论文部分内容阅读
绿色化学是新世纪化学发展的方向和议题。世界各国都在进行绿色化学的研究，并注重绿色化学的发展与教育。绿色化学是人类和自然和谐的化学，是面向新世纪提出的化学新概念，同时它也为化学教育教学提出了新的课题。在我国，化学工作者虽然做了大量与绿色化学要求相一致的工作，但绿色化学研究刚刚起步，绿色化学具有何种现代内涵，对人类社会发展有何种意义，仍不完全为广大化学工作者所了解。很显然，作为化学教育工作者，特别是中学化学教育工作者，如何面对绿色化学新概念、新思想、新要求，在实际教学中，结合当前素质教育，把绿色化学教育贯穿于中学化学教学的全过程之中，是一个新的研究课题。本文旨在通过绿色化学现代内涵的介绍，从绿色化学角度分析现行教材，提出中学化学教育教学新设想。
1 绿色化学的现代内涵
绿色化学（GreenChemistry）概念从一提出来，就明确了它的目标，是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大程度地节约能源，在各环节都实现净化和无污染的反应途径。它的过程为零排放和零污染，具体内涵体现在五“R”上。
1.1减量一Raduclion“减量”是从省资源、少污染角度提出的，包括二层意思：（1）减少资源用量，在保证产量的情况下如何减少用量，有效途径之一是提高转化率，减少损失率；（2）减少“三废”排放量，主要是减少废气、废水及废渣（副产物）排放量，特别是排放废水量必须降低到一定标准以下。在我国的台湾，连实验室废水排放都制定有严格的标准。
1.2重复使用一Reuse重复使用不仅是降低成本的需要，也是减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，从一开始就应考虑有重复使用的设计。
1.3回收一Recycling回收可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求，回收包括：回收未反应的原料，回收副产物（含“三废”），回收助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。化学工业产生中的循环操作程序就是一种常见的回收方式。
1.4再生一Regeneration再生是变废为宝、节省资源能源、减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在它设计的开始，就应考虑到有关原材料的再生利用，特别高分子材料的再生显得尤为重要。
2 现行中学化学教材的绿色化学观绿色化学。对我国广大化学工作者、化学教育工作者来说，或许还是一个新概念。但他们所从事的环境保护、环境教育工作。微型化学实验研究和用品开发工作。都做到了与绿色化学要求的高度一致。甚至在现行中学化学教材中也充分体现了绿色化学观。
2.1建立了与绿色化学相一致的概念现行初高中化学教材从不同角度建立了与绿色化学内涵相一致的基本概念。从环境保护角度介绍了环境污染、三废、大气污染物、酸雨、温室效应（选学）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。从减量、减废的角度介绍了循环操作、交换剂再生、催化剂中毒等概念。
2.2工业化学渗透了绿色化学观点中学化学教材中的工业化学内容虽然较为分散也不系统，但都不例外地合理渗透了绿色化学观点，这些观点主要体现在：（1）为了省资源、提高转化率和原料利用串，在工业合成氨、氨氧化制硝酸、接触法制硫酸、侯氏制碱法等工艺流程中都采取了循环操作（氧化）；（2）为了防止或减少环境污染的发生，氨氧化制硝酸、接触法制硫酸工艺中都设立了尾气处理装置，并介绍了尾气回收的方法及回收物的利用；（3）为了防止催化剂中毒，使催化剂重复使用，合成氨、氨氧化制硝酸、接触法制硫酸都要求对原料气、炉气进行净化。另外，教材还介绍了电镀工业中采取无氰电镀，乙炔制乙醛中使用非汞催化剂的原因。
2.3实验内容充分体现了绿色化学原理在中学化学课本的编制和修订过程中，有关实验内容安排也充分体现了绿色化学原理：（1）对常见实验的固液试剂的取用给出了限量要求；（2）在教材修订时删除了有一定危险或危害的硫化氢和苯磺酸制备实验；（3）介绍了闻气体的方法；（4）强调了实验中常见的事故避免、应急处理等；（4）介绍了特殊试剂的保存和使用原则及方法；（6）在新编初中化学课本中引入了减量、减废的微型化学实验；（7）NO、NO2等有危害的制备实验只安排在实验室中进行；（8）在氯化氢、氯气等制备实验中强调了尾气的处理办法。
2.4有关物质的内容编排中，考虑到了绿色化学因素课本在有关元素化合物、有机化合物的内容编排中从绿色化学角度有重点地介绍了有毒物质的性质、使用、保存等：（1）介绍了氯气、硫化氢、氟气、氟化氢、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、硝基苯、白磷、偏磷酸等有毒、剧毒物质的毒性及使用方法，甚至用黑体字写出加以强调；（2）在选学内容中安排了臭氧空洞的形成、合成洗涤剂的功与过介绍等。
3 绿色化学与中学化学教育教学现代社会生活、经济发展呼唤绿色化学。绿色化学的新观点、新思想也需要及时向社会传播。中学化学教育工作者理当承担起这个义务与责任。
如何在中学化学教育教学的过程中体现绿色化学思想，在潜移默化中对学生进行绿色化学观点的教育呢？
3.1在素质教育中体现绿色化学思想素质教育是全面的教育，中学化学教育也应是围绕全民族素质的提高进行的教育。在素质教育中体现绿色化学思想，既是传播绿色化学观点的需要，也是培养学生对社会、对将采的责任感的需要，更是培养创新精神的需要。（1）绿色化学与环境教育化工产品生产和化学实验产生的废水、废气和废渣都会对环境造成不容忽视的污染，这就需要在中学化学教育教学过程中进行环境教育，而绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。在实施环境教育过程中，一方面要向学生阐明绿色化学的观点、要求，使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感；另一方面，结合绿色化学要求，教给学生防治污染的重要方法——减量、减废、回收、再生和拒用等。（2）绿色化学与创造性教育培养学生创新精神是素质教育的灵魂，绿色化学对化工生产，化学实验提出的新要求，无疑对学生进行创造性教育将起到积极的作用：首先，“减量、减废”的实验要求，可激发学生传统化学实验进行改革，培养学生创造能力；其次，“省资源、零污染”的化工生产要求，可鼓励学生对化学课本中的化工生产工艺流程进行质疑，培养学生创造性思维。
3.2在实验教学中贯彻绿色化学观点，实验教学与绿色化学联系最为紧密、最为直接，在实验教学中贯彻绿色化学思想最为重要。因此，为了适应绿色化学新要求，中学化学实验必须进行改革。笔者认为：（1）要大力推行微型实验，即要对常见实验仪器进行徽缩，对常用试剂要给出限量，实验中除了可使用已研制成功的井穴板等微型仪器，还可以把容量瓶、烧瓶、启普发生器等微型化。在微型化带来实验现象不明显时，可借助现代化辅助教学手段把实验结果放大。（2）要努力改革实验方式，即要努力减少实验对玻璃仪器的依赖性。有些颜色变化明显的定性实验可放在点滴板中进行，如指示剂与酸或碱作用实验、Fe 3+的显色实验等，有些定性实验可放在滤纸上完成，如电解饱和食盐水，检验醛基存在等。（3）要设法删改有关实验，现行化学课本中有些实验仍有危险陛，需要进行删改：考虑到硝基苯及苯的毒性，硝基苯、溴苯制备实验可以删去；考虑到NO、NO2、SO2的毒性，在NO与NO2制备、cu与浓硫酸反应、c与浓硫酸和浓硝酸反应等实验中可以连接尾气装置；考虑到安全性，对H2和O2、Cl2与H2等的爆鸣实验可以进行改进。
1 绿色化学的现代内涵
绿色化学（GreenChemistry）概念从一提出来，就明确了它的目标，是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大程度地节约能源，在各环节都实现净化和无污染的反应途径。它的过程为零排放和零污染，具体内涵体现在五“R”上。
1.1减量一Raduclion“减量”是从省资源、少污染角度提出的，包括二层意思：（1）减少资源用量，在保证产量的情况下如何减少用量，有效途径之一是提高转化率，减少损失率；（2）减少“三废”排放量，主要是减少废气、废水及废渣（副产物）排放量，特别是排放废水量必须降低到一定标准以下。在我国的台湾，连实验室废水排放都制定有严格的标准。
1.2重复使用一Reuse重复使用不仅是降低成本的需要，也是减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，从一开始就应考虑有重复使用的设计。
1.3回收一Recycling回收可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求，回收包括：回收未反应的原料，回收副产物（含“三废”），回收助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。化学工业产生中的循环操作程序就是一种常见的回收方式。
1.4再生一Regeneration再生是变废为宝、节省资源能源、减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在它设计的开始，就应考虑到有关原材料的再生利用，特别高分子材料的再生显得尤为重要。
2 现行中学化学教材的绿色化学观绿色化学。对我国广大化学工作者、化学教育工作者来说，或许还是一个新概念。但他们所从事的环境保护、环境教育工作。微型化学实验研究和用品开发工作。都做到了与绿色化学要求的高度一致。甚至在现行中学化学教材中也充分体现了绿色化学观。
2.1建立了与绿色化学相一致的概念现行初高中化学教材从不同角度建立了与绿色化学内涵相一致的基本概念。从环境保护角度介绍了环境污染、三废、大气污染物、酸雨、温室效应（选学）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。从减量、减废的角度介绍了循环操作、交换剂再生、催化剂中毒等概念。
2.2工业化学渗透了绿色化学观点中学化学教材中的工业化学内容虽然较为分散也不系统，但都不例外地合理渗透了绿色化学观点，这些观点主要体现在：（1）为了省资源、提高转化率和原料利用串，在工业合成氨、氨氧化制硝酸、接触法制硫酸、侯氏制碱法等工艺流程中都采取了循环操作（氧化）；（2）为了防止或减少环境污染的发生，氨氧化制硝酸、接触法制硫酸工艺中都设立了尾气处理装置，并介绍了尾气回收的方法及回收物的利用；（3）为了防止催化剂中毒，使催化剂重复使用，合成氨、氨氧化制硝酸、接触法制硫酸都要求对原料气、炉气进行净化。另外，教材还介绍了电镀工业中采取无氰电镀，乙炔制乙醛中使用非汞催化剂的原因。
2.3实验内容充分体现了绿色化学原理在中学化学课本的编制和修订过程中，有关实验内容安排也充分体现了绿色化学原理：（1）对常见实验的固液试剂的取用给出了限量要求；（2）在教材修订时删除了有一定危险或危害的硫化氢和苯磺酸制备实验；（3）介绍了闻气体的方法；（4）强调了实验中常见的事故避免、应急处理等；（4）介绍了特殊试剂的保存和使用原则及方法；（6）在新编初中化学课本中引入了减量、减废的微型化学实验；（7）NO、NO2等有危害的制备实验只安排在实验室中进行；（8）在氯化氢、氯气等制备实验中强调了尾气的处理办法。
2.4有关物质的内容编排中，考虑到了绿色化学因素课本在有关元素化合物、有机化合物的内容编排中从绿色化学角度有重点地介绍了有毒物质的性质、使用、保存等：（1）介绍了氯气、硫化氢、氟气、氟化氢、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、硝基苯、白磷、偏磷酸等有毒、剧毒物质的毒性及使用方法，甚至用黑体字写出加以强调；（2）在选学内容中安排了臭氧空洞的形成、合成洗涤剂的功与过介绍等。
3 绿色化学与中学化学教育教学现代社会生活、经济发展呼唤绿色化学。绿色化学的新观点、新思想也需要及时向社会传播。中学化学教育工作者理当承担起这个义务与责任。
如何在中学化学教育教学的过程中体现绿色化学思想，在潜移默化中对学生进行绿色化学观点的教育呢？
3.1在素质教育中体现绿色化学思想素质教育是全面的教育，中学化学教育也应是围绕全民族素质的提高进行的教育。在素质教育中体现绿色化学思想，既是传播绿色化学观点的需要，也是培养学生对社会、对将采的责任感的需要，更是培养创新精神的需要。（1）绿色化学与环境教育化工产品生产和化学实验产生的废水、废气和废渣都会对环境造成不容忽视的污染，这就需要在中学化学教育教学过程中进行环境教育，而绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。在实施环境教育过程中，一方面要向学生阐明绿色化学的观点、要求，使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感；另一方面，结合绿色化学要求，教给学生防治污染的重要方法——减量、减废、回收、再生和拒用等。（2）绿色化学与创造性教育培养学生创新精神是素质教育的灵魂，绿色化学对化工生产，化学实验提出的新要求，无疑对学生进行创造性教育将起到积极的作用：首先，“减量、减废”的实验要求，可激发学生传统化学实验进行改革，培养学生创造能力；其次，“省资源、零污染”的化工生产要求，可鼓励学生对化学课本中的化工生产工艺流程进行质疑，培养学生创造性思维。
3.2在实验教学中贯彻绿色化学观点，实验教学与绿色化学联系最为紧密、最为直接，在实验教学中贯彻绿色化学思想最为重要。因此，为了适应绿色化学新要求，中学化学实验必须进行改革。笔者认为：（1）要大力推行微型实验，即要对常见实验仪器进行徽缩，对常用试剂要给出限量，实验中除了可使用已研制成功的井穴板等微型仪器，还可以把容量瓶、烧瓶、启普发生器等微型化。在微型化带来实验现象不明显时，可借助现代化辅助教学手段把实验结果放大。（2）要努力改革实验方式，即要努力减少实验对玻璃仪器的依赖性。有些颜色变化明显的定性实验可放在点滴板中进行，如指示剂与酸或碱作用实验、Fe 3+的显色实验等，有些定性实验可放在滤纸上完成，如电解饱和食盐水，检验醛基存在等。（3）要设法删改有关实验，现行化学课本中有些实验仍有危险陛，需要进行删改：考虑到硝基苯及苯的毒性，硝基苯、溴苯制备实验可以删去；考虑到NO、NO2、SO2的毒性，在NO与NO2制备、cu与浓硫酸反应、c与浓硫酸和浓硝酸反应等实验中可以连接尾气装置；考虑到安全性，对H2和O2、Cl2与H2等的爆鸣实验可以进行改进。