浅谈如何基于绿色化学理念下改进中学化学实验

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1、浅谈如何基于绿色化学理念下改进中学化学实验　　　　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温和或安全绿色化学是追求人与自然和谐发展、主动

2、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化学的发展xx年教育部下发“普通化学课程标准(实验)”要求学

3、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量的基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

4、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　　　　2.1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

5、应是可逆反应须不断移除生成的水才能使反应继续进行　　　　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FeCl3·6H2O催化生成乙酸乙酯　　　　2.3实验结果分析　　　　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

6、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　　　　NaHSO4·H2O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

7、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