过程、实验评价等，全面体现绿色化学思想，以培养和提高学生的环境保护意识，使他们能够更好地参与社会生活，更自觉地促进社会的可持续发展。
关键词：绿色化学；化学实验；保护环境
中图分类号：G633.8文献标识码：A文章编号：1009-010X（2007）07-0055-02
20世纪90年代初，美国化学会（ACS）针对日益严重的环境污染问题，为“预防污染、保护环境”，提出了“绿色化学（Green Chemistry）”口号。绿色化学又称环境友好化学（Environmentally Benign Chemistry），其核心内涵是在化学反应和化工生产过程中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质[1]。绿色化学是21世纪化学和化工学科前沿研究的重点，是化学家在21世纪面临的重大挑战，是21世纪人类社会可持续发展战略的重要支撑[2，3]。因此，美国政府在1996年就设立了“绿色化学挑战奖”，力促绿色化学的实施与创新。
化学是一门以实验为基础的自然科学。化学实验是进行科学探究的重要方式。目前，初、高中化学课程中的绝大部分的概念、知识是通过实验引入、理解或检验的。化学实验作为化学教学的主角，是学生学习化学的主体。但是，中学化学实验中还有一些对教师和学生身体、对环境有负面影响的物质制备和性质实验，比如，CO还原CuO、氯气制备、SO2和H2S的性质实验、Cu与硝酸的反应、苯的溴代等等。因此，把绿色化学理念融入中学化学实验是实验教学发展的必然趋势，是中学化学新课程实施的重要任务。
绿色化学理念有着丰富的内涵。中学化学实验绿色化的下列措施是我们经过努力就可以做得到的。
1.减少实验药品用量：在进行物质性质实验中，在保证实验现象的前提下减少实验药品用量，比如进行酸碱性质的实验，指示剂浓度可以适当减小；进行铁的性质实验，FeCl3和KSCN的浓度可以减小；配制一定物质的量浓度或一定溶质质量分数的溶液、酸碱中和滴定等实验中，配制溶液不必过浓，既可减少药品消耗，又可减少废液污染。
2.药品的重复使用：溶液配制练习所得到的溶液可回收供其他实验使用；没有反应完的Zn粒、Cu片、Al条等都可以回收利用；用过的有机溶剂CCl4，可用稍浓的NaOH溶液洗液、分液，重新得到可供实验使用的CCl4；银镜反应实验生成的银，通过Ag和稀HNO3加热时反应可重新得到AgNO3。
3.模拟化学实验：比如对于晶体结构，较复杂的分子结构，化学反应中分子的离解、原子的结合以及核外电子的运动等微观景象，可用计算机三维动画进行演示，帮助学生理解物质结构，培养学生的空间想象能力。一些操作复杂或危险程度大的实验也可以通过计算机模拟来揭示变化的本质。如今，计算机化学已经成为一个新兴的交叉学科，它能帮助化学工作者在原子、分子水平上探究化学问题的本质，在创造新材料、新药物、新技术方面发挥着重要的作用，也能帮助学生更深刻地认识微观世界。
4.改进实验装置：比如对Cl2和SO2的制备实验、性质实验的常规装置进行改革、创新，尽量减少有毒气体的排放；FeCl3与KSCN的显色反应，可在点滴板上进行。
5.规范实验操作：比如，闻气体的方法，不能用力吸，也不能敞开容器口，免得气体泄露太多；认真检查制备气体装置的气密性，以免有毒气体的泄露；有机溶剂苯等挥发性较强物质的实验，要在通风橱中进行，避免人体受伤害。
6.微型化学实验：有着“化学实验革命”美誉的微型化学实验，是近二十多年来迅速发展的一种化学实验新方法和新技术，是国际化学教育界公认的体现绿色化学思想的一种新举措。它以独特的优势、良好的教育功能和教学效果，成为当今国际化学实验教学改革的一面旗帜和一个亮点。微型实验具有安全、迅速、简单、现象明显、药品器材消耗量少等优点。它不仅仅是常规实验仪器的简单缩微和药品的减量，更是实验设计、实验手段、实验过程的根本性改革，非常适合边教边学和化学活动课程的教学需要，在激发学生学习化学的兴趣、强化动手能力的训练、培养创新思维、树立环保观念等方面都具有深远的意义。中学化学实验中溴苯的制备、乙炔的制备、氯气的性质及制备、SO2与H2S反应、浓硝酸的氧化性等，这些对环境有污染、对师生身体健康有危害的实验，都可以研究采用微型实验代替。
7.树立绿色化学意识：教师在教学活动中起主导作用，因此，只有化学教师观念更新，具备了绿色化学意识，才会产生化学实验绿色化的积极行为与效果。化学教师要注意收集有关保护环境的信息，收集与日常生活密切相关的污染问题，在备课时尽量设计好有关实验的内容、方法，对涉及环境问题的实验要注意对学生环境意识的教育和培养。课堂教学中要严格规范实验操作，尽可能减小化学实验造成的环境污染；教师要以身作则，做到言行一致，以教育学生树立良好的环境意识，从我做起，从身边的小事做起，如实验中的废液应及时倒入指定的废液缸，不能随意倒入水槽，以避免下水道腐蚀和有害污水排放。
总而言之，从科学观点来看，绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展；从环境观点来看，绿色化学是从源头到过程消除污染；从经济观点来看，绿色化学合理利用资源和能源、降低生产成本，是经济可持续发展的利器。中学化学实验要从实验设计、实验装置、实验过程、实验评价等，全面体现绿色化学思想，以培养和提高学生的环境保护意识，使他们能够更好地参与社会生活，更自觉地促进社会的可持续发展。