綠色化學(xué)及化工生產(chǎn)

1、綠色化學(xué)與化工生產(chǎn) 胡行忠 作者現(xiàn)工作單位為安徽省滁州市滁州中學(xué) 安徽師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院2005級(jí)教育碩士 241000一、教學(xué)內(nèi)容分析1.教學(xué)內(nèi)容的地位及其作用 綠色化學(xué)是化學(xué)發(fā)展的方向，在課堂教學(xué)中體現(xiàn)綠色化學(xué)的思想有助于學(xué)生形成科學(xué)的和諧發(fā)展觀(guān)，從小形成可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念；從最新的高考趨勢(shì)來(lái)看，關(guān)注社會(huì)關(guān)注環(huán)境保護(hù)也是高考化學(xué)的熱點(diǎn)問(wèn)題，本節(jié)課作為高三復(fù)習(xí)的拓展性課程，力求有助于開(kāi)拓學(xué)生視野，發(fā)展學(xué)生綜合思維的能力。本節(jié)課內(nèi)容包含兩個(gè)方面，一是了解綠色化學(xué)的基本理念，二是環(huán)保內(nèi)容為主線(xiàn)復(fù)習(xí)化工生產(chǎn)的基本內(nèi)容。綠色化學(xué)的理念包含綠色化學(xué)的概念、目標(biāo)與含義的內(nèi)容，闡述不需過(guò)多，主要

2、是開(kāi)拓學(xué)生視野，幫助學(xué)生形成科學(xué)發(fā)展觀(guān)的理念。化工生產(chǎn)的復(fù)習(xí)內(nèi)容一工業(yè)生產(chǎn)的三廢處理等內(nèi)容為依托，溶進(jìn)化學(xué)知識(shí)和用化學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。2.教學(xué)目標(biāo)分析知識(shí)與技能：（1）幫助學(xué)生了解綠色化學(xué)的基本概念和目標(biāo)。（2）引導(dǎo)學(xué)生理解常見(jiàn)化工生產(chǎn)中的環(huán)境保護(hù)的方法和任務(wù)。過(guò)程與方法：通過(guò)查閱文獻(xiàn)、網(wǎng)上搜索等方法，收集有關(guān)綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)保護(hù)等信息；對(duì)收集的信息進(jìn)行整理、分析、提煉和歸納。情感態(tài)度和價(jià)值觀(guān)：（1）幫助學(xué)生了解綠色化學(xué)是化學(xué)發(fā)展的方向。（2）引導(dǎo)學(xué)生在解決問(wèn)題中，體驗(yàn)綠色化學(xué)，獲得認(rèn)識(shí)上的飛躍，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，資源意識(shí)，形成科學(xué)發(fā)展觀(guān)。3.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵本節(jié)課的關(guān)鍵是幫助學(xué)生運(yùn)用綠

3、色化學(xué)的理念和化學(xué)知識(shí)解決工業(yè)生產(chǎn)或日常生活中的實(shí)際問(wèn)題。二、教法分析本節(jié)內(nèi)容要借助于實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)等教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生比較、分析，探討后自主建構(gòu)綠色化學(xué)的理念。三、學(xué)法指導(dǎo)學(xué)生采取合作和自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式，在教師引導(dǎo)下自主探究，形成理念。 四、教學(xué)程序 新課引入：對(duì)比實(shí)驗(yàn)“碘的升華”，一種做法是用燒杯加熱升華，用表面皿覆蓋凝華（這是敞開(kāi)體系），另一種做法是密封的玻璃捶做升華和凝華實(shí)驗(yàn)，從對(duì)比實(shí)驗(yàn)中得出綠色化學(xué)的必要性。新課教學(xué)第一部分：綠色化學(xué)的概念和目標(biāo)、原則【學(xué)生活動(dòng)】網(wǎng)上搜索“綠色化學(xué)”，然后交流討論：【大屏幕展示】學(xué)生搜索到的網(wǎng)頁(yè)（例如以下兩個(gè)）blog/item/b64f71cb97

4、1ab71ebe09e687.html940778.html綠色化學(xué)的定義是，用化學(xué)的技術(shù)，原理和方法去消除對(duì)人體健康，安全和生態(tài)環(huán)境有毒有害的化學(xué)品，因此也稱(chēng)環(huán)境友好化學(xué)或潔凈化學(xué)。綠色化學(xué)的目標(biāo)，是研究和尋找能充分利用的無(wú)毒害原材料，最大程度地節(jié)約能源，在各環(huán)節(jié)斗實(shí)現(xiàn)凈化和無(wú)污染的反應(yīng)途徑。它的過(guò)程為零排放和零污染，具體內(nèi)涵體現(xiàn)在五個(gè)“R”上：第一是Reduction一 “減量”，即減少“三廢”排放；第二是Reuse “重復(fù)使用”，諸如化學(xué)工業(yè)過(guò)程中的催化劑、載體等，這是降低成本和減廢的需要；第三是Recycling “回收”，可以有效實(shí)現(xiàn)“省資源、少污染、減成本”的要求；第四是Regen

5、eration “再生”，即變廢為寶，節(jié)省資源、能源，減少污染的有效途徑；第五是Rejection “拒用”,指對(duì)一些無(wú)法替代，又無(wú)法回收、再生和重復(fù)使用的，有毒副作用及污染作用明顯的原料，拒絕在化學(xué)過(guò)程中使用，這是杜絕污染的最根本方法。綠色化學(xué)的12條原則：（1）從源頭制止污染，而不是在末端治理污染。（2）合成方法應(yīng)具備原子經(jīng)濟(jì)性原則，即盡量使參加反應(yīng)過(guò)程的原子都進(jìn)入最終產(chǎn)物。（3）在合成方法中盡量不使用和不產(chǎn)生對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境有毒有害的物質(zhì)。（4）設(shè)計(jì)具有高使用效益低環(huán)境毒性的化學(xué)產(chǎn)品。（5）盡量不用溶劑等輔助物質(zhì)，不得已使用時(shí)它們必須是無(wú)害的。（6）生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)該在溫和的溫度和壓力下進(jìn)行，

6、而且能耗最低。（7）盡量采用可再生的原料，特別是用生物質(zhì)代替石油和煤等礦物原料。 （8）盡量減少副產(chǎn)品。（9）使用高選擇性的催化劑。（10）化學(xué)產(chǎn)品在使用完后能降解成無(wú)害的物質(zhì)并且能進(jìn)入自然生態(tài)循環(huán)。（11）發(fā)展適時(shí)分析技術(shù)以便監(jiān)控有害物質(zhì)的形成。（12）選擇參加化學(xué)過(guò)程的物質(zhì)，盡量減少發(fā)生意外事故的風(fēng)險(xiǎn)。第二部分 綠色化學(xué)與化工生產(chǎn)【閱讀材料】制堿工業(yè)發(fā)展的過(guò)程1791年法國(guó)醫(yī)生路布蘭制堿法。其原理是：2Na + H2SO4 Na2SO4 + 2HClNa2SO4 + 4C Na2S + CONa2S + CaCO3 Na2CO3 + CaS1862年比利時(shí)人索爾維發(fā)明了氨堿法制備碳酸鈉。其

7、原理是：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl2 NaHCO3= Na2CO3 +CO2+H2O2 NH4Cl+CaO=2 NH3+CaCl2+H2O 生產(chǎn)過(guò)程如下：食鹽氨氣氨化碳酸氫鈉過(guò)濾氧化鈣碳化二氧化碳碳酸鈣煅燒氯化鈣純堿煅燒蒸餾濾液【思考】索爾維制堿法與路布蘭制堿法相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？1943年我國(guó)著名的化工專(zhuān)家候德榜博士發(fā)明了聯(lián)合制堿法，后被命名為候氏制堿法。候德榜制堿法原理與索爾維基本相同，不同之處，在析出碳酸氫鈉的母液中繼續(xù)加入食鹽，通入氨氣，使氯化銨析出，從而得到兩種重要的物質(zhì)：碳酸鈉和氯化銨，候氏制堿法震驚了全世界，為中國(guó)人贏得了

8、榮譽(yù)和尊重。候氏制堿法的工藝流程：二氧化碳冷卻鹽析碳化碳酸氫鈉過(guò)濾母液1氯化銨過(guò)濾母液2煅燒氨氨母液凈化食鹽粉純堿【思考】候德榜制堿法和索爾維這堿法相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？【總結(jié)】一、從綠色化學(xué)看化工生產(chǎn)原理的設(shè)計(jì)：（1）原料充分利用（2）無(wú)三廢排放（3）反應(yīng)過(guò)程無(wú)毒無(wú)害二、從綠色化學(xué)看化學(xué)工業(yè)的污染治理【問(wèn)題】請(qǐng)認(rèn)真閱讀下列短文：有效治理二氧化硫的污染，一直是化學(xué)家們研究的課題，從理論上講可以吸收二氧化硫的試劑很多，但實(shí)際上要考慮諸多因素。近聞美國(guó)正在研究用Na2SO3吸收法做為治理SO2污染的新方法：第一步是用Na2SO3吸收SO2 ：第二步是加熱吸收液，使之重新生成Na2SO3。事實(shí)上溴水也能吸

9、收二氧化硫，生產(chǎn)氫溴酸和硫酸。有人發(fā)表論文說(shuō)，這既是吸收SO2 ，又是直接制得硫酸的方法，應(yīng)該提倡。依據(jù)上文回答問(wèn)題：（1）寫(xiě)出美國(guó)科學(xué)家研究方法的兩個(gè)方程式： ， 回收的SO2可以用來(lái)生產(chǎn) （填產(chǎn)品名稱(chēng)）（2）用溴水吸收SO2的方程式為 ，你認(rèn)為此方案是否應(yīng)該提倡？為什么？（3）請(qǐng)你運(yùn)用已學(xué)知識(shí)，提出一種吸收SO2 的方法，并簡(jiǎn)述理由?！究偨Y(jié)】污染治理既要去除污染物，減少對(duì)環(huán)境的危害，還要注意化學(xué)物質(zhì)和能源的循環(huán)利用，變廢為寶。三、從綠色化學(xué)看化學(xué)工業(yè)的節(jié)約資源和能源?！居懻摗楷F(xiàn)有鋁片、硫酸、氫氧化鈉溶液等原料，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)不同的方案來(lái)制取等量的氫氧化鋁，并評(píng)價(jià)哪種方案較好，為什么？方案1：鋁片硫酸鋁鹽NaOH溶液Al(OH)3方案2：鋁片硫酸偏鋁鹽Al(OH)3NaOH溶液方案3：鋁片硫酸偏鋁鹽Al(OH)3NaOH溶液鋁片鋁鹽三套方案的比較：制取1mol Al(OH)3消耗的酸堿的量：實(shí)驗(yàn)方案H+/molOH-/mol方案133方案211方案33/43/4注：學(xué)生還會(huì)有其他的方案，可以逐一討論?！究偨Y(jié)】工業(yè)生產(chǎn)要綜合考慮原料