綠色化學(xué)理念在高中化學(xué)教學(xué)中的滲透

王海明

摘 要：綠色化學(xué)理念在高中化學(xué)教育中有著很重要的意義和作用。教師要簡(jiǎn)單歸納其中典型的幾個(gè)方向，來(lái)闡釋綠色化學(xué)理念在高中化學(xué)教育中的地位和作用。

關(guān)鍵詞：學(xué)生;綠色化學(xué);高中化學(xué)

一、綠色化學(xué)教育的重要意義

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》前言部分明確提出：“化學(xué)是解決人類社會(huì)發(fā)展過(guò)程中面臨的有關(guān)問(wèn)題，提高人類的生活質(zhì)量、促使人與自然和諧相處等方面發(fā)揮著重要的作用。” 為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，化學(xué)工作者通過(guò)長(zhǎng)期的總結(jié)與研究提出了“五 R”標(biāo)準(zhǔn)（減量 Reduce、重復(fù)使用 Reuse、循環(huán)利用 Recycling、拒用 Reject、再生 Regeneration）和十二條應(yīng)用原則（防止污染優(yōu)于污染治理;提高原子經(jīng)濟(jì)性;盡量減少化學(xué)合成中的有毒原料、產(chǎn)物，設(shè)計(jì)安全的化學(xué)品; 使用無(wú)毒無(wú)害的溶劑和助劑;合理使用和節(jié)省能源;利用可再生資源代替消耗性資源合成化學(xué)品;減少不必要的衍生化步驟;采用高選擇性催化劑優(yōu)于使用化學(xué)計(jì)量助劑;產(chǎn)物的易降解性;發(fā)展分析方法，對(duì)污染物實(shí)行在線監(jiān)測(cè)和控制;減少使用易燃易爆物質(zhì)，降低事故隱患）。綠色化學(xué)的核心內(nèi)涵是在反應(yīng)過(guò)程中和化工生產(chǎn)中，盡量減少或徹底消除使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)。綠色化學(xué)能很好體現(xiàn)人與自然和諧相處這一思想，而歷年的高考題也往往體現(xiàn)綠色化學(xué)的思想。因此，中學(xué)開(kāi)展綠色化學(xué)教育與研究具有其重要的意義。

二、綠色化學(xué)理念的滲透主要有以下的幾種途徑

（1）原子利用率的問(wèn)題。原子利用率是指化學(xué)反應(yīng)中目標(biāo)產(chǎn)物的摩爾質(zhì)量與化學(xué)反應(yīng)式中按計(jì)量所得物質(zhì)的摩爾質(zhì)量之和的比值。（高中教材定義為：期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物總質(zhì)量之比）按照綠色化學(xué)的原則，最理想的“原子經(jīng)濟(jì)”就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，這時(shí)的原子利用率是100%。

高中化學(xué)在必修二第四章最后一節(jié)的內(nèi)容中以生成環(huán)氧乙烷為例講述了原子利用率的概念及應(yīng)用價(jià)值，書中分別用兩種不同的途徑經(jīng)由乙烯來(lái)制取環(huán)氧乙烷，分別為氯代乙醇法和銀催化法。前者經(jīng)由兩步進(jìn)行，除生成環(huán)氧乙烷外還有CaCl2和水等副產(chǎn)物，而銀催化法則可由氧氣和乙烯一步反應(yīng)制得。學(xué)生可以清晰理解原子利用率的含義并準(zhǔn)確地應(yīng)用，并做到由此及彼，可以自己或在老師的指導(dǎo)下總結(jié)出原子利用率高的反應(yīng)類型，深化固化知識(shí)點(diǎn)。

（2）能源問(wèn)題。“能源危機(jī)”一詞在現(xiàn)今的社會(huì)總出現(xiàn)的頻次在逐漸遞增，合理的開(kāi)發(fā)和利用能源也是高中綠色化學(xué)教育理念的又一重要內(nèi)容。

①能源的綜合利用。能源與人類的生產(chǎn)生活密不可分，在目前能源危機(jī)越來(lái)越嚴(yán)重的情況下，能源的綜合高效利用顯得尤為重要。高中化學(xué)階段對(duì)能源高效利用的要求是掌握煤、石油和天然氣等化石燃料的綜合利用。學(xué)生要從物理（例如簡(jiǎn)單的粉碎或變溫分餾）和化學(xué)（能源深加工）兩方面熟練掌握能源的綜合利用，建立起簡(jiǎn)約高效的原則，并培養(yǎng)以簡(jiǎn)約高效為原則的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力，從而體現(xiàn)綠色化學(xué)理念在高中教學(xué)中的滲透。

②替代能源的開(kāi)發(fā)。依靠能源的綜合利用僅能暫緩能源緊缺的問(wèn)題，因此除了對(duì)常用化石燃料高效的利用之外，還需其他的途徑來(lái)解決日益緊張的能源問(wèn)題。由于化石燃料均屬于不可再生資源，資源在慢慢地耗竭，替代能源的需求就越來(lái)越多。要培養(yǎng)學(xué)生建立完整的綠色化學(xué)理念，就要求學(xué)生要掌握常見(jiàn)的替代能源。替代能源是指以新開(kāi)發(fā)利用的能源替代以往長(zhǎng)期使用、目前廣泛使用的能源。當(dāng)今狹義上是指一切可以替代石油的能源，廣義上是指可替代化石燃料的能源，包括太陽(yáng)能、核能、風(fēng)能、海洋能等。

（3）清潔生產(chǎn)問(wèn)題。清潔生產(chǎn)的定義為生態(tài)產(chǎn)業(yè)和生態(tài)工程中一類生產(chǎn)方式。而高中化學(xué)對(duì)清潔生產(chǎn)的要求主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，包括原料為無(wú)毒無(wú)害的可再生資源、產(chǎn)物為環(huán)境友好產(chǎn)品（安全、能降解、可再利用）、應(yīng)用無(wú)毒無(wú)害的催化劑、應(yīng)用無(wú)毒無(wú)害的溶劑等。如元素化合物章節(jié)制備硝酸銅實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為例，兩種途徑分別是銅與濃硝酸反應(yīng)直接制取以及銅在氧氣作用下生成氧化銅再與硝酸作用而生成硝酸銅。在理解了清潔生產(chǎn)理念之后，學(xué)生就不難理解第二種方法才是安全可行的。此外，清潔生產(chǎn)理念還可以幫助學(xué)生推導(dǎo)位置的反應(yīng)現(xiàn)象及原理。作為高中階段的化學(xué)學(xué)習(xí)由于知識(shí)點(diǎn)范圍的界定，使學(xué)生對(duì)于某些反應(yīng)的理解有著一定的局限性，但可通過(guò)基礎(chǔ)原理而推測(cè)未知的結(jié)果。

（4）環(huán)境污染。環(huán)境污染問(wèn)題也是高中化學(xué)綠色化學(xué)理念一個(gè)重要方面，無(wú)論在必修還是選修教材中都有不少的篇幅來(lái)說(shuō)明講解，其內(nèi)容貫穿整個(gè)無(wú)機(jī)和有機(jī)反應(yīng)。

①常見(jiàn)的有毒氣體。高中對(duì)有毒氣體都有明確的講解，如氯氣、二氧化氮、二氧化硫等。此類物質(zhì)如果任由排放到大氣中，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。教師要引導(dǎo)學(xué)生了解各種污染源的來(lái)源、污染原理以及污染危害，以便通過(guò)化學(xué)的方法將可能存在的污染源阻斷或治理已形成的污染。高中實(shí)驗(yàn)中最常考查的是尾氣處理問(wèn)題，主要包括處理藥品以及處理裝置。因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)除了體現(xiàn)防止污染環(huán)境之外，還要體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)安全性原則，這是綠色化學(xué)思想的綜合應(yīng)用。

②水體污染也是環(huán)境污染的一項(xiàng)重要方面。高中階段的考查主要體現(xiàn)在氮磷富營(yíng)養(yǎng)化以及重金屬污染的防治方面。其中，重金屬污染考查的頻次更高，要求學(xué)生了解常見(jiàn)污染離子及特性，并根據(jù)各離子自身性質(zhì)和綠色化學(xué)理念合理選擇適當(dāng)?shù)某s試劑，做到除去雜質(zhì)且不引入新雜質(zhì)，盡量做到回收再利用，簡(jiǎn)約、安全、高效。

以上綠色化學(xué)理念無(wú)論是未來(lái)的生產(chǎn)生活中還是在高中階段的化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)高中生而言都具有重要的意義。因此，教師要樹立起綠色化學(xué)的意識(shí)，在日常授課過(guò)程中有意識(shí)地將綠色化學(xué)理念以各種形式滲透到各化學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中去，使學(xué)生建立起高效安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱文祥.綠色化學(xué)與綠色化學(xué)教學(xué)[J].化學(xué)教育，2001（1）.

[2]蘇豪.新課程背景下開(kāi)展綠色化學(xué)的教育途徑[J].數(shù)語(yǔ)外學(xué)習(xí)，

2012（7）.

（黑龍江省大慶一中高中部）