8.3环境保护与绿色化学（带答案解析）高一化学精讲讲义（人教版2019）

第三节环境保护与绿色化学【学习目标】了解环境污染的主要因素、危害及防治的方法，认识化学对环境保护的重要意义。2．了解“绿色化学”“原子经济性反应”的内涵，知道它们在对利用资源、保护环境中的重要意义。【主干知识梳理】一、化学与环境保护1、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，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染(2)环境保护的任务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(3)常见的环境污染与危害2、大气污染(1)污染物主要来源：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(2)次生污染物的形成：这些污染物在太阳辐射等因素作用下，经过复杂变化形成此生污染物。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。具体形成过程如下：(3)酸雨形成及防治=1\*GB3①约为CO2酸雨是指pH小于5.6的雨水，CO2不会导致酸雨，NO2或SO2都会导致酸雨，酸雨的形成主要人为排放的氮氧化物和硫氧化物等酸性气体转化而成的②a．SO2+H2OH2SO32H2SO3+O2=2H2SO4(酸雨在空气中酸性增强的原因)b．主要来源：主要是煤等化石燃料的燃烧c．开发新能源、处理工业废气、燃煤脱硫石灰石脱硫：在煤中添加石灰石作为脱硫剂，可以减少煤燃烧时产生的SO2，发生反应的化学方程式如下：2CaCO3＋O2＋2SO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CaSO4＋2CO2用CaO脱硫：CaO＋SO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSO3、2CaSO3＋O22CaSO4(或2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))2CaSO4)用Ca(OH)2脱硫：Ca(OH)2＋SO2=CaSO3＋H2O、2CaSO3＋O22CaSO4用氨水脱硫：2NH3·H2O＋SO2=(NH4)2SO3＋H2O(或NH3·H2O＋SO2=NH4HSO3)、2(NH4)2SO3＋O2=2(NH4)2SO4③a．2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=HNO3＋NOb．主要来源：煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等c．碱液吸收法：NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适用于工业尾气中NOx的处理。2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O催化转化：在催化剂、一定温度下，NOx可与氨反应转化为无毒气体(N2)和H2O或与CO反应转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。NO2与CO反应的方程式为2NO2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋4CO23、水污染(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)常用的污水处理方法：物理法、化学法、和生物法等(3)污水处理常用化学方法：中和法、氧化还原法、沉淀法等方法常用试剂原理混凝法明矾、聚合氯化铝等Al3+＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H+，生成的胶体吸附水中悬浮物中和法熟石灰、硫酸、CO2通过加碱中和酸或加酸中和碱进行污水处理，如Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4↓+2H2O沉淀法Na2S等加沉淀剂使金属离子形成沉淀而除去，如除去Hg2+：Hg2++S2=HgS↓氧化还原法氧化剂或还原剂污水中含有还原性物质，可加入氧化剂除去；含有氧化性物质可加入还原性物质除去，注意加入的物质不能对水产生次生污染(4)废水处理的三级处理方法和程度处理级数主要任务处理方法处理程度一级处理除去污水中不溶解的污染物通常采用物理法(如格栅间、沉淀池)。如：加入FeSO4、Al2(SO4)3、聚合氯化铝等混凝剂，可使污水中的细小悬浮物等聚集成较大的颗粒，然后经沉淀、过滤除去废水的净化程度不高，一般不能直接排放，通常作为预处理二级处理除去废水中的可降解有机物等污染物采用生物方法(又称微生物法)及某些化学法(如：曝气池)一般可达到国家规定的排放标准三级处理进一步除去二级处理未能去除的污染物，其中包括微生物未能降解的有机物、可溶性无机物等主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透等方法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4、固体废弃物造成的污染(1)常见的污染：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：无害化、减量化、资源化的原则，从而达到减少环境污染和资源回收利用这两个重要目的【对点训练1】1、以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是()选项氧化物环境问题主要来源ACO2破坏臭氧层化石燃料的燃烧BSO2温室效应汽车尾气的排放CNO2光化学烟雾工厂废气、汽车尾气的排放DCO酸雨汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧2、污水处理的主要方法有：①中和法；②化学沉淀法；③氧化还原法；④过滤法。其中属于化学方法的有()A．①②③B．①②④C．②③④D．①②③④3、某冶金厂废水的pH为4.5，含超标10倍的Pb2＋。该厂处理废水的下列设计中，比较合理的是()A．用离子交换法除去Pb2＋B．在废水中加硫酸，生成PbSO4沉淀C．在废水中加NaOH，调节pH到11.0，使Pb2＋转化为氢氧化物沉淀D．在废水中加石灰，调节pH到11.0，使Pb2＋转化为氢氧化物沉淀4、化学与生产、生活密切相关。下列说法不正确的是（）A．向煤中加入适量生石灰，可减少SO2对大气的污染B．用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料，减少白色污染C．光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化合物有关D．人造纤维、合成纤维和光导纤维都属于有机高分子化合物二、绿色化学1、绿色化学的核心思想：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、最理想的“原子经济性反应”：简单而言，化学反应就是原子重新组合的过程。因此，按照绿色化学的思想，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%原子利用率＝eq\f(期望产物的总质量,生成物的总质量)×100%3、绿色化学对化学反应的要求4．开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则)减量化、再利用、再循环。【对点训练2】1、绿色化学的核心就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。下列不符合绿色化学理念的是()A．尽可能使用无毒无害的原材料B．尽可能减少生产过程中的能量消耗C．治理产生的污染优于防治污染的产生D．尽可能采用对人类和环境低毒或无毒的合成路线2、原子利用率＝期望产物的总质量与生成物的总质量之比，原子利用率越高对环境污染越小。在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是()A．B．C．D．3、以乙烯为原料生产环氧乙烷，过去主要使用的是氯代乙醇法，包括以下两步反应：CH2=CH2＋Cl2＋H2O→ClCH2CH2OH＋HCl2ClCH2CH2OH＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋2H2O总的反应可表示为：CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2O现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成：2CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up9(Ag))(1)两种生产工艺的原子利用率分别为______，______(2)列出原子利用率为100%的化学反应类型及其实际例子的方程式__________________________________(3)原子利用率与产率是否相同？________(填“是”或“否”)【课后作业】1．化学是一门实用性很强的科学，与社会、环境等密切相关，下列有关说法正确的是A．“海水淡化”可以解决“淡水供应危机”，向海水中加入净水剂明矾可以使海水淡化B．“绿水青山就是金山银山”，我市钢铁厂燃煤时加入少量石灰石，以减少SO2的排放C．木材、织物浸过水玻璃后更易燃烧D．光导纤维、水泥、玻璃等都属于硅酸盐材料2．环保意识是重要的公民意识。下列气体不属于空气质量日报监测指标的是A．SO2 B．CO C．N2 D．NO23．环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数。下列名词与环境污染无关的是（

）①白色垃圾；②潮汐；③酸雨；④光化学烟雾；⑤臭氧空洞；⑥可吸入颗粒物

⑦赤潮；⑧绿色化学A．①⑦ B．②⑤ C．②⑧ D．⑦⑧4．下列有关能源的说法不正确的是A．煤、石油、天然气是化石能源，可再生B．目前，人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等C．我们日常使用的电能主要来自火力发电D．将氢气作为燃料使用的优点是燃烧产物无污染5．2020年全球爆发新型冠状病毒肺炎，以下是人们对疫情的一些认识，你认为科学合理的是A．家庭消毒时，消毒液越浓越好B．吸烟、喝酒可以预防“新型冠状病毒肺炎”C．应经常保持室内清洁卫生和通风D．必须每天吃药，补充人体所需化学物质6．“美丽中国，我是行动者”是我国2018年环境日主题。以下做法与该主题相违背的是A．垃圾分类回收B．尽量使用一次性筷子C．使用布袋代替塑料购物袋D．生活污水净化处理后排放7．为了保护自然环境，提高人民的生活质量，必须重视处理“白色污染”。该“白色污染”指的是（

）A．冶炼厂的白色烟尘 B．石灰窑的白色粉末C．聚氯乙烯等塑料垃圾 D．白色建筑材料8．化学与人类生产、生活息息相关，下列说法正确的是A．刚玉、水晶的主要成分为SiO2B．金属钠、镁等活泼金属着火时，可以使用泡沫灭火器来灭火C．高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，既能杀菌消毒，又能净水D．误食重金属盐引起的人体中毒，可以喝大量的浓盐水解毒9．化学与生活密切相关，下列有关说法错误的是A．新能源汽车的推广与使用，有助于减少光化学烟雾的产生B．铁在潮湿的空气中放置，易发生化学腐蚀而生锈C．氯气泄漏时，可用蘸有肥皂水的湿毛巾捂住口鼻疏散到安全区域D．地球上99%的溴元素以Br的形式存在于海水中，溴化钠和溴化钾在医药上常用作镇静剂10．利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中的NO和NO2，生成两种无毒物质，其反应历程如下图所示。下列说法不正确的是A．分子筛可用于分离、提纯气体或液体混合物B．X为N2和H2OC．图中所示历程的总反应为：2NH3＋NO＋NO2=2N2＋3H2OD．汽车尾气中含有的氮氧化合物主要是由于汽油中含有氮元素的物质燃烧产生的11．在社会可持续发展的历史进程中，人类要合理地开发和利用能源、资源，保护好环境，这一切都离不开化学。(1)近年我国努力开发新能源，调整能源结构。下列属于可再生能源的是。a．氢能b．天然气c．石油d．生物质能(2)铝单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。真空碳热还原法可实现由铝土矿(主要成分为Al2O3)制备金属铝，Al4C3是反应过程中的中间产物。已知Al4C3可与盐酸反应生成一种常见的盐和最简单的烃，则该反应的化学方程式为；(3)目前，石油和煤不仅是主要的能源，也是重要的化工原料。下列石油或煤的加工过程中，能够得到苯的是。a．石油的裂解b．煤的干馏c．石油的分馏(4)工业生产中会产生SO2等有害气体，可采取多种方法进行处理。双碱法去除SO2的原理是先用NaOH溶液吸收SO2，再用CaO使NaOH再生，其处理过程：NaOH溶液Na2SO3溶液。写出过程①的离子方程式。12．保护环境已成为人类共同的呼声，请回答下列问题：(1)下列四种垃圾处理方法中，较为合理的是___________(选填字母，下同)A．堆积 B．填埋 C．分类回收 D．焚烧(2)下列措施不利于环境保护的是___________A．推广使用无铅汽油 B．提倡家庭使用太阳能热水器C．推广废旧电池单独回收 D．提倡家庭购买大排量汽车(3)酸雨的PH<5.6，下列气体排放可能形成酸雨的是___________A． B．CO C． D．氟氯代烷(4)下列情况可能引起大气污染的是___________①煤的燃烧②工业废气任意排放③燃放鞭炮④飞机、汽车尾气的排放A．只有①② B．只有②④C．只有①②③ D．①②③④(5)下列产品的使用，不会造成环境污染的是___________A．含磷洗衣粉 B．氢气燃料C．氟氯烃制冷剂 D．含汞电池13．保持洁净安全的生存环境已成为全人类的共识，人与自然要和谐相处。（1）在煤中加入适量石灰石，可以大大减少煤燃烧时SO2的排放，发生反应的化学方程式为。（请写出其总反应方程式）（2）天然水中杂质较多，加入明矾后，其净水原理的离子方程式是。（3）汽车上加装尾气催化净化装置，可以使NO、CO相互反应转化为两种非污染性气体，写出该反应的化学反应方程式。14．绿水青山就是金山银山，改善空质量、保护水土资源是实现美丽中国的基础。(1)化学在环境保护、清洁能源等方面发挥着重要作用。①下列物质不属于空气污染物的是(填字母序号，下同)。a．

b．

c．

d．PM2.5②有利于土壤环境保护的做法是。a．大量使用化肥以提高粮食产量

b．有害废弃物回收处理c．废旧塑料随意丢弃

d．合理使用农药(2)材料的发展与应用促进了人类社会的进步。①碳晶地暖环保、安全，其构造如图所示。其中属于高分子材料的是挤塑板和；属于硅酸盐材料的是。②吸附材料具有多孔、表面积大的特点。活性炭吸附的过程中，会伴有C与的反应发生，产物为两种常见无毒气体。写出该反应的化学方程式。【环境保护与绿色化学】答案【对点训练1】1、C。解析：化石燃料燃烧主要排放二氧化碳气体，与温室效应有关，而与破坏臭氧层无关，故A错误；工厂废气的排放产生大量二氧化硫气体，是形成酸雨的主要污染物，而温室效应是由二氧化碳引起的，故B错误；工厂废气、汽车尾气排放大量的氮氧化物，氮氧化物是形成光化学烟雾的主要污染物，故C正确；形成酸雨与二氧化硫及氮的氧化物有关，CO是一种有毒气体，与酸雨无关，故D错误。2、A3、D。解析：废水量太大，不能用离子交换法；加硫酸虽能除去Pb2＋，但增加了溶液酸度；石灰比NaOH廉价，故选用石灰。4、D。解析：A项，CaSO3易被氧化为CaSO4，向煤中加入适量生石灰，在煤燃烧时SO2最终生成CaSO4，故A正确；B项，利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料，将CO2转化为可降解塑料，实现了“碳”的循环利用，可以减少白色污染，故B正确；C项，光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化合物有关，故C正确；D项，光导纤维的主要成分是SiO2，不属于有机高分子化合物，故D错误。【对点训练2】1、C。解析：根据绿色化学的含义，可以判断应该是防治污染的产生优于治理产生的污染。2、D。解析：据信息，如果产物完全变为产物，无其他副产品产生，则原子利用率最高，A、B、C三项反应中都生成了副产品，故原子利用率低。3、(1)25.4%100%(2)化合反应：2H2＋O2eq\o(=,\s\up9(点燃))2H2O加聚反应：nCH2=CH2eq\o(→,\s\up9(催化剂))CH2—CH2加成反应：CH≡CH＋HCleq\o(→,\s\up9(催化剂))CH2=CHCl(任选两个，其他合理答案均可)(3)否课后作业1．B【详解】A．向海水中加入净水剂明矾可以除去悬浮性杂质，不能使海水淡化，A错误；B．燃煤时加入少量石灰石，可以固硫以减少SO2的排放，减少酸雨形成，有利于保护环境，B正确；C．水玻璃是硅酸盐的水溶液，其不燃烧也不受腐蚀，木材、织物浸过水玻璃后，燃烧时当水分蒸发后不易燃烧，所以具有防腐蚀性且不易燃烧，C错误；D．光导纤维是二氧化硅，是氧化物不属于硅酸盐，D错误；故选B。2．C【详解】空气质量日报：SO2、CO、NOx、可吸入颗粒物等，氮气是空气的组成部分，不属于空气质量日报监测指标，故选项C正确。3．C【详解】①白色污染是人们对难降解的塑料垃圾（多指塑料袋）污染环境现象，①错误；②潮汐是自然现象，和环境污染无关，②正确；③酸雨是大量排放SO2或氮的氧化物造成的大气污染，雨水pH＜5.6，对植被、建筑物、土壤等造成很大伤害，③错误；④氮氧化物和碳氢化合物在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物光化学烟雾，④错误；⑤臭氧空洞的成因来自于多个方面，对人类健康、植物和水生系统等均有危害，⑤错误；⑥通常把粒径在10微米以下的颗粒物称为可吸入颗粒物或飘尘，可吸入颗粒物（PM10）在环境空气中持续的时间很长，对人体健康和大气能见度影响都很大，⑥错误；⑦赤潮是水中的氮、磷元素浓度过大造成的水污染，会导致藻类疯长，引起水中缺氧，水生生物大量死亡，⑦错误；⑧绿色化学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，反应物的原子全部转化为期望的最终产物，和环境污染无关，⑧正确；答案选C。4．A【详解】A．煤、石油、天然气是化石能源，不可再生，故A错误；B．太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等均为较受关注的新能源，故B正确；C．我们日常使用的电能主要来自煤炭燃烧发电，即火力发电，故C正确；D．将氢气作为燃料使用，产物为水，无污染，故D正确；故选A。5．C【详解】A．消毒液的效果与其浓度有密切关系，不同的消毒液都有一个消毒效果最佳的浓度，例如医用酒精的最佳浓度是75%，并不是浓度越大，消毒效果越好，A错误；B．吸烟会伤害呼吸系统，饮酒会伤害神经系统，因此吸烟、喝酒都会降低人体的免疫力，B错误；C．经常保持室内清洁卫生和通风，可以保持室内小环境的安全，有利于保护人体健康，C正确；D．人体通过饮食的途径，补充维持人体正常生命活动所需的各种营养素，而不能用服用药物的方式获取各种营养素，D错误；故选C。6．B【分析】“美丽中国，我是行动者”是我国2018年环境日主题，推动社会各界和公众积极参与生态文明建设，携手行动，共建天蓝、地绿、水清的美丽中国，让绿水青山就是金山银山的理念在祖国大地上更加充分地展示出来。【详解】A.垃圾分类回收，充分利用垃圾能源，减少环境污染，A正确；B.尽量使用一次性筷子，会破坏森林资源，B错误；C.使用布袋代替塑料购物袋，减少使用塑料制品，减少白色污染，C正确；D.生活污水净化处理后排放，净化污水，减少环境污染，D正确；答案为B7．C【分析】从白色污染的定义入手，白色污染是指聚乙烯等塑料垃圾，难以降解，在颜色上不一定为白色，据此分析。【详解】白色污染是指聚乙烯等塑料垃圾，难以降解，在颜色上不一定为白色，题中白色烟尘、粉末以及白色建筑材料都不属于白色污染，分别为粉尘污染和建筑垃圾，故C正确；答案选C。8．C【详解】A．刚玉主要成分为Al2O3、水晶的主要成分为SiO2，故A错误；B．两种金属在高温下均可与泡沫成分二氧化碳反应，所以不能用泡沫灭火器来灭火，一般用沙土来灭火，故B错误；C．高铁酸钾具有强氧化性，可用于杀菌消毒；还原产物为铁离子，铁离子可水解生成具有吸附性的氢氧化铁胶体，可达到净水的目的，故C正确；D．浓盐水并不能解毒，而喝牛奶和豆浆可以，因为牛奶和豆浆的主要成分是蛋白质，能与重金属变性，减缓毒性，故D错误；故答案选C。9．B【详解】A．新能源汽车的推广与使用，可以减少汽油的使用，有助于减少光化学烟雾的产生，A选项正确；B．铁在潮湿的空气中放置，会形成原电池，易发生电化学腐蚀而生锈，而不是化学腐蚀，B选项错误；C．肥皂水显碱性，可以与氯气反应降低其毒性，因此氯气泄漏时，可用蘸有肥皂水的湿毛巾捂住口鼻疏散到安全区域，C选项正确；D．地球上99％的溴元素以Br的形式存在于海水中，溴的化合物可用于医学镇静剂，溴化钠和溴化钾在医药上常用作镇静剂，D选项正确；答案选B。10．D【详解】A．分子筛可用于分离、提纯气体或液体混合物，还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等，故A正确；B．根据元素守恒，和NO反应生成，所以X为N2和H2O，故B正确；C．图中所示，2molNH3和1molNO、1molNO2反应生成2molN2和3molH2O，历程的总反应为2NH3＋NO＋NO2=2N2＋3H2O，故C正确；D．汽油属于烃，不含氮元素，汽车尾气中含有的氮氧化合物主要是由于空气中的氮气和氧气反应产生的，故D错误；选D。11．adAl4C3+12HCl=4AlCl3+3CH4↑bSO2+2OHˉ=SO+H2O【详解】(1))煤、石油、天然气以及核能短期内从自然界得不到补充，属于不可再生能源，而太阳能、氢能、生物质能可以从自然界源源不断的得到补充，属于可再生能源，所以选ad；(2)已知Al4C3可与盐酸反应生成一种常见的盐和最简单的烃，最简单的烃为CH4，结合元素守恒可知盐为AlCl3，则化学方程式为Al4C3+12HCl=4AlCl3+3CH4↑；(3)a．石油的裂解产物为分子量比较小的链状烷烃和烯烃，没有苯，故a不选；b．煤的干馏成分中含有苯、甲苯、二甲苯等，故b选；c．石油成分为烷烃、环烷烃和芳香烃，但是没有苯，所以石油的分馏产物中没有苯，故c不选；故答案为：b；(4)写出过程①为SO2和NaOH溶液的反应，离子方程式为SO2+2OHˉ=SO+H2O。12．(1)C(2)D(3)C(4)D(5)B【解析】(1)垃圾直接堆放、填埋会由于垃圾霉变生成有毒气体会污染空气，还会污染土壤、水资源等，焚烧垃圾虽然可减少“白色污染"等，但会产生有毒气体、固体颗粒等，增加了大气污染；而垃圾经分类回收处理可转化为可用资源，不会造成污染，所以选C。(2)推广使用无铅汽油、提倡家庭使用太阳能热水器、推广废旧电池单独回收都可以减少有害物质的排放，减少环境污染；而提倡家庭购买大排量汽车，会