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我的论文

毕业论文（设计）

论文题目：

中学化学绿色实验模式浅析

学院：

药学院

专业：

化学

班级：

一班

指导教师：

于连生

学生姓名：

秦红静

学号：

0611014105

佳木斯大学教务处

中学化学绿色实验模式浅析

摘要：

目的：

分析当前中学化学中的绿色实验模式，推动中学化学实验的绿色化，改变化学实验对环境的污染。

方法：

运用浏览法，滚雪球法，查阅文献法。

结论：

绿色化学是社会可持续发展的需要，是现代化学科学的新发展和重要特点之一。

本文分析总结了当前中学化学的绿色实验模式，以其推动中学化学绿色化实验进程，同时也为广大教学工作者提供了可行性借鉴，为绿色化学的推广打下坚实的基础。

关键词:

绿色化学；中学化学实验；绿色实验模式

Preliminaryexperimentalmiddleschoolchemistrygreenmode

Abstract:

ObjectToanalysethecurrentmiddleschoolchemistryexperimentalmodel，promotethegreenchemistryexperimentalmiddleschoolchemistryexperiment，changethegreeningofenvironmentalpollution.．MethodsUsingthemethodofbrowsing，literature，makes．ConclusionThegreenchemistryisthesocialsustainabledevelopmentneeds，isthenewdevelopmentofmodernchemicalscienceandtheimportantcharacteristics．Thispaperanalyzesandsummarizesthecurrentmiddleschoolchemistryexperimentalmode，withitsgreengreenchemistryexperimentalprocesspushingschool，butalsoforthevastnumberofteachingworkers，providesthefeasibilityofgreenchemistryforthepromotionandlayasolidfoundation．

Keywords:

Greenchemistry；Themiddleschoolchemistryexperiment；Greenexperimentalmode

目录

摘要I

AbstractII

前言1

一绿色化学2

（一）绿色化学的提出3

1绿色化学的的概念、产生及背景3

2绿色化学的内容5

3我国绿色化学的现状5

（二）绿色化学的原则6

1绿色化学的12项原则6

2绿色化学的”5R”原则7

二中学化学教学中实施绿色实验的意义7

（一）化学实验绿色化是社会发展的需要7

（二）化学实验绿色化是学生身心健康和发展的需要8

（三）化学实验绿色化是进行环境教育的需要9

（四）化学实验绿色化是了解现代化学的发展和趋势的需要10

三中学化学实验绿色化设计原则11

（一）绿色化学理念与提高环境意识相结合原则11

（二）科学性和可行性相结合原则12

（三）简约性与安全性相结合原则12

（四）微型化与直观性相结合原则12

四实施绿色化学实验的模式13

（一）优选实验方案，选用无毒害的替代品13

（二）依托多媒体辅助或观看实验录像贯彻绿色化学理念14

（三）发展微型实验15

（四）改进实验装备和实验仪器，使其向无污染的方向发展17

（五）妥善处理废弃物19

总结22

致谢22

参考文献23

附录Ⅰ英文文献24

附录Ⅱ中文译文26

前言

化学可以粗略地看作是“研究从一种物质向另一种物质转化的科学”。

传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质，但是在许多场合中却既未有效地利用资源，又产生大量排放物而造成严重的环境污染。

在化学实验中，废弃物的产生，主要有以下三种途径：

化学实验中产生的一些奇臭、有毒及腐蚀性的废气、污液、残渣，实验后容器和产品的洗涤产生一些废水，以及无任何利用价值的实验产品。

这些废弃物虽然数量不多，但成份复杂，若随意弃置会造成实验室和环境的污染，是环境中的一个重要污染源。

目前，有部分学校由于财力、物力的缘故，未在化学类实验中采取有效的污染防治措施，大多将含有污染物的水和实验中产生的有害气体直接排入水体和大气中。

虽然排放量不大，不足以造成严重的环境污染，但它确实向环境排入污染物，造成对周围环境的污染，故在加强环境保护，崇尚绿色生活的今天，绿色化学实验的实施也是治理环境污染的重要内容[1]。

国家教育部制定的《普通高中化学课程标准（实验）》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，形成合理使用化学品的意识，以及运用化学知识解决有关问题的能力”。

为此，《普通高中化学课程标准（实验）》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，形成环境保护的意识”。

绿色化学旨在从源头消除污染，是使人类可持续发展的化学，其内容包括新设计或者重新设计化学合成、制造方法和化工产品来根除污染源，是最为理想的环境污染防治方法。

如何把绿色化学教育更好地贯穿于高中化学教学的全过程之中，是时代给化学教育提出的一个新的研究课题。

高中化学实验在获得物质及其化学变化的有关信息后，其产物即变成废弃物。

这样，全国数以万计的高中化学实验室就成了一座座小型污染源，几乎每天都在排放着数量不可小看的污染物。

而且，化学实验所用的试剂品种多，排放的污染物成份复杂，治理起来非常困难。

由于我国并没有实验室污水排放的法规和标准，污水被任意排入地下，已经并还在对环境造成危害。

这种情况不但不利于保护环境，也不利于对学生进行绿色化学教育。

所以，我们应该关注化学实验废弃物对生态环境造成的污染，重视进行高中化学实验绿色化的研究。

一绿色化学

（一）绿色化学的提出

1绿色化学的的概念、产生及背景

绿色化学（GreenChemistry）又称环境无害化学（EnvironmentalBenignChemistry）或清洁化学（CleanChemistry），它是通过化学方法合成对环境无害或友好的物质的一门新兴学科，是指设计没有或者只有尽可能小的环境负作用并且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程[2]。

其宗旨在于不使用有毒有害物质，不生产有毒有害废物，实现有害物质的零排放，从而达到从源头上根除污染的目的。

其核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质，使污染消灭在生产的源头。

绿色化学的概念和内涵已日渐得到认可。

“化学实验绿色化”即化学实验洁净化。

化学实验绿色化与化学工业绿色化一样，就是将绿色化学的基本原理和理念应用于化学实验中的一项技术，是一个在传统化学实验基础上的创新过程。

“化学实验绿色化”就是在满足教学要求的前提下，设计的化学实验彻底消除或尽量减少使用和产生有害物质，从源头上消除化学实验对环境和人类健康的负面影响。

化学实验绿色化的目的是，改变只要有化学实验就会产生环境污染的现状，从绿色化学的角度研究化学实验，尽量减少化学实验对环境的污染。

对于传统化学实验中对环境友好的实验，我们应该继承；对于传统化学实验中那些对环境有所破坏的实验，在保证教学要求的前提下，应尽可能地寻找新的对环境友好的实验来代替[3]。

绿色化学最初是由美国提出的。

1990年《预防污染法案》通过之后，美国环保局成立了“污染预防有毒物办公室”，它大力倡导开发新的、良性的、可行的化学品和化学过程，并使这些化学品和化学过程对人类健康和环境的危害减小到最低程度。

为此国家投入巨额资金鼓励该项目的研究。

为了鼓励和促进化学家们设计和改进化学产品和化工生产过程，使其减小对环境的危害，1995年，美国政府特别设立了“总统绿色化学挑战奖”，并在1996年第一次颁奖。

这是化学科学唯一的总统级科学奖，大大促进了美国绿色化学的迅速发展，使得新的研究成果不断涌现。

1997年，政府进一步将国家实验室、大学、企业及非政府组织联合起来，成立了“绿色化学学院”，并通过研究、教育、专题会议、信息传播等手段大力推动绿色化学的进一步发展。

为了配合推进绿色化学发展的进程，美国化学会建议将绿色化学纳入课堂教学，并编写有关的教材，于是由美国化学会的教育部门和国际行动委

员会、美国环保局、污染预防有毒物办公室共同编写了一份材料。

该材料为化学家们提供了实践绿色化学的一些技术和技巧的参考。

这些材料也为研究生、本科生、专业的化学家、高中的学生和普通大众提供了学习材料。

美国化学会认为，形成对绿色化学的兴趣，关键是提供绿色化学的研究资金，培养绿色化学家队伍，允许学生和教职人员把坚持不懈的注意力集中在特殊的研究项目上，允许学生、教师和研究人员参加专题讨论会，获得对绿色化学更深的理解。

2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书，该教材是专门为大学化学专业本科生设计的，主要是将获得“总统绿色化学挑战奖”和获得该奖提名的项目作为范例汇编成册，该书篇幅不大，共72页，分12章，该书在编写风格上体现了深入浅出、循序渐进的特点，便于教师教和学生学，该书对于我国高等学校化学系师生也是一本借鉴的参考资料。

上述这些活动无疑推动了绿色化学在美国迅速发展并在这一新的研究领域取得了显著的成果。

在日本，政府制定了以环境无害制造技术等绿色化学为内容的“新阳光计划”。

欧洲和拉美地区也纷纷制定绿色化学与技术的科学研究计划。

英国1998年由PaulT.Anastas.和JohnC.Warner编写的《绿色化学:

理论与实践》一书，由牛津大学出版社发行。

该书给出了绿色化学的定义，提供了探索符合环保要求的化学框架，每章后面有练习，可供用作教材。

1999年世界上第一本英国皇家化学会编写的《绿色化学杂志》诞生，此外，为了展示有关绿色化学的最新研究成果，有关的国际学术会议不断增加，这也从一个侧面反映了学术界对绿色化学的高度重视。

在我国，对绿色化学的研究起步较晚，但仍然得到了迅速发展。

1995年，中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术—推进化工可持续发展的途径》院士咨询课题。

1997年，由国家科委主办的第27届香山科学会议在北京召开，会议的主题就是《可持续问题对科学的挑战—绿色化学》，可以说这个会议宣告了我国绿色化学的研究和开发工作已正式开始起步。

1998年，我国举办了第一届绿色化学高级研讨会，并出版了《绿色化学与技术》专著，我国四川大学成立了绿色化学与技术研究中心。

同样，绿色化学教育的重要性也提到了议事日程上，一些高等院校开始开设绿色化学课程并编写教科书。

1998年6日，作为一门独立的新课程《绿色化学》在中国科技大学首次开设。

该课程主要内容有:

环境生态化学、零排放有机合成、环境友好催化、超临界流体技术、绿色生态材料、生物技术、绿色能源等章节，共计60学时，对象为化学与材料工程学院97级研究生和本科生。

该课程体现了多学科交又和面向经济发展主战场的特点，它参阅了大量国内外近年来的科研成果及有关文献资料，内容丰富、新颖。

此外，为了在无污染化学领域的科研开发和人才培养，中国科技大学还设立了绿色化学奖励基金。

绿色化学之所以十年内就在全世界得以迅速发展，得到各国政府、企业界、化学界、教育界的普遍关心和重视，正是因为它适应了新的环境战略，适应了可持续性发展的需要，它是一种更有效地进行环境保护的科学手段。

绿色化学己成为世界各国普遍接受和大力实施的可持续发展方针的重要组成部分。

美国化学会主席在1999年“总统绿色化学挑战奖”颁奖庆祝典礼上指出：

“这些奖项成就只是绿色化学运动发展中的一个缩影[4]。

随着我们进入下一个世纪，绿色化学的进步将会证明我们有能力为我们生存的地球负责。

通过这次奖励将给出这样的信息：

绿色化学是有效的，也是有益的，绿色化学是对人类健康和我们的生存环境所做的正义事业。

”

为了更适应可持续发展的环境保护战略和素质教育的需要，90年代初，有人建议在化学教育中渗透环境保护的教育思想，并在一些相关的刊物中发表了许多呼吁这种教育思想的文章。

化学教育中的环境教育开始受到人们的重视。

1996年国家教委颁布了《全日制高级中学教学大纲》，提出“教育学生关心环境、卫生、能源、健康等与现代化社会有关的化学问题”。

随后，一些环境保护的知识开始编入了教材。

例如在“空气、水、二氧化碳、硫及其氧化物、氮的氧化物”等章节中，分别编写了“大气污染、水污染、温室效应、酸雨、臭氧层空洞”等内容，并在对这部分内容的要求上，也加强了环保等方面知识的考核。

例如，1999年高考即以许多城市禁止使用含铅汽油来选材的；2000年高考试题涉及二氧化硫的污染问题；而2000年高考[试题28]则选材于1999年引起轩然大波的致癌物二恶英的有关知识。

可见，化学教育中的环境教育越来越受到人们的重视。

但是，传统的以学科为中心的化学教育，很难满足当前社会的发展对人才培养的需要，因此改革传统的教育观念，是当前化学教育改革中一项亟待解决的问题。

绿色化学是化学家在研究环境问题和环保方法时提出的。

针对全球性的化学污染，如原油泄漏、燃煤烟尘、酸雨、汽车尾气、温室效应、有机氯农药、环境致癌物等，于是在90年代初，提出了预防化学污染的一些科学技术。

人们对这一新的科学技术有的命名为无污染化学，有的命名为环境良性化学、原子经济化学等，美国环保局最后采用了“绿色化学”这一词，并被人们普遍采用。

近十年来，绿色化学飞速发展，己成为当今国际化学科学研究的前沿，受到全世界的关注，并预言它将成为21世纪的新兴化学领域。

绿色化学之所以十年内在全世界得以迅速发展，正是因为它适应了新的环境战略，适应了可持续发展的需要，所以说它是一种更有效地进行环境保护的科学手段[5]。

绿色化学的提出，为化学注入了新的活力，同时也为化学教育中的环境保护教育指明了方向，为这一急需解决的问题找到了答案的突破口。

一些化学教育者开始提出了”绿色化学教育”的思想，如《在中学化学中如何培养绿色意识》。

中学教育关系着21世纪人才的培养，如何把绿色化学融入到中学化学教育中，使其成为化学教育的重要有机组成部分，培养学生以预防为主的绿色意识，成为化学教育亟需解决的另一问题。

2绿色化学的内容

绿色化学的研究内容非常广泛，包括一切化学品和一化学过程的绿色化，如化学反应、反应条件、原料、催化剂、溶剂、产品等内容，通常一般化学反应分为四个基本要素：

反应物、化学反应、反应条件、生成物。

所以绿色化学的研究内容也根据化学反应的四个基本要素分为四大部分内容。

在运用绿色化学理念进行中学化学实验的研究与改进过程中，要从中学化学实验的整个系统去考虑，对实验者来说，教师和学生都要树立绿色化学理念，教师不仅要了解绿色化学的理论，而且要具备中学化学实验绿色化的研究能力：

学生也要正确认识绿色化学的重要意义，按绿色化学理念的要求进行中学化学实验的操作[6]。

原子经济性是绿色化学的核心内容，这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家Trost提出的，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。

理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的”零排放”。

他用原子利用率衡量反应的原子经济性，认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中。

绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点：

一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。

原子利用率的表达式是：

原子利用率=（预期产物的式量/反应物质的式量之和）×100%。

3我国绿色化学的现状

我国自绿色化学诞生起就十分重视绿色化学的研究工作，也取得了一些研究成果，但远不如国外开展的那样广泛和深入。

1995年，中国科学院化学部确定了以阂恩泽、陈家墉院士牵头的”绿色化学与技术”院士咨询课题。

1996年召开了“工业生产中绿色化学与技术”的研讨会，出版了《绿色化学与技术研讨会学术报告汇集》。

1997年，国家自然科学基金委员会和中国石化集团公司联合资助了与绿色化学有关的九五重大基础研究项目。

中国科技大学、四川联合大学等院校先后成立了绿色科技与开发中心。

1998年底，香山科学会议以“可持续发展对科学的挑战一一绿色化学”为主题，召开了第72次学术讨论会，《化学进展》杂志社还为会议出版了“绿色化学与技术”论文专辑。

1998年6月，中国科技大学率先开设了绿色化学课程。

由中国科技大学等单位发起的“国际绿色化学研讨会”，从1998年至今，己连续召开了5届。

在人类环境问题日益突出的今天，世界各国都在致力于绿色化的研究。

随着人们生活水平的提高，人们希望自己更健康，希望地球更洁净，远离各种污染，于是出现了各种各样的绿色事物，绿色文化、绿色化工、绿色食品、绿色学校等，绿色成为21世纪的主流，绿色成了健康无害的代名词。

化学实验的绿色化也正在如火如荼地进行着，出现了很多绿色化的研究理论和操作方法。

但是系统研究高中化学实验绿色化的理论和实践资料还是相对较少，应该对高中化学实验的绿色化进行系统、深入的研究，更好地推进高中化学实验绿色化的实施[7]。

目前新课程改革的教材刚刚编写完成，很多学校正在做试点工作。

新教科书的编写，对于实验的绿色化非常重视，增加了很多环境保护的知识，也删除了一些毒害性较大的实验。

但是高中化学实验中还有一些反应物和生成物仍然对环境存在毒害性，加上环境保护意识的缺乏和没有规范的处理方法和排放的法规和标准，化学实验对环境仍然存在很大的污染。

现在也已经出现了一些研究个别化学实验绿色化的方法。

但是全面、系统地研究新教材的实验试剂，仪器、实验方法，以求达到化学实验绿色化的研究还比较少。

高中化学实验比较多，涉及有毒害作用的物质也比较多，所以在新教材大面积推广以前，应该全面地系统地研究高中化学实验的绿色化，从根本上减少化学实验对环境的污染。

（二）绿色化学的原则

1绿色化学的12项原则

为了简述绿色化学的主要观点，P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出绿色化学的12项原则，这12项原则对我们今后从事绿色化学的研究具有一定的指导作用。

（l）最好是防止废物的产生而不是产生后再来处理。

（2）合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入最终产物中。

（3）只要可能，反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小。

（4）设计的化学产品在保持原有的功效的同时，尽量使其无毒和毒性很小。

（5）应尽量不使用辅助性物质（溶剂，助剂），如一定要用，也应使用无毒物质的。

（6）能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面的考虑所接受。

（7）只要技术上和经济上可行，使用的原料应是能再生的。

（8）应尽量避免不必要的衍生过程。

（9）尽量使用选择性高的催化剂，而不是靠提高反应物的配料比。

（10）设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己的功能后，不再滞留于环境中，而可降解为无毒的产物。

（11）分析方法也需要进一步研究开发，使能做到实时，现场控制，以防有害物质的形成。

（12）一个化学过程中使用的物质或物质的形态，应考虑尽量减少实验事故的潜在危险，如气体的释放，爆炸和着火等。

2绿色化学的”5R”原则

为了更明确的表述绿色化学在资源使用上的要求，人们又提出了“5R”理论：

Ⅰ．减量——Reduction减量是从省资源少污染角度提出的。

①减少用量、在保护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、废水及废弃物（副产物）排放量，必须排放标准以下。

Ⅱ．重复使用——Reuse重复使用这是降低成本和减废的需要。

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。

Ⅲ．回收——Recycling回收主要包括：

回收未反应的原料、副产物、助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。

Ⅵ．再生——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工艺设计中应考虑到有关原材料的再生利用。

Ⅴ．拒用——Refuse拒绝使用是杜绝污染的最根本办法，它是指对一些无法替代，又无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用。

二中学化学教学中实施绿色实验的意义

（一）化学实验绿色化是社会发展的需要

绿色化学是化学科学的基础内容的更新，从环境角度看，它是从源头上消除污染；从经济观点看，它合理利用资源和能源、降低生产成本，符合经济可持续发展的要求。

正是由于绿色化学符合社会生产发展的需要，所以得到全世界国家的认可和推广。

世界经济不再是一种急功近利的发展，更多的国家开始注重健康经济与健康环境的和谐发展。

随着生活水平的不断提高，人类更加注重健康和谐的生活环境，非绿色化的工业生产在很多地方已经被限制或取缔。

化学实验也必须绿色化，否则就不能满足人们日益增长的物质文化生活的需要。

很多化学实验在某些方面与非绿色化的工业生产一样，会产生大量的污染物，而且化学实验所用化学试剂种类繁多，排放的污染物成分相当复杂。

目前大多数高中实验室还没达到可直接处理实验室废弃物的能力，实验室产生的废气、废液、废渣大多都直接排放，这必将影响我们的生活环境。

即使我们有了回收处理废弃物的能力，由于我们缺少绿色化意识，或者有的学生和教师对于实验废弃物还没有形成良好的回收习惯，化学实验对环境造成的污染仍然会非常严重，这必将影响人民的生活和社会的可持续发展，应该引起大家的高度的重视。

我们应该在实验教学的同时，认真贯彻绿色化学思想，重视化学实验的改革，力求做到化学实验的绿色化。

人们已经品尝了只顾经济发展，不顾环境保护的苦果。

为了使整个社会的发展进入良性循环，我们必须关注环境保护，保持整个社会的可持续发展[8]。

现在，许多国家都在致力于绿色化学的研究，力图减少化学产品对环境的污染，并且已经取得了很好的成就。

例如，瑞典的生态学校（即绿色学校）就是一例。

1972年在瑞典首都斯德哥尔摩召开了首次人类环境会议，从那时起至今三十余年来，瑞典一直是世界上积极倡导与实行环保的领先国家，也是“欧洲生态学校计划”（Eco-SchoolsProgram）的主力国家，现在瑞典“生态学校”已经达到1000所以上。

学校里有废物回收、废水净化、有机废物积肥站、自然通风设备、绿化、太阳能发电及风力发电装置、天然采光等等。

甚至有的学校还有厕所废物的整套处理设备，不直接排放粪尿。

他们的实验室中设备齐全，有排风洗尘器、眼睛冲洗器、全身喷淋装置。

安全措施到位，学生即便做普通的化学实验时，每个人也必须佩带护目眼睛。

实验药品的标识清楚，危险品特别放置，对于实验废物会进行有效地处理，这样就保证了所有学生的安全和健康。

与他们相比，我们目前的状况确实比较落后，我国现在很多学校连化学实验室都不能做到绿色化，就更不用说整个学校的绿色化了，很多化学实验室也没有为学生配备基本的实验服和防护眼镜等其他装备。

如果不进行化学实验的绿色化，我们的地球每天还要遭受多少污染？

我们的子孙还能否有一片净土来种植粮食？

当人类由于环境污染连生存都成为问题时，谈何社会发展？

我们应该看到我国与发达国家之间的差距，如果我们不能够赶上世界