高中化学新人教必修第二册第8章第3节环境保护与绿色化学课件（43张）

第三节环境保护与绿色化学

一、化学与环境保护1.环境问题与环境保护(1)环境问题

(2)环境保护的任务必备知识·自主学习2.三废的治理(1)大气污染①大气污染物的来源②次生污染物的形成(2)污水处理①污水处理方法②污水处理的流程流程处理方法除去物质达到效果一级处理_____方法:用格栅间、沉淀池等除去污水中_______的污染物一般达不到排放标准二级处理_____方法(又称_______法)及某些化学方法除去水中的可降解有机物等污染物一般可以达到国家规定的排放标准三级处理化学_______、____________、___________和_________等对污水进行深度处理和净化可用于绿化和景观用水等物理不溶解生物微生物沉淀法氧化还原法离子交换法反渗透法(3)固体废弃物的处理遵循的原则及达到的目的【自主探索】

(1)二氧化碳能造成温室效应,它是大气污染物吗?提示:CO2不属于大气污染物。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,它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。包括颗粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、其他有害物质等。(2)含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。工业上消除和回收利用它们所依据的化学反应有哪些?分别属于什么反应类型?提示:①可用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、氨水等吸收SO2。CaO+SO2CaSO3(化合反应)、2CaSO3+O22CaSO4(化合反应、氧化还原反应)、SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO3(化合反应)。②一般采用CH4、H2、NH3等在催化剂作用下使NO2还原生成N2、CO2、H2O等无害气体。CH4+2NO2N2+CO2+2H2O(氧化还原反应)2NO2+4H2N2+4H2O(置换反应、氧化还原反应)8NH3+6NO27N2+12H2O(氧化还原反应)△====△====催化剂△====催化剂△====催化剂△====(教材二次开发)教材中写到“常用的污水处理方法有物理法、化学法和生物法等,化学法包括中和法、氧化还原法和沉淀法等。”使用硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝作沉淀剂除去污水中悬浮物的原理是什么?除去废水中重金属离子Hg2+采用什么方法?加入什么试剂?提示:①硫酸亚铁被空气氧化为Fe3+,硫酸铝和聚合氯化铝提供Al3+,从而形成Fe(OH)3(胶体)和Al(OH)3(胶体),胶粒表面积大,吸附废水中悬浮物形成沉淀,过滤除去。②采用沉淀法,加入沉淀剂Na2S,Hg2++S2-====HgS↓,过滤除去。二、绿色化学1.绿色化学(1)核心与最高目标(2)绿色化学示意图2.开发和利用自然资源遵循的原则【自主探索】

(1)(前后串联)所学无机、有机反应类型中哪些符合绿色的最高目标?提示:化合反应、加成反应和加聚反应中原子利用率是100%。(2)(情境思考)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与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符合绿色化学的概念吗?提示: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。而此处理污染方式是被动地治理污染,不符合绿色化学的概念。污染分类及污染物的来源化石燃料的燃烧和工业生产农业生产和日常生活中环境污染大气污染水污染土壤污染工业“三废”废气废水废渣农药、化肥、生活污水废气和颗粒物农药、化肥、生活污水燃烧含硫的燃料工业排出的废气汽车尾气……酸雨的形成NOSO2空气阳光、尘埃NO2SO3HNO3H2SO4酸雨(pH＜5.6)H2SO3途径1：2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O＝2HNO3+NO途径3：SO2＋H2O＝H2SO3、2H2SO3＋O2＝2H2SO4途径2：空气中飘尘的催化作用，2SO2＋O2=====2SO3、SO3＋H2O＝H2SO4催化剂方法：物理法方法：化学法和物理化学法主要是混凝法，混凝剂：硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁等化学沉淀法、氧化还原法吸附、离子交换、萃取、电渗析、反渗透法等目的：除去不溶解的污染物目的：除去可降解的有机物等污染物目的：除去不溶解的污染物污水处理流程可排放的水未经处理的污水污水一级处理二级处理三级处理设备：格栅间、曝气沉沙池、初次沉淀池设备：曝气池、二次沉淀池设备：沉淀池（深度处理）方法：微生物法和某些化学法反应过程反应产物反应物安全的生产工艺提高能源的利用率绿色化学示意图无毒、无害原料可再生资源应用无毒、无害的催化剂环境友好产品（安全、可降解和再利用）应用无毒、无害的溶剂原子经济性反应高选择性反应关键能力·合作学习知识点常见环境问题与绿色化学

1.常见环境问题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破坏氟氯代烷、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,使人生病甚至死亡环境问题主要污染物主要危害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,导致动物死亡赤潮和水华废水中含氮、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PM2.5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2.绿色化学(1)绿色化学的特点①开发绿色反应,将原子利用率提高到100%。②使用无毒、无害、可再生的原料、催化剂、溶剂。③开发绿色工艺。④开发和生产绿色产品。(2)原子经济原子经济要求反应物的原子全部转化为期望的最终产物,原子利用率达到100%,也就是说在化学反应过程中不产生任何废物。化学反应的原子经济好坏用原子利用率来衡量。【合作探究】(1)(思维升华)防止环境污染,用化学方法处理“工业三废”是一种重要的手段。这种措施是否符合绿色化学的理念?(宏观辨识与微观探析)提示:不符合。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上消除或减少对环境的污染,即不产生或少产生污染物,而不是产生污染后再治理。(2)(情境应用)十八大以来,习近平总书记在多个场合强调,“绿水青山就是金山银山”,对环境生态保护尤为重视。下列说法符合绿色化学理念的是哪些?①开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车,以解决城市机动车尾气排放问题②利用有机垃圾发酵生产沼气作生活燃料③将造纸废水通过高压水井压到地下,节约成本④积极开发废旧电池的综合利用技术,解决电池中的重金属对土壤和水体的污染提示:①②④。开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车,可以减少污染性气体的排放,改善空气质量,①符合;利用有机垃圾生产沼气,可以减少对其他形式不可再生能源的使用,②符合;造纸的废水中含有有毒、有腐蚀性的物质,将造纸废水通过高压水井压到地下,会污染土壤和地下水,③不符合;电池中的重金属污染土壤和水源,应积极开发废旧电池的综合利用技术,④符合。(3)(教材二次开发)教材中指出“绿色化学的核心思想是利用化学原理和技术手段,实现从源头减少或消除环境污染”。从源头减少或消除酸雨对环境的污染,你能提出哪些措施?提示:①减少或消除原料煤中存在的有害元素硫的措施:a.采用原煤脱硫技术、降低原煤的含硫量;b.改进燃烧装置和燃烧技术,提高燃烧效率,减少SO2的排放。②减少或消除煤燃烧或工业尾气产生的SO2的措施:用Ca(OH)2、氨水等碱液吸收。(情境应用)工业废气中SO2必须消除,既可防止污染,又可回收利用。现有如下吸收废气的流程图:方案Ⅱ:石灰—石膏法某化学兴趣小组的同学对方案Ⅰ、方案Ⅱ进行了认真分析评价,然后设计出了方案Ⅲ:方案Ⅲ:双碱法与方案Ⅰ、Ⅱ对比,方案Ⅲ有哪些优点?提示:方案Ⅲ体现了绿色化学观念。①中间产物NaOH可循环利用,降低了成本,符合资源再循环的原则;②副产物CaSO4可加工成有用物质石膏,石膏属于环境友好产品;③污染物零排放。【典例示范】【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)。

A.CH2====CH2+HClCH3CH2ClB.CH3CH2OH+HClCH3CH2Cl+H2OC.CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HClD.CH2====CHCl+H2CH3CH2Cl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)。

催化剂催化剂光(2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。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___________________。

【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)明确原子经济性的含义;(2)能够读懂题目信息,从题目信息中获取解题的方法和思路。【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、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。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【母题追问】(1)上题(2)中的ClO2也可以用于自来水的消毒,利用了它的什么性质?提示:氧化性。(2)上题(3)中水的净化过程采用了什么处理方法?提示:前4个过程属于物理方法,O3消毒属于化学方法。【素养训练】

(2020·杭州高一检测)下列做法与建设天蓝、地绿、水清的美丽中国相违背的是 (

)【解析】选B。推广光伏发电,可以减少化石燃料的使用,故A正确;使用一次性塑料餐具属于资源浪费,且不可降解,造成白色污染,故B错误;杜绝在湿地、绿地乱搭乱建符合青山绿水的要求,故C正确;关停排放严重超标的企业有利于环境的保护,故D正确。【加固训练】1.以节能减排为基础的低碳经济是维持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是 (

)A.发展氢能和太阳能B.限制塑料制品的使用C.提高原子利用率,发展绿色化学D.尽量用纯液态有机物代替水作溶剂【解析】选D。所谓低碳经济,是指在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能减少煤炭、石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到社会经济发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。发展氢能和太阳能、限制