中学化学实验绿色化的研究.docx
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中学化学实验绿色化的研究
分类号
密级
编号
本科生毕业论文
论文题目中学化学实验绿色化研究
作者姓名韩兴梅
作者学号20102030107
作者班级10级化学1班
指导教师常艳红
提交日期2014年5月23日
原创性声明
本人郑重声明：
本人所呈交的论文是在指导教
师的指导下独立进行研究所取得的成果。
学位论文
中凡是引用他人已经发表或未经发表的成果、数
据、观点等均已明确注明出处。
除文中已经注明引
用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表
或撰写过的科研成果。
本声明的法律责任由本人承担。
论文作者签名：
年月日
论文指导教师签名：
天水师范学院本科生毕业论文评定表
作者姓名韩兴梅性别女学号20102030107
专
二级学院生命科学与化学学院化学教育
业
论文题目中学化学实验绿色化研究
英文TheStudyofGreenChemistryExperiment
论文字数6835
关
中文化学实验绿色化研究
键
词
外文Chemistryexperimentgreeningstudy
本文对绿色化学进行了简单概述，具体从绿色化学试剂的使用、催
化剂的绿色化、反应产物的绿色化三个方面对中学化学实验绿色化进行
中文
探讨。
主要目的是让学生开始接触化学实验时就能够树立绿色化学理念，
培养其良好的实验习惯，树立保护环境的意识。
摘
Thispapermakesabriefoverviewoforganicchemistryfirst,andthen
specificallydiscussestheorganicismofchemistryexperimentsinMiddle
要
Schoolfromthreeaspects:
theuseoforganicchemicalreagents,the外文
organicismofcatalystsandreactant.Themainpurposeistoletstudentsbuild
theconceptoforganicchemistrywhilelearningchemicalexperiments,
cultivatetheirgoodhabitsofdoingexperimentsandsetuptheconsciousness
ofprotectingtheenvironment.
指导教师评定
评定成绩指导教师签名
答辩
委员
会意
见
答辩委员会主任签字：
教务处审核：
注：
本表由各二级学院按照样表制作，为论文装订第二页。
院指导毕业论文（设计）进度表
二级学院生化学院专业类别化学教育
指导教师常艳红班级10级化学一班学生姓名韩兴梅
论文题目中学化学实验绿色化研究
资
料
收
集
2013年10月┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅拟定题目
2013年11━2013年12月┅┅┅┅┅┅相关的文献查阅、整理和阅读
在图书馆中国知识资源总库CNKI收集有关的文献资料；
在其他网站收集相关甘肃省产业结构变动趋势的区域差异的资料；对所收
集的资料进行筛选总结
指导学生完成论文提纲，并讨论修改多次。
主要内容有：
论
文
2013年12月━2014年1月上旬┅┅┅┅┅┅设计论文结构；提
指导学生总结文献资料，找出较好的论文思路；
纲
2014年3月上旬┅┅┅┅┅┅撰写开题报告，提交导师审阅；指
导
进
度
初
稿
撰
指导学生写出论文提纲并对提纲进行修改；
2014年3月下旬━2014年4月上旬┅┅┅┅┅开始写。
写
对论文的修改主要有以下方面：
2014年4月上旬━2014年4月底┅┅┅┅┅撰写毕业论文并提交导师审
阅；
修
学生按计划完成论文初稿；
改
2014年5月上旬┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅导师审阅,修改并最后定稿
定
对论文经过反复修改后定稿。
稿
2014年5月23号┅┅┅┅┅论文答辩。
注：
1.本表是为配合指导教师按计划指导学生完成论文而制作。
2.本表由毕业论文指导教师认真填写。
3.本表由各二级学院按照样表制表。
1引言........................................................................................................................2....
2绿色化学概述........................................................................................................3...
2.1绿色化学的兴起...............................................................................................3...
2.2绿色化学的涵义..............................................................................................3...
2.3绿色化学的原则及特点...................................................................................4..
2.3.1绿色化的原则................................................................................................4
2.3.2绿色化学的重要特点：
原子经济性，实现“零排放”...............................5
3中学化学实验绿色化的意义...................................................................................................5
3.1是可持续发展的需要.........................................................................................................5
3.2是化学科学发展的需要....................................................................................................5
3.3是课程改革的需要..............................................................................................................5
4中学化学实验的绿色化研究...................................................................................................6
4.1中学化学实验绿色化内涵.................................................................................................6
4.2中学化学实验中常见的污染物......................................................................................7
4.3中学化学实验绿色化采取的措施...................................................................8..
4.3.1积极采用绿色化的试剂..............................................................................8
4.3.2催化剂的绿色化..........................................................................................8
4.3.3反应产物的绿色化.......................................................................................9
5结语.................................................................................................................1..0..
参考文献..................................................................................................................-2-
致谢................................................................................................................-11-
-1-
中学化学实验绿色化研究
韩兴梅
（天水师范学院生命科学与化学学院甘肃天水741001）
摘要：
本文对绿色化学进行了简单概述，具体从绿色化学试剂的使用、催化剂的
绿色化、反应产物的绿色化三个方面对中学化学实验绿色化进行探讨。
主要目的
是让学生开始接触化学实验时就能够树立绿色化学理念，培养其良好的实验习
惯，树立保护环境的意识。
关键词：
化学实验；绿色化；研究
TheStudyofGreenChemistryExperiment
HanXingmei
（Collegeoflifescienceandchemistry,TianshuiNormalUniversity,Gansu,
Tianshui741,000）
Abstract:
Thispapermakesabriefoverviewoforganicchemistryfirst,andthen
specificallydiscussestheorganicismofchemistryexperimentsinMiddleSchoolfrom
threeaspects:
theuseoforganicchemicalreagents,theorganicismofcatalystsand
reactant.Themainpurposeistoletstudentsbuildtheconceptoforganicchemistry
whilelearningchemicalexperiments,cultivatetheirgoodhabitsofdoingexperiments
andsetuptheconsciousnessofprotectingtheenvironment.
Keywords:
Chemistryexperiment,greening,study
1引言
化学是一门以实验为基础的自然学科，实验是化学学科的重要特征之一。
中
学化学实验所用的试剂种类很多，并且许多化学试剂都具有一定的毒性，这样就
使得全国数以万计的中学化学实验室变成了小型污染厂，它们几乎每天都会排放
数量不等的污染物，这些污染物成分也很复杂，治理起来具有一定的难度。
21世纪是绿色化学时代。
化学实验绿色化研究，是近些年以来，我国化学教
-2-
育理论与实践领域提出的一个新的课题。
在中国，虽然化学实验的改进创新与绿
色设计已经取得了可喜的成绩，但我们还应该积极发挥主观能动性，努力使绿色
化学更加完善。
[1]我们对中学化学实验绿色化的研究，就是要使学生树立牢固的
绿色化学理念和环保意识，使他们成为未来自觉的“绿色化学家”，形成良好的
实验习惯、实验作风，提高学生的化学实验素养。
2绿色化学概述
4.绿色化学的兴起
开辟从源头消除环境污染的新阶段的是1990年美国国会通过的《污染防治
法》，其中宣称保护环境的首选策略是在源头上防止废物的生成，这就是绿色化
学的起源，此后不久，“绿色化学”这一个词汇就应运而生。
1991年，美国环境保护署开始将绿色化学纳入其中心。
1995年3月6日，美国
总统克林顿宣布设立“总统绿色化学挑战奖”，于1996年7月在华盛顿国家科学
院颁发了第一届奖励，久负盛名的哥顿会议在1996年，1997年两次会议上均以绿
[2]
色化学的有关类容为主题。
1999年1月，英国皇家化学会主办国际性杂志《绿色化学》创刊，2000年英
国开始颁发多方资助的英国绿色化学奖。
绿色化学是近十年才发生和发展起来的，是一个“新生婴儿”。
它涉及有机
组成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容十分广泛。
绿色化学的最大特点
是在始端就选用防止污染的科学手法，因此进程和终端均为零排放或零污染。
世界上许多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学发展的主要方向之一。
我国作为发展中的人口大国，也十分重视绿色化学问题。
1995年中国科学院
组织了“绿色化学与技术-------推进化学生产可持续发展的途径”院士咨询活
动，在对国内外绿色化学的现状与发展趋势进行大量调研的基础上，结合国情，
提出了发展绿色化学技术，消除和减少环境污染的7条建议。
[3]1997年由国家自
然科学基金委员会和中国石油化工总公司联合资助“九五”重大基础研究项目—
“环境友好石油化工催化化学与反应工程”正式启动。
与此同时，一些绿色化学
研究机构也纷纷成立。
从1998年起，连续多次召开国际绿色化学高级研讨会。
5.绿色化学的涵义
依照美国《绿色化学》（GreenChemistry）杂志之说，绿色化学是指：
在制
-3-
作和应用化学商品时应该运用（最佳可再生）质料，消除废物和防止运用有毒
的、有风险的试剂和溶剂。
而今日的绿色化学是指可以保护环境的化学技能，它
可以经过运用天然动力，防止给环境形成负担、防止排放有害物质；运用太阳能
为意图的光触媒和氢动力的制作和贮藏技能的开发，并思考节能、节约资源、
削减废弃物排放量。
绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洗
化学”，与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术。
理想的绿色技术应该
采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品，不生成或很少生成副
产品或废物，实现或接近废物的"零排放"过程。
当今世界主要的环境问题大部分直接与化学反应、化工生产过程及它们的产
物有关，因此绿色化学便自然而然地成为绿色科技的重要组成部分。
基于以上观
点，绿色化学又可以定义为：
人们以绿色意识为指导，研究和设计对环境副作用
尽可能少，在技术和经济上可行的化学和化工生产过程。
6.绿色化学的原则及特点
[4]2.3.1绿色化学的原则
（1）防止废物产生：
设计化学合成方法防止废物的产生，从而无需进行废物的
处理。
（2）设计更安全的化合物和产物：
设计更有效，而且低毒或无毒的化合物。
（3）降低化学合成方法的危险性：
降低或消除生成产物的合成方法对人类及环
境的毒性。
（4）使用可再生的原料：
使用可再生的原料而非消耗型原料；可再生的原料一
般来源于农产品或是其他过程产生的废物；消耗型原料一般来源于石油、天然气、
煤矿物等。
（5）使用催化剂而非当量试剂：
通过催化反应将废物的量降到最低。
催化剂是
指少量而可以多次催化反应进行的试剂，而当量试剂一般过量且只能反应一次。
（6）避免衍生物的产生：
避免使用保护基团或其他暂时的修饰，衍生物的产生
将使用额外的试剂，并产生废物。
（7）使原子经济最大化：
最大比例的利用起始反应物的每个原子。
（8）化合物及溶剂：
如果必须使用化合物，选择无害物质；如果需要使用溶剂，
尽量选择水。
-4-
（9）使用更安全的溶剂和反应条件：
避免使用溶剂，混合物分离试剂，和其他
的辅助化。
（10）提高能源效率：
可能的话，在常温常压下进行反应。
（11）设计可降解的产物：
产物在使用后，应该可以降解，而不会在环境中累积。
（12）全程分析并防止污染：
再生产过程中进行全程监控，以减少或消除副产物
的生成。
（13）使事故的可能性降到最低：
设计化合物及其状态（固态，液态，气态），
以降低爆炸，火灾，泄漏发生的可能性。
7.绿色化学的重要特点——原子经济性，实现“零排放”
Trost在1991年首次提出了原子经济性的概念。
[5]所谓“原子经济性”是指
化学反应应该最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使它们都结合到目标分
子（产物）中去，从而达到零排放（即没有副反应、不生成副产物、不产生废弃
物）。
[6]一个化学反应的原子经济性程度可以用“原子利用率”来衡量。
被利用的原子总物质的量
原子利用率=使用的所有反应物的原子总物质的量
[7]
×100％
3中学化学实验绿色化的意义
2.3.3是可持续发展的需要
人类通过简单的生存活动----产生废弃物----来影响环境。
中学化学实验试
剂往往都具有一定的毒性，教师或学生所做的化学实验或多或少都会产生各种污
染物，治理起来有一定的难度。
因此，从长远来看，中学化学实验绿色化是中学
实验教学未来发展的必然趋势，中学化学绿色化的目标是尽量选择没有污染的物
质进行化学实验，合理设计实验装置，严格控制实验的过程，妥善做好实验结束
后的处理工作，尽可能使整个化学实验实现零污染，这也是应当今时代的要求。
2.3.4是化学科学发展的需要
绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。
“绿色化学”要求从根本上消灭
污染，是一门能彻底阻止污染的科学。
它包括“原料的绿色化”“化学反应的绿
色化”“产物的绿色化”等内容。
[8]其中，“化学反应的绿色化”要求原料物质中
所有的原子完全被利用且全部转入期望的产品中。
2.3.5是课程改革的需要
-5-
国家教育部制定的《普通高中化学课程标准（实验）》中反复强调，要“帮
助学生形成可持续发展的观念”；“关注人类面临的与化学相关的社会问题，培
养学生的社会责任感、参与意识和决策能力”；“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”以及运用化学知识解决有
关问题的能力”。
[9]为此，《普通高中化学课程标准（实验）》中规定必修课程
的设计要“体现绿色化学思想”；要让学生了解“在化工生产中遵循‘绿色化学’
思想的重要性”；还在选修模块《实验化学》中规定要让学生“树立绿色化学思
想，养成环境保护的意识”。
显然，新制定的课程标准非常重视绿色化学思想的
形式和应用，因此，在中学化学实验教学中贯彻实验的绿色化具有十分重要的意
义，中学化学实验教学绿色化是新课程改革的必经之路。
4中学化学实验的绿色化研究
8.中学化学实验绿色化内涵
化学是以实验为基础的科学，用绿色化学的新理念对化学实验进行改革，已
逐步成为化学老师的共识。
在化学实验中，反应物用量的多少与环境的污染程度
有着密切的联系，在实验过程中，我们要达到用最少的反应物取得最好的实验效
果的目标，就要求对实验进行研究，寻找最佳实验方案，这个方案既能够满足实
验教学要求，又能够节约药品，还能够减少对环境的污染。
2.3.6化学实验绿色化的涵义
中学化学实验绿色化是绿色化学思想在中学化学实验中的核心体现。
从实验
设计来看，化学实验的绿色化，就是选取绿色化的原料，采用“原子经济性”的
[10]
化学反应，使所获得的产物绿色化。
2.3.7中学化学实验绿色化的具体标准
其具体标准是指在化学实验中，化学反应应该最大限度地利用原料分子中的
每一个原子，使它们都能够结合到产物中去，即化学反应中原子的利用率达
100％，从而达到零排放。
例如：
Si+C
高温
SiCC+O2
点燃CO2S+O2点燃SO2H2+O2点燃H2O
首先，化学实验体系排放到环境中的物质种类应该是环境体系正常组分所固
有的，比如放出的气体是O2、N2、H2O、CO2等，这些都是空气固有的正常组
-6-
分。
例如：
做CO还原Fe2O3的实验时，尾气燃烧后转化为CO2再排入空气中。
其次，实验体系不向环境中排出污染物质，又如：
在密封体系中，进行
2NO2→N2O4+Q温度对化学平衡移动的影响实验。
第三，在实验现象明显的前
提下，对于不可避免的，形成污染的实验尽可能微型化，用能小不大，能少不多
[11]
的原则进行设计，使污染尽可能最小化。
9.中学化学实验中常见的污染物
化学离不开实验。
现在的初中、高中化学教材中大约有65%的知识是由实验
引入的。
但是，传统的中学化学实验给环境带来的污染已经十分严重，这些化学
实验不仅给环境造成了一定的危害，而且威胁着人类的生存安全，以下是常见的
几种中学化学实验污染物，见附表。
[12]
附表化学实验中常见的部分污染物举例
_____________________________________________________________________
序号实验名称污染物
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