綠色化學的原理范文
時間:2023-11-17 17:19:16
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【關鍵詞】綠色化學 高職院校 化學教育
綠色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。綠色化學在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。它不是被動地治理環境污染,而是主動地防止化學污染,從而在根本上切斷污染源,其在節約能源、防治環境污染、保障人類安全與健康等方面,發揮著重要作用。化學教育由理論教學和實驗教學兩部分組成,高職院校應在化學教育的全過程中實施綠色化學教學,增強學生的綠色化學的意識。
理論教學中的綠色化學教育
在理論上要實施綠色化學教學,首先要培養學生的綠色化學意識。這就要求教師必須有強烈的綠色意識,只有具備了綠色化學意識才能產生積極的行為效果,才能對學生進行指導,從而使綠色化學的理念滲透到學生的思想中。因此,高職院校化學教師對于綠色化學的有關知識要有充分的了解和掌握,并且要將知識運用到實驗教學中,在潛移默化中培養學生的綠色化學意識,讓學生充分理解并接納綠色化學知識。綠色化學理念提倡的是教學手段的現代化以及教學方法多樣性。因此,要將現代化的教學手段運用到化學教學中,要開展多媒體教學,利用多媒體技術,將綠色化學理念通過圖、文、聲、像和三維動畫等方式展現出來。
實驗教學中的綠色化學教育
1.采用微量化實驗,實現資源節約
微型化學實驗是近年來新興的一種化學實驗方法,是指在微型化的實驗裝置中,盡可能少的采用試劑來獲取化學結果,這種方法能使得中間生成物的轉移的過程盡可能的減少。微型化學實驗的優點是現象明顯、節約實驗材料、節省實驗時間、減少污染、實驗效果好、安全且攜帶方便。一般情況下,微型實驗的試劑量是常規實驗試劑量的1/10~1/1000,與綠色化學的宗旨完全吻合,因此,應該大力提倡并且給予實施。高職院校應該在保證實驗現象明顯、實驗效果好的前提下開展微型化學實驗,在實驗中用常量儀器降低試劑的濃度,以及試劑的用量盡可能的降到最低。如與原來的實驗相比,乙酰水楊酸實驗微型化、乙酸乙酯合成實驗微型化試劑的用量減少了l/10~l/5,也縮短了實驗時間。微型化學實驗一方面降低了經濟成本,另一方面還具有環保價值。
2.盡量選擇系列化實驗、串聯實驗或組合實驗
選擇系列化實驗、串聯實驗或組合實驗有利于實驗產物或中間產物循環使用。用前一實驗的產物作為后一實驗的反應物,以減少試劑用量和環境污染。如乙醇系列實驗:工業酒精-95%的乙醇-乙酸乙酯-乙酸乙酯皂化反應速率常數測定及乙酸乙酯-乙酰乙酸乙酯-苯甲酰乙酸乙酯;乙酰水楊酸系列。在合成實驗“硅鎢酸催化合成乙酰水楊酸”中,學生合成的產品粗品可以為基本操作實驗“重結晶”之用,學生精制以后的乙酰水楊酸純品又可為基本操作實驗“熔點的測定”之用,同時又可為薄層層析實驗所用,如條件允許,還可以作為樣品進行紅外吸收光譜測定實驗。在“乙二酸綠色合成與表征”實驗中,對合成的乙二酸粗產品可作為“重結晶”實驗的原料;重結晶后的產物既可以作為“熔點測定”實驗及“酸堿滴定”實驗的試劑,又可以作為“有機元素分析”實驗的樣品。
3.重視“三廢”處理,實現污染最低化
綠色化學的宗旨是從源頭上對污染進行阻止,因此,應該用化學的方法對實驗室的“三廢”進行處理,采取回收再利用的舉措。一方面實現了綠色化學的理念,另外一方面節約了實驗開支。在進行綠色化學教學過程中,應該將重視“三廢”處理,實現污染最低化作為高職院校綠色化學教學的一個重要原則。從學生剛開始接觸實驗室時,就應該將“三廢”不經處理直接排放造成的危害滲透到學生的意識里,樹立高職院校學生綠色化學的理念,養成良好的實驗習慣。另外,在實驗教學中,要增加研究實驗后廢棄物無害化的處理這一環節,使得學生對于回收實驗廢棄物有足夠的重視,實現廢棄物的循環再利用,從而將污染控制到最低。如常見有機溶劑的回收利用,廢氣的吸附,校園雨水酸度的測定及水質凈化,含重金屬實驗廢液的分類回收處理等實驗。這些實驗貼近實際生活,在實驗過程中能激發學生學習的興趣和積極性,能加強學生的綠色化學的意識。
4.采用多媒體輔助教學,實現化學實驗綠色化
多媒體技術在化學實驗中的運用和發展對于自然資源的保護以及降低實驗環境的污染具有重要作用。多媒體技術能將設備比較復雜、反應速度慢以及操作條件苛刻或者是一些常規實驗無法開展的實驗用生動的多媒體形式展現在學生的眼前,寓教于樂,增加學生學習的積極性。另外,對于有一些藥品消耗量大或易燃易爆、操作不易控制或者是環境污染嚴重的實驗,在教學過程中,可以用多媒體進行模擬演示實驗,這樣既完成了教學任務,還將綠色化學的教學理論滲透到了化學實驗教學的過程中。如芳烴和鹵代烴的性質實驗,改用計算機模擬教學,無污染,實驗現象明顯,教學效果顯著。
總之,在高職院校化學教學中進行綠色化學教育,是素質教育的一項重要的內容,也是培養學生對社會、對將來責任感的一項重要的舉措。有助于提高學生的環保意識,提高學生環保的能力,同時還有助于從根本上阻止污染,改善環境,提高化學教育教學質量。
參考文獻:
[1]張康華,曹小華,謝寶華.化學實驗教學與綠色化學教育[J].2010,29(05):123-126.
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本書由4部分組成,共23章:第一部分概念,含1-4章:1. 綠色分析化學的概念;2. 有關綠色分析化學的教育:3. 綠色分析實驗室的實驗;4. 有關綠色分析化學的出版物。第二部分分析過程,含5-14章:5. 綠色取樣技術:6. 樣品的直接分析;7. 綠色分析的樣品處理途徑;8. 用非色譜分離技術制備綠色樣品;9. 毛細管電泳;10. 綠譜學;11. 綠色分析原子光譜分析;12. 固相分子光譜學;13. 綠色分析化學的衍生技術:分子吸收、熒光和液相色譜;14. 綠色電分析方法。第三部分戰略,含第15-19章:15. 分析化學中的能量降耗;16. 綠色分析化學和流動注射法;17. 微型化;18. 微材料或納米材料的實驗室芯片檢測系統;19. 含有害有機化合物的實驗室廢料的光催化處理。第四部分應用的領域,含第20-23章:20. 綠色生物分析化學;21. 生物診斷中的紅外光譜學:一種綠色分析途徑;22. 環境分析;23. 綠色工業分析。本書目錄的后面有各章作者的簡介。每章的結尾有參考書目,書的最后是主題索引。
本書第一編著M. 瓜迪亞博士是西班牙巴倫西亞大學化學系教授兼主任,在分析化學領域曾發表過大量論文和專著,榮獲很多獎項。他曾應邀在法國、德國、中國等很多國家講學,并且是一些國際學術刊物的編委會成員。
本書系統地闡述了綠色分析化學的基本原理,并對樣品分析的各個基本環節提出了“綠化”處理的途徑。本書可作為化學系大學生、研究生的參考書;也是分析化學領域工作者有益的工具書。
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如何在化學教學的過程中體現綠色化學理念,在潛移默化中對學生進行綠色化學理念的教育呢?
首先,教師在教學活動中起主導作用,只有教師形成綠色化學的理念,挖掘教材中體現綠色化學理念的部分,在分析教材內容設置及實驗教學時才能對學生形成引導,才能在實施環境教育過程中,向學生潛移默化地滲透綠色化學的觀念和要求,使他們樹立起防治污染,保證人類生存質量的責任感。其次,具體在化學教學中要滲透綠色化學的思想。
一、立足課堂,將綠色化學的理念滲透在日常教學中
化學課堂是教學的主陣地,也是向學生傳授環保知識的好場所。人教版高中化學教材內容的設置上就充分體現了綠色化學的思想。因此,在高中化學教學中處處都有綠色化學思想的體現,如,氯氣用于自來水消毒的利弊;明礬的凈水及其在食品中添加的安全性;硫和硫的化合物中的酸雨危害與防治;溫室效應的利弊等;氮族元素中對汽車尾氣的排放、氮氧化物造成的光化學煙霧;水中氮磷過多造成富營養化而形成赤潮等;幾種重要金屬中,鋁對人體的危害與應用等等,用綠色化學的理論指導我們的教學,通過滲透綠色化學教育,讓學生經常了解、關注身邊的、國內外的環境熱點,從而促進其深入了解的興趣,并將其所學知識運用到生活中去。
二、綠色化學的理念滲透在化學實驗教學中,增強學生的環保體驗
在中學化學課本的編制和修訂過程中,有關實驗內容安排也充分體現了綠色化學原理:①對藥品的取用給出了限量要求;②在教材修訂時刪除了許多有毒有害實驗;③強調了聞氣體的方法;④強調了實驗中常見的事故避免、應急處理等;⑤強調有毒氣體氯化氫、氯氣等在制備實驗中尾氣的處理辦法,等等。因此,在實驗教學中要盡量體現綠色化學實驗的新要求:省資源、無污染、無廢物、多循環、多利用。課堂教學過程中要嚴格規范實驗操作,盡可能減少污染。因此,化學實驗教學中要力求利用最少的實驗藥品,獲得最佳的實驗效果,最大限度地減少廢棄物;在實驗教學中采用“講―演―練―做”的模式;推行微型實驗;將有毒有害有危險實驗改成封閉實驗或利用實驗―投影放大或多媒體手段模擬實驗教學代替有毒有害有危險實驗。正確處理實驗廢液和剩余藥品。
三、在社會生活中也應貫穿綠色化學的理念,讓每位學生都應養成環境保護意識
設計研究性學習課題,鼓勵學生積極參與:調查廢舊電池是如何處理的以及回收廢舊電池的意義價值;調查常用洗滌劑的品種、主要化學成分、性能、價格、對環境的影響;調查周圍生活環境中“白色污染”的情況;通過這些調查讓學生轉變觀念和態度,認識到在生活中對廢棄物也要妥善處理,決不能隨意傾倒,造成環境污染,有的還可以變廢為寶。如不使用難降解的一次性飯盒,少使用、少廢棄塑料袋,不亂扔廢舊電池等。開展綠色化學專題活動,培養綠色化學意識。
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一、綠色化學理念
在化學教學中的貫徹綠色化學是指在反應過程和化工生產中,盡量減少或徹底消除使用和產生有害物質,要求使用化學藥品遵循“5R”原則,即:拒用危害品(Reject);減少用量(Reduce);循環使用(Recycle);回收再用(Reuse);再生利用(Regenerate)。在中學化學中綠色化學的目標和任務不是被動地治理環境污染,而是主動地防止化學污染,是一門從源頭上拒絕污染的化學。化學教育必須從中學化學教學開始就對學生貫徹這種思想和意識,進行綠色化學教學的實踐和創新。
二、綠色化學在化學教學中的實踐
1.理論教學中的綠色滲透
從綠色化學的角度來看,中學化學中許多物質的制取反應、性質實驗、化學工藝等等都是值得討論和重新考慮的。這給改革課堂教學、課程資源整合、培養學生的創新精神提供了良好的契機。要充分挖掘教材中的綠色化學資源的有關內容,在各章節的教學中插入綠色化學的理念。(1)在課堂教學中融入綠色化學教育,要注意結合學生的知識基礎和認知規律。(2)綠色化學知識應以反復出現、螺旋式上升的方式在課堂教學中展現。(3)要充分利用教材中已有的環境保護內容及綠色化學因素,積極挖掘隱含的綠色化學教育因素。在具體實施過程中可以采取點—點互動式教學法,即將化學知識點與綠色化學知識點聯系起來,每學到一種環境污染物,教師都可將綠色化學中處理、解決這種污染物的方法或原理適當介紹給學生例如:有關酸雨的環境問題的介紹。
2.實驗教學中的綠色設計
在實驗教學過程中要積極實現綠色化學的理念,應用科學、合理的試驗方法對環境污染進行預防和治理,讓學生在實驗過程體會綠色化學的宗旨和意義。在實驗設計中應遵循以下原則:(1)能否達到目的;(2)所用原料是否綠色、常見、易得;(3)原料反應利用率的高低;(4)實驗過程是否科學、綠色;(5)有無造成環境污染,產生“三廢”;(6)實驗的誤差大小等。改進實驗方法,強化學生的創新意識。一個好的化學實驗不僅能加深學生對實驗現象本身的記憶,而且能進一步加深對知識的理解。因此化學教師必須致力于尋求好的實驗方法,力求使實驗變得設計更合理,操作更簡單,現象更明顯。開發微型化實驗,實施綠色化學實驗。微型化學是在綠色思想的指導下,用于預防化學污染、對常規實驗進行改革而發展起來的新方法、新技術。微型化學實驗具有現象明顯、效果良好、節約實驗藥品和時間、減少污染、安全、便攜等優點,它符合綠色化學的宗旨,即在實驗過程中,盡可能地從源頭減少或消除污染。依托多媒體輔助或觀看實驗錄像達到綠色環保要求。在遇到危險性較大抑或伴隨有毒、有害物質生成較多的演示實驗時,如果教師采用多媒體輔助教學,不僅同樣能夠達到演示實驗的效果,而且對那些因設備復雜(投資大)、危險性大、反應周期長和操作條件苛刻、常規實驗無法開出,但又很重要的實驗,以生動有趣的多媒體課件形式表現出來,寓教于樂,大大提高了教學質量,又體現了綠色化學要求。
3.緊跟高考改革進程,在試題中體現綠色思想
近幾年高考題中大量出現了關于運用化學原理進行綠色、環保、安全、節能方面的試題。從2000年全國化學奧林匹克競賽題在中學化學命題中首次明確使用“綠色化學”一詞,到近年幾年全國及各省市的高考試題,綠色化學的考題逐年增多。2010年的高考化學試題中如福建卷中大量出現了關于化學生產工藝、元素分析與綠色、環保相關的內容,而且都是大分值的題目。在高考化學試題中體現綠色化學的理念,必定是今后高考化學命題的趨勢之一。
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一、將綠色化學理念滲透到初中化學的課堂教學中去
1.適當延伸初中化學中涉及的教學內容
現今,初中化學的教科書中也融入了很多綠色化學的知識,比如海水資源的開發與利用、化學反應條件控制等等.教師在進行課堂教學時應該緊扣教材,將綠色化學理念隨時體現出來,做好初中生的綠色化學啟蒙教育,提高他們對綠色化學的積極性以及知識水平.當然,化學教師除了要利用好教材中關于綠色化學的內容之外,也可以對內容進行適當的延伸,讓初中生能夠更容易的理解綠色化學的概念,提升他們學習綠色化學的興趣.
例如,化學教師講解釀酒的原理之后,還可以進一步給初中生簡單介紹目前我國工業生產和日常生活中對乙醇的需求情況.讓他們知道我國對乙醇的需求現狀是供不應求的,而且單純使用淀粉類糧食作物生產酒精的話將會產生非常龐大的成本.而在大自然中含量相當豐富卻無法供人類食用的纖維素(如樹葉、稻草和玉米芯)也是碳水化合物.如果使用這類纖維素作為乙醇制取的原料來源,不僅能將生產成本大大降低,而且也不失為一條新能源開發的可行道路.
2.借助多媒體等現代化教學手段
在初中化學的教材中涉及綠色化學的內容非常多,如白色污染防治、能源的綜合利用、臭氧空洞、水污染等.但是對于這些綠色化學理念的解釋,初中化學教材中僅僅局限于直白的文字.教師在化學課堂教學課堂上,很難將這些綠色化學的理念給學生解釋清楚.所以這時候就必須要借助多媒體等現代化的教學手段進行教學.將綠色化學內容以圖片、動畫、視頻的形式呈現給初中生,給他們營造強烈的視覺或聽覺感受,加強初中生對綠色化學的感知程度.還可以收集一些時事新聞,將初中生的實際生活與綠色化學聯系起來,讓他們更容易理解綠色化學概念的同時,體會到實現綠色化學對國家可持續發展的重要性.而且對于那些由于客觀條件限制不能進行現場演示教學的趣味實驗,也可以通過多媒體課件展示給初中生,讓他們對實驗形成一定的印象和認知,彌補無法進行實驗的遺憾,進而對綠色化學樹立起一個全新的認知和理解.
二、加強綠色化學理念在初中化學實驗中的實踐
1.嚴格規范初中化學實驗的基本操作
初中化學是一門建立在實驗基礎上的學科,所以做好實驗教學是豐富初中生綠色化學理念的重要手段之一.在初中化學實驗中,也可以將資源節約、無污染無廢料、循環利用等綠色化學實驗新要求充分的體現出來.在初中生的心中牢固樹立起“關愛環境、保護環境”的意識.因此,在初中化學實驗的實際進行過程中,必須要對實驗的基本操作進行嚴格的規范.如何正確的聞氣體、放置藥品?取藥品時操作工具的選用、具體的操作手法以及取藥品的量等,化學教師都必須要對初中生交代清楚.化學實驗結束以后,教師還必須正確、細致地指導初中生做好化學廢棄物的處理、儀器的清洗歸位以及實驗桌面的清理等工作.
例如,化學教師在指導初中生進行酸堿鹽性質的實驗時,就可以引導他們將試管改為點滴板來進行實驗操作.這樣一來不僅可以使實驗現象更明顯,實驗結果對比起來更容易;而且還可以達到節約實驗藥品的目的,避免藥品的浪費,減少對環境的污染,進而在潛移默化之中讓初中生形成綠色化學的意識.
2.及時優化初中化學實驗的裝置
進行初中化學實驗時,固體、液體和氣體的產生不可避免.但是在這些產物之中有很多都是有毒或者有害的,她們不僅會污染環境還會威脅人類身體的健康.因此,教師在引導初中生進行化學實驗時,可以在不讓實驗的結果和現象受到影響的前提下,鼓勵初中生主動去改進和優化化學實驗的方法、步驟以及儀器裝置.以此來降低化學試劑和實驗產物對環境的污染,實現綠色化學實驗的目的.
例如,化學教師帶演示一氧化碳還原氧化鐵的實驗時,應該對初中生強調尾氣(即一氧化碳)處理的重要意義,并讓學生嘗試思考更多更好的尾氣處理辦法.除了將一氧化碳燃燒后以二氧化碳形式排放到空氣中之外,還可以采用氣球法或排水法將一氧化碳收集起來然后加以再利用;或者將后面一盞酒精燈撤掉,并將用于導出尾氣的玻璃導管設計成彎管,使尾氣在放有氧化鐵粉末的試管下再次燃燒反應,實現尾氣循環再利用,提升實驗物資利用率及實驗產物的利用率.
三、重視在初中化學課后習題中對綠色化學的滲透
課后習題訓練是幫助初中生鞏固課堂所學化學知識,提高他們的化學能力的必要方法.所以化學教師應該要將綠色化學的理念融入到課后習題的訓練中去,讓初中生學會運用綠色化學思想去解決現實生活中的問題.
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隨著社會的發展,環保意識已經深入到人們的心中。從當前環境污染來看,很大一部分來自于建筑廢物和有害物,很多建筑工地為了圖省事、節開支,到處拋灑建筑垃圾和任由揮發性有害物質暴露于空氣中,建筑技校培養出來的人才是建筑場地的管理型技術人才,是未來的工程項目經理,提高建筑技術人員的環保意識,增強環保能力是刻不容緩的事情。綠色化學理念正是基于這樣的背景下提出來的,因此,如何將綠色化學理念滲透到化學教學中,是值得我們不斷深入研究的共同課題。
一、實現綠色化學的主要方式一是對“原子經濟性”反應的開發利用。通過將近似理想的原料分子中的原子,進行有效轉化,使其能夠全部變成產物,而不會產生一點廢物。有的利用原子經濟反應,如丙烯氫甲酰化制丁醛等。有的已將兩步反應變為一步的反應,如生產環氧乙烷的過程。二是確保溶劑無毒、無害。從當前環境污染來看,很多都是化學制品造成的。所以,如果研發無毒無害溶劑來替代揮發性溶劑,正是當前綠色化學所需要重點探究的。如超臨界流體、超臨界二氧化碳的研發,因為其沒有毒害,不會燃燒,且價格便宜,很受歡迎。
二、建筑專業實施綠色化學理念的舉措1.幫助學生樹立珍惜資源、環境的思想理念是實施綠色化學教育的關鍵如何防止化學實驗污染,如何對學生進行綠色化學思想教育,成為化學教育工作者必須承擔的一份責任。教師在化學實驗教學中,應從環境保護的高度來考慮實驗原理、設備、手段、方法,啟迪學生改進、重新設計傳統的化學實驗,使之符合綠色化學標準。讓學生領會到綠色化學科技不僅僅是化學領域的任務,而是每一個人必須理解的觀念和應該承擔的社會責任。2.站在時展的高度理解實施綠色化學教學現在的技工畢業生除了掌握一定的操作技術,還應具備保護環境的意識和可持續性發展的能力,應該能對工作生產中出現的化工廢料進行無害化處理。而要實現這一目標就必然涉及到環境教育,迫使人們對當前的環境教育重新定位,探討新的教育教學模式,以適應時展。3.構建綠色化學教學體系(1)教材綠色化。教材是教學內容的主要載體,是學生獲得知識的來源。因此,教材應以綠色化學為主線,以基本化學知識、原理為支點,去構建新教材體系,充分體現時代性、創新性和綠色化。實驗內容也要作合理的取舍和安排,既要體現知識性,又要強化學生綜合利用資源和環保的意識。(2)以計算機為平臺模擬化學實驗。電子、信息技術迅猛發展,使教學方法多樣化成為可能。如利用Flash、化學仿真實驗室等軟件對傳統的實驗裝置、過程、現象進行模擬,再輔助動畫等多媒體技術,讓學生身臨其境,全方位感受實驗的動態過程。(3)開發、利用微型化實驗,減少污染。微型化實驗是綠色化學教育改革的直接體現。它是對常規儀器進行微縮,用盡可能少的化學試劑獲得明顯的反應結果和準確的化學信息的一種嶄新的實驗技術。微型化實驗本質上并非是與傳統化學實驗對立,更不是節約成本的權宜之計,而是在綠色化學理念的指導下,用預防化學污染的新思想、新技術、新方法對傳統的實驗進行改造,對化學實驗思維的創新性變革。
三、幾點建議除了上述的有效措施外,筆者結合當前高級技工建筑專業化學教學中滲透綠色化學理念的實際,提出如下建議,僅供同行參考。1.注重教學內容的整合一是充分利用網絡資源,做好綠色化學理念的滲透。在化學教學中,因為教材內容畢竟十分有效,如果僅僅局限于教材,是遠遠不夠的。因此,教師在深入挖掘化學教材內容的基礎上,可以充分利用網絡,將網絡上豐富的綠色化學資源引入到課堂教學中來,這樣不僅能夠擴大課堂教學的信息量,而且能夠開拓學生研究,突破實踐和空間的局限性,從而極大激發學生的學習興趣。二是充分利用生活資源。生活中有許多綠色化學資源,因此,在進行綠色化學理念滲透的過程中,要將其與生活別是建筑工程中的綠色化學問題聯系起來。通過引入生活中的實際例子,能夠增強化學教學內容的親近感,從而激發學生的學習興趣,在此基礎上,引導學生充分認識到綠色化學在現實中的實用價值。2.做好綠色化學實驗研究在實驗教學中,教師是學生學習的楷模。如果教師能夠在實驗中自覺規范實驗操作,做到言與行的統一,改革教科書中不良實驗,那么在學生的心目中就會自覺形成保護環境的自我規范,學生就會自覺關心、愛護和尊重環境,從我做起,而不是一味指責別人。例如,苯的溴代反應,一般在導管與硝酸銀溶液處看到的是紅煙狀的溴而不是白霧狀的溴化氫。反應速率控制不當,紅煙彌散于講臺上,伴隨著教師痛苦的表情(溴可催淚)和前排學生不絕于耳的咳嗽聲,以及打開門窗的尬尷態,使得學生的探索興趣索然全無。如果從綠色化學的角度出發,改進兩處:一是將鐵粉換為可抽拉的鐵絲,并將其端部磁化后再吸一些鐵粉。二是在反應容器和硝酸銀溶液之間加裝一盛四氯化碳的容器,將多余的揮發出的溴吸收之后,僅留下溴化氫,這時的白霧現象會更加明顯。用綠色化學的觀點來分析,上述改進僅從環境保護的角度人手,如果用微型化學實驗借助多媒體設備中的載物臺予以放大,將是更好的選擇。這樣反應之后帶給環境的毒害會降至最低程度。3.以綠色化學原則改革化學教材和試驗教學傳統的化學教材,較少體現綠色化學的原則,不利于學生樹立綠色化學的意識,我們應該把綠色化學的思想和內容融合于深化教學內容和教材改革之中,更新教學內容和教學方法,在教學大綱中必須明確規定綠色化學的教學和基本要求,以綠色化學為主線,以學科交叉融合為前提構建新的教材體系,結合學科特點,結合具體的原料、反應和工藝,介紹綠色化學的基本思想和技術,在此基礎上,逐漸引導和培養學生的綠色意識。實驗教學是培養學生動手實踐能力的重要環節,大多數化學實驗,都不可避免產生有害或有毒的氣體、液體或固體,直接影響實驗人員的身體健康和污染環境,因此,實驗教學中不僅要培養學生的各項實驗技能,還要實施綠色化學教育,使化學實驗“綠色化”。
四、結語綜上所述,綠色化學的滲透是提升學生化學素養的需要,是適應未來就業形勢的需要,更是促進學生長遠發展的需要。因此,加強綠色化學理念的滲透具有十分重要的現實意義。作為化學教師,要轉變教育觀念,不斷探索、創新教育教學方法,讓學生在綠色化學教育中樹立新理念,增強才干,從而提升學生市場競爭實力。
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初中化學是化學學習的啟蒙,要讓化學更好地發展,必須讓最先進的理念走進寄托化學發展之希望的初中學生的心靈。化學最先進的理念是什么呢?是綠色化學。如何讓它走進學生的心靈呢?
第一,必須讓學生從理念上認識綠色化學,體會到它的時代必然性和優越性。
自從化學成為一門獨立的學科之后,化學家們己創造出了許多自然界中不存在的物質,極大地豐富了人類的物質生活。人類在享用化學的先進成果的同時,也不得不面對化學帶來的污染。傳統的化學工業給環境帶來的污染已十分嚴重。化學工業能否生產出對環境無害的化學品?甚至開發出不產生廢物的工藝?有識之士提出了綠色化學的號召,并立即得到了全世界的積極響應。綠色化學不是簡單地進行環境保護,簡單地治理污染,而是要利用化學原理從源頭上消除污染。那么,什么是綠色化學呢?綠色化學又稱環境無害化學,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,是一門從源頭上阻止污染的化學。綠色化學不同于環境保護,綠色化學不是被動地治理污染,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。
第二,讓學生在做化學實驗的過程中運用綠色化學理念,使綠色化學內化在學生心靈。
要運用綠色化學的理念,就必須了解綠色化學的特點。綠色化學的主要特點有:①充分利用資源和能源,采用無毒、無害的原料;②在無毒、無害的條件下進行反應,以減少向環境排放廢物;③提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納,實現“零排放”;④生產出有利環境保護社區安全和人體健康的環境友好的產品。
根據特點1我們可以引導初中學生在做化學實驗時充分利用身邊的用品做實驗,變廢為寶,開辟家庭小實驗和尋找某些實驗儀器和藥品的化用品活動,使身邊的資源和能源得以充分利用。
例如:①利用雞蛋殼和白醋來制取CO2
②注射器可以代替膠頭滴管取用和滴加少量液體藥品。
根據特點2我們可以指導學生做實驗時要妥善處理污染物,創造環境和條件,減少污染物排放。例如①利用白磷和氧氣反應的實驗證質量永恒定律時,將白磷放在底部鋪有細沙的錐形瓶中,錐形瓶口蓋橡皮塞,橡皮塞上安裝一根玻璃管,玻璃管上端必須系牢一個氣球,通過密封防止生成的P2O5白煙散出,污染空氣。
②在做CO還原CUO時,將尾氣CO燒掉,減少污染物向環境排放。
根據特點3,我們要充分利用原料中的原子,指導學生節約藥品,剩余藥品回收利用,生成物也要回收,廢物分類收集,力圖讓廢物也成為我們實驗所需的藥品,例如①制取CO2時,往往在實驗結束時還有大理石沒有反應完,可以回收。②做酸堿指示劑鑒別酸堿性時,藥品用量要少,否則是浪費。③有的廢液中含有CL- 、 SO2-4 ,可以作為檢驗液體中是否含有CL- 、SO2-4的樣品。
根據特點4,我們可以指導學生為什么不能用工業酒精兌酒,為什么不能用工業鹽來調味.加深化學產品對于環保,人體健康和安全的特殊要求,從而使他們以后從使化工生產有這方面的綠色化學意識.
篇8
關鍵詞:綠色化學;化學實驗;高中化學教育
中圖分類號:G633.2?搖 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9324(2012)05-0069-02
化學與我們的生活息息相關,在化學教育中,化學實驗具有不可替代的地位和作用,隨著素質教育的提高和環境問題的惡化,化學教育中的環境教育越來越受到人們的重視,綠色化學是為適應環境保護需要而出現的一種新的化學理念,是人類與自然和諧相處的化學,已為世界各國普遍接受并大力提倡。面對綠色化學新理念、新要求,如何結合當前的素質教育和創新教育,把綠色化學理念貫穿于高中化學新課程教學的全過程中,是一個非常值得我們深思的問題。作為一名普通的化學教育工作者,作者通過親身實踐,總結、探討了在高中化學教育中引入“綠色化學理念”的方法和途徑。
一、在課堂教學中滲透綠色化學理念
1.剖析教材內容(知識點),尋找結合點,滲透綠色化學理念。教材是教學過程中知識的載體。在我們目前所用教材中,涉及了許多有關環境保護、綠色化學的知識點,比如環境污染、三廢、大氣污染物、酸雨、溫室效應、光化學煙霧、固體廢棄物、重金屬污染等,緊密聯系生活實際,強調走綠色化學之路的必然性和重要性。
2.結合綠色化工原理,正反對比,凸顯綠色化學理念。化學教師的綠色意識是綠色化學走進課堂,潛移默化地傳遞給學生的前提,在課堂教學過程中,以目標物質在化工生產中的某一作用為切入點,通過尋找替代物質,并進行有針對性的對比,用事實凸顯綠色工藝的優勢。例如在介紹氯氣的化學性質及其用途時,可以對比雙氧水,在造紙工業中對于紙漿的漂白,雙氧水等綠色氧化劑將逐漸取代氯氣。因為使用雙氧水做漂白劑,不會產生一些含氯的有毒有害物質,對環境比較有益。
二、在化學實驗中踐行綠色化學理念
化學是一門以實驗為基礎的科學,而化學實驗往往存在“三廢”的問題,面對綠色化學的新理念,我們可以從以下幾個方面入手。
1.化學實驗微型化。化學實驗微型化是在滿足獲取化學信息目標的前提下,對化學實驗進行重新設計與探索,使其盡可能減少化學試劑的用量。儀器裝置小、化學試劑用量少是微型化學實驗的兩個基本特點。微型化學實驗的試劑用量一般只為常規實驗用量的幾十分之一乃至幾千分之一,能改善實驗室環境,大幅度減少實驗室空氣和水體的排放污染,具有操作方便、節約藥品、減少污染的優點,代表了綠色實驗發展的方向。劉強[1]老師對氯氣的性質實驗進行改進,將氯氣的制備通過漂白液與稀硫酸在培養皿中反應制得,此反應生成的氯氣迅速擴散到培養皿中的其他液滴里進行反應,具有生成的氯氣量少、環境污染小、實驗效果明顯,且可同時驗證多個性質的優點。
2.化學實驗操作規范化。化學實驗操作有非常嚴格的標準,比如藥品的稱量、試劑的取用、三廢的處理等等,各個操作步驟必須嚴格按照標準來進行,否則,不但會造成藥品、能源的浪費,污染環境,有時候還可能會發生比較嚴重的實驗事故,給師生的人身安全及生活環境造成比較大的傷害。比如在進行化學實驗時,實驗“三廢”必須嚴格按照標準無害化處理后排放。通過規范化的實驗操作,培養學生的安全意識和綠色化學意識。
3.化學實驗藥品無害化。進行化學實驗的目的是為了更直觀地將一些實驗現象或實驗原理展示給學生,培養學生通過實驗探索科學、獲取知識的興趣。能展示同一實驗原理或實驗現象的化學試劑可能并不唯一,通過對實驗步驟或反應途徑進行設計,盡可能選擇一些對環境友好的原料、催化劑等。比如我們常用白磷來展示“自燃”這個實驗現象,但有很多缺點,白磷毒性較大,且產物對環境污染也比較嚴重,此時我們可以用Mg2Si水解產生的SiH4在水面上自燃代替白磷,實驗過程無毒無污染,體現了綠色化學的理念。
4.“三廢”處理標準化。“三廢”處理是化學實驗過程中的重要組成部分,針對“三廢”種類的不同,處理方法多種多樣,但“無害化”是共同的標準。在實驗過程中,作為教師應積極引導學生將各種廢液、廢渣按照處理方法不同,分門別類倒入各自的回收容器內,然后采用相應的處理方法,比如中和、分解、吸收、燃燒、回收循環利用等對其進行處理。
5.計算機輔助模擬高危實驗。個別化學實驗在操作過程中涉及到的有毒有害物質比較多,或危險系數比較大(易燃、易爆等),既對環境造成的污染比較大,又給師生身體安全及健康帶來極大的危害,這些與綠色化學的目標和原則相違背,在這種情況下,采用計算機模擬就顯得尤為重要。利用計算機技術對實驗原理、實驗設備、工藝流程進行模擬,使學生在仿真操作過程中有一種身臨其境的感受,這樣既有助于學生理解、掌握理論知識,又減少了“三廢”污染。
三、在課外實踐中延伸綠色化學理念
化學是一門與生活聯系緊密的科學,讓學生將課堂上所學的化學知識融入到生活當中,培養學生利用化學知識發現、解決生活中各種問題的能力,利用課外活動和社會實踐來延伸學生的綠色化學理念。
1.設計實踐性調研課題,調動學生求知的積極性。利用假期時間,帶領學生調查本地區生活垃圾的分類、回收及循環利用的問題。比如廢舊電池是如何處理的,如果處理不當會給我們的生活帶來怎樣的危害;家用洗衣粉的常用品牌、主要化學成分、對環境有何影響;“白色污染”的來源及可行的解決方法等,通過這些與化學有關的社會生活現象,讓學生自己發現問題,提出自己的看法或解決方法,調動學生學習化學的積極性,樹立正確的、綠色的化學理念。
2.開展綠色化學專題活動,引導學生樹立綠色化學意識。邀請相關專家進入校園舉辦有關綠色化學的知識講座、科普宣傳等,并結合化學競賽、化學板報,積極引導學生樹立綠色化學的意識,同時,也可以組織學生對身邊的一些污染現象進行調查,比如生活垃圾、造紙廢水等,明確這些污染物的產生、危害及處理方法,使學生在課堂所學的化學知識進一步得到深化,培養其學習化學的濃厚興趣,增強實踐能力,最終提升學生的綠色化學理念。
綠色化學是未來化學發展的必然趨勢,也是我們人類生存、與自然和諧相處的根本保證,而高中教育是圍繞全民族素質提高進行的教育,在高中化學教育中引入綠色化學的理念,使學生樹立牢固的綠色化學觀,引導他們成為有責任感的新時期社會主義接班人,對于中華民族的可持續性發展,具有非常重要的意義。
參考文獻:
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關鍵詞:化學復習;立足生活;生本課堂
化學讓學生從生活走進化學、接觸化學、學習化學。十多年的化學教學經驗告訴我,要學好化學,必須從生活出發,上面兩點僅是代表性的,除此之外,還應從以下幾方面狠下工夫。
一、捕捉生活現象,引入化學問題
因為許多化學反應和化學原理在生產和生活中都可以找到它們的影子。因此,在設計教學內容時,教師要有意識地將教材中的相關知識與學生的生活實際緊密聯系起來,捕捉適宜的生活現象,引入新知,進而提煉出化學問題。
例如,新買的鋁壺燒過自來水后有黑色斑點。這些奇妙的現象激起學生的好奇心后,就能促使他們去學習掌握鋁和氧氣容易發生化學反應的性質。由于有了跟學生的生活實際緊密聯系的導入,學生對于新知的學習就有了積極性和強烈的求知欲,興趣自然而生。
二、創設生活情境,感受化學問題
化學是人類在長期的社會生產生活實踐中發展起來的,它與人類的生產生活疾病預防和社會的發展息息相關。
在教學時,我們要注意從學生熟悉的生活情境中,選擇學生身邊常出現的、生動有趣的、有利于學生探究的問題,創設鮮明的問題情境作為素材,以激發學生的興趣和動機。比如,家中敞開的食鹽為什么會變潮?在城市的街道和高速路上撒的物質為什么會使雪融化?等等,通過大量具體的、真實的生活事件,引導學生感受、體會和了解化學問題。
三、參與生活實踐,認識化學問題
“實踐出真知。”實踐是學生學習化學的重要環節,是知識理解的延伸與升華。任何束縛學生手腳、只允許他們苦思冥想的教學方法都是不科學的。只有讓學生充分進行生活實踐,才能使學生真正明白所學知識的價值。例如,結合空氣、水、酸、堿、鹽及氧化物等內容的學習,組織學生對本地區的環境狀況(飲用水、空氣、土壤等)、空氣的污染狀況、污水處理廠的流程和原理、周邊農村地區施用化肥和農藥的具體情況等進行調查,組織學生關注以上與化學相關的焦點新聞并從網上查詢分析原因。通過這些實驗和調查活動,運用化學原理積極展開思維,不僅能使學生樹立綠色食品、綠色環保、綠色化學的意識,而且可逐步提高分析問題、探究問題和解決問題的能力。學生去親身體驗,在實踐活動中就能理解知識,進而掌握知識。
四、運用化學知識,解決生活問題
《義務教育化學課程標準》指出,使學生“正確認識科學、技術與社會的相互關系,能運用所學知識解釋生產、生活中的化學現象,解決與化學有關的一些實際問題,初步樹立社會可持續發展的思想”。
新教材努力從化學的視角去展示社會的可持續發展,培養學生對自然和社會的意識感、責任感,用科學、技術、社會相聯系的觀點引導學生認識材料、能源、健康、環境保護與化學的關系,逐步培養學生形成綜合的科學觀和對有關的社會問題做出判斷決策的能力。
所以,化學教學不僅要從學生的生活中提出具體的化學問題,還必須結合現實生活中的實際問題,讓學生運用化學知識和化學的思維方式方法去看待、分析與解決,從而使學生體驗到學習化學的價值,進一步感受到化學與現實生活的緊密聯系,提高學生的實踐能力,從而培養學生觀察自然和社會的能力,樹立正確的化學觀。當前,我們正在全面推進生本課堂,通過這樣的方式,不僅能提高學生學習化學的熱情,還能教會從多個角度去思考、探究化學問題。這種開放型的教學方式正是新教材所倡導和要求的,這樣使學生受益匪淺,從而感知化學學科的重要性,特別是化學與生活之間的緊密關系。
參考文獻:
[1]吳俊明.新課程理念與初中化學課程改革[M].東北師大出版社,2002-06.
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關鍵詞:初中;化學;實驗;綠色
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B 文章編號:1672-1578(2016)03-0400-01
實驗是學習化學這門課程的重要環節,而且初中化學的大部分知識都與實驗密切相關,它們或是通過實驗引入又或是在實驗過程中生成,再或者就是通過實驗來取得驗證。近年來隨著新課程的改革,全國各地廣泛開展以知識創新和能力創新為核心的素質教育,綠色化學的概念也漸漸被化學教師們運用到化學實驗中,有的還將綠色化學的觀念融入到了整個化學的教學中。在化學的教學中融入綠色實驗的思維,對于學生和老師的健康有著重要的作用,而且還能在一定程度上保護環境。本文將初中的化學實驗作為研究的對象,從實驗原理要體現綠色化、實驗過程要體現綠色化、處理實驗產生的尾氣和廢液、設計微型實驗幾方面對在教學中應培養學生的"綠色"思想,深入研究綠色實驗在化學教學中的實踐,以望能給相關的教師及研究人員提供參考。綠色化學的產生對我國以及對世界各國來說,都是極其有益的,它不僅能幫助我們節約能源,同時能夠保護我們的環境免于破壞。
1.綠色化學實驗的內涵
在初中化學實驗中進行綠色實驗,首先要將綠色化學的理念貫穿在化學教學的全過程,尤其是在進行化學實驗時;其次是在滿足教學要求的前提下,充分利用資源和能源,盡可能采用無毒和無害的實驗材料,從而減少向環境排放有害物質來完成實驗。這就是說,做實驗的過程就是綠色化學很好的體現,在實驗過程中開展綠色化教育就不再是紙上談兵的事,長久以往會對學生的健康以及人與自然的和諧發展產生積極的作用。
2.實現初中化實驗綠色的措施
2.1 嚴格遵守化學實驗的綠色化要求。初中實驗中的綠色體現了化學這門課程知識與社會的相互聯系和相互作用,是社會對化學科學發展的新要求,它對于保護人類賴以生存的環境,實現人類社會的可持續發展具有重要意義。因此,在化學實驗教學中應盡量做到選擇的實驗,其反應物和生成物無污染或污染小;如果是污染性較強的反應物,則在密閉的裝置內進行實驗,如無法進行密閉實驗,可在通風好的地方進行或采取其它防護措施;對于產生的污染物做到有效的回收和處理;在保證實驗效果的情況下,應盡量減少反應物的劑量以減少污染物的產生。
2.2 樹立化學實驗的綠色意識。
在實驗教學中,對每一個具體的實驗,應盡量減少實驗事故的潛在危險。例如,在演示硫的燃燒實驗時,教師可以先讓學生思考:在進行該實驗時,有大量的刺激性氣味的氣體產生,且有毒,那在實驗時應該采取什么措施呢?這時,學生各抒己見:在一個密封的裝置內做實驗,取用的藥品盡可能少,該集氣瓶內放入能吸收該氣體的化學試劑,反應發生后立即將反應裝置移到外,打開窗戶及時排出有毒氣體等等。教師應從引導學生盡量少地污染教室環境、不去吸入有毒氣體和便于觀察等角度出發,進行討論分析,接著進行演示,打開窗戶,取用最少量藥品,在集氣瓶內盛少量水,當學生看到硫在空氣和氧氣中燃燒的現象后,立即將反應裝置迅速移出教室外,以確保實驗安全和強化學生的安全意識及環保意識。
2.3 開展化學實驗的綠色設計。 現行化學教材的一些實驗在具體操作過程中存在著諸如藥品用量大、反應耗時長、廢氣未經處理直接排入空氣造成環境污染等問題。因此,我們應用綠色化學理念對教材中部分存在的問題進行適當的改進,使化學實驗朝著綠色化、微型化發展。在初中化學實驗教與學中,可以對常規化學實驗儀器進行改進,盡可能使儀器微型化,因為只有儀器微型化了,才能減少試劑在器皿上的附著量和殘留量。比如,在"氧氣的性質"的這次教學中,常規化學實驗是用燃燒匙這一容器盛硫或紅磷進行實驗,存在的問題就是燃燒匙太深,可燃物與氧氣接觸就會受阻,燃燒時間加長,不容易熄滅。因而產生大量的二氧化硫等物質污染環境。針對這個實驗可將燃燒匙進行改進,將一根細玻璃棒的一端燒至半熔后用鑷子壓出一個小凹槽,這樣微型燃燒匙就制成了,用青霉素瓶做微型反應容器,該燃燒現象會更明顯。與此同時,我們也應盡可能進行小劑量實驗,只要能達到實驗的目的和效果,盡可能少用一些試劑,以減少廢氣物的產生,保護環境。比如,初中化學實驗很多是在試管內進行的實驗,在實驗時只要在能明顯觀察到實驗現象的條件下將反應物用量減少到最低限度,以達到節約藥品,保護環境的目的,也可以將大部分在試管內進行的實驗在井穴板上進行。在實驗完成后我們也要將殘留的實驗材料進行妥善的處理,以免它對環境造成不必要的破壞。
小結:隨著經濟的快速發展,我國的環境問題也異常突出,有很多是由于化學變化引起的,面對這嚴峻的環境趨勢,我們每個人要從身邊小事做起,貢獻自己的力量。初中開始接觸化學,在實驗教學中貫徹綠色化學思想很重要。作為化學教師,應具有環保意識、樹立綠色化學的教學思想,積極提倡綠色教育。在實驗教學中要創造條件,減少"三廢"的排放,保護環境,使學生在老師潛移默化的影響下,建立綠色化學思想,自覺形成環保意識和環保思維方式。同時綠色化學的興起,為化學教學中開展環保教育提供了契機。在新課程教學中,化學教師要準確把握綠色化學理念,并將其滲透到實驗教學中去,使學生了解綠色化學、接受綠色化學,牢固樹立環保意識,為可持續發展貢獻一份力量。
參考文獻:
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