2024-2025学年高中化学第四章化学与自然资源的开发利用第二节2环境保护与绿色化学学案新人教版必修2

PAGE8-第2课时环境爱护与绿色化学一、环境问题和环境爱护环境问题主要是指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。列举如下：大气污染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。硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质。含磷、氮的大量污水随意排放，会出现水华、赤潮等水体污染问题。二、绿色化学绿色化学的核心是利用化学原理从源头上削减或消退工业生产对环境的污染。“原子经济”是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时的原子利用率为100%。原子利用率＝期望产物的总质量与生成物的总质量之比。探究点一环境污染和环境爱护1．环境、环境污染和环境爱护环境是指围围着人群的空间及其中可以干脆、间接影响人类生活和发展的各种自然因素和社会因素的总体。一种状态由干净变污浊的过程叫污染。环境污染即指环境变得不清洁、污浊、肮脏或其他方面的不干净的状态。环境污染主要是由人类活动引起的，但自然活动如火山、地震、海啸、气候异样、森林火灾等自然灾难也会造成环境污染。环境污染绝大多数来自于人类不合理的经济活动。人类通过生产，从环境中输入物质和能量，人类通过消费活动，将废弃物输出给环境。环境本身是有肯定的自净实力的，但是当废弃物产生量越来越大，超过环境的自净实力时，就会影响环境，造成环境污染。环境污染可以通过食物链在生物体内不断迁移、转化和富集。物质在整个生物圈的迁移、转化是没有国界的，因此环境污染也是没有国界的。地球上的环境问题可概括为：①全球变暖；②臭氧层破坏；③酸雨；④生物多样性削减；⑤森林锐减；⑥土地荒漠化；⑦水质污染；⑧海洋污染；⑨大气污染；⑩固体废弃物污染。其中，全球变暖(温室效应)、酸雨和臭氧层破坏被称为当代三大环境问题。环境问题已成为全人类所面临的生存和发展问题。它严峻制约着社会的发展，不仅使人类社会的文明进程受到影响，而且使人类自身的生存也受到严峻的威逼。如何正确地相识和处理人与自然的关系，主要取决于人类自己。因此全人类都应当重视环境爱护，走可持续发展之路。环境爱护是指实行社会的、技术的、经济的综合措施，合理利用自然资源，防止环境污染与破坏，以求保持和发展生态平衡，促进经济和保障人类社会的持续发展。2．典型的环境污染(1)温室效应工农业生产及生活燃烧含碳化合物导致二氧化碳含量上升，造成全球气温上升，水位上升，陆地面积削减。(2)赤潮工农业生产(如石油化工、炼焦、化肥等)的废水中所含的氮磷元素导致水体富养分化，从而使藻类大量繁殖，消耗水中大量的溶解氧，水质腐败变质、变臭，水生生物因缺氧死亡或被污染。淡水中叫水华，海水中叫赤潮。(3)酸雨煤炭燃烧排放的二氧化硫和机动车排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素。降水酸度pH<5.6时，将会对森林、农作物和材料、建筑物产生明显损害。(4)臭氧空洞氟氯代烃等物质的排放，使臭氧层被破坏。臭氧层被大量破坏后，汲取紫外线辐射的实力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康和生态环境带来多方面的危害。(5)白色污染生活生产中抛弃运用后的难降解的塑料制品造成的，它们的主要危害：①废旧塑料混在土壤中影响农作物汲取养分和水分，导致农作物减产；②废旧塑料易被动物当作食物吞入，导致动物死亡；③混入生活垃圾中的废塑料很难处理、回收，不易分解。(6)光化学烟雾主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的，能刺激人体器官使人生病甚至死亡。防止白色污染的措施有哪些？提示：(1)塑料的回收利用(2)运用可降解塑料运用可降解塑料可以消退塑料造成的环境污染。[例1]下列措施有利于节能减排、改善环境质量的有()①在大亚湾核电站已平安运行多年的基础上，广东将接着发展核电，以削减火力发电带来的二氧化硫和二氧化碳排放问题②主动推行“限塑令”，加快研发利用二氧化碳合成的聚碳酸酯类可降解塑料③加速建设地铁、轻轨等轨道交通，促进珠三角城市一体化发展，削减汽车尾气排放④发展低碳经济、循环经济，推广可利用太阳能、风能的城市照明系统⑤运用生物酶降解生活废水中的有机物，运用填埋法处理未经分类的生活垃圾A．①②③④ B．①②⑤C．①②④⑤ D．③④⑤[思路分析]环境污染包括：大气污染、水体污染、土壤污染，所以爱护环境要从上述几个方面进行。[解析]核电可削减污染物，如SO2等排放，可改善环境质量，①正确，则解除D选项；地铁可削减汽车的数量，从而削减尾气排放，有利于改善环境，③正确，则解除B、C选项。⑤中“填埋法”不能改善环境质量，相反会造成土壤污染。[答案]A环境污染已成为人类社会面临的重大威逼，下列各项中与环境污染无关的是(D)①温室效应；②赤潮；③酸雨；④光化学污染；⑤臭氧空洞；⑥水俣病；⑦潮汐现象；⑧水华；⑨地方性甲状腺肿大。A．⑥⑧ B．④⑤C．①②③ D．⑦⑨解析：②赤潮与⑧水华均属水体富养分化引起的水体污染现象；①温室效应指大量CO2的排放引起的大气变暖现象；④光化学烟雾则是由汽车尾气大量排放有害气体所导致的一种空气污染现象；③酸雨是化石燃料的燃烧等引起的污染现象；⑨地方性甲状腺肿大是缺碘引起的症状，与环境污染无关；⑤臭氧层空洞，则是由释放的氟氯烃等物质导致臭氧层被破坏的大气污染现象；⑥水俣病是由于含镉、汞污水的排放被鱼汲取，人吃鱼后引起的有毒物质在人体富集而导致的，与环境污染有关。⑦潮汐是一种自然现象。探究点二绿色化学1．含义“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量削减或彻底消退运用和产生有害物质。它探讨对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。2．“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)运用无毒、无害的原料、催化剂、溶剂。(3)开发绿色工艺。(4)开发和生产绿色产品。3．原子经济原子经济要求反应物的原子全部转变成最终产物，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：原子利用率＝eq\f(期望产物的式量,期望产物的式量＋废弃副产物的式量)×100%由于反应中生成的副产物通常并不清晰或者不易确定，故有人提出“原子经济百分数”概念：原子经济百分数＝eq\f(被利用的原子的总式量,运用的全部反应物的总式量)×100%[例2]制取乙醇的下列反应，原子经济性最差的是()A．乙烯水化法：CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up15(催化剂))CH3CH2OHB．乙醛还原法：CH3CHO＋H2eq\o(→,\s\up15(催化剂))CH3CH2OHC．卤代烃水解法：CH3CH2Br＋H2Oeq\o(→,\s\up15(肯定条件))CH3CH2OH＋HBrD．酯类水解法：CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up15(稀硫酸),\s\do15(△))CH3COOH＋C2H5OH[思路分析]当只有一种产物时，原子利用率为100%；当存在多种产物时，可比较生成1mol目标产物时，其他产物的质量，其他产物的质量越大，则原子利用率越低。在有机化学反应中，取代反应、氧化反应、酯化反应、水解反应、裂解反应等产物均不唯一，而加成反应产物唯一，因此，其中只有加成反应原子利用率为100%，最符合绿色化学原则。[解析]依据原子利用率为期望产物的总质量与生成物的总质量之比，及A、B两项中生成物都是期望产物，可知它们的原子利用率都是100%，分析C、D两项有两种方法。方法一(计算法)：C项：原子利用率＝eq\f(MrC2H5OH,MrC2H5OH＋MrHBr)×100%＝eq\f(46,46＋81)×100%≈36.2%D项：原子利用率＝eq\f(MrC2H5OH,MrC2H5OH＋MrCH3COOH)×100%＝eq\f(46,46＋60)×100%≈43.4%方法二(推断法)：C、D两项比较，都生成1molC2H5OH时，C项的副产物是HBr，D项的副产物是CH3COOH，且都是1mol，由于Mr(HBr)＝81>Mr(CH3COOH)＝60，故原子利用率：D项>C项。[答案]C“绿色化学试验”已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是(C)①试验室收集氨气采纳如图甲所示装置②试验室中做氯气与钠的反应试验时采纳图乙所示装置③试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试验④试验室中采纳如图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应A．②③④B．①②③C．①②④D．①③④解析：①试验室收集NH3采纳图甲所示装置，在制备的过程中用滴有酚酞的水汲取逸出的NH3，防止污染环境，符合绿色化学的要求；②试验室中做Cl2与Na的反应试验时采纳图乙所示装置，用沾有碱液的棉球可以汲取多余的Cl2，防止污染环境，符合绿色化学的要求；③试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试验时，挥发出的HCl和NH3会污染大气，不符合绿色化学的要求；④试验室中采纳图丙所示装置进行Cu与稀HNO3的反应时，将生成的氮的氧化物刚好收集在气球里面，也可以防止污染环境，符合绿色化学的要求。综上所述①②④符合要求。1．下列有关环境问题的说法正确的是(A)A．燃煤时加入适量生石灰，可削减废气中SO2的量B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染解析：空气中臭氧的含量超过10－5%(体积分数)时，就会对人体、动物以及其他暴露在空气中的物质造成危害。含磷合成洗涤剂被细菌分解，分解的是有机物分子，能导致水体污染的磷元素仍旧存在。2．化学与科技、社会、生产亲密结合，下列相识合理合法的是(A)A．淀粉餐具被认为是最有发展前景的一次性餐具，有利于爱护环境B．养鸭厂在饲料中添加苏丹红制“红心鸭蛋”，可使鸭蛋色泽艳丽、美观C．化妆品中添加含铬物质制美白润肤品“SK－Ⅱ”，可使女性青春永驻D．世界名牌服装产品中含有甲醛等有机物，可见甲醛对人体危害不大解析：苏丹红是致癌物质，不能作为动物饲料，铬为重金属，能使人体中毒，甲醛为有毒物质，即使是名牌服装中含有它，也不能说是对人体危害不大。3．化学与人类生活、社会可持续发展亲密相关。下列措施有利于节能减排、爱护环境的是(B)①加快化石燃料的开采与运用②研发易降解的生物农药③应用高效干净的能源转化技术④田间焚烧秸秆⑤推广运用节能环保材料A．①③⑤ B．②③⑤C．①②④ D．②④⑤解析：化石燃料燃烧会带来酸雨等一系列环境问题，①错误；易降解的农药在自然界滞留时间短，对环境污染小，②正确；应用高效干净的能源转化技术，可有效缓解环境污染问题，③正确；田间焚烧秸秆，会带来烟雾、粉尘等环境问题，④错误；⑤类似于③，正确。4．下列有关环境爱护的说法中，错误的是(B)A．含氮、磷化合物的生活污水大量排放可使水体富养分化B．各国工业大量排放二氧化硫是全球气候变暖的主要缘由C．劣质装修材料中的甲醛、苯、氡气等对人体有害D．废旧电池中的汞、镉、铅等重金属盐会对土壤和水源造成污染解析：全球变暖是由大量排放的CO2所致。5．下列化学工艺属于最志向的绿色化学工艺的是(D)①氯乙烯在肯定条件下制聚氯乙烯塑料②铜在空气中灼烧生成氧化铜，氧化铜溶于稀硫酸制硫酸铜③乙烯与溴反应制1,2­二溴乙烷④乙烷在光照条件下与氯气反应制1,2­二氯乙烷⑤工业煅烧石灰石制CaO⑥工业利用氢气在氯气中燃烧制盐酸A．①②④B．②③⑤C．①④⑥D．①③⑥解析：最志向的绿色化学工艺，是指原子利用率为100%的化学工艺。①产物只有一种，原子利用率为100%；②产物有硫酸铜和水，是比较好的方法，但是原子利用率小于100%；③产物只有一种，原子利用率为100%；④副产物有氯化氢、一氯代物或三氯代物等，原子利用率小于100%；⑤副产物有二氧化碳；⑥产物只有一种，原子利用率为100%。6．化学与能源开发、环境爱护、资源利用等亲密相关。下列说法正确的是(D)A．为提高农作物的产量和质量，应大量运用化肥和农药B．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理C．实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源D．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用解析：化肥和农药虽然能提高农作物的产量和质量，但会污染环境。影响人体健康，不能大量运用，A项错误；绿色化学的核心是利用化学原理从源头上削减和消退对环境的污染，B项错误；化石燃料属于不行再生能源，故仍需开发新能源缓解能源缺乏的问题，C项错误；垃圾可分类回收利用，节约能源，D项正确。7．下列行为中不符合“促进低碳经济”宗旨的是(B)A．发展水电，开发新能源，如核能、太阳能、风能等，削减对化石能源的依靠B．限制化学发展，关停化工企业，消退污染源头C．推广煤的干馏、气化、液化技术，供应清洁、高效燃料和基础化工原料，挖掘运用价值D．推广利用微生物发酵技术，将植物秸秆、动物粪便等制成沼气以替代液化石油气8．“绿色化学”提倡化工生产应尽可能将反应物的原子全部利用，从根本上解决环境污染问题。在下列制备环氧乙烷的反应中，最符合“绿色化学”思想的是(C)解析：“绿色化学”提倡反应物的原