高等学校绿色化学实验论文

摘要：文章阐述了“绿色化学”和“绿色化学实验”概念，指出了现阶段高校实验室教学绿色化的必要性，紧紧根据绿色化学原则，针对高校化学实验室教学的特点提出了可行的绿色化解决方案。关键词：绿色化学；绿色化学实验；实验室教学随着公众日益关注的环境污染问题，化学化工行业与环境保护有着密切联系，高校化学实验不容忽视。下面是小编精心推荐的《高等学校绿色化学实验论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

高等学校绿色化学实验论文 篇1：

绿色化学思想在高考试题中的体现与教学启示*

摘   要   绿色化学思想是高考化学试题中经常考查的学科思想之一，本文通过梳理2015-2019年全国普通高等学校招生全国统一考试化学卷、北京卷、天津卷和江苏卷的化学试题，将高考试题中体现的绿色化学思想分为绿色化学理念类、新能源（电池）类、绿色技术类、资源综合利用类和水与气体净化类五种类型。分析了绿色化学思想在化学高考中的考查特点，并得出对高中化学教学的启示。

关键词   绿色化学  学科思想  高考试题

学科思想作为一个学科的灵魂，对学科高效教学、学生科学素养的提高以及学生健康持续发展等都有着重要的作用，绿色化学思想是常见的化学学科思想之一。高中化学课程标准多次提到要“树立绿色化学的观念”[1]。绿色化学思想在高考试题中的体现，对教师和学生了解高考化学命题动向具有重要参考价值，对增强学生的绿色化学意识有显著的导向性，有利于学生提升化学科学素养和核心价值。

一、体现绿色化学思想的高考试题

本文对2015-2019年全国普通高等学校招生全国统一考试化学卷（新课标Ⅰ卷、新课标Ⅱ卷、新课标Ⅲ卷）、普通高等学校招生全国统一考试化学（北京卷）、普通高等学校招生全国统一考试化学（天津卷）和普通高等学校招生全国统一考试化学（江苏卷）进行了梳理（见表1，2015年无新课标Ⅲ卷）。

美国科学家、绿色化学倡导者阿纳斯塔斯和韦纳在1998年提出了绿色化学的12条原则：（1）预防，（2）原子经济性，（3）无毒化学合成，（4）设计安全化学品，（5）能耗最低，（6）使用更安全的助剂，（7）采用可再生资源，（8）尽量避免生成衍生物，（9）研发新型催化剂，（10）产品可降解，（11）污染实时监控，（12）意外事故发生率最低化[2][3]。依据这些原则评估化学合成路线、工艺流程、化合物是否符合绿色化学标准，进而判断化学试题是否体现了绿色化学思想。从表1中发现近几年高考化学卷中体现了浓厚的绿色化学思想色彩，其中江苏卷尤为明显，历年试卷中的绿色化学思想试题比例都比较高。

二、绿色化学思想高考题的类型

1.绿色化学理念类

在高考命题中渗透绿色化学思想，对于引导学生形成绿色化学思想，并将其运用到生活实践中是十分有效的途径。本文将体现绿色化学原则、体现环境保护理念的高考题目归为绿色化学理念类试题（见表2 ）。

高考试题中，很多题目蕴含了绿色化学原则以及绿色环保思想，表现出明显的绿色化学理念。比如，以水中溶氧量（DO）的测定为载体（天津卷2016·9）;通过测定处理后废水中的苯酚含量，考查氧化还原反应滴定的综合运用（北京卷2019·9），体现了绿色化学的实时监控原则。

从海带中提取碘实验的Cl2尾气吸收处理（江苏卷2018·5）;用外加电流阴极保护法对支撑海港码头基础的钢管桩防腐（新课标Ⅰ卷2017·5）;地下钢铁管道用导线连接锌块延缓管道的腐蚀（江苏卷2017·11）;草酸晶体分解实验中CO的收集、TiO2经氯化制备TiCl4后的尾气处理、制取SO2并验证其漂白性实验后的尾气处理（新课标Ⅰ卷2015·8（2）、北京卷2017·9（1）、江苏卷2017·4），这些题目都体现了绿色化学的预防原则，避免有毒物质污染环境。

实验室制备环己烯时，选用FeCl3·6H2O而不是浓硫酸作为该反应的催化剂，原因前者污染小，对环境更友好，绝大部分可回收循环使用（天津卷2019·9）;测定水泥样品中钙含量时使用双氧水为氧化剂（新课标Ⅱ卷2017·8）;LiFePO4可用作锂离子电池正极材料，其具有优良的循环性能、热稳定性好、安全性高（新课标Ⅲ卷2019·11）;用于食品干燥剂的化学品要求无毒、无味、无腐蚀性及环境友好（新课标Ⅱ卷2015·1），这些题目都体现了实现化学品预期功能的同时将其毒性降到最低的安全化学品原则。

家庭装修时用水性漆代替油性漆，可以减少有机溶剂的挥发对人体健康和室内环境的影响，体现了使用更安全的溶、助剂的绿色化学原则（新课标Ⅲ卷2018·1）。新课标Ⅱ卷2018·2试题以与化学有关的社会热点问题环境污染为命题情境，有助于树立可持续发展意识和绿色化学观念。

2.新能源（电池）类

合理使用资源和节约利用能源是绿色化学的要求，也顺应当下社会发展绿色环保大趋势。新能源的开发体现了利用可再生资源和洁净零污染的绿色化学思想，近五年新能源（电池）类试题见表3。

高考化学试题中涉及到了多种新能源，例如甲醇、氚、氘、偏二甲肼、可燃冰（北京卷2018·1）;二甲醚（江苏卷2017·8）;氢能（天津卷2016·10）。与传统的石油等能源相比，新型能源具有可再生、污染小、资源丰富且来源广、燃烧热值高等优点，以此为命题情境可以考查很多化学知识点，比如2016年天津卷高考化学试题以发展中的新能源——氢能为命题情境，考查了盖斯定律、电解原理及其应用、化学反应中的能量变化、化学平衡移动及其影响因素等多项化学知识。从统计结果来看，以新能源电池为载体的试题出现频率很高，涉及多种类型：氢燃料电池、太阳能电池、锌-碘溴液流电池、光伏电池、3D-Zn-NiOOH二次电池、Al-CO2电化学电池、Na-CO2二次电池、可充电锂-空气电池、锂离子电池、全固态锂硫电池、Mg-AgCl电池、锌-空气燃料电池、微生物电池、碳酸鹽燃料电池等;主要考查：原电池的工作原理、电解池的工作原理等，包括电极反应式、盖斯定律、热力学第二定律、化学平衡移动及其影响因素、化学方程式和热化学方程式书写、物质结构与性质等。

3.绿色技术类

绿色技术指人们在进行生产生活活动、获取自然资源时所使用的对于环境无污染的技术。目前绿色技术包括材料、能源、生物、分离、催化剂、资源回收等多方面开发和利用的技术手段。绿色技术类的绿色化学思想试题见表4。

历年高考化学试题中涉及到了多种绿色技术，比如有效降低NOx排放的SCR和NSR技术（北京卷2017·10）;能够高效去除天然气中CO2和H2S的一种协同转化装置（新课标Ⅰ卷2018·6）;以N2O5为硝化剂的新型绿色硝化技术（新课标Ⅰ卷2018·10），该绿色硝化技术可以提高反应转化率和选择性、减少有毒有害副产物的产生;CO2催化加氢制取石油的技术（北京卷2017·4），不仅解决了传统能源替代问题，而且降低了大气中的CO2含量。有的试题创造性地将传统技术与绿色技术整合到同一试题中，比如高纯氢的制备技术，将传统的甲烷水蒸气催化重整制备方法与太阳能光伏电池电解水制备方法相对比（北京卷2019·11）;采用碳基电极材料的电解氯化氢回收氯气新工艺，传统氯气制取技术Deaacon直接氧化法与绿色技术新工艺同时呈现（新课标Ⅲ卷2019·10），这样的命题思路新颖，学生通过对比更直观地理解绿色技术的优势，成为激发学生开展科学研究的动力。

CH4-CO2的催化重整技术在2018年全国卷和北京卷中都有涉及。新课标Ⅱ卷2018·9，CH4和CO2在催化剂作用下制得合成气，合成目标产品的同时减少了大气中的温室气体，实现绿色环保的目的;北京卷2018·2，CO2和CH4催化转化为CH3COOH技术，本题主要考查学生信息加工处理的能力，选择CO2这一可再生资源作为原料有利于缓解温室效应，绿色化学思想体现相当明显。

4. 资源综合利用类

资源综合利用本指矿产开采的综合开发、生产过程中各种废物的回收和再生利用。本文将工业生产中废渣的回收再利用、化学反应或生产过程中副产物的再利用或循环利用，大气污染物或温室气体的综合利用，都归为资源综合利用类（见表5）。

秸秆综合利用合成聚酯类高分子化合物（新课标Ⅰ卷2016·13），利用烟道气中的SO2生产焦亚硫酸钠（新课标Ⅰ卷2018·9），都很好地体现了废物再利用的绿色化学思想。CO2的综合利用（天津卷2018·8）一题多处体现了绿色化学思想：题干点明综合利用廉价碳资源CO2可以缓解温室效应，有利环保。第（2）问利用绿色化学技术将CO2转化成合成气中以替代化石能源。900℃时，合成气体的产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低，体现了绿色化学的能耗最低原则。第（3）问介绍新能源Al-CO2电池，可用于二氧化碳的捕集/转换。江苏卷2019·19也以温室气体CO2的减排与资源化利用为命题情境。

5. 水与气体净化类

以废水、废气处理为命题情境的高考试题归为水与气体净化类（见表6），该类绿色化学思想试题包括水体净化类和气体减排与净化类两种。水体净化时所用水处理剂涉及到聚合硫酸铁、聚合氯化铁、Fe、K2FeO4等;铁炭混合物、纳米铁粉、其他吸附剂以及三室式电渗析法处理废水。气体减排与净化主要涉及到大气中污染物NOx的控制与处理、H2S、SO2、CO2的减排，还有烟气的脱硫脱硝。

三、绿色化学思想的教学启示

1.依据课程标准引导学生树立绿色化学观念

高中化学课程标准是高考化学命题的重要依据之一。2017版普通高中化学课程标准中有大量与绿色化学相关的表述。其中，“绿色”这一关键词出现了28处，比如“形成……绿色低碳的生活方式”“能基于‘绿色化学’理念设计……方案”“树立‘绿色化学’的观念（思想）”[1]。课程标准中还有大量与绿色化学相关的其他表述（见表7）。

课程标准要求学生树立“绿色化学”思想观念和可持续发展意识;在应用化学反应原理和技术时必须坚持绿色化学的思想;在教学中发展学生“绿色化学”的观念和辩证思维能力。从高中化学课程标准对绿色化学的表述来看，树立绿色化学思想已成为高中化学教学的重要目标之一。

2.利用高考导向作用培养绿色化学思想

从近年的高考试题中可以发现，有的一个高考题目就体现了多项绿色化学原则和理念，比如新课标Ⅱ卷2015·11，高效低毒消毒剂ClO2的制备体现了设计安全化学品的绿色化学原则;吸收残余ClO2气体的玻璃液封装置体现了预防的绿色化学原则;饮用水中亚氯酸盐的去除体现了绿色环保理念。江苏卷2017·22，该题以实验室制备少量1-溴丙烷为载体，题目中加入搅拌磁子的目的和分液操作排气这一操作，体现了意外事故发生率最低化的绿色化学原则;接收瓶中加入少量冰水并置于冰水浴中减少1-溴丙烷的挥发，以及缓慢加热使反应和蒸馏平稳减少HBr的蒸发，都体现了原子经济性这一绿色化学原则。新课标Ⅲ卷2018·9体现了绿色化学的两项原则，一是无害化学合成原则：电解法生产过程中避免了KClO3氧化法产生污染环境的氯气;二是预防原则：循环利用电解法生产KIO3时阴极区得到的KOH，体现了循环利用的绿色化学思想。发挥高考导向作用，在化学问题解决过程中就能够有效地培养学生的绿色化学思想。

3.以高考真题为媒介提高绿色环保意识

高考试题体现出了明显的绿色环保理念，比如，关于大气中温室气体CO2含量上升的影响因素的考查（江苏卷2018·1）;化学与生活中与绿色环保理念相关的PM2.5、环境污染、酸雨、温室气体、清洁燃料的考查（新课标Ⅲ卷2017·1）;水中漂浮物的处理，废水中的酸、NH4+和重金属离子的处理（天津卷2017·1）;作为我国的一项基本国策，“保护环境”应該提倡什么做法（江苏卷2015·1）;消毒杀菌剂NaClO2的生产工艺中，防止产生废物污染环境（新课标Ⅰ卷2016·10），这些都能体现对学生养成环保意识的要求。江苏卷2017·1以2017年世界地球日我国的主题来命题，倡导绿色简约生活，是对课程标准中“具有节约资源、保护环境的可持续发展意识，从自身做起，形成简约适度、绿色低碳的生活方式” [1]这一绿色化学理念的最直接考查。通过高考真题，可以帮助学生增强绿色环保意识。

4.化学科学研究成果为重要命题来源

以最新科研成果为命题载体的趋势越来越明显。新课标Ⅱ卷2018·6试题以国内高校科研成果为命题情境，南开大学一教授团队研发出的Na-CO2二次电池，具有高比能量、高功率密度等特点，将二氧化碳变废为宝作为电极活性材料，原料丰富、廉价易得，体现了使用可再生资源的绿色化学原则[4]。2018年北京卷有两个以科研成果为载体的绿色技术化学试题，一是将CO2和CH4催化转化为CH3COOH，一是利用含硫物质热化学循环将太阳能转化为电能并存储。新课标Ⅰ卷2019·10试题以化学工作者Shibata水煤气交换研究为载体，考查化学反应原理的应用，体现了催化剂优于化学计量的绿色化学原则，其中更有我国化学工作者在Science发表的研究成果：结合实验与计算机模拟结果，研究在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程。所以，要研究化学高考命题趋势，关注化学科研最新成果应该成为一个重要的关注点。

总之，绿色化学思想的试题在高考化学中出现频率很高，关于绿色化学理念多以选择题直接考查为主，非选择题命题情境设置为辅，在工艺流程图试题中渗透绿色化学思想的考查频率较高。基于高考的教育功能和导向作用，高考试题对绿色化学的关注势必会对学生树立绿色化学思想有很强的导向效应。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京：人民教育出版社，2017.

[2] Anastas R T，Warner J C，Green Chemistry：Theory and Practice. Oxford：Oxford Univ.Press，1998.

[3] 张继红. 绿色化學[M].合肥：安徽人民出版社，2007.

[4] Hu XF，Sun JC，Li ZF et. Rechargeable Room-Temperature Na-CO2 Batteries. Angew Chem Int Edit. 2016，55（22）.

[作者：孙同明（1976-），男，山东青州人，南通大学化学化工学院，副教授，博士;李军（1996-），男，贵州毕节人，南通大学化学化工学院，学生。]

【责任编辑  郭振玲】

作者：孙同明 李军

高等学校绿色化学实验论文 篇2：

绿色化学在高校化学实验中的认识

摘要：文章阐述了“绿色化学”和“绿色化学实验”概念，指出了现阶段高校实验室教学绿色化的必要性，紧紧根据绿色化学原则，针对高校化学实验室教学的特点提出了可行的绿色化解决方案。

关键词：绿色化学；绿色化学实验；实验室教学

随着公众日益关注的环境污染问题，化学化工行业与环境保护有着密切联系，高校化学实验不容忽视。传统的高校化学实验在人才培养中起着举足轻重的作用，但在许多高校化学实验中没有很有效的利用资源，并产生一定的“三废”，对环境造成了不同程度的污染。20世纪90年代，绿色化学作为新兴交叉学科应运而生。绿色化学核心内涵是在生产或反应过程中减少以致消除使用和产生有害物质。化学是实验科学，其中重要组成部分包括化学实验，高校实验室是师生学习和科研的重要场所，如何实现实验室教学科研绿色化，主动地减少和消除实验室的化学污染，是实施可持续发展战略必然要求。

一、绿色化学及其原则

（一）“绿色化学”定义

绿色化学概念最早是在1991年ACS提出的，又称清洁、环境无害、环境友好化学。绿色化学以在使用和生产化学品时有效利用原材料、不产生废物、避免危险和有毒的试剂及溶剂为目标，其最大的特征在于从产品生产的始端就采用科学手段来控制污染，通过“原子经济性”的原则来设计和实施化学转化，在化学转化中充分利用每个原料每一个原子来获得目标产物，并且在生产过程和最终产品使用中均做到零排放和零污染，它既充分利用了资源，又防止了污染。可见，绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学，不仅将给传统的化学工业带来革命性变化，是目前化学化工行业的研究热点和前沿课题，是开发从始端到终端解决污染的新兴学科，对保护环境、促进社会可持续发展有着重要的时代和历史意义。

（二）“绿色化学”原则

20世纪90年代对绿色化学提出的12条原则仍然适用于现代化学发展方向，也被国际公认，其指明了该学科的发展方向。近些年，化学研究者以12条原则为指导开展了深入、细致的工作，在绿色化学方面取得了突破性进展和突出的研究成果。绿色化学12条原则可概括为：①防止污染优于污染形成后处理；②设计合成方法时应最大限度地使所用的全部材料均转化到最终产品中；③使反应中使用和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小；④设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性；⑤尽量不用辅助剂，需要使用时应采用无毒物质；⑥能量使用应最小，并应考虑其对环境和经济的影响，合成方法应在常温、常压下操作；⑦最大限度地使用可更新原料；⑧尽量避免不必要的衍生步骤；⑨催化试剂优于化学计量试剂；⑩化学品应设计成使用后容易降解为无害物质的类型；11分析方法应能真正实现在线监测，在有害物质形成前加以控制；12化工生产过程中各种物质的选择与使用，应使化学事故的隐患最小。绿色化学从根本上对化学工作者提出了新的要求，要求其以全新的角度来考虑化学研究和生产过程。

二、高校开设“绿色化学实验”重要性

（一）绿色化学实验

“绿色化学实验”必须遵循“绿色化学”提出的十二原则，通过对指导思想、实验仪器、实验装置、实验内容、实验步骤、反应过程等的改变，对常规实验进行改革而形成的化学实验新方法。绿色化学实验对化学药品的使用以重复使用、回收、再生、减量、拒用等为基本原则。

（二）高校开设“绿色化学实验”的重要性

化学是一门实验学科，实验在高校化学教学中起着非常重要的作用，能够很好地培养学生的观察能力、动手能力、分析问题能力和解决问题能力，同时激发学生的创新力。高校化学实验涉及比较多的专业、学科，实验项目内容涵盖化学、化工和环境、生物、医药、医学、农业、检验、食品、护理等相关学科。高校中每天都有大批学生通过各种各样的化学实验来学习、理解各类基础知识，消耗的药品种类繁多、消耗量比较大，时常包含有腐蚀性或有毒药品、往往还会伴随有毒或有害物质的产生。目前，将“三废”直接排入环境的高校实验室还很多，仅有少数设有相应处理设施。虽然单独一个实验室排放三废量不大，但整个国家或地区排放的总量还是相当大的，不容忽视其对环境的累积破环效应，污染环境、破环生态平衡、威胁人类健康等等使社会发展走向不可持续。在高校建设绿色化学实验室，推行绿色化学实验，开展绿色化学研究，宣传绿色化学实验思想，将能够大大减少环境污染，维持生态平衡、保护人类健康，增强环保意识都会产生现实意义和历史意义。

三、高校开设非绿色化学实验的原因

（一）资金投入不足和管理者思想认识不到位

实验教学本身花费就很大，同时一些学校又对实验教学资金投入不足，购买实验药品往往也是唯价格论，能够开设的化学实验很有限，更没有处理实验“三废”的能力，凸显对污染的防治无能为力。此外，实验管理者思想认识不足，缺乏有效的管理方法。实验室管理人员中部分存在环保意识薄弱，更有甚者认为实验室产生的“三废”只是一点点，对环境构不成什么污染，完全认为是小题大作，这就导致在药品使用上存在浪費现象、废物排放处置上比较随意，增大了化学实验对环境的污染。在对学生实验管理上有时也存在不足，部分实验管理者和实验指导老师没有很好的要求学生，同时学生在实验中也缺少相关的环保意识，存在操作不规范，乱倒废液、废渣，任意排放废气等现象。

（二）实验有效指导缺乏、安排不合理

高校化学实验在教学上牵涉面比较广，往往涉及实验计划、实验内容、实验教材等等。很多高校还一直沿用老的实验内容，虽然实验教材经过了多次的修订和改版，但所做实验多年沿袭，疏于创新，在这种情况下实验本身就是非绿色的，所以只要做实验，就会带来污染。同时，通观现行的化学实验教材多数明确指出要求学生掌握实验目的、步骤、现象和结果讨论；然而在实验中使用的原料、试剂、添加剂、催化剂等药品的毒性、危害性，实验过程、后处理等可能产生的“三废”、带来的环境污染以及如何减少“三废”产生或避免污染很少涉及，没有做到人文关怀和环保意识的培养。另外，化学“三废”的种类较多，处理方法各异，耗资较大，再加上大家环保意识缺乏，致使至今还没有较全面的整理。

四、高校化学实验如何实现绿色化

根据绿色化学的十二原则，高校化学实验实现绿色化应从以下几个方面进行改革。（1）采用绿色化的化学试剂，例如选择无毒试剂和可再生资源用作实验试剂；（2）采用绿色化的溶剂，例如选择挥发性小、无害的溶液，避免有毒有害溶剂的使用；（3）采用绿色的催化剂，例如选取无害、无毒、无腐蚀性的催化剂；（4）选择无毒副产物生成或毒副产物生成最小化的反应条件，实现反应条件绿色化；（5）选择不具有原子经济性反应，避免“三废”的产生，实现化学反应绿色化；（6）反应的产物（包括副产物）应无害、无毒、环境友好，实现反应产物绿色化；（7）在保证实验效果的前提下，选择最小剂量的试剂、溶剂、催化剂，实现剂量绿色化；（8）合理分类收集“三废”，并做好无毒、无害化处理，实现“三废”处理绿色化。具体措施如下：

（一）培养实验人员的绿色化学意识

绿色化学意识的培养是高校绿色化学实验的保证。只有实验管理人员、教师和学生都有很强的绿色化学意识，才能为高校推行绿色化学提供有效的保证。当前，未进行传统化学实验教学内容改革的高校，在绿色化学实验方面的知识还比较缺乏，致使实验人员未能意识到绿色化学实验的重要性。目前实验人员的首要任务是更新观念、培养绿色化学意识，这就要求所有与化学实验有关的人员充分认识绿色化学实验的迫切性和重要性，系统掌握化学基础知识和实验技能，深入研究绿色化学实验理论和最新研究成果，积极实践、共同探讨，尽早实现传统化学实验到绿色化学实验教学的转变。同时，要加强宣传、严格要求、完善教学环节，使学生充分了解绿色化学实验，养成良好的实验习惯，确保化学实验教学中各个环节均实现绿色化。

（二）废除污染、毒性大的化学实验

依据高校化学实验教学的要求，在保证实验教学任务的前提下，修订实验课程教学体系，更新实验教学内容，选择污染小、毒性低、后续处理更环保的实验内容代替污染大、毒性高、“三废”产生多的实验内容，来完成高等学校对学生在化学实验基本操作方面要求的目的。这样不仅避免了实验对环境的污染，还增强了学生的环保意识。

（三）寻找有毒有害试剂、溶剂、催化剂的替代品

化学转化往往存在多种途径，高校化学实验教学应按照无毒或低毒化原则选择实验药品，尽量寻找选择无毒试剂和可再生资源用作实验试剂。选择挥发性小、无害的溶液，避免有毒有害溶剂的使用。例如，能够在水中进行的实验尽量使用水作为溶剂，使用更安全的甲苯代替苯。用无害、无毒、无腐蚀性的催化剂代替强腐蚀性催化剂。例如阳离子沉淀实验中使用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氢反应，乙酸乙酯制备中催化剂使用固体酸代替浓硫酸。

（四）推广减量、半微量或微量化学实验

在满足教学大纲要求通过高校化学实验获取化学信息的量，积极推广减量、半微量或微量化学实验。通过试剂用量、辅助材料、水电消耗的减少也可以大大降低实验成本，也就能够缓解学校对实验教学有限投入的压力；其次也能够减少实验过程中比如爆炸、中毒、燃烧等事故的发生，使得实验更具有安全性；同时由于用料的减少，实验中“三废”的排放也将减少，对环境的污染将减小，实验环境条件将会得到一定的改善。在保证高校实验教学效果的前提下，应大力推进微量实验的开发和推广。在没有更好的实验方案的情况下，通过微量实验减少污染也是目前实现化学实验绿色化的一个重要途径。

（五）开展串联实验

传统化学实验教学是在理论课开设的同时或紧跟理论课来开设实验课程，每个实验基本上都是单独开设的、孤立的，因重复实验增加实验投入和“三废”的产生。通过对实验进行分类、整合实验课程，将存在关联的实验进行研究并调整实验内容，打破学科间、实验间的壁垒，开展串联实验。如把无机实验中溶液的配制与分析实验中滴定串联，有机实验中化合物的合成与提纯与仪器分析实验中产品纯度测定串联，合成实验与化学动力学实验串联。经串联以后开设的实验课程，可提高试剂的利用率，减少环境污染，降低实验费用。

（六）开设微波、超声等先进技术实验

在高校化学实验中引入微波、超声波等先进技术，设计、开设相关的实验项目，比如微波辅助提取、微波灼烧、微波消化、超声提取、超声催化。微波、超声波等先进技术实验的开设将大大减少环境污染、提高效率、节约能源，更有助于拓展学生对相关先进科学技术的深入了解，激发学习兴趣，提高学习效率。

（七）建立虚拟仿真化学实验室

伴随着当前信息技术及互联网技术的快速发展，在国家信息化发展战略指导下，虚拟现实技术在教育教学领域和管理过程中的应用正在逐步深入，有力促进了教育模式、教学方法和学习方式的深刻变革。针对放射性、高危险、高污染、学生难以理解的抽象的理论和概念，以及中学化学实验中有毒有害、易燃易爆等真实实验难以开展的实验项目，设计并建设一系列化学虚拟仿真实验项目，通过虚拟仿真实验教学平台实现开放共享。根据《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》，教育部高等教育司已在2013年开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。目前已立项两批国家级虚拟仿真实验教学中心建设项目。

（八）处理化学实验中的三废

实验室在“三废”管理、处置上应该规范化、制度化，根据“变废为宝、化害为利、分别处理”的原则，随时收集、集中处理和回收使用。对“三废”进行分别处理：废气，实验室中凡可能产生有害废气的操作都應在有通风装置的条件下进行，同时应根据废气的种类和性质进行溶液吸收法或固体吸收法来进行处理；废渣，经回收、提取有用物质后，其残渣可采用掩埋法处理；废液，是化学实验室产生的主要废弃物，并且种类繁多，组成变化大，首先应根据溶液的性质进行分类（酸性废液、碱性废液、废洗液、含有害物废水液、剧毒氰化物、含汞盐废液、含重金属离子废液、含碱土金属离子废液及含非金属离子废液），分别处理。

总之，绿色化学是一种新的教学方法和理念。绿色化学概念的提出也促使我们从防止污染、保护环境和节约资源的观点来重新审视和改革高校化学实验教学内容、实验计划及实验过程，更新和发展传统的高校化学实验教学思维方式，建立化学实验绿色化教学新理念，牢固树立起环境保护的意识。

参考文献：

[1]徐军，刘瑞斌，杨敏霞，李怡文.实现高校化学实验绿色化[J].实验室科学，2007，（5）：155-157.

[2]韩志芳，应奇才.绿色化学在高校化学实验教学中的实施[J].杭州师范学院学报（医学版），2005，（2）：107-109.

[3]苏惠，徐翠莲，宛新生，党玉丽.基础化学实验绿色化的探索[J].河南教育学院学报（自然科学版），2006，15（3）：65-66.

[4]邢晓轲，郑俊霞.高校绿色化学实验教学措施初探[J].漯河职业技术学院学报，2008，7（2）：92-93.

[5]黄曼.绿色化学在高职院校实验教学中的应用[J].科技风，2011，（19）：231-232.

[6]周建国.绿色化学与化学实验绿色化的研究[J].实验室科学，2006，（4）：56-59.

[7]王宏.大学普通化学实验绿色化的探讨[J].山西农业大学学报（社会科学版），2008，7（4）：439-442.

[8]朵兴红.浅谈化学实验教学的绿色化[J].科技信息.2009，（21）：489-491.

[9]郑可利.高校化学中的绿色化学教育[J].三明学院学报，2005，22（2）：229-232.

作者：郝新奇　朱新举　杨贯羽　宋毛平

高等学校绿色化学实验论文 篇3：

民族院校中有机化学教学绿色化模式的改革与实践

摘要：《有机化学》和《有机化学实验》是我校多个理科学院多个本科专业的基础必修课，绿色化学作为有机化学的一项重要的研究内容，应该体现在其教学内容和课程体系改革中。结合本校实际，对基础有机化学理论和实验绿色化模式进行了改革和思考。

关键词：绿色化学；有机化学；有机化学实验

我校是少数民族高等院校，绝大部分学生来自于偏远少数民族地区，为少数民族地区经济、文化、教育、科技的可持续性发展培养优秀人才是学校的光荣使命。进入21世纪后，高等教育的培养目标已不再是单纯的专业技术人才，而是要有高度的社会责任感、优秀的专业技术素质、较高的环境意识、能把问题放在社会环境中综合考虑的高素质人才。《有机化学》和《有机化学实验》是我校化学与材料科学学院、生科院和药学院三个学院多个本科专业的基础必修课，其重要性毋庸置疑。有机化学理论知识的系统掌握和有机实验技能的提高将为学生后续专业课程的学习奠定基础，绿色化学教育作为有机化学的一项重要的研究内容，应该体现在它的教学内容和课程体系改革中。用绿色化模式对传统有机化学教学进行改革，在教学中渗透绿色化学思想既能提高有机化学教学效果，也有利于激发学生的学习兴趣培养其创造力，增强他们的环保意识，使他们毕业后能更好地为民族地区的发展服务。我们有机教研室近年来承担了本校三院多个专业的所有有机化学及实验的教学工作，在教学实践中结合学生自身特点和各个专业需要，对传统有机化学进行绿色化模式的改革，取得了良好的教学效果。

一、有机理论教学内容绿色化模式的探讨

把绿色化学的理念贯穿于有机化学教学中，教学内容体现了绿色化学的新内容和新成果。教师在理论教学和实验教学等方面，让学生了解绿色化学，树立起绿色意识。有机化学的教学要尽可能地反映时代发展的特色，进入21世纪后为保护人类生存环境的需要，绿色化学技术已成为当前有机化学的热点和前沿之一，其研究内容涉及再生的原料、溶剂、催化剂、试剂、设计安全的化学品及绿色合成方法等，因此在有机化学理论教学过程中有必要结合讲授内容适时地增加环境保护、绿色化学方面的知识以适应新世纪的要求。针对近年来基础有机化学教学学时缩短的背景（如我校化学专业有机化学从108学时缩短至96学时，有机实验从72学时缩短至60学时），在有机化学理论课的教学中全方位多视角地讲授绿色化学已不太现实，我们的策略是在满足有机化学教学的基本前提下，将绿色化学的内容有机地融入到传统的教学内容中，涉及绿色化学方面知识及时地进行适当的知识更新和思维的拓展，教学时间比较灵活，多则5～8分钟，少则2分钟，不会对原本紧张的教学时间造成冲击，还能使课程内容丰富具有活力[1]。我校化学专业有机化学所用教材是胡宏纹院士编写的《有机化学》（第三版），我们在讲到卤代烷时会引出制冷剂氟里昂在光照条件下会破坏大气层中的臭氧平衡的实例，如果失去臭氧层的保护，照射到地面的太阳光紫外线增强，其中波长为240～329纳米的紫外线对生物细胞具有很强的杀伤作用，对生物圈中的生态系统和各种生物，包括人類，都会产生不利的影响，因此生成绿色环保的制冷剂是势在必行的。在讲解Diels-Alder反应的特点时，让学生了解到该反应不仅产率高，而且其原子利用率达到了100%，无废弃物生成，符合绿色化学的要求是合成环状化合物的重要方法之一，进一步引申除了D-A等加成反应外，重排反应的原子利用率也能达到了100%，另外取代反应、消除反应也是符合原子经济性原则的有机反应。在芳烃的讲授中我们会告诫学生汽车的尾气及香烟燃烧的烟雾中都含有致癌作用的稠环芳烃苯并芘，含多卤代芳烃的农药，除草剂在自然环境中难降解，毒性大，长期使用会对环境和生态产生不可逆转的影响，倡导学生选择绿色生活方式，树立绿色环境意识，做到人与自然和谐共处。由于绿色化学的内容包含化学及其相关学科先进的思想理念和新颖的科技成果，教师通过这种在恰当的知识点中渗透绿色化学的模式，有利于调动学生学习有机化学的兴趣，培养学生的创造力。

二、有机实验绿色化模式的探讨

有机化学实验教学对学生科学思维、动手能力和创新意识的培养起着重要作用，但大部分有机实验都会产生污染，这些污染主要是实验过程中产生的一些有臭味有毒或有腐蚀性的副产物、反应中需要使用的部分有毒的试剂和溶剂、反应结束后对产物进行后处理时产生的污染物等。对这些污染物处理不当，常常会使有机实验室甚至整层楼中充满了有刺激性气味的有毒性气体，毒害师生的健康，污染环境，这就要求教师在实验教学中既要科学、直观地展示实验所要达到的目的，又要尽量减少实验过程中有毒试剂的用量，提高试剂的利用效率，减少对环境的污染[2，3]。针对这些问题，笔者所在教学团队在结合本校实际情况对有机实验的绿色化模式进行了一些有益的探索和实践，取得了良好的效果，现将这些探索和实践总结如下。

1.有机实验教材建设绿色化。有机实验要体现基础与前沿、经典与现代的有机结合；改造传统的实验教学内容和实验技术方法，加强综合性、设计性与创新性实验，为了使学生在接受部分绿色化学理论的同时掌握绿色化学实验操作技能，培养绿色化学情感，2010年罗冬冬老师主编的《有机化学实验》化学工业出版社正式出版并选做为我校三个学院多个专业的实验教材。教材自始至终贯穿着绿色化学的理念，精心选择实验内容，优选实验项目，删去部分对师生健康影响大、对环境毒害大、对有机实验基本操作训练作用较小的制备实验，对一些污染大的合成制备实验选择以水或离子性溶液等可重复再生型的溶剂进行制备，引入微波辅助加热等新技术或新的合成路线，教材采用微量及半微量实验，新型的微量及半微量实验试剂的用量比传统的有机实验的试剂用量减半甚至更多，这样在保障实验教学效果的前提下，不仅可以节约实验用的试剂、降低实验经费、缩短实验所需的反应时间，还减少了污染物质的排放，更加降低了治理污染的难度。实验内容丰富且绿色化，实验内容不仅包含传统的有机合成实验，也有部分天然产物的提取和分离实验[4]。

2.实验规划绿色化。我们在学生单人单组进行有机实验，保证实验教学质量的基础上，对有机实验整体规划，在积极开展微量或半微量实验教学的同时，合理规划有机实验顺序，尽量做到从简单合成向系列化多步合成过渡，使合成产物循环使用，实现零排放。例如我们在第一学期的合成实验中合成的苯甲酸乙酯经无水处理后可以作为原料用于下学期的三苯基甲醇的合成实验中，高年级学生合成的产物乙酰苯胺可以作为低年级学生练习重结晶操作的原料，正溴丁烷作为烷基化试剂用于化学综合实验中。

3.实验过程绿色化。反应条件如反应温度、试剂、溶剂或某些反应中带水剂的选择是实验过程是否达到绿色化的关键之一。如在正溴丁烷的合成实验中回流时温度过高会使正丁醇炭化，正溴丁烷产率降低，还会增加污染环境的酸性尾气二氧化硫，单质溴和溴化氢的生成，需要学生通过调节电压控制回流速度以1～2滴/秒，以避免产生大量酸性尾气；反应结束后还要冷却5～10分钟后才能关掉冷凝水管拆去尾气吸收装置。在国内大多数有机实验教材中环己酮的制备是通过重铬酸钾的硫酸溶液氧化环己醇而得，这种方法中硫酸用量较大，生成的铬离子污染环境，后处理烦琐，苏州大学郭晓稚等报道了用绿色氧化剂H2O2代替铬酸制备环己酮的方法[5]；苯甲酸乙酯的合成中使用的带水剂是苯，由于苯的毒性较大，有文献[6]报道了其合成的改进方法用环己烷代替致癌带水剂苯，可以采用对比实验教学法分别用铬酸、苯等传统氧化剂、带水剂和H2O2、环己烷等绿色试剂来合成环己酮和苯甲酸乙酯，使学生在实验过程中能直观感受到这些方法的本质区别，通过相互交流，加强对绿色化学理念的理解。实验过程绿色化的另一个重要方面是对实验废弃物的妥善处理，有机化学实验中的废弃物主要是实验过程中产生的一些有臭味有毒或有腐蚀性的副产物、反应结束后对产物进行后处理时产生的污染物等，我们的方法是学生能自己处理的废弃物就让其自行处理后排放，不能自己处理的就收集与表明成分的废液桶中集中处理，如在正溴丁烷的制备中吸收尾气的氢氧化钠溶液就可以中和洗涤正溴丁烷中杂质的浓硫酸。有机溶剂如苯、乙醚、乙醇等则分别回收到指定容器中，经重新蒸馏纯化后可重新使用，這样既可以培养学生绿色化学思想，还可以节约资源，减少化学品的排放。

绿色化学的基本思想是利用一系列原理来降低或消除化工产品的设计、生产及应用中有害物质的使用和产生的科学。绿色化学理念体现了现代化学理论与社会的相互联系，从绿色化学的角度审视传统的有机理论和实验教学，给基础有机化学教学改革，更新教师的知识结构来提高有机化学教学效果提供了切入点。我们要用节约能源和防治污染的观点去重新审视和改革传统的有机化学理论和实验教学，把绿色化学和原子经济反应的理念引入到有机化学理论和实验教学中，改变传统的教学和实践脱节的困境，培养学生爱护资源保护环境的意识，最终从源头上解决环境与生态的困境，可以达到提高有机化学理论和实验教学的质量的目的，为经济相对落后的民族地区输送德才兼备的高素质人才，为少数民族地区经济的发展做贡献。

参考文献：

[1]李汝雄，王建基，胡应喜.化学的绿色化[J].化工高等教育，2002，（4）：37-39.

[2]王敏，宋志国，王秀丽，等.绿色化学理念与实验[M].北京：化学工业出版社，2010：4.

[3]任玉杰.绿色有机化学实验[M].北京：化学工业出版社，2007：4.

[4]罗冬冬.有机化学实验[M].北京：化学工业出版社，2011：11.

[5]郭晓稚，陆新华，姜文清，等.环己酮合成实验的改进[J].大学化学，2011，26（6）：60-63.

[6]汪云松，李霁良，何严萍，等.合成苯甲酸乙酯的改进方法[J].大学化学，2010，25（2）：36-38.

基金项目：2012年湖北省高等学校省级教学研究项目（JYS12009）；中南民族大学国家级民族药学实验教学中心资助。

作者简介：陈玉（1970-），女，湖北建始人，博士，副教授，主要从事有机化学教学与研究。

作者：陈玉,罗冬冬,李云