新教材适用2024-2025学年高中化学第8章化学与可持续发展第3节环境保护与绿色化学学案新人教版必修第二册

第三节环境爱护与绿色化学学习目标1．结合实例相识化学原理、化工技术对于节能环保、清洁生产、清洁能源等产业发展的重要性。树立“绿色化学”的观念，形成资源全面节约、物质循环利用的意识。2．相识物质及其变更对环境的影响，依据物质的性质及其变更相识环境污染的成因、主要危害及其防治措施，以酸雨的防治和废水处理为例，体会化学对环境爱护的作用。核心素养1．能依据“绿色化学”思想对化学过程进行分析，合理决策；对某些化学工艺提出处理或解决问题的详细方案。2．具有理论联系实际的观念，在实践中逐步形成爱护环境观念。3．能运用“绿色化学”观念，分析某些化学过程对人类健康、社会可持续发展的双重影响。4．主动关切与环境爱护有关的社会热点问题，形成与环境和谐共处的观念。一、化学与环境爱护1．环境爱护(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)环境爱护的任务①环境监测：对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定，供应牢靠的分析数据。②治理工业三废(_废水__、_废气__、_废渣__)。③找寻源头治理环境污染的生产工艺：杜绝污染物的排放，能从根本上解决环境问题。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3．污水的处理方法(1)常用的污水处理方法有_物理法__、_化学法__和_生物法__等。(2)污水处理的常用化学方法_中和法__、_氧化还原法__、_沉淀法__等。(3)污水处理的流程①一级处理：通常采纳_物理__方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶性的污染物。经一级处理后的水一般达不到排放标准，一级处理作为预处理。②二级处理：采纳_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：主要采纳_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。经三级处理后水可用于绿化和景观用水等。4．固体废弃物的处理工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循_无害化__、_减量化__和_资源化__的原则，达到_削减环境污染__和_资源回收利用__这两个重要目的。正|误|判|断(1)化学工作者进行的环境质量监测工作可有可无，有污染治理就行。(×)(2)化石燃料燃烧产生的CO、NOx、SO2为次生污染物。(×)(3)“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量。(√)(4)工业废渣和生活垃圾等固体废弃物对环境影响不大，可不必处理。(×)(5)污水的一级处理通常采纳化学法和生物法将难溶解的污染物除去。(×)深|度|思|考1.含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，工业上常利用在煤炭中加入CaCO3进行脱硫，写出此方法所依据的化学反应方程式和反应类型。提示：CaCO3CaO＋CO2↑，分解反应CaO＋SO2CaSO3，化合反应2CaSO3＋O22CaSO4，化合反应(或氧化还原反应)2．含氮、磷元素的大量污水随意排入河流、湖泊和近海水域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为在城市和农村出现的这种水体污染各有什么特点？怎样预防？提示：导致水华、赤潮现象的缘由，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未经处理排放，化肥的不当施用等；从城市方面来说，主要是人们的生活废水及工业生产废水的排放等。水华、赤潮现象达到肯定程度，会使饮用水(淡水)水源受到威逼，水生生物大量削减，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、磷的洗涤剂，合理施用化肥，适量向水产养殖区投放饲料等；二要对产生的含氮、磷的废水和固体废弃物做科学合理的处理。应|用|体|验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(C)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，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、汽车尾气含有大量的氮氧化物，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与酸雨无关，故D错误。2．活性炭联合脱硫脱硝技术(AC)是一种比较成熟的脱硫脱硝技术，可以在较低的温度下，将废气中的SO2、NOx通过一系列反应生成铵盐，从而变废为宝，其工作示意图如图所示：(1)SO2在活性炭表面被氧化最终生成硫酸，反应的化学方程式为2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3、SO3＋H2O=H2SO4(或2SO2＋O2＋2H2O2H2SO4)。(2)汲取塔加入NH3后，可脱除废气中的NO、NO2，写出NO和NO2分别和NH3反应的化学方程式：4NH3＋6NO=5N2＋6H2O8NH3＋6NO2=7N2＋12H2O。(3)NH3和汲取塔中生成的H2SO4反应，会生成铵盐，写出反应的化学方程式：2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(或NH3＋H2SO4=NH4HSO4)。(4)活性炭的造价较高，工业上一般选用活性焦作为吸附剂来脱硫脱硝，活性焦来自煤干馏产品，煤的干馏为_化学__(填“物理”或“化学”)变更，从煤干馏产品中获得苯、二甲苯的操作方法为_蒸馏(或分馏)__。解析：(1)在反应中，SO2可以在活性炭表面被O2氧化为SO3，进而和H2O反应生成H2SO4。(2)NH3和NO、NO2反应时，NH3为还原剂，NO、NO2为氧化剂最终生成N2和H2O。(3)NH3和生成的H2SO4反应可生成(NH4)2SO4或NH4HSO4。(4)煤的干馏为化学变更，从煤焦油中获得苯及二甲苯等原料应实行蒸馏或分馏的方法。1．常见环境问题环境问题主要物质主要危害温室效应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，特殊是人的呼吸系统，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汲取水分和养分，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养分化，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.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等一般用氨水汲取硝酸厂尾气NO、NO2等一般用NaOH溶液汲取高炉煤气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CH4、CO等可用作燃料二、绿色化学1．核心思想绿色化学也称_环境友好__化学，其核心思想就是变更“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，削减或消退产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头_削减__或_消退__环境污染。2．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，原子利用率达到100%。原子利用率＝eq\f(期望生成物的质量,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__和_再循环__。

正|误|判|断(1)“绿色化学”就是污染后有效治理的化学思想。(×)(2)“绿色化学”就是指在化工生产中不排放任何有害物质。(√)(3)“3R”原则(减量化、再利用和再循环)是开发和利用自然资源的基本原则。(√)(4)植物秸秆含大量钾元素，焚烧后作钾肥符合“绿色化学”的思想。(×)(5)利用阳光发电，光解水制氢气是解决能源危机，实现可持续发展的有效途径。(√)深|度|思|考1.设计由Cu制备CuSO4的试验方案，并评价优劣。提示：方案1：Cueq\o(→,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))CuSO4方案2：Cueq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(△))CuOCuSO4方案1产生SO2污染气体，且H2SO4利用率低，而方案2无污染气体生成，且H2SO4利用率高。2．十八大以来，习近平总书记在多个场合强调，“绿水青山就是金山银山”，对环境生态爱护尤为重视。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将造纸的废水通过高压水井压到地下，节约成本④主动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源的污染提示：①②④。开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车，可以削减污染性气体的排放，改善空气质量，①符合；利用有机垃圾生产沼气，可以削减对其他形式不行再生能源的运用，②符合；造纸的废水中含有有毒、有腐蚀性的物质，将造纸的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，应主动开发废旧电池的综合利用技术，④符合。应|用|体|验1.绿色化学最志向的“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。以下反应最符合这一要求的是(D)A．硫化亚铜高温氧化的火法炼铜B．用铜做催化剂将乙醇氧化为乙醛C．铜和浓硝酸反应制硝酸铜D．镍作催化剂的条件下，苯与氢气发生加成反应生成环己烷解析：硫化亚铜高温氧化生成铜和SO2，SO2污染空气，A项错误；用铜做催化剂将乙醇氧化为乙醛，同时生成水，不符合“原子经济”，B错误；铜和浓硝酸反应制硝酸铜，同时生成二氧化氮有毒气体，C错误；镍作催化剂的条件下，苯与氢气发生加成反应生成环己烷，原子利用率100%，D正确。2．“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，限制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。(1)下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的有_ABCD__。(填字母，下同)A．削减化石燃料的运用B．植树造林，增大植被面积C．采纳节能技术D．利用太阳能、风能(2)将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子许多，如：A．6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2B．CO2＋3H2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH3OH＋H2OC．CO2＋CH4eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH3COOHD．2CO2＋6H2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH2=CH2＋4H2O以上反应中，最节能的是_A__，原子利用率最高的是_C__。解析：(2)A项利用植物光合作用完成，最节能；C项反应物中的原子全部转化为期望的产物，原子利用率最高。

1．常见的污染分为一次污染和二次污染。二次污染是排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或微生物作用下发生变更所生成的新污染物，如反应2NO＋O2=2NO2中，二氧化氮为二次污染物。下列三种气体：①二氧化硫；②二氧化氮；③硫化氢。其中能生成二次污染物的是(D)A．只有①② B．只有②③C．只有①③ D．①②③解析：SO2可转化为H2SO3或H2SO4，导致酸雨，造成二次污染；NO2可转化为HNO3导致酸雨，造成二次污染，2H2S＋3O2SO2＋2H2O，产生二次污染物SO2，故选D。2．下列化学反应不符合绿色化学概念的是(C)A．消退硫酸厂尾气污染：SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3B．消退硝酸厂的氮氧化物污染：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2OC．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2OD．制CuSO4：2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4(稀)=CuSO4＋H2O解析：SO2是有害气体，用NH3汲取，消退污染，A项符合；NO2、NO都是有害气体，用NaOH溶液汲取，消退污染，B项符合；SO2对环境有污染，C项不符合；Cu与O2先生成CuO，CuO再与稀H2SO4反应生成CuSO4，无污染物产生，D项符合，故选C。3．近年来，环境问题越来越受到人们的重视。温室效应、酸雨、臭氧层被破坏、赤潮等已经给我们赖以生存的环境带来较大的影响，造成酸雨的主要有害物质是(B)A．CO2B．硫和氮的氧化物C．含氟化合物D．化肥和含磷洗衣粉解析：CO2过量排放，会造成温室效应，A项不选；SO2、SO3、NO、NO2等氧化物是造成酸雨的物质，B项可选；含氟化合物可导致臭氧空洞，与酸雨无关，C项不选；化肥和含磷洗衣粉等污水含大量N、P等元素，可导致水体的富养分化，与酸雨无关；D项不选。4．目前地球环境污染问题越来越严峻。请回答下列问题：(1)臭氧层的破坏导致紫外线对地球表面辐射量增加，从而使全球皮肤癌的发病人数明显增多。造成这一现象的主要缘由是_A__(填字母，下同)。A．人们大量运用了氟氯代烃B．人们在炼钢时向空气中排放了大量的高炉煤气C．石油炼制厂排放了大量的甲烷、氢