化學實驗教學與綠色化學教育探討.doc

化學實驗教學與綠色化學教育探討 綠色化學能力是素質教育核心目標,在化學實驗教學中培養(yǎng)學生綠色化學能力是當前教改熱點,有利于從根本上防止了污染,改善了環(huán)境,提高了教育和教學質量.下面是小編搜集整理的相關內容的論文歡迎大家閱讀參考 摘要化學是一門重要學科與人們的日常生活有著密切的聯系素質教育與新課程改革要求學生除了需要掌握扎實的理論基礎還應具備相應的動手實踐能力以確保自己所學的知識能夠被應用于日常生活中解決各種各樣的問題然而由于缺乏正確思想的引導化學實驗教學一直以來都處于一種“非綠色”的狀態(tài)雖然提高了教學質量但是實驗結果通常會產生污染給周邊環(huán)境帶來不良影響在素質教育的要求下學生需要在化學實驗教學之中掌握綠色化學能力文章對化學實驗教學和綠色化學教育進行分析和研究 關鍵詞化學實驗教學;污染;綠色化學教育;化學實驗能力 綠色化學又名環(huán)境友好化學(EFC)、環(huán)境無害化學(EBC)或清潔化學(CC)其本質上是一種先進的教學理念其要求研究者應用化學技術與化學方法來消除對環(huán)境存在污染和不良影響的原料、試劑、溶液、催化劑及各種各樣的相關產物與副產物這種理念非常適用于當前的化學素質教育學生正處于身體和智力迅速發(fā)育的時期其不成熟的身體對有毒有害物質或廢物缺乏足夠的抵抗力若是化學實驗中不堅持這種理念其未來發(fā)展必將受到影響因此在進行化學實驗教學時必須堅持“綠色化學”教育 1綠色化學概述 1.1綠色化學的定義 從廣義來說綠色化學是一種先進的科學理念其可以借助化學技術或化學方法來消除化學產品在設計、制造、使用中產生的有毒有害物質以減輕化學產品對人們健康產生的危害避免化學污染給環(huán)境帶來破壞其從源頭上阻止了化學污染的擴散是當前工業(yè)生產領域亟須實行的一種綠色生產理念從狹義來說綠色化學可以為學生提供保護隔絕各類有毒物質、產物或副產物給學生身體帶來的傷害是當前化學實驗教學中必須堅持的“教學理念”以原子反應為例在綠色化學理念的要求下所使用的催化劑與溶劑應該是無毒無害的反應物原料除了需要滿足無毒無害的要求還應該是一種具有可再生性的能源而反應產物需要兼具可降解性、安全性以及可重復利用性即使是化學反應的整個過程也需要采用安全度較高的生產工藝確保能源的高利用率只有這樣才能確?；瘜W生產的經濟性或化學實驗的安全性 1.2綠色化學的原則 (1)從源頭上阻斷有毒有害物質的產生而不是在有毒有害物質產生后再行處理 (2)盡可能地使參與反應的物質以及最終生成的物質不對環(huán)境和人類健康造成危害 (3)在設計方案中最好能使所有最初的反應物被嵌入到最終產物之中;反應后的遺留物應沒有或盡可能地少或是沒有滯留在環(huán)境之中或是降解為不具有毒性的產物 (4)盡量少用甚至不用分離試劑或溶劑等輔助性物質若必須用則應確保其無毒或毒性盡可能低 (5)出于經濟性和環(huán)境保護的需求應盡量降低化學反應的能量消耗或是將反應過程中的臨時性修改、基團保護與去保護等非必要衍生過程裁剪掉 (6)若是滿足經濟性目標且技術上具有可行性則應選用具有再生性的原料 (7)催化劑應優(yōu)選具有高選擇性的不建議采取“通過提高反應物配料比”的選擇 (8)化學物品應在保持原有功效這一前提下盡可能地無毒或低毒;分析方法應進一步開發(fā)確保做到現場全面監(jiān)控以預防有害物質的生成降低物質因形態(tài)變化而產生事故的風險性 2在化學實驗教學中推行綠色化學教育的重要意義 化學作為一門自然學科以實驗為科研教育的基礎我國受科技發(fā)展水平和教育理念影響化學教學依然以傳統實驗方式為主教師和學生在實驗中消耗大量的藥品使用具有揮發(fā)性、易燃性的有毒試劑進行危險性較大的實驗操作給環(huán)境帶來污染的同時也給自身健康帶來威脅和安全隱患而為了改變這種“損人損己”的現狀教學工作者必須使化學實驗教學走上“綠色化學教育”這一必由之路通過綠色化學內容來培養(yǎng)學生的綠色意識使其具備綠色化學實驗能力可以說推行綠色化學的教育理念對于實驗教學有著非常重要的意義首先素質教育對“綠色化學教育”有著迫切的要求其次化學教學需要傳播綠色化學的觀點最后學校需要通過綠色化學教育來培養(yǎng)學生的責任感與創(chuàng)新能力使其能夠更好地面對社會與未來可以說綠色化學既提高了教學質量也保護了環(huán)境預防和治理了污染非常符合當今社會“節(jié)能減排”的發(fā)展要求 3在化學實驗教學中推行綠色化學教育的具體方法 3.1精選“綠色”實驗項目 在傳統化學實驗中教師優(yōu)先考慮的是實驗現象的鮮明性重點在于使學生掌握基本操作技能諸如最終產物、反應物的污染輕重與試劑、催化劑、產物的毒性則被教師無意識地忽視了學生或是沒有得到保護或是得到被動的保護這無疑是不符合素質教育的基本要求的而在綠色化學教育理念的指導下教師除了需要保證實驗項目中的現象具有鮮明性、學生可以掌握基本的操作技能其還需要兼顧到實驗的“綠色”要求首先教師應該以“保護環(huán)境、從源頭上杜絕污染產生”為出發(fā)點來篩選實驗項目將對環(huán)境有較大污染的項目予以排除優(yōu)選一些污染小的環(huán)保型實驗確保實驗中的反應物與產物毒性小、污染輕、廢物盡量少以溴苯類實驗為例傳統實驗通常使用液溴與苯進行化學反應原材料液溴具有較大的腐蝕性苯則對人體造血系統有著鮮明的損害作用基于“綠色化學教育”理念教師應使用正丁醇與溴化鈉兩種安全物質替換掉苯與液溴 3.2為無法替換的化學實驗進行“綠化改進” 化學教學需要依照教學大綱進行其中許多有機化學實驗是無法替代的其與綠色化學理念并不是完全符合的教學工作者可以基于當前既有的科研成果對項目中的某些設計方案作出改進 3.2.1使用綠色溶劑在原有的教材中柱色譜分離實驗所使用的原料為無水苯與乙醚在化學反應中將鄰硝基苯胺與對硝基苯胺進行分離但是苯的毒性是眾所周知的所以可以按照13的比例使用乙酸乙酯、石油醚制備洗脫劑同樣可以取得理想的分離效果而在分離亞甲基藍與熒光黃的化學實驗中若是換用乙醇與水作為洗脫劑同樣可以取得理想的結果并且由于所涉及的反應物具有安全性和可重復利用性所以可以反復進行實驗來驗證不同混合物濃度、氧化鋁高度、探索柱直徑給分離結果帶來的影響而結果證明在1mg熒光黃加1mg亞甲基藍的樣品中滴入4滴1mL劑量、95%濃度的乙醇中將會在最短的分離時間內獲得最明顯的分離效果且所耗費的溶劑量也是非常少的 3.2.2使用綠色催化劑在必開的實驗中有一種需要制備酯類化合物教材中記載的催化劑為濃硫酸這種物質多有酸性廢液與反應副產物其本身則具有強氧化性污染性大、危險性大基于綠色化學教學理念可以使用SiO2/SO24作為濃硫酸的替代物既能減少污染還能提高化學實驗的產率且這種物質還具有可再生利用性 3.2.3使用綠色氧化劑有機化學實驗己二酸制備可以將其中的氧化劑進行替換以達到綠色實驗與綠色教學的目的乙二酸可以用于尼龍66的生產這種單體的制備通常以硝酸作為實驗氧化劑但是這種物質可以產生氮氧化物等有毒氣體若是使用過氧化氫作為氧化劑那么所產生的副產物只是