第三节　环境保护与绿色化学

1、高中同步学案优化设计GAO ZHONG TONG BU XUE AN YOU HUA SHE JI第三节环境保护与绿色化学第八章2022内容索引0102课前篇 素养初探课堂篇 素养提升素养目标1.认识化学对环境保护的意义,提升科学态度与社会责任等学科核心素养。2.了解“绿色化学”的含义,知道在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。课前篇 素养初探【自主梳理】一、化学与环境保护1.环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏,以及工农业和人类生活所造成的环境污染。2.常见污染物及处理方法(1)工业“三废”:是指废水、废气、废渣,是主要的环境污染物。(2)大气污染物的来

2、源大气污染物主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。这些污染物在太阳辐射等因素的作用下,经过复杂变化形成次生污染物,在一定的天气条件下会造成酸雨、雾霾、光化学烟雾等污染现象。次生污染物形成示意图 (3)污水处理方法常用处理方法:物理法、化学法和生物法等。具体方法污染物处理方法细小悬浮物混凝剂法加入硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝等混凝剂,使污水中的细小悬浮物等聚集成较大颗粒,然后经沉淀、过滤除去其他溶解在水中的污染物根据其化学性质采用中和法、氧化还原法、沉淀法等进行处理(4)水华与赤潮 水体富营养化所致含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域,会出现水华、赤潮等水

3、体污染问题。二、绿色化学1.绿色化学也称环境友好化学,其核心思想是改变“先污染后治理”的观念和做法,利用化学原理和技术手段,减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质,实现从源头上减少或消除环境污染。2.最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,这时原子利用率为100%。【微思考】化合反应、加成反应和加聚反应符合绿色化学的思想,且原子利用率是100%,正确吗?提示 正确,化合反应、加成反应和加聚反应只得到目标产物,无副产物,故原子利用率是100%,符合绿色化学的思想。3.开发和利用自然资源,必须遵循减量化、再利用和再循环的原则,践行绿色发展理念,保护生态环境。【自

4、我检测】1.正误判断(正确的打“”,错误的打“”)(1)使用无磷洗衣粉,可彻底解决水体富营养化。()(2)将废电池深埋,可以避免其中的重金属污染。()(3)CO2、NO2和SO2都会导致酸雨的形成。()(4)CO2、CH4、N2都是造成温室效应的气体。()(5)田间焚烧秸秆可减少土壤废弃物污染。()(6)大脖子病是由于缺碘造成的,与环境污染无关。() 2.(2021北京平谷区高一期末)下列不属于大气污染防治措施的是() 答案 A解析 向酸性土壤中加入熟石灰,发生中和反应,改善植物生长的土壤环境,与大气污染防治无关,A符合题意;汽车尾气中含有氮氧化物、固体颗粒物等,汽车尾气净化排放,可减少对空气

5、的污染,B不符合题意;工业尾气中含有硫氧化物、氮氧化物等,对工业尾气回收处理,可减少对空气的污染,C不符合题意;用风能、太阳能等清洁能源替代化石燃料,减少污染性气体的排放,可有效防治大气污染,D不符合题意。3.(2021广东东莞高一期末)“绿水青山就是金山银山”。环境问题越来越受到人们的关注,造成环境问题的主要原因是人类活动中过度排放污染物或对自然资源过度开发利用。下列环境问题的治理不正确的是()A.温室效应减少化石燃料使用,开发清洁能源B.雾霾适当限号,减少汽车尾气排放及扬尘C.白色污染杜绝塑料袋的生产,从根源上治理D.水体污染节约用水,减少污水排放答案 C解析 二氧化碳是造成温室效应的主要

6、气体,可以通过减少化石燃料使用,开发清洁能源,从而减少二氧化碳的排放,A正确;雾霾是悬浮在空气中的烟、灰尘等物质,所以可以适当限号,减少汽车尾气排放及扬尘,B正确;白色污染是由于塑料制品的任意丢弃引起的,所以用布袋或纸袋代替塑料袋购物有利于减少白色污染,而不是杜绝生产塑料袋,C错误;节约用水和合理施用农药、化肥,可以减少水体污染,D正确。课堂篇 素养提升任务环境保护和绿色化学【问题探究】1.环境问题成为当前人类面临的重要问题,保护环境已成为可持续发展的主题。环境污染主要包括大气污染、水体污染和土壤污染等。(1)CO2能引起温室效应,故CO2属于大气污染物之一,所以应最大限度地杜绝CO2的排放。

7、这种观点正确吗?为什么?提示 不正确;CO2不属于大气污染物,CO2是植物进行光合作用的原料之一,应控制CO2的排放,使空气中CO2的含量在合理范围内。(2)为减少和消除煤炭燃烧产生的SO2,人们向煤炭中加入石灰石作为固硫剂,你知道其原理吗?写出相关反应的化学方程式。2.在汽车的排气管上安装“催化转化器”(用铂钯合金作催化剂),可以把汽车尾气中的有害气体CO、NO催化生成可参与大气生态循环的无毒气体CO2和N2,这种尾气处理的方法是否符合绿色化学的理念?提示 不符合。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。安装“催化转化器”这种尾气处理的方法是被动地治理污染,不符合

8、绿色化学的理念。【深化拓展】绿色化学理念(1)核心:利用化学原理和技术手段从源头上减少或消除产品在生产和应用中对环境的污染。(2)从环境上:强调从源头上消除污染,从一开始就要避免污染物的产生。(3)从经济上:提倡合理利用资源和能源,降低生产成本,尽可能提高原子利用率,最高目标是原子利用率为100%,即反应物原子全部转化为期望产物。【素能应用】典例以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题,请根据已知信息回答下列问题:(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是(填字母)。由上述四个反应可归纳出,原子经济性最高的是(填反应类型)。(2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一

9、。ClO2是一种性能优良的消毒剂,它可将废水中少量的CN-等有毒的酸根离子氧化而除去。请写出用ClO2将废水中的CN-氧化成无毒气体的离子方程式:,该方法的优点是 。(3)某饮用水厂由天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图如下:活性炭的作用是;O3消毒的优点是。答案 (1)AD加成反应(2)2ClO2+2CN- = 2CO2+N2+2Cl-产物为无毒、无害的Cl-、CO2和N2(3)吸附水中的有机物(或除去水中的异味)反应产物无毒、无害解析 (1)原子经济性高,即理论上原子的利用率尽可能达到100%,没有副产物。A、D两项中的原子利用率都是100%。(2)把CN-氧化成无毒气体,说明C、

10、N分别生成了CO2、N2,ClO2的还原产物应该是无毒的Cl-。(3)活性炭能吸附水中的有机物,从而除去异味。用O3消毒时,其产物为无毒无害的O2。【变式设问】由天然水制备纯净水(去离子水)的过程,能否利用Cl2或ClO2进行消毒?为什么?提示 不能;由天然水制备纯净水(去离子水),若用Cl2或ClO2进行消毒,在溶液中会生成Cl-。变式训练(原创题)2021年4月22日是第52个世界地球日,今年地球日活动周主题为“珍爱地球,人与自然和谐共生”。下列有关说法或做法正确的是()A.推广使用煤、石油和天然气,有利于缓解温室效应B.普通干电池不含环境污染物,可以随意丢弃C.在生产、流通和消费等过程中

11、实行“减量化、再利用、资源化”D.将高耗能、高污染的企业迁至偏僻的农村地区,提高贫穷地区居民收入答案 C解析 煤、石油和天然气都是化石燃料,完全燃烧都生成CO2,会加剧温室效应,A错误;普通锌锰干电池中含有重金属,随意丢弃易引起土壤污染和水体污染,B错误;将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区,不能减少污染物的排放,不能降低对环境的污染,D错误。 随堂检测1.(2021江苏淮安六校高一期末)化学与环境密切相关,下列有关说法正确的是()A.CO、NO、NO2都是大气污染物,在空气中都能稳定存在B.大气中SO2含量的增加会导致温室效应加剧C.汽车尾气的主要污染成分包括NO、CO和N2D.NO可用

12、于某些疾病的治疗答案 D解析 NO不能在大气中稳定存在,易被O2氧化生成NO2,A错误;大气中SO2含量的增加,会引起硫酸型酸雨,B错误;汽车尾气中NO和CO是主要污染物,N2不是污染物,C错误;NO在人体内具有扩张血管、增强记忆的功能,用于心血管疾病等的治疗,D正确。2.(2021福建福州高一期末)绿色化学的“原子经济性”是指在化学品合成过程中,合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多地转化到最终产物中,以下反应最符合绿色化学的“原子经济性”要求的是()A.甲烷与氯气反应制取四氯化碳B.以铜和浓硫酸为原料制取硫酸铜C.乙烯与水反应制取乙醇D.高温分解碳酸钙制取氧化钙答案 C解析 甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,生成多种有机产物,A错误;铜与浓硫酸在加热条件下反应生成CuSO4、SO2和H2O,产物有多种,不符合“原子经济性”要求,B错误;乙烯与水发生加成反应生成乙醇,产物只有一种,符合“原子经济性”要求,C正确;高温分解碳酸钙生成CaO和CO2,产物有两种,不符合“原子经济性”要求,D错误。3.人类生活离不开化学知识,下列叙述不正确的是()A.臭氧是饮用水的理想消毒剂之一,因为它杀菌能力