基于绿色化学理念的高中化学实验教学的应用研究

韩继续　阎楠楠　任立新　李那仁满都拉　张曼

摘 要：随着新课标的提出和推进，高中化学有了全面的改革，绿色化学和可持续发展作为重要知识点，为今后的学习方面指明了方向。进入二十一世纪，我国越来越重视生态保护，习近平总书记多次提出建设美丽中国的目标，绿色环保是我国发展的重中之重。因此，高中化学中，绿色化学是必不可少的环节。本文研究分析了绿色化学实验教学的现状，探究其应用意义。

关键词：绿色化教学；高中化学实验；实验教学

中图分类号：G633.8  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2023）11-0105-04

自21世纪以来，人类的科学经济发展已经达到了很高的水平，但环境污染也由此变得越来越严重，能源的匮乏与环境的污染使人们感觉到危机，更加关注于自然保护与人类可持续发展，并发现造成这种现象的源头是化学与化学工业，于是对化学与化学工业的重要性产生了严重的疑问。自古以来，人类的生存和发展一直以对自然资源的消耗和利用作为前提，而利用自然资源离不开化学这一基础。环境对大气、生物以及人体都造成了不可逆的危害，引发的危害与社会问题难以被察觉和预料。随着世界人口的增加而带来的压力不减反增，人口、能源和环境三大问题最为明显。因此，逐渐对化学和化工工业生产产生了怀疑。绿色化学的出现，为人类从化学的视角解决世界环境污染迎来了曙光。

绿色环保观念在我国已经得到推广，高中化学作为基础学科，离不开绿色化学的教学。特别是新课标以后，绿色化学的分量加重，融入化学教学中。然而，由于义务教育的观念仍然存在，导致绿色化学教学没有取得实质性进展。一方面教师为了提高学生的化学成绩，将更多的时间用到一些基础知识教学上，以帮助学生取得更好的成绩；另一方面学生为了扩充自己的知识，提高自己的成绩，在绿色化学方面投入的时间较少。而且绿色化学的知识偏向于碎片化，东拼西凑的知识难以引起学生的学习兴趣，也缺乏实践，这些都影响了绿色化学的进一步发展。高中学生不仅仅要学习化学，同时也要学习数学等其他的基础学科，投入到化学课程的时间较少，而教学中细分到绿色化学的时间就更少。因此，学校、教师和学生三方都应该做出行动，加强绿色化学理念的学习，推动绿色化学的不断发展。

化学课程的学习与发展从来都离不开化学实验，这个基础占据越来越重要的地位。高中化学教学中，一些化学实验的领会与操作是学生必备的技能。然而在实验的过程中，存在诸多问题，例如药剂使用浪费、废弃物处理不当等，本文通过研究绿色化学实验教学，规范实验方式，推动化学学科更好地应用于实践中。

1 化学实验绿色化的含义及特点

1.1 绿色化学的含义

绿色化学涉及范围很广泛，包括有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，涉猎范围广。绿色化学所提倡的是通过采用化学的手段对一些造成周围环境污染、生物污染、人体污染的物质，催化剂，合成材料，气体、液体等使用量的减少或停止。理念和希望是绿色化学刚出现时所代表的含义。随着学科的进步与不断演变，绿色化学的定义也在不断发生变化。在不断发展变化中逐步趋于实际应用，且其发展与化学密切相关。绿色化学倡导人，原美国绿色化学研究所所长，耶鲁大学教授P．T．Anastas教授在1992年提出的“绿色化学”定义是：Chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substancese. 即“减少或消除危险物质的使用和产生的化學品和过程的设计”。虽然化学是绿色化学的根基，但在实际应用和实践中更接近于化工。由此可见，绿色化学所涉及的范围也越来越宽。

此外，绿色化学与污染控制化学并不是一个概念。污染控制化学研究的对象是对已被污染的环境进行治理的化学技术与原理，使之恢复到被污染前的状态。绿色化学研究的对象却是使污染消除在其产生的源头，从而使整个实验流程无论是整个合成过程还是生产过程都是环保的，不会对环境造成污染，不会产生有毒、有害的物质，这是从根本上消除污染的方法。在整个实验过程中，从实验的最开始就不使用有毒有害的物质，适当采用了预防污染的科学手段，在实验的过程中以及实验结束时都是没有废液的排放和环境的污染，也就是零排放或零污染。当前世界上很多国家开始将“化学的绿色化”作为二十一世纪化学发展进程的主要研究方向。

简而言之，绿色化学又称可持续发展科学、清洁化学、环境友好化学，是一项重要的教学内容，通过采用各种绿色环保的方式，减少污染物的排放，并正确处理化学废物，保证整个过程不会产生污染。

1.2 化学实验绿色化的含义

化学实验绿色化是以绿色化学的理论和基本原则对化学实验进行改进，尽可能减少环境污染或无污染，确保在实验的过程中，能够正确地对待实验仪器和实验原材料，特别是加强师生的绿色使用，保证整个实验过程是安全的。在绿色化学实验过程中，老师需要密切注意学生进行实验的每一个步骤，在实验开始前做好充足的准备工作，可以通过对仪器使用量的减少达到绿色化学的目的。另外，对实验所需使用的化学物质也要有一定的鉴别性，用绿色环保的试剂代替污染能力强的试剂。在进行绿色化学实验中，实验操作不当也会造成一些环境污染，因此要注意规范操作。在实验结束之后，除了对实验台的整理，对在实验过程中未使用完的试剂以及制备出的物质也进行正确规范的处理。同时，不仅仅是试剂，对实验过程中产生的废气、废液等也进行相关的适当处理，避免直接暴露在空气中，造成环境污染。

1.3 化学实验绿色化的特点

绿色化学实验能够在最大程度上发挥绿色的特点，尽可能减少有害物质的排放，并且提高整个过程的绿色化、环保化，不会对环境造成污染，对环境非常友好。教师在演示实验的过程中，也能够保证环境优化，更加安全，提高整个化学实验的绿色化。在我国大部分化学教师在进行实验教学时，对化学实验本身是否顺利关注较多，更加关注的是实验内容是否合理，而对高中化学实验过程产生的环境污染问题关注较少，导致高中化学教师在进行化学实验教学过程中，由于教师对化学实验可能造成的资源浪费、废气废渣的忽略，导致环境污染日益加深。这种不正确的示范会导致产生的后果难以估量，积少成多，随着时间的累积，在多次化学实验后，由于实验造成的环境污染难以改变。因此，要如何实现绿色化学？第一步，教师在思想上重视绿色化学，对学生进行言传身教，通过自身的行动以及讲解，不断提高自己和学生的环境保护意识，通过教师的引领使学生感悟绿色化学的魅力。不仅仅是在学习中，感悟绿色化学的魅力会对学生的很多方面都产生深远的影响，对路边花草的爱护，对乱扔垃圾行为的制止都是学生关注环境问题的体现，减少学生自身对环境的污染。不积跬步无以至千里，绿色化教学在不断努力中会产生巨大意义。

2 绿色化教学在高中化学实验教学中的意义

2.1 有利于课程理念的落实

在新课程标准中，格外强调学生需要不断养成对科学世界观的认识以及对严谨务实的科学态度的追求精神，并深刻学习科学知识，增强环保观念，并不断地提高自己的社会责任感，积极投入环保事业当中去，养成良好的生活习惯，贯彻落实科学发展观，对保护环境做出贡献。绿色化学作为一种新兴观念，教师需要在学习中不断更新自己的观念，把绿色化学理念合理地应用在教学的各个环节，同时也需要将这种绿色化学的思想传递给每一个学生，理论联系实际，使学生都具备环境保护理念。

2.2 有助于环保意识的提高

由于现代化科学技术的不断演变，我们的生活变得更加方便，却导致环境产生了严重的污染。因此在高中化学教学时绿色化教学变得格外重要，在实验中需要选择无须燃烧的实验仪器和试剂。假设在高中化学实验教学中遇到部分有害实验无法删除时，老师可以通过引导学生对正确的实验方式进行领会理解并来完成实验。也可以适当简化实验仪器，使实验达到理想效果。在高中学习阶段，学生仍然处于一个接触世界的过程，人生观和价值观在不断完善，通过开展绿色化学实验教学，并且深入贯彻落实绿色环保观念，使学生能够更加清楚地意识到何为绿色化学，以及绿色化学的重要性，提高环保意识，并改掉浪费的习惯，使用环保产品，有助于社会可持续发展。

2.3 有助于绿色社会的建立

在当今时代的不断发展和变迁中，无论何时，化学都在以各种各样的形态出现在我们身边，并且不断地影响着人类，影响着整个世界，对于人类现代和未来的发展举足轻重，不可替代。又以武器为例，换个角度说，武器的制造与应用使得早期人类在与其他生物斗争中获得优势，并且可以在众多生物中脱颖而出，从弱小不断变成如今的强大，并成为食物链的上层，从曾经茹毛饮血的野蛮一步步通往文明，是化学使人类能够开启了人类社会。观望人类几千年的发展史中，从来没有任何一次的改变与创新能离开化学。由于冶金技术的出现，我国开始采用铁犁牛耕，在春秋战国时期便是我国古代农业最主要的生产方式。极大地推动了生产力的发展，并且导致井田制得以瓦解。早在蔡伦之前，我们中国的四大发明早已存在，制浆、脱水、压缩、烘干，一步步工艺都与化学有着密不可分的关系。同时，造纸术也传播至其他国家，使我们引以为傲。同为四大发明的火药，则是利用火药硝酸钾分解产生氧气，在迅速燃烧时会生成大量的热和一些气体，导致体积变大并膨胀，进而导致爆炸。18世纪60年代，第一次工业革命的开始由蒸汽机的诞生开始，从英国乃至整个世界都步入了“蒸汽时代”，资本主义世界的体系也逐渐建立起来。我们的生活离不开化学，衣食住行都与化学相关，衣服上五彩斑斓不同的颜色是通过对染料进行化学处理得到的，粮食和蔬菜的丰收与通过化学反应得到的化肥有很大关系。水泥、钢材、玻璃等建材的混合提炼制造同样与化学密不可分，连生活中随处可见的交通工具也和化学有着重大的联系。化学一点一滴渗透在我们身边，生活中的方方面面都与化学有着密切的关系，从微观世界到宏观世界，化学都在努力使我们的生活得到高质量发展。

21世纪经济得到快速发展的同时，在一定程度上也对环境造成了破坏，为了实现人与自然和谐发展，我国多次提倡绿色环保出行、绿色环保就餐等，努力构建绿色社会。学生作为重要的角色，对绿色社会的构建起到举足轻重的作用。在高中化学开展绿色化学教学，能够有效地增强学生的绿色认同感，提高环保意识，并形成良好的习惯，有助于绿色社会的建立。

3 绿色化教学在高中化学实验教学的应用

3.1 实验的绿色化设计

绿色化学的核心是“从源头上消除污染”，因此，在设计化学实验时，要秉持这一原则，实现实验的绿色化设计，安排无污染的实验原材料，在实验仪器的选择上，也要遵守绿色原则。进行一些化学反应时，第一步需要选择对环境无污染的反应方式，产生的反应物是环境友好型的，不会对空气造成危害。实验完成后，既要妥善处理实验废物，加强实验感触和实验内容，也要提高整个实验的管理特性，节约药品，提高可复用性。也需要寻找具有替代性的药品。只要有可能，实验过程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。例如用“三氯化铁”代替“硝酸”清洗银镜，反应要避免产生有毒的“二氧化氮”。用“煤油”代替“四氯化碳”消除由于“四氯化碳”逸散到空气中生成剧毒的“光气”。同时在进行高中教学的有机实验中，用“溴乙烷”代替“苯”，避开了“苯”产生对空气污染大的有毒物质。

3.2 药品的有效利用

绿色化学对药品的使用也做出了规范，开展有效的药品选择，并考虑重复实验，因为一些药品在使用之后，可以重复使用，如果直接丢弃，则会导致原材料的浪费，这与绿色化学观念相悖。在使用一些催化剂进行化学反应时，催化剂并没有产生质的变化，因此可以回收利用，在下次实验中也可以继续使用。药品的有效利用是一个非常重要的指标，能够有效地降低实验的成本，并节约资源，这符合绿色化学的理念。

3.3 减少对玻璃仪器的依赖

玻璃试管是在化学实验中经常使用的实验仪器，特别是在进行一些氧化还原反应时，需要搭建的整个实验环境，从反应物到产物，都需要一个完整的实验仪器设备的支持。气体在玻璃仪器中移动，然后归到反应器皿中，完成整个实验。然而，玻璃仪器具有易碎的特性，如果在使用过程中操作不当，就会对演示人员造成危险，因此，绿色化学倡导减少对玻璃仪器的依赖，可以选择其他可替代的仪器，例如点滴板，将显色反应在点滴板上进行，能够更加清晰地观察到实验结果，也能够最大程度上保证学生实验的安全。

3.4 妥善处理实验废弃物

在进行高中化学实验的过程中，学生要遵守实验原料和反应物的处理，规范操作实验废物，尽可能减少实验原材料的浪费，加强对实验废弃物的处理，节约资源，做到绿色环保，并对产生的实验废弃物进行分类回收，按照回收手册的标准投放到相应的位置，做好实验善后处理操作，培养学生的环保意识。一般实验室废弃物有如下收集的办法。

（1）分类收集法：可以根据废弃物和危险品不同的物理化学性质，分门别类地进行回收。

（2）按量收集法：按照高中化学实验所排出的废弃物的量的多少进行回收。

（3）相似归类收集法：将一些种类性质和状态都相近的废弃物收集在一起进行回收。

（4）单独收集法：对于一些存在危险的化学废弃物需要进行单独回收。

对于实验室中处理常见废液的原则，首先当废弃物已经相当安全时，直接将其排放至排水沟中。如果可以尽量将废液浓缩，当废液浓度升高体积减小，即可进行隔离，并储存在安全的环境中。利用蒸馏、过滤、吸附等物理或化学常用方法，将有害和无害试剂进行分类，保留有害物质。对于无危害试剂，可以进行安全燃烧处理，但仅限于数量较小的物质，注意燃烧时物质不能留在有害气体中，当没有办法完全处理时，选择安全场所进行填埋。

对于一般有毒气体，可以在实验过程中借助通风橱或者管道，通过空气的扩散处理掉，但是当有毒气体很多时，需要通过一些物理或化学方法处理后变为一般气体再处理。

4 结论

绿色化教学在高中化学实验教学中具有非同寻常的意义，高中化学教学中离不开绿色化学，本文探究了其广泛的应用。新课标的不断推进，对绿色化学产生更加深刻的认识，并且能够合理地将其体现到高中化学实验教学中，培养学生对环境保护的意识，增强环保观念，这样就可以做到人与自然的和谐相处，共同构建文明社会。

参考文献：

〔1〕张宏波，马贵.绿色化学教育理念在高中化学实验教学中的应用分析[J].学周刊，2021，15（18）：149-150.

〔2〕张会英.绿色化学理念在高中化学实验教學中的渗透探究[J].高考，2021，18（12）：75-76.

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