高中化学论文：绿色化学在必修1生产生活中的含氮化合物中应用研究

1高中化学论文绿色化学在必修 1 生产生活中的含氮化合物中应用研究摘要：普通高中化学课程标准中指出，要让学生“体会到化学对提高生活质量和保护环境的积极作用，形成合理使用化学的意识”，新课程设计要“渗透绿色化学思想，培养学生环保意识”。绿色化学是人类和自然和谐的化学，化学又是实验的科学，化学实验与绿色化学联系最为紧密、最为直接，在课堂和实验教学中贯彻绿色化学思想最为重要。高中化学实验中存在的这样或那样污染问题，这不利于培养高中学生的环保意识，也对我们广大师生的身体健康造成危害。所以在中学化学教学中,实施体现时代精神的环境教育势在必行，如何实现化学实验“绿色化”变得非常紧迫。关键词：高中新课程；绿色化学实验室；绿色化学；实验改进化学是一门中心的、实用的和创造性的自然科学，在实施高中素质教育中起着十分重要作用。而化学实验是化学学科形成和发展的基础，也是化学学科的灵魂。在培养学生学习化学的兴趣和创新能力方面，化学实验尤其占有极其重要的地位和作用，它可以进一步巩固学生的理论知识,培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力并能获得较熟练的实验技能。高中化学苏教版新教材中约有 65%的化学知识是通过化学实验引入，化学实验不仅能够提供化学事实依据，而且还可以训练科学探究的方法、技能、能力、思维，培养科学态度、价值观点与行为习惯。因此实验既是一种重要的教学方法手段，又是重要的学习内容领域。 普通高中化学课程标准在课程性质中明确指出，要让学生“体会化学对提高生活质量和保护环境的积极作用，形成合理使用化学的意识”，课程设计要帮助学生“ 树立绿色化学思想，养成环境保护意识”。 1 绿色化学是人类和自然和谐的化学，化学又是实验的科学，化学实验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。目前，一般中学化学实验室都没有直接处理实验废弃物的能力，有些具有环保意识的化学教师和实验人员会自觉地对废弃物进行初步处理，力求达到无毒排放。但更多的化学教师只注重让学生掌握化学实验过程、实验现象和实验所验证的化学原理，对实验残余物的去向则不闻不问，让学生直接冲洗掉或退还实验室。绝大部分实验人员在上级没有任何关注和监控措施的情况下，是不会对实验残余的有毒、有腐蚀性的物质进行处理，而直接排入下水道或空气中。很多下水道跟江、河相通，即使渗人地下，其危害也是不可估量的。于是，绿色化学已经成为高中进行环境教育的一门必修课程。这门课程的开设，对于培养新世纪的公民环保意识是十分有益的。与此同时，绿色化学的思想已逐渐成为指导各种化学实验的基本出发点。绿色化学的思想和某些基本的知识已经成为培养全民环境意识、普及环保知识的一个不可缺少的重要内容。高中化学实验，直接反映化学与环境的关系，是进行绿色化学教育的前沿阵地。绿色化学使广大青少年从小就能至少从化学的角度认识到科学技术、自然和社会的统一性，认识到科学技术在我们当代中国可持续发展中的重要作用。 2所谓绿色化学（Green Chemistry ）又称环境友好化学（Environmental Friendly 2Chemistry） 、可持续发展化学（Sustainable Chemistry） 、清洁化学(Clean Chemitry)。是指从污染预防的基本思想出发，在化学品生产的始端就采用预防的科学手段，包括原料和试剂在反应中的充分利用（原子经济性） ，实现整个过程和终端均为零污染或零排放，设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用，它是实现化学污染防治的基本方法和科学手段。 3 其目的是把现有实验化学和化工生产的技术路线从“先污染、后治理”改变为“从源头上根除污染”.我国有数以万计的化学实验室或化学实验课堂，几乎每天都在排放着数量庞大的污染物，这样，化学实验室不就成了一座座小型化学污染厂，化学实验课不就成了污染课了吗？那么，如何既发挥化学实验的教学功能，确保化学教学质量，又能有效减轻或避免化学实验所造成的环境污染呢？这的确是对化学实验教学提出的重大问题与挑战。带着这一问题，本人查阅了相关文献，发现基于人类与自然和谐关系视野下的绿色化学思想是目前化学科学发展的价值理念与策略抉择，而基于绿色化学思想的“绿色化学教育”理念则是解决上述问题的重要思路。而且，有些化学教育研究者已经提出了“绿色化学教育”思想，指出 “绿色化学教育 ”是化学教育的新课题，呼吁中学应进行 “绿色化学教育” 。 4 要实现高中化学实验“绿色化”，必须解决两个问题：一是培养教师和学生的“绿色化”意识；二是应用绿色化学的原理来改进教材中有关高中化学实验，尽可能的消除现行化学实验的污染。如何使我们广大教师在课堂教学过程中对于一个最佳的绿色实验方案，在实验设计时要充分体现“ 微( 微型化)” 、 “密( 密封性)” 、 “组( 组合实验)” 、 “代(新型替代品)”、 “改(改进实验)”等绿色思想。例如：苏教材化学必修 1 第 98 页【实验 3】浓氨水与浓盐酸反应、化学必修 1 第100 页【实验 1】 【实验 2】铜与浓、稀硝酸反应这三个实验。发现它们比起以往教材的设计有了较大改进，但在实际操作的过程中仍存在以下不足：、浓氨水与浓盐酸反应实验原理：NH 3+HCl=NH4Cl由于浓氨水与浓盐酸具有强烈挥发性，直接放置在烧杯中做实验会造成大气污染。产生的白烟仍有部分会从烧杯口向空气中扩散，烟雾混在一起，不利于学生们观察。实际实验操作中，在滴加浓氨水、浓盐酸后对实验者（学生）的眼睛、鼻子造成较大的刺激。、铜和浓硝酸、稀硝酸反应实验原理：Cu+4HNO 3(浓) =Cu(NO 3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+4H2O2NO+O2=2NO2 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2ONO+NO2+2NaOH=2NaNO2+2H2O在【实验 2】中结果学生观察到的实验现象是红棕色的气体，但无法说明其还原产物为 NO 气体。3产生的 NO 的量不容易控制，而且在做实验的过程中会产生的气体量较大，浪费了大量药品。实验装置不够简单，采用排水法收集气体会有硝酸生成，这样会腐蚀师生手部的皮肤。在实验操作中不能很有效的控制化学反应的发生和停止。实际操作的过程中步骤太繁琐，反应后没有后续的吸收装置（尾气吸收装置） ，会造成大气污染，损害师生身体健康。铜与稀硝酸反应所产生的一氧化氮气体遇空气立即变成二氧化氮，得不到较纯净无色气体,对产物颜色的判断存在影响，对实验结论缺乏说服力.为解决以上几个问题，本人在实际的教学过程中，巧妙利用广口瓶和青霉素瓶做实验，并且收到了很好的实验效果。1.实验改进后的实验装置2实验操作及现象2.实验操作a、浓氨水与浓盐酸反应用胶头滴管向广口瓶中滴加 1ml 右的浓氨水，并将青霉素瓶放入到广口瓶中，立即用橡皮塞塞紧。用 10ml 注射器吸取 1ml 右浓盐酸注射到青霉素瓶中，立即有大量的白烟生成。b、铜和浓硝酸反应向广口瓶中倒入 3ml-5ml 稀 NaOH 溶液（4mol.l -1） 。向青霉素瓶中放进 2-3 小块铜丝，然后将青霉素瓶放入广口瓶中。用 10ml 注射器吸取 2mL 左右的浓 HNO3 慢慢地滴加到青霉素瓶中。立即能够看到青霉素瓶内发生剧烈的反应，青霉素瓶中的溶液逐渐变蓝，铜片表面产生的红棕色气体不断从青霉素瓶中进入广口瓶中，反应完毕后，待几分钟后发现广口瓶中的气体颜色由深变浅，直至变为无色（注意注射器注入硝酸后放开手，这样可以保持内外气压相等） 。c、铜和稀硝酸反应在广口瓶中加入 10mlNaOH 溶液振荡一下，使广口瓶内壁上沾附一些 NaOH 溶液。取一只青霉素瓶，在青霉素瓶中加入一块小铜片，用坩埚钳夹住青霉素瓶送往广图 14口瓶底部。取 12g 红磷置于燃烧匙（玻璃态）中点燃，迅速送入广口瓶中燃烧，同时塞紧瓶塞。 （目的吸收装置中的空气） 。大约 4min 后，白烟散尽，然后用一个 10ml 注射器吸取 3 ml 硝酸，加 2.5 ml 青霉素瓶中。可以观察到瓶中的溶液变蓝，同时铜片上产生无色气体。3.实验注意事项实验过程配制稀硝酸以 1:1.5 为最好，并且整个过程不需要加热，反应 l 分钟内即可完成。注射器针头要求长度够长，能够伸入到青霉素瓶中。要求铜丝为螺旋状(长 5cm)，用来增大接触面积。铜丝要用砂纸磨干净或铜丝预先泡在盐酸中。注射器的大小应视实验效果而定，若为演示实验可选用 60mL 注射器，若为分组实验，学生选用 10ml 注射器即可，实验时往注射器中放入 l 片铜片，吸他入 5ml 稀硝酸，3min 内实验即可完成。4实验改进的优点整个实验过程在全封闭的状态下进行，几乎不向环境排放任何有害物质，符合绿色化学的理念；同时由于增加了对废液气的处理，增强了学生的环保意识。可降低实验成本，节约实验经费。其试剂用量是常规的 110，用量比常规实验用量节省 70%左右。利用改进的演示实验,增加了演示实验的新颖性和绿色化,活跃了或促进学生的思维发展。可节省操作时间。实验微型化后，实验试剂用量减少，实验仪器便于安装，反应时间也相应缩短，因而可缩减实验用时，同时也提高了实验效率。实验器材简单易得，实验操作方便，快捷，实验装置可以重复使用。通过对实验的改进，培养了学生实验技能和改革创新的精神。经过改进后,操作简单,可随时通过注射器的朝向翻转中止反应或继续反应。合理利用了废弃的青霉素瓶及橡皮塞，使有限资源充分再利用，废物重利用。用此微型环保实验装置除了制取 NO2、NH 3、HCl 等气体外，还可以用于制取其他固体与液体，液体与液体反应制取气体的实验。如制取：Cl 2、SO 2、H 2S 等。 5通过探究化学实验的绿色化，我们真切的感受到，新课改后我们的高中化学实验回归了自然、崇尚了人性，这更加有利于学生学习潜能的激发，学习生活充满了乐趣。首先，学生自主学习的创新意识在不断加强。在探究性活动中，学生有了更多自主学习的空间，自己提出问题，自己分析并猜想假设，自己设计方案，并从自主学习的过程中增强了学习的积极性和主动性。学生在整个实验过程中经历与科学家相似的创新探究过程，既达到了开拓思维，交流合作的目的，又使学生的知识和能力在实验中得到加强、训练，充分体现了科学探究的乐趣，领悟了科学的思想和精神。 6其次，学生的知识结构得到优化和完善。“过程即知识”，过程是理解的基础，过程中渗透着科学研究的方法。化学实验绿色化便是在于使学生在探究之前，就会主动查阅5资料，自己设计方案，增强迁移效果，优化了学生的知识结构。 7第三，教师的思想观念发生了变化。在化学实验绿色化实践过程中，教师们对其在化学教学中的作用逐渐有了更为深刻的认识，对教育过程本身也有了全新的感受。使学生学会学习是走向社会和终身发展的基础，因此，教师是学生意义建构的帮助者和促进者，教师要将教育过程看作是把凝固文化激活的过程。在实践过程中，许多教师意识到经验型的教学已经不能适应新课程的要求。教师们还应成为自己教学行为的研究者，努力提高实验的教学能力，提高实验的分析评价能力，以及提高开发化学实验教学资源的能力。总之，绿色化学是维护生态环境的化学，开展中学化学实验的绿色设计，在教学实践中渗透实实在在的环境教育，将绿色化学的思想真正的融入到新时期化学实验的教学中，再辅于如下一轮新课程改革中开设“环境污染”选修课，建立“环境教育兴趣小组”等教学活动，环境教育将不再是形式，于是学生的环保意识一定会越来越强。参与文献1.吴泳.绿色化学一化学教育的新课题J.化学教育，1998(8) 2.林宝凤.基础化学实验技术绿