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，從小形成可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念；從最新的高考趨勢來看，關(guān)注社會關(guān)注環(huán)境保護也是高考化學(xué)的熱點問題，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、目標與含義的內(nèi)容，闡述不需過多，主要

2、是開拓學(xué)生視野，幫助學(xué)生形成科學(xué)發(fā)展觀的理念?；どa(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，溶進化學(xué)知識和用化學(xué)知識解決問題的能力。2.教學(xué)目標分析知識與技能：（1）幫助學(xué)生了解綠色化學(xué)的基本概念和目標。（2）引導(dǎo)學(xué)生理解常見化工生產(chǎn)中的環(huán)境保護的方法和任務(wù)。過程與方法：通過查閱文獻、網(wǎng)上搜索等方法，收集有關(guān)綠色化學(xué)、環(huán)境保護保護等信息；對收集的信息進行整理、分析、提煉和歸納。情感態(tài)度和價值觀：（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)生在解決問題中，體驗綠色化學(xué)，獲得認識上的飛躍，增強環(huán)保意識，資源意識，形成科學(xué)發(fā)展觀。3.教學(xué)重點、難點和關(guān)鍵本節(jié)課的關(guān)鍵是幫助學(xué)生運用綠

3、色化學(xué)的理念和化學(xué)知識解決工業(yè)生產(chǎn)或日常生活中的實際問題。二、教法分析本節(jié)內(nèi)容要借助于實驗、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：對比實驗“碘的升華”，一種做法是用燒杯加熱升華，用表面皿覆蓋凝華（這是敞開體系），另一種做法是密封的玻璃捶做升華和凝華實驗，從對比實驗中得出綠色化學(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、原則【學(xué)生活動】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（例如以下兩個）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，因此也稱環(huán)境友好化學(xué)或潔凈化學(xué)。綠色化學(xué)的目標，是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料，最大程度地節(jié)約能源，在各環(huán)節(jié)斗實現(xiàn)凈化和無污染的反應(yīng)途徑。它的過程為零排放和零污染，具體內(nèi)涵體現(xiàn)在五個“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”,指對一些無法替代，又無法回收、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)濟性原則，即盡量使參加反應(yīng)過程的原子都進入最終產(chǎn)物。（3）在合成方法中盡量不使用和不產(chǎn)生對人類健康和環(huán)境有毒有害的物質(zhì)。（4）設(shè)計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)，不得已使用時它們必須是無害的。（6）生產(chǎn)過程應(yīng)該在溫和的溫度和壓力下進行，

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害的物質(zhì)并且能進入自然生態(tài)循環(huán)。（11）發(fā)展適時分析技術(shù)以便監(jiān)控有害物質(zhì)的形成。（12）選擇參加化學(xué)過程的物質(zhì)，盡量減少發(fā)生意外事故的風險。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)展的過程1791年法國醫(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)過程如下：食鹽氨氣氨化碳酸氫鈉過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？1943年我國著名的化工專家候德榜博士發(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，為中國人贏得了

8、榮譽和尊重。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濾母液1氯化銨過濾母液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？【總結(jié)】一、從綠色化學(xué)看化工生產(chǎn)原理的設(shè)計：（1）原料充分利用（2）無三廢排放（3）反應(yīng)過程無毒無害二、從綠色化學(xué)看化學(xué)工業(yè)的污染治理【問題】請認真閱讀下列短文：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，但實際上要考慮諸多因素。近聞美國正在研究用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，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)上文回答問題：（1）寫出美國科學(xué)家研究方法的兩個方程式： ， 回收的SO2可以用來生產(chǎn) （填產(chǎn)品名稱）（2）用溴水吸收SO2的方程式為 ，你認為此方案是否應(yīng)該提倡？為什么？（3）請你運用已學(xué)知識，提出一種吸收SO2 的方法，并簡述理由。【總結(jié)】污染治理既要去除污染物，減少對環(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。【討論】現(xiàn)有鋁片、硫酸、氫氧化鈉溶液等原料，請設(shè)計不同的方案來制取等量的氫氧化鋁，并評價哪種方案較好，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：實驗方案H+/molOH-/mol方案133方案211方案33/43/4注：學(xué)生還會有其他的方案，可以逐一討論。【總結(jié)】工業(yè)生產(chǎn)要綜合考慮原料