高中化学实验绿色化研究.doc

高中化学实验绿色化研究摘要：绿色化学是可持续发展的需要，是现代化学的新发展和重要特点，使学生体验到绿色化学思想的形成和应用，受到了新制订的普通高中化学课程标准的重视。化学实验绿色化是社会发展的需要，是学生身心健康发展的需要，是进行环境教育的需要，也是了解现代化学发展和趋势的需要。本文在论述“高中化学实验绿色化”意义的基础上，讨论了“化学实验绿色化”的含义、原则和可能性。关键词：高中化学 化学实验绿色化 国家教育部制定的普通高中化学课程标准（实验）中反复强调，要“帮助学生形成可持续发展的观念”，“关注人类面临的与化学相关的社会问题，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力”，让学生“体会化学对提高生活质量和保护环境的积极作用，形成合理使用化学的意识，以及运用化学知识解决有关问题的能力”。为此，普通高中化学课程标准（实验）中规定必修课程的设计要“体现绿色化学思想”，要让学生了解“在化工生产中遵循绿色化学思想的重要性”；还在选修模块实验化学中规定要让学生“树立绿色化学思想，养成环境保护的意识”显然，新制定的课程标准非常重视绿色化学思想的形式和应用。1 “化学实验绿色化”的含义绿色化学旨在从源头消除污染，是使人类可持续发展的化学，其内容包括新设计或者重新设计化学合成、制造方法和化工产品来根除污染源，是最为理想的环境污染防治方法。如何把绿色化学教育更好地贯穿于高中化学教学的全过程之中，是时代给化学教育提出的一个新的课题。高中化学实验在获得物质及其化学变化的有关信息后，其产物即变成废弃物。这样，全国数以万计的高中化学实验室就成了一座座小型污染厂，几乎每天都在排放着数量不可小看的污染物。并且，化学实验所用的试剂品种多，排放的污染物成份复杂，治理起来非常困难。由于我国并没有实验室污水排放的法规和标准，污水被任意排入地下，已经并还在对环境造成危害。这种情况不但不利于保护环境，也不利于对学生进行绿色化学教育。所以，我们应该关注化学实验废弃物对生态环境造成的污染，重视进行高中化学实验绿色化的研究。2 为什么要研究化学实验的绿色化 目前的高中化学教材介绍了很多绿色化学的知识。从环保角度介绍了工业三废、大气污染物、酸雨、温室效应等概念，在介绍概念的同时还分析了有关污染的成因和污染物的主要来源及危害。例如在介绍酸雨时，用示意图分析了酸雨产生的原因，酸雨的主要危害，以及人们采用怎样的措施防止酸雨的危害等等。教材还从减量、减废的角度介绍了循环操作、热交换器、尾气处理等概念。例如，在硫酸的工业制法当中，介绍了为了充分利用原料减少污染，对二氧化硫采用循环氧化工艺；为了充分利用热能，采用热交换器等；为了减少环境污染，用氨水吸收尾气等。绿色化学渗透在工业和生活中的很多方面，例如新型催化剂的研发、合理节约能源、减少工业三废、可降解盒的使用、废旧电池的回收等等。随着绿色化学的发展，它的研究领域还会更加开阔和深入，这些内容都与学生的生活有关，他们对此具有浓厚的研究兴趣。应该指出，绿色化学在化学教学中还有很大的施展其功能的领域。由于忽视高中化学实验室排放的污染物，全国数以万计的高中化学实验室几乎每天都在排放着总量不可忽视的污染物，排放的污染物成份复杂，治理起来非常困难，化学实验室对环境的污染已经非常严重。对于地下水污染的主要污染物为硫酸根、氯化物、重金属等，污染引起地下水中总硬度、总矿化度升高，其中化学实验排放的废物对于地下水的污染也有很大的作用，大部分学校的实验废液和部分废渣通过下水道直接排放流入江河、水塘或者渗入地下，这些废物最终会进入生态系统，破坏环境，并且通过食物链传递、富集，影响人类自身的健康。我国的很多城市已经是缺水性城市，而不断通过下水道排放的化学实验的废弃物对于城市的水源更是雪上加霜。由于实验室排放的药品种类繁多，成分复杂，这样必然会产生更加严重的环境污染，所以研究化学实验的绿色化刻不容缓。由于化学实验药品的毒害性，学生在化学实验中经常心存畏惧，严重影响了他们对化学实验的兴趣和积极性。由于学生在实验时粗心，或者由于好奇而违规操作，经常会造成伤害事故。例如，2002年江苏发生一起伤害事故，15岁的小明利用帮老师把化学药品送回实验室的机会。偷拿了一小块红磷，不久他又把一小块氯酸钾放进了书包，想自己回家做实验。后来为了便于存放，他找来一个小瓶，把两包化学药品同时放了进去，他还上下晃动了几下，药品便混合均匀了，变成了许多小碎块。这时药品实际上已经开始发生化学反应，但并未引起小明的注意。他放下瓶子，先去吃了个桔子。回来后，又拿起玻璃瓶随手摇了几下。这不经意的几下，加速了药品之间的化学反应。就在小明准备把玻璃瓶放到窗台上时，玻璃瓶突然发生了爆炸。小明发出了痛苦的尖叫。在这场突如其来的事故中，小明头部、颈部、右手食指、中指等多处受伤，后经医院诊断为右手爆炸伤，右手食指末节，套状撕脱、右手拇指挫伤、头皮裂伤。这是学生私拿药品造成的比较严重的伤害事故1.化学实验如果总是伴随着伤害事故，产生有毒有害物质，最终会降低学生学习的兴趣，减少他们进行实验探究的积极性。怎样才能降低实验的危险性，减少有毒有害物质的排放呢？我们知道通过降低暴露性和降低内在危害性两种方法可以降低任何形式危害的危害性，降低暴露性有多种方法，如保护性衣服、工程控制、防毒面具等。但用降低暴露性来减少危害性的方法只是一个治标的方法，无法从根本上消除危害与危险。相反，危害性是一个化学物质的固有性质，不会变化。因此，在化学设计中应充分考虑危害性，采用各种方法与手段将其降至最小2,这就是绿色化学研究的内容。只有通过化学实验绿色化，才能够从源头上减少化学实验对环境我们的污染，才可以既保证不污染环境，不影响师生健康，又能够保证正常的实验探究；也才能使的化学实验室不再是充满异味、不断排放废物的场所，成为学生健康实验的场所。绿色化学的出现，是现代化学发展的产物和重要特征。化学实验并不意味着就会产生污染,化学正向着更健康，更洁净的方向发展。高中化学实验绿色化是现代化学发展的趋势和需要。高中化学实验的绿色化有利于学生了解现代化学的发展和趋势，有利于培养学生发展的观念和创新思维，从而认识到事物不断发展的规律，培养辩证唯物主义的观念。总之，大力推进高中化学实验的绿色化，具有特别重要的意义。它可以具体地为教师的化学实验教学提供参考，可以有效地减少高中化学实验对环境的污染，培养学生良好的实验习惯,养成爱护环境的品质，形成可持续发展的观念，有力地推动基础教育课程改3 “化学实验的绿色化”的原则一个化学反应是否会产生污染以及污染的严重程度主要受四方面因素的影响：起始物的性质；反应过程及中间产物的特点；试剂的状态、实验装置和反应条件；产物的性质。这四个因素相互紧密联系，而且在一定条件下息息相关。因此，这四个方面也是化学实验绿色化所研究的内容，要减少化学实验污染主要应该从这些方面展开具体研究。P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出绿色化学的12条原则3,但对于高中化学实验教学来说，这里提到有些原则并未涉及，而根据高中化学课程教学大纲的要求可以将这些原则具体分析，重新设计为以下几点4：1防止废物的生成比在其生成后再处理更好。2设计的实验方法应尽量使有毒害性的物质充分反应。3设计合成方法时，只要可能，不论反应物、中间产物和生成物，均应对人体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无毒）。4应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用无毒无害的助剂。5在实验可行的前提下，原料要采用可再生资源代替消耗性资源。6合成方法中尽量采用高选择性的毒害性小的催化剂。7化学实验剩余物质如果不能分解成可降解的无害产物，要尽量要回收处理，不能随意排放。8化学反应过程的物质和实验方法，要使化学意外事故（包括中毒、爆炸、火灾等）的危险性降低到最小程度。总之，高中化学实验绿色化，应尽量做到选择的实验，其反应物和生成物无污染或污染小。如果是污染性较强的反应物，应考虑替换，无法替换的应该在保证现象的前提下限量使用，或者在密闭的装置内进行实验；如果是污染性较强的生成物应该做到有效地回收和处理；能循环利用的物质尽量回收利用；应该努力开发新的实验方法和实验仪器，替换有的会产生环境污染的实验方法，实现“化学实验的绿色化”。革的进行。4 高中化学实验的绿色化的实施首先,要有高素质的实验员，因为无论是为教师准备演示实验，还是准备学生实验，实验员经常会接触高浓度、大剂量的液体和气体。只有实验员了解了各种试剂的具体危害、了解化学实验绿色化的知识，才能够更好地运用这些知识实现化学实验绿色化，减少化学实验对环境的危害，同时也保护了自身的健康。其次,要制定严格的实验室章程，为了高中化学实验的绿色化，我们应该因地制宜，制订实验室的废物处理标准，加强实验室的科学的管理，使化学实验绿色化。很多学生常常具有一定的环保意识，并乐于按照教师的要求处理回收药品。但是由于学校没有统一的处理规则，结果很多药品即使集中回收了，最后还是在学生离开实验室后被倒掉。所以，对于不同的化学反应实验，都应该制定严格的药品的处理规则，师生互相监督。药品回收利用不应该只是某些环保意识较强教师的工作，不能只是凭兴趣回收,应该进行立法，加强社会监督和法律监督，让全社会一起加入化学实验绿色化的工作中来。严格的规章制度，能够起到很好的法律约束作用，同时也要加强学校对实验室工作的检查和监督。而对于回收工作实验员则不能马虎，一定要把工作做到实处，让我们的化学实验绿色化名副其实。再次,要做好教师培训，教师更应该努力学习绿色化学理论，提高自己的环保意识，在化学教学过程中有意识地遵循绿色化学的原则，同时引导学生共同关注环境问题。教师应该不断设计采用符合绿色化学要求的实验。化学实验是在不断发展的，会不短出现新的实验方法和手段。教师要勇于创新，勤于接受，不断关心发展中的高中化学实验，不拘泥于教材，积极地采用、推广那些符合绿色化学要求的实验。在设计实验方案时，要尽量避免使用和生成毒性较大的、容易形成污染的物质，尽量选择污染少的实验方法和实验装置在无法避免使用或者产生有害物质和污染的情况下，实验方案必须包括有效保护和消害处理施。最后,要规范实验操作，很多实验的药品用量在教材中都未明确给出限量，大多用“少量”、“少许”、“适量”、“一定量”等笼统的词来限定，以至学生很难把握药品的实际用量。即使有时候定出药品的用量，教师和学生常常忽视称量，凭经验大概地估计取用药品。这样既可能影响实验的科学性和实验的效果，又会造成药品的浪费，还会对环境造成一定的污染。学生一般凭兴趣做实验，他们常常认为药品越多，现象越好。如果不进行绿色化学的教育，没有有毒有害物质危害性的知识，他们不能够理解为什么要限制药品的用量，就会随兴而加，任意浪费。为了减少环境污染，减少药品浪费，首先要进行绿色化学知识的教育,并且只要严格按照实验规范的步骤去做，我们教学大纲上所设计的教学实验是没有危险的。明确规定药品用量和浓度，既方便实验员配置溶液，又方便教师和学生操作，更易于让学生接受、观察、记忆和与其他同学的实验进行对照，从而培养学生严谨的实验态度和科学的实验方法，同时又能节约实验药品，减少污染。教师实验教学过程中，也应该限定药品用量，在保证实验效果的基础上尽可能地减少药品用量，把严谨的治学态度传播给学生，并且妥善处理化学实验的废弃物，以身作则，正确引导学生。这样既提高了实验的科学性、