在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中滲透綠色觀

謝克封+楊天林

摘要：21世紀(jì)的今天，人與環(huán)境矛盾日益嚴(yán)重，人口增長過快，人類向地球肆無忌憚貪婪地不斷索取耕地、淡水和礦產(chǎn)，地球有限的資源日趨枯竭，環(huán)境日益惡化，目前，我們正面臨著有史以來最嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)，面對環(huán)境惡化，各發(fā)達(dá)國家已經(jīng)從起初的治標(biāo)轉(zhuǎn)向治本，即從先污染后治理轉(zhuǎn)向開發(fā)清潔能源，從源頭上消除污染，生產(chǎn)出環(huán)境友好產(chǎn)品。因此，我們針對目前惡化的環(huán)境形勢，提出了“綠色化學(xué)”新概念，確保環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué)；環(huán)境問題；綠色化學(xué)

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0234-02

綠色化學(xué)是指化學(xué)反應(yīng)和過程以“原子經(jīng)濟(jì)性”為基本原則，即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)中充分利用參與反應(yīng)的每個原料原子，在始端就采用實現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因而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(xué)。綠色化學(xué)跟環(huán)境保護(hù)的區(qū)別在于綠色化學(xué)是主動出擊，在源頭上阻斷化學(xué)污染，然而環(huán)境保護(hù)是先污染后治理，治理難度大，經(jīng)濟(jì)投入大。所以綠色化學(xué)在化學(xué)教學(xué)中需要加大力度更大范圍的推廣普及，這不僅僅只是素質(zhì)教育的要求，更是個人環(huán)境保護(hù)意識的建立，是的當(dāng)今快速社會發(fā)展的需求。如何能在化學(xué)教學(xué)講授中更好地展現(xiàn)出綠色化學(xué)，使之成為化學(xué)教學(xué)密不可分的重中之重，是現(xiàn)如今教育人員需要研究的新領(lǐng)域。

一、在實驗教學(xué)中滲透綠色教學(xué)

大家都知道，興趣是引導(dǎo)我們學(xué)習(xí)并產(chǎn)生動機(jī)的重要因素。擁有一個良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維動力是我們學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。化學(xué)主要是以實驗為基礎(chǔ)的，實驗現(xiàn)象五花八門。我們利用實驗的現(xiàn)象來吸引學(xué)生對化學(xué)這門課程的注意，以此來引起學(xué)生的興趣。不過在化學(xué)實驗的過程中也容易出現(xiàn)污染的情況，既污染環(huán)境又對師生的身體健康產(chǎn)生影響。所以我們在實驗的過程中，要嚴(yán)格按照實驗規(guī)定來操作，這是對綠色化學(xué)教學(xué)的提現(xiàn)。

1.實驗過程中操作要規(guī)范化，體現(xiàn)出綠色化學(xué)：（1）在實驗過程中好多的實驗藥品在用量方面沒有給出明確的劑量。在不妨礙實驗的前提下，我們應(yīng)當(dāng)減少藥品的用量，這樣既杜絕浪費，又減少了三廢的排放。（2）比如：催化劑和載體在化學(xué)實驗過程中可以重復(fù)使用，這既降低了成本，又實現(xiàn)了減少廢料排放的需要。（3）對科學(xué)家來說，生活中不是缺少美，知識缺少發(fā)現(xiàn)美的眼睛，只要我們動動腦子，好好利用，就可以變廢為寶。所以回收并且加以利用這些物質(zhì)可有效實現(xiàn)“省資源、少污染、減成本”的要求。（4）在設(shè)計化學(xué)產(chǎn)品時，我們應(yīng)當(dāng)首先想到原料和再生產(chǎn)品該如何利用，怎樣才能變廢為寶、節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境。（5）針對在化學(xué)過程中不能替代，無法回收且有毒副作用的化學(xué)原料，我們應(yīng)當(dāng)拒絕使用。這是實現(xiàn)綠色化學(xué)實驗室的根本。

2.設(shè)計實驗時要選擇最能表現(xiàn)綠色化的方案，比如，使用Cu、濃HNO3、H2O、空氣來制取Cu（NO3）2，學(xué)生在設(shè)計實驗時通過綠色化學(xué)的觀點來選取最佳方案。主要有以下3種方案：①Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；②3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O；③2Cu+O2=2CuO CuO+2HNO3=Cu（NO3）2+H2O。在經(jīng)化學(xué)反應(yīng)取得新物質(zhì)時，綠色化學(xué)主張充分使用每一個原子，體現(xiàn)了“原子經(jīng)濟(jì)性”，所以綠色化學(xué)在不浪費資源的同時又能預(yù)防污染。以上3種方案經(jīng)對比分析，制取一樣物質(zhì)的量的Cu（NO3）2時，使用各種反應(yīng)物、產(chǎn)生的污染物的物質(zhì)的量和原子利用率，見下表：

注：原子利用率=期望產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量/全部產(chǎn)品的相對原子質(zhì)量之和×100%

分析上表可知方案①消耗硝酸的量最多，生成的污染物最多，原子利用率最低，是最差的方案。方案③消耗硝酸的量最少，生成的污染物最少，原子利用率最高，是最佳的方案。

3.改進(jìn)實驗裝置，提倡綠色化學(xué)：化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實驗教學(xué)既是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，也是影響學(xué)生環(huán)境意識的最重要手段。因此，在實驗教學(xué)中滲透綠色化學(xué)的觀點，有利于幫助學(xué)生樹立綠色化學(xué)思想，例如常見的尾氣處理裝置（見下圖a、b、c）。

Ⅰ.實驗室制取Cl2時，尾氣的處理可采用b裝置。Ⅱ.制取CO時，尾氣處理可采用a.c裝置。Ⅲ.制取H2時，尾氣處理可采用a.c裝置。

4.組織現(xiàn)場教學(xué)，是在自然和社會現(xiàn)實活動中進(jìn)行的教學(xué)組織形式，現(xiàn)場教學(xué)不僅是課堂教學(xué)的必要的補(bǔ)充，也是課堂教學(xué)的繼續(xù)和發(fā)展，是與課堂教學(xué)相聯(lián)系的一種教學(xué)組織形式。為了讓學(xué)生更容易掌握綠色化學(xué)知識，可以組織學(xué)生到工廠參觀。利于學(xué)生獲得直接經(jīng)驗，深刻理解理論知識。讓學(xué)生了解工廠在處理工業(yè)三廢方面作出哪些具體的工作，用什么設(shè)備來轉(zhuǎn)化三廢。

二、在理論教學(xué)中滲透綠色教學(xué)

面對中學(xué)教育內(nèi)容的日益豐富，教學(xué)課堂中不僅僅是課本知識，還融入了生活知識，學(xué)生接收新知識的能力也不斷在突破，這就要求教師在課堂上對知識優(yōu)化組合。化學(xué)課堂中可以對學(xué)生時適時地開展綠色化學(xué)教育，比如：在上輪機(jī)化學(xué)課石油餾分中的含硫化合物腐蝕鍋爐時，引入：（1）硫氧化合物對大氣的污染：二氧化硫（SO2）是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，二氧化硫（SO2）與水蒸氣作用會產(chǎn)生酸霧，強(qiáng)烈刺激人體的呼吸器官。英國倫敦1952年12月5日那場著名的倫敦?zé)熿F事件，就是由于空氣中大量的二氧化硫（SO2）、霧、粉塵造成的，因為工廠和家庭排出的煙塵，當(dāng)時在低空出現(xiàn)逆溫層，形成了硫酸霧，4—5天時間導(dǎo)致4，000人死亡。通過例子，我們可以跟學(xué)生講解產(chǎn)生SO2污染物后的除去方法，分別可以采用氨法或堿法或石灰乳法或不回收法等。（2）工業(yè)和汽車以及供暖產(chǎn)生的大量污染物如果不經(jīng)處理直接排放，是目前環(huán)境惡化的罪魁禍?zhǔn)祝渲形廴疚锏趸铮∟O，NO2）：一氧化氮（NO）是一種無色、無味有毒氣體，一氧化氮（NO）中毒與一氧化碳（CO）中毒機(jī)理很類似，通過與人體的血紅素結(jié)合形成亞硝基血紅素，從而引發(fā)人體中毒。二氧化氮（NO2）不同于一氧化氮（NO），二氧化氮（NO2）是種紅棕色有刺激性氣味的氣體，毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一氧化氮（NO），當(dāng)吸入過多的二氧化氮NO2時，致人死亡。我國目前已經(jīng)可以成功做到氮氧化物的排除，用氨作還原劑，CuO2CrO作催化劑的“排煙脫氫法”。當(dāng)然，最好的防治環(huán)境惡化根本是禁止污染物產(chǎn)生，尋找新能源替換污染能源，改變污染能源結(jié)構(gòu)、植樹造林等。課堂上穿插講解這種綠色化學(xué)知識，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，作為知識的延展，還可以大大豐富課堂內(nèi)，深受學(xué)生的歡迎。綠色化學(xué)在生活和教學(xué)中越來越被人們認(rèn)識和關(guān)注，對我們改善環(huán)境、防污治霾、節(jié)約資源和保護(hù)人類健康方面有著至關(guān)重要指導(dǎo)意義。這是一個長遠(yuǎn)且艱巨的過程，需要我們每個人拿出一份力量參與和支持。

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In the Middle School Chemistry Teaching Penetration Green View

XIE Ke-feng1，2，YANG Tian-lin2

（1.Wuzhong High School in Wuzhong，Wuzhong，Ningxia 751100，China；

2.School of Chemistry and Chemical Engineering，Ningxia University，Yinchuan，Ningxia 750021，China）

Abstract：The 21st century today，with the rapid increase of population，the resources consumption growing，per capita arable land，fresh water and mineral resources to reduce gradually，the contradiction between population and resources is increasingly sharp，humanity is facing the most serious environmental crisis，in the face of environmental degradation，the developed countries has been from the beginning take temporary solution to effect a permanent cure，namely after starting pollution governance to develop clean energy，eliminate pollution from the source，produce environmentally friendly products. In this situation，considering environmental protection，economy，society and the needs of the development of their own，chemical industry and has new concept of "green chemistry" arises at the historic moment.

Key words：chemistry teaching；environmental problems；green chemistry