专题13环境保护与绿色化学（教材深度精讲）高一化学知识整合讲练（人教版2019）

专题13环境保护与绿色化学（教材深度精讲）【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析：依据常见的大气污染物、水污染物的成分和性质，分析治理污染的原理和方法。2.科学态度与社会责任：建立“绿水青山就是金山银山”的理念，具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。【知识导图】【目标导航】本专题主要考点：环境保护与绿色化学。试题多以化学在生产、生活中的应用、环境保护、科学技术等为载体，考查考生对化学与环境保护关系的认识，强化社会责任认识，同时要求芳生具有合理利用自然资源的观念和绿色化学思想。【重难点精讲】一、环境保护1.环境：主要是指人类的生存环境。2.环境问题：（1）由于人类不合理开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏（2）工农业生产和人类生活所造成的环境污染3.环境保护的主要任务（1）环境监测：对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据，承担的环境质量监测工作是进行环境质量评价和污染治理的基础。（2）治理工业三废(废水、废气、废渣)。（3）寻找源头治理环境污染的生产工艺：杜绝污染物的排放，从根本上解决环境问题。从人类生产活动的角度来说，污染物的排放大都是从物质的工业生产开始的，实施清洁能源生产既能满足人们的物质需求，又可以合理使用自然资源，同时能从根本上解决环境问题。4.环境污染：（1）概念：人类排放的污染物质超过了环境的自净能力，引起环境质量发生不良变化从而危害人类健康和生存的现象。（2）环境污染的分类：①按环境要素：分大气污染、水体污染、土壤污染。②按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。③按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染。（3）常见环境问题及危害环境问题主要污染物主要危害温室效应CO2造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等臭氧层空洞氟氯代烷、NOx到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害光化学烟雾碳氢化合物、NOx刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡白色污染废弃塑料制品①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产②混入生活垃圾中难处理、难回收③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡赤潮、水华废水中含氮、磷元素的营养物质使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化颗粒物污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康（4）酸雨及其治理①酸雨是指的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等的大范围危害。酸雨主要是由化石燃料的燃烧、金属矿物的冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。②治理：利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，进而控制酸雨等危害。针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱煤、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脱硫。③减少酸雨的措施a.开发新能源，如氢能，太阳能，水能，潮汐能，地热能等。b.使用燃煤脱硫技术，减少二氧化硫排放。c.工业生产排放气体处理后再排放。d.少开车，多乘坐公共交通工具出行。e.使用天然气等较清洁能源，少用煤【名师提醒】（1）酸雨中的酸度主要是硫酸和硝酸造成的。它们占总酸度的90%以上。我国酸雨以硫酸型为主，主要是燃烧含硫物向大气中排放SO2等酸性气体导致。（2）一般把pH小于的雨水称为酸雨，它包括雨、雪、雾、雹等降水过程。天然降水pH在6左右，这是大气中溶有CO2的缘故。5、工业“三废”（废气、废水、废渣）的处理1）大气污染(1)定义：大气污染物是指大气中危害人类和环境的人为污染物和天然污染物。CO2不属于大气污染物。说明：①目前计入空气污染指数的项目主要是SO2、NO2、CO、O3和可吸入颗粒物等。②“PM2.5”是指大气中直径小于或等于的颗粒物，又称细颗粒物或可入肺颗粒物(2)主要来源：除了自然因素外，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，以及这些污染物形成的次生污染物。(3)次生污染物的形成(4)主要危害：在太阳辐射等因素作用下，经复杂变化形成次生污染物，在一定天气条件下会造成酸雨、雾霾、光化学烟雾等污染现象。(5)常见工业废气的成分及处理工厂尾气主要成分处理方式硫酸厂尾气SO2、O2、N2等一般用氨水吸收硝酸厂尾气NO、NO2、N2、O2等一般用NaOH溶液吸收高炉煤气CO、CO2、N2等一般回收利用炼钢烟气Fe2O3烟尘、CO等一般回收利用焦炉气H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2等可用作燃料2）污水处理(1)污水主要成分:重金属盐、酸、碱等无机化合物；耗氧物质、石油和难降解的有机物以及洗涤剂等。(2)危害：往往含有复杂的成分，任意排放会导致土壤和水体的污染。(3)处理方法①常用的污水处理方法有物理法、化学法、和生物法等。②污水处理常用化学方法：中和法、氧化还原法、沉淀法等。(4)处理流程①一级处理：通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经一级处理后的水一般达不到排放标准，所以通常将一级处理作为预处理。②二级处理：采用生物方法(又称微生物法)及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。经二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。③三级处理：主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。3）固体污染物的处理（1）主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染。目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。（2）治理原则：应遵循无害化、减量化和资源化的原则，达到减少环境污染和资源回收利用的目的。【思考与讨论】p119参考答案：（1）①可以向燃煤中加入碳酸钙以减少二氧化硫的排放，同时生产可利用的石膏。其主要化学反应原理和类型为：CaCO3CaO+CO2↑，分解反应CaO+SO2CaSO3，化合反应2CaSO3+O2=2CaSO4，化合反应或氧化还原反应CaSO4+2H2O=CaSO4·2H20，化合反应CaSO4·2H20(石膏)可用于制作各种模型、医疗上的石膏绷带、水泥掺料等。②可以用氨水和稀硫酸吸收利用二氧化硫。其主要化学反应原理和类型为：SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3，化合反应(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O，复分解反应这样得到的SO2气体含量较高，可用作生产H2SO4的原料，同时得到的(NH4)2SO4可用作肥料。（2）导致水华、赤潮现象的原因，从农村方面来说，主要是人们的日常生活、水产及禽畜养殖等产生的污水或固体废弃物未经处理而排放，化肥的不当使用等；从城市方面来说，主要是人们的日常生活及工业生产等。水华、赤潮现象达到一定程度，会使饮用水(淡水)水源受到威胁，水生动物大量减少，生态遭到破坏，水产养殖业更是面临毁灭性打击。预防水华、赤潮现象的发生，一要少用或不用含氮、磷洗涤剂，合理使用化肥，适量向水产养殖区投放饲料等；二要对产生的含氮、磷的废水、固体废弃物做科学合理的处理。二、绿色化学1.概念：绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变“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，实现从源头减少或消除环境污染。2.绿色化学的核心思想（1）核心:改变“先污染后治理”的观念和做法。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。（2）从学科观点看：是化学基础内容的更新。即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。（改变反应历程）（3）从环境观点看：强调从源头上减少或消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）（4）从经济观点看：它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）3.原子经济性反应：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，原子利用率为100%。【名师提醒】原子利用率为100%的化学反应：无机反应中化合反应、有机反应中加成反应、加聚反应。4.绿色化学对化学反应的要求【思考与讨论】p120参考答案：以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙烷，其原子利用率为：采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为100%。满足原子利用率100%的化学反应包括化合反应、加成反应以及加聚反应。原子利用率=(期望产物的总质量/生成物的总质量)×100%，产率指的是某种生成物的实际产量与理论产量的比值。二者明显不同。【典题精练】考点1、考查环境污染的种类例1．（2023春·高一课时练习）环境污染已成为人类社会面临的重大问题，各种污染严重破坏生态环境。下列词语与环境污染无关的是①温室效应②赤潮③酸雨④光化学烟雾⑤臭氧空洞⑥水华⑦潮汐⑧大脖子病A．⑦⑧ B．②⑧ C．⑥⑦⑧ D．②⑥⑧【解析】①温室效应是因为CO2等温室气体造成的全球气候变暖，与环境污染有关；②水体中N、P元素严重超标，会引起藻类疯长，从而导致水中氧气含量降低，水生生物大量死亡，海水中成为赤潮，赤潮与环境污染有关；③酸雨是大量排放的SO2等酸性气体造成的大气污染，雨水，对植被、建筑物、土壤等造成很大伤害，与环境污染有关；④光化学污染来自于氮的氧化物和有机烃类在光的作用下的一系列复杂变化，与环境污染有关；⑤臭氧空洞是氟利昂等排放到空气中形成的，与环境污染有关；⑥水华是水体富营养化引起的污染，与环境污染有关；⑦潮汐是由地球自转引起的自然现象，与环境污染无关；⑧大脖子病是人体缺碘引起的，可以食用加碘盐解决，与环境污染无关；综上所述，⑦⑧与环境污染无关；故选A。【答案】A【名师点睛】明确环境污染的分类和成因，温室效应、赤潮、酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、水华属于常见的环境污染。考点2、考查环境污染的治理例2．（2023秋·河北邯郸·高一校考期末）下列叙述中正确的是

()①汽车尾气中的氮氧化物与光化学烟雾的形成有关②大量燃烧含硫燃料是形成酸雨的主要原因③硅是制造太阳能电池和光导纤维的主要原料④减少CO2排放，可遏制全球气候变暖⑤碘盐中的碘可以直接用淀粉检验⑥点燃的硫在氧气中剧烈燃烧，发出蓝紫色火焰，生成三氧化硫A．①③⑤ B．②③④⑤C．②④⑥ D．①②④【解析】由常见环境污染形成的原因可知，光化学烟雾与氮氧化物有关，酸雨与二氧化硫有关，温室效应与二氧化碳有关；制造光导纤维的主要原料为二氧化硅；合金易形成电化学腐蚀。①氧化物可导致光化学烟雾，故①正确；②大量燃烧含硫燃料生成二氧化硫，是形成酸雨的主要原因，故②正确；③二氧化硅是光导纤维的主要原料，故③错误；④减少CO2排放，可减少温室效应，遏制全球气候变暖，故④正确；⑤碘盐中的碘是以化合态存在的，不能直接用淀粉检验，故⑤错误；⑥硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，故⑥错误。答案选D。【答案】D【名师点睛】本题考查较为综合，涉及环境污染及治理、材料以及金属的腐蚀等知识，侧重于学生基础知识的考查，为高考常见题型和高频考点，注意相关基础知识的积累，难度不大。考点3、考查“绿色化学“的涵义例3．（2023秋·山东济南·高一济南一中校考期末）“绿色化学实验”已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是①实验室收集氨气采用图甲所示装置②实验室中做氯气与钠反应的实验时采用图乙所示装置③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应A．②③④ B．①②③ C．①②④ D．①③④【解析】①实验室采用图甲所示装置收集NH3，在收集的过程中用滴有酚酞的水检验NH3收集满并吸收逸出的NH3，防止污染环境，符合绿色化学的要求，①合理；②实验室中作Cl2与钠的反应实验时采用图乙所示装置，浸有碱液的棉球可以吸收多余的氯气，防止污染环境，符合绿色化学的要求，②合理；③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水作氨气与酸反应生成铵盐的实验，挥发的HCl气体和NH3会污染环境，不符合绿色化学的要求，③不合理；④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应，生成的氮氧化物可以收集在气球里，防止污染环境，符合绿色化学的要求，④合理；综上所述可知符合“绿色化学”要求的是①②④，故合理选项是C。【答案】C【名师点睛】绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个“新化学婴儿”。其特点有：①充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；②在无毒、无害的条件下进行化学反应，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接纳，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良好产品。考点4、考查原子经济的的涵义例4．（2023春·湖南邵阳·高一湖南省邵东市第一中学校考学业考试）按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物。下列反应符合“原子经济”原理的是A．Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2SO2↑+2H2OB．Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OC．CH2=CH2+Br