基于绿色化学理念下中学化学实验的改进

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1、基于绿色化学理念下中学化学实验的改进基于绿色化学理念下中学化学实验的改进1前言　　环境保护和可持续发展是当今社会的共识，绿色化学技术是化学科学研究的热门领域。为了节约实验药品并减少环境污染，越来越多的化学教师开展了化学实验改进的相关研究。有效开展实验改进，有多种途径，本文主要探讨绿色化学原则在实验改进过程中的运用。　　1.1绿色化学理念　　绿色化学理念由美国环境保护总署Anastas及其合作者率先提出，其内涵表现在三个方面：洁净性，致力于从源头防止和消除污染;原子经济性，在获取新物质转化的实验过程中充分利用每个原子;安全性，即在实验过程中，尽可能不使用和不生产有毒有害的物质，反应条件尽量

2、温和或安全。绿色化学是追求人与自然和谐发展、主动防止污染而产生的一门科学。　　1.2中学化学实验绿色化　　绿色化学理念的普及离不开绿色化学教育。1995年，由美国总统克林顿发起，美国化学学会、国家环境保护署、白宫和国家科学院共同创办了每年一次的总统绿色化学挑战奖。约瑟夫布林是美国绿色化学研究所的首任负责人，在他的努力下，绿色化学研究所设立了绿色化学领导奖和纪念联谊会员奖，该奖旨在促进绿色化学教育，培养未来的绿色化学家和领导人。同年，中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题。1997年，香山科学会议以可持续发展问题对科学的挑战--绿色化学为主题，召开学术讨论会，推动了我国绿色

3、化学的发展。2003年，教育部下发普通化学课程标准（实验），要求学生应形成科学的自然观和严谨求实的科学态度。绿色化学理念的普及改变了传统化学教学模式，更注重培养学生的科学精神，是贯彻新课程理念的重要途径。　　基础实验教学在化学教学中占有重要地位，许多教学活动都是在化学实验室中展开。由于教学用的实验室空间较小，实验过程中产生的有毒有害物质会污染教学环境，影响学生及教师的身体健康，产生的废气、废水和废渣不经处理就直接排出，小小的化学实验室成了污染源。基于以上，化学实验室的三废治理势在必行，在化学实验教学中渗透绿色化学理念是必然要求。教材是教学内容的载体，是提高教育质本文由.L.收集整理量的基

4、础。在实验内容的选择上，主要从典型性方面着手，忽略了环境污染的影响。为了使实验过程绿色化，必须从源头上，也就是实验方法中，阻止污染物的产生。下面以乙酸乙酯制备为例，来谈谈化学实验绿色化。　　1.3传统乙酸乙酯制备的不足　　乙酸乙酯又称醋酸乙酯，是食品工业及化工生产的重要原料，与生活生产息息相关。乙酸乙酯的制备是中学化学实验教学的重点。目前人教版化学教材中采用浓硫酸催化酯化合成乙酸乙酯，该实验存在以下不足：实验中以浓硫酸为催化剂，腐蚀性强，使用不安全，且不利于环境保护;传统的实验教学方法不利于激发学生的积极性及创新精神的培养;实验易发生事故，对学生的健康造成极大威胁。　　2实验部分　　2.

5、1实验原理　　乙酸与乙酯的反应经历了加成消除的过程，质子活化的羰基被亲核的醇进攻发生加成，在酸的作用下脱水成酯。由于酯化反应是可逆反应，须不断移除生成的水才能使反应继续进行。　　图1乙醇和乙酸反应制取乙酸乙酯的反应机理　　2.2实验过程　　以人教版选修四中乙酸乙酯的制备为对照实验：乙酸和乙醇在110℃-120℃下，浓硫酸催化合成乙酸乙酯。　　改进方案一：乙酸和乙醇在84℃-87℃下，AlCl3催化生成乙酸乙酯。　　改进方案二：乙酸和乙醇在92℃-96℃下，硫酸氢钠催化生成乙酸乙酯。　　改进方案三：乙酸和乙醇在80℃-90℃下，FeCl36H2O催化生成乙酸乙酯。　　2.3实验结果分析　　

6、取等量的原材料，通过不同的方案制备乙酸乙酯，精制产品，测得产率。将三组平行试验取平均值后再进行对比，见下表。　　表1实验对比　　由此可知，使用无水三氯化铝作催化剂时，反应体系呈无色透明状，便于观察。降低了反应的温度，缩短了反应时间，操作安全无腐蚀，适合做演示实验，也适合学生探究。　　NaHSO4H2O作为催化剂，实验准备简单，代替浓硫酸减少副反应发生，有利于提高酯化率，且产生废酸少，利于学生环保意识的树立。　　六水三氯化铁作催化剂，实验现象更加明显，不仅提高相对产率，还可降低反应温度，节约反应时间。同时，催化剂本身用量少，可重复使用，无毒无害且不污染环境。　　3结论　　本文旨在中学化学实

7、验教学中渗透绿色化学教育思想，从源头上阻止污染的产生。遵循绿色化学原则，选取三种不同类型的催化剂，对乙酸乙酯的制备进行改进，从而达到实验最优化。实验表明：使用无水三氯化铝和六水三氯化铁作催化剂，不仅能够达到良好的实验效果，还能减少对环境的污染，是典型的绿色实验，与中学化学教学中渗透绿色化学教育思想是相符合的。