芻議無機化學教學中綠色化學理念的有效滲透

劉明霞

摘 要：隨著人們對環境保護的重視，綠色化學理念越來越多地滲透到無機化學教學中。將環境保護和無機化學教學有效地結合起來，能夠很好地培養學生可持續發展的意識。本文介紹了綠色化學的發展情況，并且提出了將綠色化學有效滲透到無機化學教學中的具體途徑和措施。

關鍵詞：無機化學；教學；綠色化學

面對日益嚴重的環境問題，20世紀90年代美國化學會（ACS）提出了“綠色化學”的理念。這一革命性的理念要求化學物質之間的轉化反應對環境、健康和安全的影響降到最低，同時最大限度地利用資源，打造循環經濟。在我國可持續發展戰略思想的指導下，綠色化學理念正在逐步滲透到無機化學教學的各個方面，真正地讓學生了解、掌握和運用綠色化學理念，能夠很好地培養學生環境保護的意識。

一、綠色化學的發展情況

綠色化學是近十年才產生和發展起來的新興學科。經過十幾年的不斷發展，取得了不少成果。

1.研究開發“原子經濟”反應?！霸咏洕狈磻蔷G色化學理念的重要組成部分，即在化學轉換獲取新物質的過程中充分利用每一個原子，將原料中的每個原子百分之百地轉化成產物，不生成其他的副產物和廢物，實現廢物的“零排放”。如鈦硅分子篩上催化氧化丙烯制環氧丙烷的原子經濟新方法，沒有副反應，不產生其他廢物，使得丙烯全部轉化為環氧丙烷，實現了原子之間百分之百地轉化。相對于傳統的化學反應，“原子經濟”反應有著節省資源、轉化率高和污染小等顯著的優點，成為今后綠色化學研究發展的重要方向。

2.采用無毒無害的原料參與反應。為了使化學反應能夠得到中間體或者產物，很多化學反應都會涉及有毒有害的化學原料。在現有化工生產中，仍使用劇毒的光氣和氫氰酸等作為原料，嚴重威脅到人類的生命財產安全，同時也對環境有著很深遠的影響。為了人類的健康安全，需要用無毒無害的原料代替它們來生產所需的化工產品。如由二氧化碳代替光氣生產碳酸二甲酯的新方法，取代了傳統的光氣合成方法，反應原料無毒無害，對人體和環境都沒有危害。

3.環境友好產品的不斷開發。環境友好產品，是指在產品的整個生命周期內對環境友好的產品，也稱為環境無害化產品或低公害產品。如在機動車燃料方面，隨著環境保護意識的提高，開始逐步推廣使用新配方汽油，減小由汽車尾氣中的一氧化碳以及烴類引發的臭氧和光化學煙霧等對空氣的污染。新配方汽油要求限制汽油的蒸汽壓、苯含量，還將逐步限制芳烴和烯烴含量，要求在汽油中加入含氧化合物，如甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚。這種新配方汽油的質量要求推動了有關汽油煉油技術的發展。

二、如何將綠色化學理念有效滲透到無機化學教學

1.結合教學內容對學生進行綠色化學教育。無機化學的很多內容都涉及環境保護，這就需要教師結合這些內容對學生進行綠色化學教育。如在氧族元素、氮族元素的教學過程中，除了讓學生了解到硫、氮極其化學物性質的同時，更應該引導學生分析酸雨形成的原因和危害。針對存在的情況，啟發學生設計出減少酸雨形成的方案和應該采取的具體措施，最后教師進行適當總結，使學生從根本上了解酸雨的危害。這樣學生必然對氧族元素、氮族元素的物理化學性質更加深入的了解。

2.結合原子利用率進行綠色化學教育。“原子經濟”反應是綠色化學理念的重要組成部分，即在化學轉換獲取新物質的過程中充分利用每一個原子，將原料中的每個原子百分之百地轉化成產物。原子利用率為我們指出了清潔生產的方向，是判斷一個反應是否為綠色化學反應的重要依據。在教學過程中，教師應引導學生通過多條合成路線得到目標產物，再通過分析每條路線的原子利用率以及副產物，找到一條最佳的合成路線。以實驗室制氧氣為例，學生設計了三種實驗方案：（1）2KMnO4= K2MnO4+MnO2+O2↑；（2）2H2O2=2H2O+O2↑（3）2KClO3=2KCl+ 3O2。由這三種方法可知，要制取1mol的O2需要2mol的2KMnO4、2mol的2H2O2和2/3mol的KClO3，其原子利用率分別為（1）16/（39+55+16*4）=10.12%；（2）16/（2+32）=47.06%；（3）48/（39+35.5+16*3）=39.18%。由計算分析可知：（1）原子利用率最低，副產物最多，對環境有污染，效果最差；（2）原子利用率最高，且副產物為H2O對環境無污染，為最佳方案。

3.化學實驗教學中體現綠色化學思想。教師應當在教學中結合實驗可能用到的有毒、有害藥品進行講解，使學生明白這些藥品對環境和身體健康的影響及防治方法。如腐蝕性的硫酸和Hg、Cr、Pd等重金屬對于土壤和水體有著嚴重的污染，應當嚴格控制用量。按照綠色化學理念，無機化學實驗中使用化學品應遵循4R原則：減少用量（Reduce）、不用危險品（Reject）、循環使用（Recycle）、回收重用（Reuse）。如檢驗溶液中硫酸根離子的時候，要減少氯化鋇的加入量，因為鋇離子是重金屬離子，對水體會有污染；酒精、四氯化碳作為良好的溶劑，可以通過蒸餾的方法將其回收利用。

三、總結

在無機化學教學過程中滲透綠色化學理念是切實可行的，這需要廣大化學教育工作者將教學活動中的具體事例與綠色化學理念相結合，使學生掌握綠色化學的概念，讓學生在學習知識的同時，環境保護的意識。

參考文獻：

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[2]李慶生.淺談無機化學實驗教學中滲透綠色化學教育[J].化學工程與裝備，2011（12）.