《环境保护与绿色化学》讲义 高一下学化学人教版（2019）必修第二册

《环境保护与绿色化学》讲义环境保护与绿色化学讲义一、教材版本与章节信息我们今天要讲的内容来自人教版（2019）高中化学必修第二册第八章第三节，这部分内容是环境保护与绿色化学。二、课程导入同学们，咱们先来讲个小故事。大家都知道咱们现在生活的地球吧，那可是个超级美丽的星球。可是呢，最近地球有点“生病”了。就像咱班有个同学，之前身体倍儿棒，吃嘛嘛香，可突然就不舒服了。地球也是这样，以前蓝天白云，绿水青山的，现在呢，有时候天空灰蒙蒙的，河流也不再清澈了。为啥呢？这就跟咱们今天要学的化学与环境保护有关系啦。三、化学与环境保护（一）环境质量监测的意义1、地球的“健康检查”同学们可以把环境质量监测想象成给地球做一次超级全面的“健康检查”。咱们得知道污染物在环境里是啥样的存在形态，含量有多少。这就好比医生给咱检查身体，得知道血液里各项指标是多少，是一个道理。这些监测的数据可重要了，它是我们控制和消除污染的可靠依据，就像医生根据检查结果开药治病一样。没有这些数据，咱们就像在黑暗里摸索，不知道怎么去保护环境。2、实际例子比如说，咱们附近有个工厂，如果我们想知道这个工厂有没有对周围环境造成污染，那我们就得通过环境质量监测来看看空气中是不是二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOₓ）这些污染物超标了，附近的河流里有没有重金属超标之类的。要是不监测，咱们就不知道这个工厂是不是个“坏家伙”，在偷偷污染环境呢。（二）化学与“三废”污染1、“三废”是啥？同学们，“三废”可不是什么神秘的东西，就是工业生产里产生的废气、废水和废渣。这“三废”就像三个调皮捣蛋的小怪兽，对咱们的环境搞破坏呢。2、大气污染物与次生污染物（1）大气污染物的“真面目”咱们先来说说大气污染物。大气里的污染物有很多种，像我们刚刚提到的SO₂、NOₓ，还有一氧化碳（CO）这些，它们可都是一次污染物。啥叫一次污染物呢？就是直接从污染源排出来的污染物。这些一次污染物在大气里可不安分，它们会发生各种化学反应，然后就变成了次生污染物。（2）次生污染物的“恶作剧”比如说，SO₂和NOₓ排到大气里后，经过一些复杂的化学反应，就可能变成酸雨。酸雨这东西可坏了，它就像个调皮的小鬼，落到森林里，会让树木生病，叶子变黄，甚至死亡；落到湖泊里，湖水会变酸，里面的小鱼小虾可就遭了殃，生存环境被破坏，数量就会减少。还有光化学烟雾，也是由这些污染物变来的，它会让空气变得灰蒙蒙的，咱们呼吸起来就不那么舒服，对咱们的眼睛、呼吸道都有刺激。3、化学与“污水”处理（1）污水处理的“魔法棒”污水也是个大问题啊。不过别怕，咱们有很多办法来处理污水呢，就像拥有魔法棒一样。常见的污水处理方法有物理法、化学法和生物法。（2）物理法的“小妙招”物理法就像是用一些简单的工具来处理污水。比如说，用格栅间把污水里比较大的固体杂质，像树枝、塑料片这些东西先拦住，就像咱们用滤网过滤豆浆一样，把豆渣过滤掉。然后再把污水放到沉淀池里，让那些比较小的固体颗粒慢慢沉淀到池底。这就好比沙子在水里会慢慢沉下去一样的道理。（3）化学法的“神奇药水”化学法就更厉害了，就像给污水加一些神奇的药水。比如说，如果污水里含有重金属离子，我们可以加一些化学试剂，让这些重金属离子变成沉淀，然后就可以把它们从污水里分离出来。就像孙悟空用定身法定住妖怪一样，把这些有害的重金属离子定住，不让它们在水里乱跑。（4）生物法的“小助手”生物法呢，是利用微生物这个小助手来处理污水。微生物就像一群勤劳的小蚂蚁，它们会吃掉污水里的有机物，把它们分解成无害的物质。比如说，一些细菌可以把污水里的有机物分解成二氧化碳和水，这样污水就变得干净多了。（5）污水的“三级”处理污水的处理还有“三级”呢。一级处理刚刚咱们说过了，就是用物理法去除不溶解的污染物。二级处理就更高级一点了，采用生物法（也叫活性污泥法）以及某些化学方法，把污水里的有机物进一步分解和去除。三级处理就更严格了，要把污水里的氮、磷这些营养物质去除掉，让污水变得更加干净，可以达到回用的标准。比如说，经过三级处理后的水，可以用来浇花、冲厕所之类的，实现水资源的再利用。4、化学与“废渣”及生活垃圾（1）处理的原则废渣和生活垃圾的处理也有原则的，那就是无害化、减量化和资源化。无害化就是要让这些废渣和垃圾不对环境造成危害，就像把垃圾里的病菌都消灭掉一样。减量化就是尽量减少废渣和垃圾的产生量，就像我们少用一次性塑料制品，就能减少垃圾的产生。资源化就是要把这些废渣和垃圾变成有用的资源，比如说，把废旧的金属回收再利用，把废纸重新制成纸张。（2）生活中的例子咱们生活中就有很多这样的例子。比如说，咱们家里的旧电池，要是随便扔掉，里面的重金属会污染土壤和地下水，这就不符合无害化原则。但是如果我们把它送到专门的回收点，就可以把里面的有用金属回收出来，这就是资源化。再比如说，咱们平时买菜可以自己带个布袋子，少用塑料袋，这样就能减少垃圾的产生，这就是减量化。四、绿色化学（一）绿色化学的内涵1、绿色化学的“理念”同学们，绿色化学可不是简单地在化学前面加个“绿色”这么简单。它是一种全新的理念，就像一种时尚又环保的生活方式。绿色化学的核心就是要从源头上减少或者消除化学工业生产对环境的污染。2、原子经济性反应的“奥秘”这里面还有个很重要的概念叫原子经济性反应。简单来说呢，就是在化学反应中，要让反应物的原子尽可能多地转化成目标产物的原子，这样就可以减少废弃物的产生。比如说，咱们合成一个化合物，如果按照传统的方法，可能会产生很多副产物，就像做饭的时候除了做出一道好菜，还产生了很多不能吃的边角料一样。但是如果是原子经济性反应，就像一个超级厉害的厨师，能把所有的食材都用到菜品里，几乎没有什么浪费。（二）绿色化学在资源利用和环境保护中的重要意义1、资源的“精打细算”绿色化学对于资源利用可是有着超级重要的意义。咱们地球上的资源可不是无限的，像石油、煤炭这些能源，用一点就少一点。如果我们能按照绿色化学的理念来进行工业生产，就可以更加充分地利用资源。比如说，在化工生产中，如果采用原子经济性反应，原料的利用率就会大大提高，就像把一块布料裁剪得恰到好处，没有什么浪费。2、环境的“保护神”绿色化学也是环境的“保护神”。通过减少废弃物的产生，就可以减少对环境的污染。比如说，那些没有被利用的原料和产生的副产物，如果随便排放到环境里，就会对土壤、水、空气造成污染。但是如果按照绿色化学的要求，就可以避免这种情况的发生，让我们的地球环境变得更加美好。五、课堂互动环节（一）问题解答1、老师提问：同学们，谁能举个生活中的例子来说明化学与环境保护的关系呢？学生回答：老师，我来说。咱们汽车用的汽油，如果里面加了一些清洁剂，可以让汽车燃烧更充分，减少尾气里有害物质的排放，这就是化学在环境保护方面的应用。老师点评：非常好，这位同学举的例子很贴切。汽油里加清洁剂确实可以通过化学作用来减少污染。2、老师提问：那谁能说一说绿色化学在咱们日常生活中的体现呢？学生回答：老师，我觉得咱们用的无磷洗衣粉就是绿色化学的体现。因为普通洗衣粉里的磷会导致水体富营养化，无磷洗衣粉就避免了这个问题。老师点评：很棒，这位同学观察得很仔细。无磷洗衣粉就是符合绿色化学理念，减少了对环境的危害。（二）小组讨论1、讨论话题：如何在我们学校推广绿色化学理念？第一小组观点：我们可以在学校的宣传栏里张贴关于绿色化学的海报，介绍绿色化学的知识和它在生活中的应用，让同学们更加了解绿色化学。第二小组观点：我们可以组织一些关于绿色化学的小实验，比如用废旧物品制作一些小化学用品，让同学们在实践中感受绿色化学的乐趣。第三小组观点：还可以在学校里设置一些分类垃圾桶，鼓励同学们对垃圾进行分类，这样有利于资源的回收利用，也是绿色化学理念的一种体现。2、老师总结老师：同学们的想法都非常好。通过张贴海报可以让更多的同学了解绿色化学；组织小实验可以让大家亲身体验绿色化学的魅力；设置分类垃圾桶也是在日常生活中践行绿色化学理念的好方法。希望大家以后都能成为绿色化学理念的传播者和践行者。六、要点归纳（一）化学与环境保护1、环境质量监测是控制和消除污染的基础，为环境质量评价和污染治理提供数据。2、“三废”（废气、废水、废渣）是工业生产中的主要污染源。大气污染物中的一次污染物（如SO₂、NOₓ、CO等）可产生次生污染物（如酸雨、光化学烟雾）。污水处理方法有物理法、化学法和生物法，污水有“三级”处理。废渣和生活垃圾处理遵循无害化、减量化和资源化原则。（二）绿色化学1、绿色化学理念是从源头上减少或消除污染。2、原子经济性反应可提高原子利用率，减少废弃物产生。3、绿色化学对资源利用和环境保护有重要意义。七、课后作业（一）基础题1、以下哪种气体属于大气中的一次污染物（）A.酸雨B.光化学烟雾C.一氧化碳（CO）D.硫酸（H₂SO₄）答案：C。因为一氧化碳是直接从污染源排放出来的，而酸雨和光化学烟雾是一次污染物经过化学反应形成的次生污染物，硫酸不是大气中的一次污染物。2、污水处理的物理法不包括以下哪种操作（）A.格栅间拦截固体杂质B.利用微生物分解有机物C.沉淀池沉淀固体颗粒D.以上都不是答案：B。利用微生物分解有机物是生物法，格栅间拦截固体杂质和沉淀池沉淀固体颗粒都属于物理法。（二）拓展题1、请举例说明绿色化学理念在化工生产中的应用（至少两个例子）。答案：例如在环氧丙烷的生产中，传统的氯醇法会产生大量的氯化钙废水，而现在采用的过氧化氢直接氧化法，原子利用率高，减少了废弃物的产生，符合绿色化学理念；还有在制备乙酸乙酯时，采用固体酸催化剂代替传统的浓硫酸催化剂，减少了对设备的腐蚀和对环境的污染，也是绿色化学理念的体现。2、假设你是一个环保志愿者，你如何向社区居民宣传化学与环境保护以及绿色化学的知识？请写一篇300~500字的宣传稿。答案：《化学与环境保护宣传稿》亲爱的社区居民们：大家好！今天我想跟大家聊聊化学与环境保护以及绿色化学的知识。大家都知道，我们的环境现在面临着很多挑战，而化学在其中有着重要的作用。工业生产中的废气、废水、废渣如果不处理好，就会污染我们的空气、水和土壤。比如说，废气中的二氧化硫会导致酸雨，损害我们的森林和建筑。但是，化学也