高中化学课程是现行高中化学课程结构的重要组成部分,在选修课程的教学过程中衔接必修课程,具有重要作用。下文是我为大家搜集整理的关于高一化学小论文的内容，欢迎大家阅读参考!
高一化学小论文篇1
浅谈高中化学教学情境创设
学习是师生交流互动的活动,传统的化学课堂教学模式以教师讲解为主,学生被动接受和机械练习为辅，学生的课业负担加重,个性和特长难以得到更大程度的发展。新课程改革的一个重要特点就是学生学习方式的改变，它要求学生由原来的“接受式学习”转变为“探究式学习”，以此激发学生的学习兴趣和学习动机。,在教学中创设问题情境,就是将化学知识与学生实际感受有机的结合,呈献给学生一个看得见、摸得着的教学背景，它可以是现实生产、生活材料，也可以是本学科的问题，还可以是其他学科的相关内容等。这样不但能激发学生的学习兴趣，唤起学生对知识的渴望和追求，而且为进一步学习提供了一种积极的情感体验，使他们积极主动地投入到学习中去因此，我们创设的教学情境应当从学生熟悉的生活经验和知识基础出发，充分挖掘各种情境资源，为课堂教学创设出生动活泼的学习情境，增强课堂教学的趣味性、新奇性、生动性、形象性和实效性，从而激发学生快速进入学习状态，以促进知识的主动意义建构以及知识、技能和情感态度价值观的和谐发展，提高课堂教学效率。
一、创设化学教学情境的基本要求
真实的情境不仅拥有认知上的价值，而且它最接近于学生的生活体验，能调动他们全部的感受力和过去生活中的经验。真实的情境有利于培养学生的观察、思维、和应用能力，有利于培养学生真实的本领，真实的情感、态度和价值观。为此，要保证化学教学的实效性，首先要确保化学教学情境的实效性。
1、对教师的要求
教师是情境的创设者，首先，教师自身必须要积累(最好保存在大脑里以便随时调用)大量化学史料、生活事件、社会热点等情境素材。因此教师平时要多途径地阅读化学史料，多留心生活中与化学有关的事件，多关注新闻报道、《探索·发现》中与化学有关的内容。其次，教师要充分挖掘教材深层次的东西，反复思考，这样才能创设出与教材内容相一致的情境。最后，教师要充分关注学生的直接经验和知识层次，等各方面信息，关注学生的直接经验反过来可以指导老师创设容易被学生接受的情境;熟悉学生的知识层次可以确定学生的“最近发展区”，创设让学生“跳一跳就能摘到桃子”的递进式问题情境，面向全体同学，让基础差的学生走得进去，基础一般的学生探得出来，基础好的学生探个明白。
教师是情境的“导游者”，在实施情境教学时，教师要充满激情，只有激情满怀，才能感染学生。教师在教学过程中，要动真情，说真话，讲真理，做真人;要紧密联系学生的思想实际，晓之以理，动之以情。
2、对学生的要求
学生是情境中的“游客”，是化学教学中的主体，因此要想充分领略化学课堂中的“无限风光”，首先，学生要在课前对教材进行必要的预习，预习可以让学生知道新课中知识的难易深浅，做到心中有数。其次 ，学生要在探究情境中努力参与体验，在问题情境中积极思考。因为学生的参与不仅是一种形式，更是一种亢奋、激发的状态。在这种状态下，学生或潜心思考，或积极争辩，或大胆陈述……通过种种途径，学生在知识技能上得到了发展，在过程中得到了体验，在情感态度价值观方面得到了激发。
3、对课堂的要求
课堂是教学情境创设的“阵地”，说它是“阵地”是因为课堂是师生、生生交流互动思维较量的场所，是智慧火花的“摇篮”。当然，师生、生生要促成交流互动思维较量，前提是教师创设了一个科学合理有效的教学情境，有了这样一个情境，学生才能主动“闯入”情境，进行“寻宝式”的探索。其次，教师与学生、学生与学生要建立起平等对话，畅所欲言。通过这些，我们的课堂才会焕发生命活力。
二、化学教学情境创设的方法
1、以生活创设情境 ，激起学生热爱生活、热爱化学
化学来源于生活，生活中处处包含化学。以生活创设情境，既可以让学生感到化学学习贴近生活，增强化学的亲近感,又能让学生感到化学学习最终为生活服务，增强学生的实践意识。
[案例1]：人教版 化学必修1关于氮的氧化物的导课片段
教师：我们这个时代是一个浮躁的时代，因此我们迫切需要一颗平静的心。现在，让我们静下心来，细细地去聆听一种大自然的声音。
学生：静静地坐在那儿，期待的眼神……
教师：播放声音《雷声》
雷声：由远至近，由轻到响，突然一声霹雳巨响，振聋发聩，顿时，幻灯片上出现一张雷电交加、倾盆大雨的图片，再自然地引出“新疆魔鬼谷”和“雷雨发庄稼”两个情境。 通过这样一种用“雷声”创设的情境来导课，使学生快速进入学习情境，身临其境，从而触景生情，起到了“先声夺人”的导课效果。
生活中包含了大量化学知识和情境，从学生熟悉的生活经验出发，创设学生熟悉的、感兴趣的、符合教学内容的情境，可以激发学生的求知欲望，还能增强学生更加关注生活中各种化学问题的意识，引发学生对生活中的化学现象的思考。
2、以实验创设情境，让学生体验过程，感受科学探索带来的无穷乐趣
化学是一门以实验为基础的自然科学，实验是化学学习的灵魂。在教学中，可以针对某个问题、某个环节精心设计实验，改变沉闷的气氛，活跃学生的思维，使课堂生动有趣。
[案例2]：在一支试管中加入几粒锌粒，倒入几毫升稀硫酸，让学生观察现象;另取一弯成螺旋状的铜丝深入到硫酸中并与锌粒接触，让学生观察现象。当学生观察到当铜丝插入后，铜丝上有气泡冒出时，实验现象与学生的原有知识发生认知冲突，学生的学习热情一下就被调动起来了。
3、通过化学史实创设教学情境，激发学生的学习兴趣
化学发展的历史是人类物质文明进步的历史，也是教学情境创设的优质素材。在教学中插入一些化学家的故事、物质发现的小故事等，将会激起学生强烈的学习兴趣。
[案例3]法拉第对生产照明用的煤气过程中产生的一种油状液体(长期无人问津)进行了长期的研究，结果发现了苯。法国化学家日拉尔等人确定了苯的相对分子质量为78，分子式为C6H6，苯分子中的含碳量如此之高令学家感到惊讶，如何确定它的结构式呢?学生
的学习热情会被较好的调动起来
4、通过科普故事创设教学情境，引发学生的好奇心
中学生受生理和心理的影响，对新鲜的事物总是具有强烈的好奇心。而在我们奇妙的世界上，众多和化学相关的故事，对中学生更是有着极大的吸引力。
[案例4]原电池教学情境设计：
格林太太有一口整齐的牙齿，但其中镶有两颗假牙：一颗是黄金的这是格林太富有的象征;一颗是不锈钢的这是一次车祸留下的痕迹。令人百思不解的是打从车祸以后，格林太太经常头疼、夜间失眠、心情烦躁„„尽管一些国际上知名的专家教授绞尽脑汁，但格林太太的病症未有丝毫的减轻，而且日趋严重„„她的病真的没有办法治吗?后来，一位化学家为格林太太揭开了病因。问化学家发现了什么呢?
5、通过社会热点创设教学情境，引发学生关注化学与社会的关系
化学与社会紧密相连，与社会生产及生命、环境等方面有着广泛而紧密的联系。如能源、材料、粮食等多方面，臭氧层的作用和保护，二氧化碳的功与过，酒精燃料、氢气、太阳能等新能源的利用，新型复合材料的研制和生产应用等。我们可以利用社会的热点问题提取素材创设教学情境。
[案例5]生活中的优质保鲜膜和劣质保鲜膜的鉴别，引入对聚乙烯和聚氯乙烯的学习。
三、化学教学情境创设应注意的问题
“学起于思，思源于疑”。学生探究知识的思维过程总是从问题开始的， 一个好的问题能够较好地激发学生强烈的求知欲和好奇心。因此，教师应努力创设一种适合学生探索、发现并构建新知识的问题情境，以唤醒学生探究学习的欲望和智慧，促进学生主动学习、积极探究，.
1.问题情境的设计要结合学生的实际情况,有利于知识的迁移形成。既要让学生通过思考能够体验成功，又要具有一定的目标取向，如一些能形成认知冲突、引起争论，能化抽象为形象、化难为易，能将认知一步步引向深入的问题等，去引导学生思维和探究。
2.问题情境的设计要有层次。如果问题太简单，没有“嚼头”，学生就提不起学习的兴趣;相反，问题若太难，学生的思维无法层层递进，即使充满解决问题的信心，但最后仍将被迫放弃，难以取得应有的效果。所以，问题的梯度和难度要适中，在学生的“最近发展区”，能让学生“力所能及”地加以解决，以利于知识的再现和正迁移。
3.问题情境的设计要有利于培养学生的思维能力。思维能力的培养是教学的根本，问题的设计要重在引导学生从不同角度去思考，从不同途径、用不同方法去探索;或启发学生打破常规，运用新思路、新方法去分析解决;或提供充分的感性材料，诱导学生对事物表象的分析以认识其实质，为学生创造一个宽松和谐向上，具有民主气氛的氛围。这样学生才敢问，另外教师要鼓励学生提问，从不敢问到大胆问，从简单的问题到有一定质量的问题，在问的过程中必然伴随着学生思维的不断发展。我们要让问题走进学生的头脑，对学生进行有意识的、有针对性的提问训练，这样就会强化学生的问题意识，也就会训练学生的思维。对于教师的问题要有一定的开放性，从不同角度，不同方式，也可以穿插其它学科的知识设计。如，“如何用精盐和水为反应物，在家庭条件下设计一个实验方案，制取家用消毒液?”“含有10个电子的粒子有哪些?”“用Cu为源料来制取CuO的方案有哪些，最好的是哪个?”等等。开放性问题具有一定的探索性，引发性，有抛砖引玉的功能，可以启迪学生的思维。
4.问题情境的创设要结合生产和生活实际，以培养学生的应用意识和分析解决实际问题的能力。“探究的问题不仅仅来源于书本，也来源于学生接触的社会生活实践” 。许多司空见惯的生活与生产实际，蕴含着丰富的化学知识，但学生往往不善于加以联系。教师要多挖掘一些与生产、生活实际乃至科技前沿相关的素材创设问题情境，“使学生在特定背景中进行建构认知活动” ，学用结合，以培养学生的应用意识，强化科学、技术、社会的教育，促进学生把所学知识内化为分析和解决实际问题的能力。
5.问题情境的创设要重在鼓励学生质疑问难和指导科学探究方法，以培养学生的问题意识、创新精神和科学探究能力。创设问题情境，一方面，要从引导学生自己发现问题、提出问题、分析与解决问题入手，着眼于探究学习方法的启迪与指导，使学生会学习、会探究，发展终身学习能力;另一方面，要营造宽松的氛围，让学生提出不同见解甚至是错误见解，使学生敢质疑、善质疑，从而培养学生的问题意识、创新精神和科学探究能力。
高一化学小论文篇2
试谈绿色化学
引言
世界化学化工产品已达到7万种之多，化工总产值约1万亿美元(中国约5000亿人民币)。化学品极大地丰富了人类的物质生活，提高了生活质量，并在控制疾病、延长寿命，增加农作物品种和产量，在食物的储存和防腐等方面起到了重要作用。但在生产、使用这些化学产品的过程中也产生了大量的废物，污染了环境，全世界目前每年产生的3亿至4亿吨危险废物(中国化学工业排放的废水，废气和固体废物分别占全球工业排放总量的22.5%，7.82%，5.93%)，给人类带来了灾难，所以，在现今社会中，一提起“化学”，很多人都要紧皱双眉。其实，这完全是因为对“化学”这门科学缺乏全面认识而造成的一种误解，只要你留心地观察和仔细地思考一下，在我们的衣食住行以及战胜疾病等方面，化工科技的进步，为人类带来巨大的益处。药品的发展有助治愈不少疾病，延长人类的寿命;聚合物科技创造新的制衣和建造材料;农药化肥的发展，控制了虫害，也提高了生产。样样都离不开化学家的帮助，可以毫不夸张地说，人类的生活离不开化学的发展。解决这一矛盾已成为21世纪人类环境问题的科学挑战。
正文
一、 概念
化学品的生产、使用与处理，给环境造成越来越严重的污染，起初人们试图通过减少废气、废水和固体废弃物的排放量来解决污染问题，而后又通过法规来对废弃物进行管理。现在，人们已经充分认识到：最佳的环境保护方法是从源头上防止污染的产生，而不是产生后再去治理。1991年，美国化学会提出了“绿色化学”的概念，作为从源头上防止环境污染的一种重要、策略和手段，越来越受到人们的关注。绿色化学(Green Chemistry)，是可持续发展的基本化学问题，是一门从源头阻止污染的化学，是国计民生急需解决的热点研究领域。
二、 绿色化学定义
绿色化学是一种以保护环境为目标来设计、生产化学产品的最新科技成果，是一门从源头上阻止污染的化学。 绿色化学概念从一提出来，就明确了它的现代内涵，是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大程度地节约能源，在各环节都实现净化和无污染的反应途径。
1) 绿色化学主要特点：
1. 充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料;
2. 在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放;
3. 提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”;
4. 生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。
2) 绿色化学的涵义：
1. 减量(Reduction)。既节省资源，减少“三废”的排放。
2. 重复使用(Reuse)。既是降低成本的需要，又是减废的需要，诸如
化学过程中催化剂，载体等。
3. 回收(Recycling)。可以有效实现“省资源、少污染、减成本”要
求，如回收未反应原料、回收副产物、回收助溶剂、催化剂、稳定
剂等非反应试剂。
4. 再生(Regeneration)。变废为宝，节省资源、能源，减少污染，
如离子交换树脂、磺化煤等。
5. 拒用(Rejection)。指对一些无法代替，又无法回收、再生和重复使
用、有毒副作用、污染作用的原料，拒绝在化学过程中使用。
三、 绿色化学的基本原理
三、 绿色化学的基本原理
1) 绿色化学的12项原则：
1.原子经济性。
2. 只要可行，应尽量采用毒性小的化学合成路线。
3.更安全的化学品的设计应能保留其功效，但降低毒性。
4. 应尽可能避免使用辅助物质(如溶剂 分离剂等)，如用时应是无毒的。
5. 防止污染的产生优于治理产生的污染。
6. 应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源。
7. 原料应是可再生的，而非将耗竭的。
8. 尽量避免不必要的衍生化步骤。
9. 催化性能试剂(有尽可能好的选择性)优于当量试剂。
10. 化工产品在完成其使命后，不应残留在环境中，而能降解为无害的
物质。
11. 在化学转换过程中，所选用的物质和物质形态应尽可能地降低发生
化学事故的可能性。
12. 在化学转换过程中，所选用的物质和物质形态应尽可能地降低发生
化学事故的可能性。
2) 对本原则的理解：
1. 采用无毒、无害的原料。化学研究和化工生产中经常采用有毒、有害的原料，如剧毒的光气、氢氰酸、苯类、醛类等原料和中间体，它们严重地污染环境并危害人类的健康。为了人类健康和社会安全，需要用无毒无害的原料代替它们来生产所需的化工产品这是绿色化学的一项重要任务。
2. 采用无毒、无害的催化剂。采用新型、高效、对环境友好、可回收的催化剂，可以提高反应的选择性，并避免副产物的生成，提高原子的利用率，减少有害物质对环境的排放。
3. 采用无毒、无害的溶剂。大量的与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质、分离和配方中所用的溶剂。当前广泛使用的溶剂在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成。有的会引起水源污染。因此。需要限制这类溶剂的使用。
四、 绿色化学与可持续发展
实现可持续发展战略已成为世界许多国家指导经济、社会发展的总体战略，即经济的发展必须和人口、环境、资源统筹考虑。1987年世界环境与发展委员会提出采用可持续发展的总原则是：“今天的人类不应以牺牲今后几代人的幸福而满足其需要。”可持续发展的核心思想是在经济发展的同时，注意保护资源和改善环境，合理地保护和改善环境为可持续发展提供物质基础。环境对发展的约束是由于不合理的发展破坏了环境所致，而合理的发展又为治理环境提供了更多的技术和资金 绿色化学是可持续发展的有效途径绿色化学提出全新产生绿色化学技术及驱动机制，从而提高人类从事物质生产的能力。它首先给人类 社会和自然环境带来积极影响，控制污染在时间上的延续和空间上的扩展，为可持续发展提供促进作用;它其次为人类可持续发展提供调节和制约的保护作用，它能够不断调整和平衡资源的有序开发和综合利用，制约利用资源的速度和规模，扬长避短，变害为利，减少和克服人类社会发展过程中给自然所造成的负面影响，保护濒临灭绝物种和不断减少使用资源，使人类社会和经济增长协调发展。再次绿色化学为可持续发展提供观察和监测的规划作用，如全球变暖、臭氧层被破坏等等环境问题，需要全球各国共同努力，而绿色化学的功能恰恰能够不断地观察和监测全球发展的表现和动向，对人类社会、经济、生态环境的发展的决策和行动提供智力支持，从而形成有效的规划蓝图。由此可见，绿色化学为人类的可持续发展提供完整的体系和方式，是可持续发展的必由之路。
综上所述，绿色化学彻底抛弃了“先发展、后治理”，发展经济以牺牲环境为代价的发展模式，进而采用绿色的与环境友好相结合的发展模式，从源头上堵住污染的产生，从根本上减少或消除污染，满足了现代社会可持续发展的要求，是一条人口增长、经济发展、社会进步、环境治理和节约资源相互协调发展的必由之路。
五、 绿色化学的发展方向
从绿色化学的目标来看有两方面必须重视：一是开发以“原子经济性”为基本原则的新化学反应过程，另一个是改进现有化学上业，减少和消除污染。
发展方向如下：
1. 新的化学反应过程研究。
2. 传统化学过程的绿色化学改造。
3. 能源中的绿色化学问题和洁净煤化学技术。
4. 资源再生和循环使用技术研究。
5. 综合利用的绿色生化工程。如用现代生物技术进行煤的脱硫、微生物造
纸以及生物质能源等的研究。
结束语
展望21世纪，我国的工业化，城市化将继续发展，人口还要增加，对化学工业的需求也将增多，而传统化学工业虽在农药、聚合物、材料科学、去污剂、石油添加剂、水处理、废物处置等方面做出了巨大贡献，另一方面它也带来了一个负面影响——环境污染，增加了对环境的压力。而人民群众对改善环境、提高生活质量的要求又越来越强烈。党中央、国务院反复强调：“保护环境是我国的一项基本国策，是可持续发展战略的重要内容，直接关系到现代化建设的成败和中华民族的复兴”，“加快经济建设，决不能以破坏环境为代价，决不能把环境保护同经济建设对立起来或割裂开来，决不能走先污染后治理的老路，那样代价太大”，“建设项目必须实行环境污染治理设施与主体工程‘三同时’(同时设计、同时施工、同时投入运行)的规定。大力推行清洁生产”，“防止资源浪费”。绿色化学以其“原子经济性”为基本原则，一方面充分利用资源防止浪费，另一方面实现“零排放”，达到不污染环境的效果。因此，它对于我国的现代化建设和人类未来生活都有着不可估量的巨大意义。只要我们提高科技水平，用好绿色化学技术，搞好搞活我国经济，使我们祖国的水更清，天更蓝，山川更秀美，营建人类的美好家园。
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当今，化学的发展非常迅速。在20世纪发现和人工合成的化合物的种类是2285万多种，是此之前发现的所有化合物总数的41倍强。但“化学家太谦虚”，20世纪化学取得的辉煌成就，并未获得社会应有的认可。
1 化学所面临的挑战
1.1 化学的形象正在被与其交叉的学科的巨大成功所埋没
化学是一门中心科学，化学与生命、材料等八大朝阳科学有非常密切的联系，产生了许多重要的交叉学科，但化学作为中心学科的形象反而被其交叉学科的巨大成就所埋没。化学这门重要的中心科学（central science）反而被社会看作是伴娘科学（bridesmaid science）而不受重视。
1.2 化学正被各种各样的环境污染问题所困扰
化学的发展在不断促进人类进步的同时，在客观上使环境污染成为可能，但是起决定性的是人的因素，最终要靠人们的认识不断提升来解决这个问题。一些著名的环境事件多数与化学有关，诸如臭氧层空洞、白色污染、酸雨和水体富营养化等；另一方面把所有的环境问题都归结为化学的原因，显然是不公平的，比如森林锐减、沙尘暴和煤的燃烧等。这当然与化学没有树立好自己的品牌有关系，在最早的化学工艺流程里面，根本没有把废气和废渣的处理纳入考虑范围，因此很多化学工艺都是会带来环境污染的。现在，有些人把化学和化工当成了污染源。人们开始厌恶化学，进而对化学产生了莫名其妙的恐惧心理，结果造成凡是有“人工添加剂”的食品都不受欢迎，有些化妆品厂家也反复强调本产品不含有任何“化学物质”。事实上，这些是对化学的偏见，监测、分析和治理环境的却恰恰是化学家。
2 绿色化学是应对挑战的必然
科学不但要认识世界和改造世界，还要保护世界。化学也如此，为了应对化学所面临的挑战，提倡绿色化学是刻不容缓。
2.1 绿色化学的概念
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学，是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放和零污染，是一门从源头阻止污染的化学。绿色化学不同于环境保护，绿色化学不是被动地治理环境污染，而是主动的防止化学污染，从而在根本上切断污染源，所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。
2.2绿色化学的产生及其背景
当今，可持续发展观是世人普遍认同的发展观。它强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展，既要发展经济，又要保护自然资源和环境，使子孙后代能永续发展。绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理论。在1984年，美国环保局(EPA)提出“废物最小化”，这是绿色化学的最初思想。1989年，美国环保局又提出了“污染预防”的概念。 1990年，美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令,将污染的防止确立为国策,该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词。1992年，美国环保局又发布了“污染预防战略”。1995年，美国政府设立了“总统绿色化学挑战奖”。1999年英国皇家化学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂志，标志着绿色化学的正式产生。我国也紧跟世界化学发展的前沿，在1995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。
2.3 绿色化学的核心内容
原子经济性是绿色化学的核心内容，这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家Trost（为此他曾获得了1998年度的“总统绿色化学挑战奖”的学术奖）提出的，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”。他用原子利用率衡量反应的原子经济性，认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中。绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。原子利用率的表达式是：
原子利用率= （预期产物的式量/反应物质的式量之和）×100%
如无公害氧化剂过氧化氢的制备可采用乙基蒽醌法，即由氢和氧在2-乙基蒽醌和Pd为催化剂作用下直接合成，2-乙基蒽醌复出并可循环使用。此反应原子利用率为100%，体现了原子经济性，减少废物的生成和排放,是典型的零排放例子。
2.4 绿色化学的12项原则和5R原则
为了简述了绿色化学的主要观点，P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出绿色化学的12项原则，这12项原则对我们今后从事绿色化学的研究具有一定的指导作用。
Ⅰ．防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。
Ⅱ．讲原子经济——应该设计这样的合成程序，使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。
Ⅲ．较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法，使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。
Ⅳ．设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。
Ⅴ．溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料（如溶剂或析出剂）当不得已使用时，尽可能应是无害的。
Ⅵ．设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。
Ⅶ．用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之变坏。
Ⅷ．尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应（用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程），因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。
Ⅸ．催化作用——催化剂（尽可能是具选择性的）比符合化学计量数的反应物更占优势。
Ⅹ．要设计降解——按设计生产的生成物，当其有效作用完成后，可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。
Ⅺ．防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。
Ⅻ．特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中，反应物（包括其特定形态）的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。
为了更明确的表述绿色化学在资源使用上的要求，人们又提出了5R理论：
Ⅰ．减量——Reduction 减量是从省资源少污染角度提出的。减少用量、在保护产量的情况下如何减少用量，有效途径之一是提高转化率、减少损失率。②减少“三废”排放量。主要是减少废气、废水及废弃物（副产物）排放量，必须排放标准以下。
Ⅱ．重复使用——Reuse 重复使用这是降低成本和减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，从一开始就应考虑有重复使用的设计。
Ⅲ．回收——Recycling 回收主要包括：回收未反应的原料、副产物、助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。
Ⅵ．再生——Regeneration 再生是变废为宝，节省资源、能源，减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在工艺设计中应考虑到有关原材料的再生利用。
Ⅴ．拒用——Rejection 拒绝使用是杜绝污染的最根本办法，它是指对一些无法替代，又无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用。
3 绿色化学的发展前景
3.1反应原料的绿色化 即反应原料符合5R原则。
3.2原子经济性反应 在基本有机原料的生产中，已有一些原子经济性反应的典范，如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸和从丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。
3.3高效合成法 不涉及分离高效的的多步合成无疑是洁净技术的重要组成部分。
3.4.提高反应的选择性———定向合成 如不对称合成。
3.5.环境友好催化剂 例如在正己烷的裂解反应中，固体酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的选择性，更小的腐蚀性。
3.6.物理方法促进化学反应 如微波引发和促进Diels Alder反应、Claisen重排、缩合等许多重要的有机反应。
3.7.酶促有机化学反应 酶促有机化学反应有高效性、选择性、反应条件温和和自身对环境友好等特点。
3.8溶剂 化学污染不仅来源于原料和产品,而且与反应介质、分离和配方中使用的溶剂有关,有毒挥发性溶剂替代品的研究是绿色化学的重要研究方向。如超临界流体、水相有机合成和室温熔盐溶剂等。
3.9.计算机辅助绿色化学设计和模拟 在化学化工领域,计算机已广泛用于构效分析、结构解析、反应性预测、故障诊断及控制等许多方面。无疑,计算机在寻找符合绿色化学原则的最佳反应路线、化工过程最优化、产品设计等方面推动了绿色化学的更快发展。
3.10环境友好产品 如可降解塑料、环境友好农药、绿色燃料、绿色涂料和CFCs替代物等。
绿色化学为化学的发展注入了新的活力，在21世纪化学必将大有可为。
绿色催化剂的应用及进展
摘要]对新型绿色催化剂杂多化合物的研究进展进行了综述，主要介绍了杂多化合物在催化氧化、烷基化、异构化等石油
化工领域的研究现状，并对其应用和发展前景做了总结和评述。
[关键词]杂多化合物；绿色化工催化剂；展望
随着人们对环保的日益重视以及环氧化产品应
用的不断增加，寻找符合时代要求的工艺简单、污染
少、绿色环保的环氧化合成新工艺显得更为迫切。20
世纪90年代后期绿色化学[1，2]的兴起，为人类解决化
学工业对环境污染，实现可持续发展提供了有效的手
段。因此,新型催化剂与催化过程的研究与开发是实
现传统化学工艺无害化的主要途径。
杂多化合物催化剂泛指杂多酸及其盐类，是一类
由中心原子(如P、Si、Fe、B等杂原子及其相应的无机
矿物酸或氢氧化物)和配位原子(如Mo、W、V、Ta等多
原子)按一定的结构通过氧原子桥联方式进行组合的
多氧簇金属配合物，用HPA表示[3-6]。HPA的阴离子结
构有Keggin、Dawson、Anderson、Wangh、Silverton、
Standberg和Lindgvist 7种结构。由于杂多酸直接
作为固体酸比表面积较小(＜10 m2/g)，需要对其固
载化。固载化后的杂多酸具有“准液相行为”和酸碱
性、氧化还原性的同时还具有高活性，用量少，不腐蚀
设备，催化剂易回收，反应快，反应条件温和等优点而
逐渐取代H2SO4、HF、H3PO4应用于催化氧化、烷基化、异
构化等石油化工研究领域的各类催化反应。
1杂多酸在石油化工领域的研究进展
随着我国石油化工工业的快速发展，以液态烃为
原料制取乙烯的生产能力在不断增长，而产生的副产
物中有大量的C3～C9烃类，其化工综合利用率却仍然
较低，随着环保法规对汽油标准中烯烃含量的严格限
制，如何在不降低汽油辛烷值的情况下，生产出高标
号的环境友好汽油已是我国炼油业面临的又一个技
术难题。目前，催化裂化副产物C3～C9烃类的催化氧
化、烷基化、芳构化以及C3～C9烃类的回炼技术已成
为研究的热点。因此，催化裂化C3～C9烃类的开发与
应用将有着强大的生产需求和广阔的市场前景。
1.1催化氧化反应
杂多酸(盐)作为一类氧化性相当强的多电子氧
化催化剂，其阴离子在获得6个或更多个电子后结构
依然保持稳定。通过适当的方法易氧化各种底物，并
使自身呈还原态，这种还原态是可逆的，通过与各种
氧化剂如O2、H2O2、过氧化尿素等相互作用，可使自身
氧化为初始状态，如此循环使反应得以继续。用杂多
酸作催化剂使有机化合物催化氧化作用有两种路线
是可行的[7]：①分子氧的氧化：即氧原子转移到底物
中；②脱氢反应的氧化。
将直链烷烃进行环氧化是生产高辛烷值汽油的
重要途径之一。Bregeault等[8]研究了在CHCl3-H2O
两相中，在作为具有催化活性的过氧化多酸化合物的
前体的杂多负离子[XM12O40]n-和[X2M18O62]m-以及同多
负离子[MxOy]z-(M=Mo6+或W6+；X=P5+，Si4+或B3+)的存在
下，用过氧化氢进行1-辛烯的环氧化反应时，负离子
[BW12O40]5-、[SiW12O40]4-和[P2W18O62]6-都是非活性的，并
且许多光谱分析法表明它们的结构在反应过程中没
有发生变化。[PMo12O40]3-表现出很低的活性，而
[PW12O40]3-、H2WO4和[H2W12O42]10-都表现出高活性。反应
中Keggin型杂多负离子[PW12O40]3-被过量的过氧化
氢分解而形成过氧化多酸{PO4[WO(O2)2]4}3-和
[W2O3(O2)4(H2O)2]2-，而这两种活性物种在环氧化反应
中起到了重要的作用。1.2烷基化反应
石油炼制工业上，烷烃烷基化、烯烃烷基化及芳烃烷基化反应是生产高辛烷值清洁汽油组分的环境
友好工艺。但以浓硫酸和氢氟酸作为催化剂的传统烷
基化工艺因氢氟酸的毒性和浓硫酸的严重腐蚀性受
到了很大的限制。
C4抽余液是蒸气裂解装置产生的C4馏份经抽提
分离丁二烯后的C4剩余部分，其中富含大量的1-丁
烯和异丁烯。如何利用C4抽余液中的异丁烯和1-丁
烯是C4抽余液化工利用的关键。异丁烯是一种重要
的基本有机化工原料，主要用于制备丁基橡胶和聚异
丁烯，也用来合成甲基丙烯酸酯、异戊二烯、叔丁酚、
叔丁胺等多种有机化工原料和精细化工产品。1-丁
烯是一种化学性质比较活泼的a-烯烃，其主要用途
是作为线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体，也用
于生产聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等直链或支链
烯烃、仲丁醇、甲乙酮、顺酐、环氧丁烷、醋酸、营养药、
农药等。特别是自20世纪70年代LLDPE工业化技术
开发成功以来，随着LLDPE工业生产的蓬勃发展，国
内外对1-丁烯的需求与日俱增，已成为发展最快的
化工产品之一。
刘志刚[9]等用浸渍法制备了Cs+、K+、NH4+的SiPW12
杂多酸盐类和SiO2负载的SiPW12杂多酸，在超临界
条件下评价了它们对异丁烷和丁烯烷基化的催化作
用。结果表明，它们的活性和选择性大小顺序是当阳
离子数相同时，Cs+盐＞K+盐＞NH4+盐。
(NH4)2.5H1.5SiW12O40尽管催化活性不高，但对C8产物的
选择性达到83.48％；Cs2.5H1.5SiW12O40具有很高的催化
活性，但其对C8产物的选择性却只有62.47%。
1.3异构化反应
汽油的抗爆性用异辛烷值表示，直链烃异构化是
生产高辛烷值汽油的重要手段。C5～C6烷烃骨架异构
化旨在提高汽油总组成的辛烷值，反应受平衡限制,
低温有利于支链异构化热动力学平衡。为达到最大的
异构化油产率，C5～C6烷烃异构化应在尽可能低的温
度和高效催化剂存在下进行。烷烃骨架异构化是典型
的酸催化反应，最近发现有较多的固体酸材料（其酸
强度高于H-丝光沸石)可用于轻质烷烃骨架异构化，
其中，最有效的有基于杂多酸(HPA)的催化材料和硫
酸化氧化锆、钨酸化氧化锆(WOx-ZrO2)。
2绿色催化剂
绿色化学对催化剂也提出了相应的要求[1,2]：（1）
在无毒无害及温和的条件下进行；(2)反应应具有高
的选择性，人们将符合这两点的催化剂称之为绿色催化剂。
由于一些杂多酸化合物表现出准液相行为，极性
分子容易通过取代杂多酸中的水分子或扩大聚合阴
离子之间的距离而进入其体相中，在某种意义上吸收
大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液，其状态介
于固体和液体之间，使得某些反应可以在这样的体相
内进行。作为酸催化剂，其活性中心既存在于“表相”，
也存在于“体相”，体相内所有质子均可参与反应，而
且体相内的杂多阴离子可与类似正碳离子的活性中
间体形成配合物使之稳定。杂多酸有类似于浓液的
“拟液相”，这种特性使其具有很高的催化活性，既可
以表面发生催化反应，也可以在液相中发生催化反
应。准液相形成的倾向取决于杂多酸化合物和吸收分
子的种类以及反应条件。正是这种类似于“假液体”的
性质致使杂多酸即可作均相及非均相反应，也可作相
转移催化剂。陈诵英[10]等用二元杂多酸为催化剂，双
氧水为氧化剂，醋酸为溶剂，催化氧化三甲基苯酚
(TMP)合成三甲基苯醌(TMBQ)，这与传统方法先用发
烟硫酸磺化TMP，然后在酸性条件下用固体氧化剂氧
化得到TMBQ相比，能减少排放大量废水以及10 t以
上的固体废物，且其摩尔收率可达86％，大大提高了
原子利用率。刘亚杰[11]等采用一种性能优良的环境友
好的负载型杂多酸催化剂(HRP-24)合成二十四烷基
苯。HR-24属于一种大孔、细颗粒、强酸性的固体酸
催化剂，大孔和细颗粒有利于大分子烯烃的扩散，且
不容易被长链烯烃聚合形成的胶质堵塞孔道，而强酸
性可使催化剂在较低温度下就具有较高的催化活性。
实验表明，在反应温度和压力较低的情况下(120℃
和0.1～0.2 MPa)，烯烃的转化率和二十四烷基苯的
选择性都接近100%。Furuta等[12]采用Pd-H3SiW12O40
催化乙烯在氧气和水存在下氧化一步合成了乙酸乙
酯，简化合成工艺，与绿色化学相适应。刘秉智[13]以活
性炭负载磷钼钨杂多酸为催化剂，用30%双氧水催化
氧化苯甲醇合成苯甲醛，苯甲醛收率可达74.8%。与
国内同类产品的生产工艺相比，其具有催化活性好，
反应条件温和，生产成本低廉，催化剂可重复使用，对
设备无腐蚀性，不污染环境，是一种优良的新型合成
工艺路线，具有一定的工业开发前景。
3展望
虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得到完善，但
大多数催化剂仍停留在实验阶段，催化剂性能不稳
定，制备过程复杂，性价比低是制约其工业化应用的
主要原因，但从长远角度考虑，采用绿色化工催化剂
是实现生产零污染的一个必然趋势。环境友好的负载
型杂多酸催化剂既能保持低温高活性、高选择性的优
点，又克服了酸催化反应的腐蚀和污染问题，而且能
重复使用，体现了环保时代的催化剂发展方向。今后
的研究重点应是进一步探明负载型杂多酸的负载机
制和催化活性的关系，进一步解决活性成分的溶脱问
题，并进行相关的催化机理和动力学研究，为工业化
技术提供数据模型，使负载型杂多酸早日实现工业化
生产，为石油化工和精细化工等行业创造更大的经
济、社会效益。
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