8.3環(huán)境保護與綠色化學

第八章化學與可持續(xù)發(fā)展

第3節(jié)環(huán)境保護與綠色化學

素養(yǎng)目標1.認識化學對環(huán)境保護的意義。培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任等核心素養(yǎng)。2.了解“綠色化學”的含義,知道在化工生產(chǎn)中遵循“綠色化學”思想的重要性。

人類和其他生物生存的生物圈與大氣圈、水圈和巖石圈不斷地進行著物質(zhì)和能量的交換，共同構成了地球生態(tài)系統(tǒng)。通常所說的環(huán)境問題，主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。【引入】環(huán)境問題主要指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染污水排放到河里亂扔垃圾工廠排放濃煙一、化學與環(huán)境保護三廢廢氣廢水廢渣2.化學與“三廢”污染1.環(huán)境監(jiān)測：要研究污染物的存在、分布和轉(zhuǎn)化規(guī)律，就需要對污染物的存在形態(tài)、含量等進行分析和測定，為控制和消除污染提供可靠的分析數(shù)據(jù)。環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作是進行環(huán)境質(zhì)量評價和污染治理的基礎(1)大氣污染①污染物主要來源：除了自然因素外，大氣污染物主要來自化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。②次生污染物的形成氣候干早，土地沙漠化，農(nóng)業(yè)減產(chǎn)全球變暖危害:兩極冰川融化，海平面升高，陸地減少次生污染物危害SO2及氮的氧化物(NOx)酸雨（pH<5.6）CO2、CH4溫室效應（全球變暖）氟氯代烴、氮氧化物(NOx)臭氧空洞（地表的紫外線增加）碳氫化合物、氮氧化物(NOx)光化學煙霧（刺激人體器官）成因:大量使用礦物燃料(煤、石油等)防治:減少礦物燃料的使用；大力植樹造林；開發(fā)利用新能源阻礙地表向外放出的大量長波熱輻射全球變暖礦物燃料燃燒CO2、碳粒粉塵氣候干早，土地沙漠化，農(nóng)業(yè)減產(chǎn)全球變暖危害:兩極冰川融化，海平面升高，陸地減少臭氧層破壞大氣中的臭氧含量僅一億分之一,但在離地面20至30公里的平流層中臭氧含量雖然極其微少,卻具有非常強烈的吸收紫外線的功能,可以吸收太陽光紫外線中對生物有害的部分(UV-B)。危害:紫外線強度增加,人類皮膚發(fā)生癌變防治:減少氟氯烴類等產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用臭氧層破壞成因:人類過多地使用氯氟烴類、溴氟烷烴類、N2O、CCl4、CH4等，是臭氧層被破壞的主要原因氯氟烴大量用作氣溶膠、制冷劑、發(fā)泡劑、化工溶劑紫外線照射CF2CI?+?ClCCl2F22O33O2Cl-酸雨酸雨：危害:湖泊酸化,魚類死亡。農(nóng)作物、森林、草原遭到破壞、建筑物加速腐蝕成因:(1)含硫量高的化石燃料(2)汽車尾氣防治:減少SO2的排放,燃料脫硫,尾氣處理等SO2SO2O2SO3H2O

H2SO3

H2SO4HNO3NOXO2H2O(2)水體污染水華與赤潮：含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域水體富營養(yǎng)化，藻類瘋長，消耗水中溶解的氧，水生生物因缺氧而死亡，水質(zhì)變差；水華發(fā)生在淡水中，赤潮發(fā)生在海水中①水污染：來自工業(yè)廢水、生活廢水(無機物，重金屬鹽類，營養(yǎng)物有機物，洗滌劑，石油)污水處理廠②污水處理常用的污水處理方法：污水處理的常用化學方法：物理法生物法化學法中和法氧化還原法沉淀法2O72-和CrO42-會對水體產(chǎn)生很大的危害,因此這種工業(yè)廢水必須凈化處理.一種處理含銘廢水的工藝流程如下:氧化還原法(1)試寫出過程④⑤中發(fā)生反應的離子方程式:學以致用學以致用Fe2+~e-(2)寫出反應過程②中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為

.1:6③反應后的沉淀一定還含有

.(3)含Cr3+廢水可以加入熟石灰進一步處理,目的是

.將Cr3+轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀除去Fe(OH)3Cr2O72-~6e-6Fe2+~6e-(3)固體廢物處理固體廢物包括工業(yè)廢渣和生活垃圾處理原則：無害化、減量化、資源化目的：減少環(huán)境污染、資源回收利用解決方向:1.開展使工業(yè)廢渣資源化、無毒化的綜合研究工業(yè)廢渣處理處理方法主要:壓實、破碎、分選、固化、焚燒、生物處理等存在問題:成本高,還可能對環(huán)境造成二次污染等問題2.改革冶煉過程的生產(chǎn)工藝,實現(xiàn)清潔生產(chǎn),固體廢渣減量化【思考與討論】脫硫除塵塔（1）含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)。工業(yè)上常利用它們與一些物質(zhì)發(fā)生反應加以控制、消除和回收利用。請舉例說明這些方法所依據(jù)的化學反應和反應類型。2NO+2CO==N2+2CO2催化劑CaCO3+SO2

==CaSO3+CO2

SO2+2NH3+H2O==

(NH4)2SO32CaSO3+O2

==2CaSO4

（2）含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域，會出現(xiàn)水華、赤潮等水體污染問題。你認為在城市和農(nóng)村出現(xiàn)的這種水體污染各有什么特點？請查閱資料，了解有關的污染及治理情況，并與同學交流。合理施肥、并推廣使用無磷洗衣粉【思考與討論】環(huán)境問題主要污染物主要危害溫室效應CO2造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小等酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等臭氧層破壞氟氯代烷、NOx到達地球表面的紫外線明顯增多，給人類健康及生態(tài)環(huán)境帶來多方面危害光化學煙霧碳氫化合物、NOx刺激人體器官，特別是人的呼吸系統(tǒng)，使人生病甚至死亡常見環(huán)境問題環(huán)境問題主要污染物主要危害白色污染廢棄塑料制品①在土壤中影響農(nóng)作物吸收水分和養(yǎng)分，導致農(nóng)作物減產(chǎn)。②混入生活垃圾中難處理、難回收。③易被動物當作食物吞入，導致動物死亡。赤潮和水華廢水中含氮、磷元素的營養(yǎng)物質(zhì)使水體富營養(yǎng)化，導致水中藻類瘋長，消耗水中溶解的氧，使水體變得渾濁、水質(zhì)惡化PM2.5顆粒物污染空氣，形成霧霾天氣，增加交通事故，危害人體健康常見環(huán)境問題

重金屬污染：如汞、鎘、鉛、鉻、砷貓自殺事件——水俁?。ü廴荆┕趋阑巫兇唷峭床。ㄦk污染）智力發(fā)展隱性殺手——鉛污染土壤污染：來自工業(yè)垃圾、生活垃圾、廢水、化肥、農(nóng)藥殘留(Cl、P、S)、放射物質(zhì)殘留。

綠色化學的核心就是要利用化學又稱為“環(huán)境無害化學”、又稱“環(huán)境友好化學”、“清潔化學”原理從源頭減少和消除污染。二、綠色化學理念（防治優(yōu)于治理）從學科觀點看：是化學基礎內(nèi)容的更新。（改變反應歷程）從環(huán)境觀點看：強調(diào)從源頭上消除污染。（從一開始就避免污染物的產(chǎn)生）從經(jīng)濟觀點看：它提倡合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本。（盡可能提高原子利用率）熱點：原子經(jīng)濟性——反應物原子全部轉(zhuǎn)化為最終的期望產(chǎn)物，原子利用率為100%二、綠色化學理念（防治優(yōu)于治理）1．綠色化學對化學反應的要求——原子經(jīng)濟性反應思考：符合“綠色化學”要求的化學反應有哪些？生成物只有一種，即化合反應、其他反應2．化學反應的原子經(jīng)濟性用“原子利用率”來衡量3、高選擇性反應：提高選擇性，減少副產(chǎn)物【思考與討論】以乙烯制環(huán)氧乙烷，有兩種方法方法一：CH2=CH2＋Cl2＋H2O→ClCH2CH2OH+HCl2ClCH2CH2OH＋Ca(OH)2

→

＋CaCl2＋2H2O總反應為：CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→

＋CaCl2＋H2O方法二：2CH2=CH2＋O2→Ag試回答下列問題：(1)試計算兩種方法的原子利用率。方法一為：25.43%方法二為：100%(2)試從反應物、產(chǎn)物對環(huán)境的影響，生產(chǎn)工藝，原子經(jīng)濟性反應，催化劑選擇性等角度分析兩方法的優(yōu)劣。方法一：反應物Cl2和Ca(OH)2對環(huán)境及設備有很大的污染性和腐蝕性，生產(chǎn)工藝分二步，產(chǎn)率和原子利用率低，成本高，反應的選擇性低，產(chǎn)物中有大量的非期望物質(zhì)。方法二：反應物中O2無毒無污染、生產(chǎn)工藝簡單，原子利用率為100%，催化劑選擇性高、產(chǎn)率高、成本低，因此方法二更優(yōu)。(3)你還能舉出其他原子利用率為100%的化學反應類型和實際例子嗎？化合反應加成反應加聚反應P119圖8-24綠色化學示意圖反應物反應過程生成物無毒無害可再生資源安全的生產(chǎn)工藝無毒無害的溶劑無毒無害的催化劑提高能源利用率安全

可降解可再利用

2月02日：國際濕地日

3月22日：世界水日

4月22日：地球日

5月31日：世界無煙日

6月05日：世界環(huán)境日

6月17日：世界防治荒漠化和干旱日

7月11日：世界人口日

9月16日：國際保護臭氧層日

10月4日：世界動物日10月16日：世界糧食日12月29日：國際生物多樣性日世

界

環(huán)

境

日

把保護生態(tài)環(huán)境看成自己的神圣使命，正成為世界上越來越多人的共識。請看---1．“綠水青山就是金山銀山”。下列做法不利于保護環(huán)境的是（

）A．推廣使用電動汽車等低碳交通工具B．推廣垃圾分類，電子設備以舊換新C．用生物方法脫除生活污水中的氮和磷D．加大鉛酸蓄電池、含汞鋅錳等電池的生產(chǎn)【課堂練習】D2.下列關于綠色材料敘述不正確的是（

）A.再生紙、再生塑料、再生金屬等是利用固體廢物制造、再生循環(huán)制備和使用的循環(huán)材料B.尾氣催化劑可把汽車尾氣中的有害氣體NOx、CO、碳氫化合物轉(zhuǎn)化為N2、CO和H2O，此催化劑是一種凈化材料C.太陽能、風能、水能、潮汐能和地熱均為潔凈能源D.建筑材料中的墻體和水泥來源于土地，是綠色建材D3.下列有關環(huán)境問題的說法正確的是（

）A.燃煤中加入適量石灰石，可減少廢氣中SO2的量B.臭氧的體積分數(shù)超過10－4%的空氣有利于人體健康在～之間的降水通常稱為酸雨D.含磷合成洗滌劑易于被細菌分解，故不會導致水體污染A【課堂練習】4.“保護環(huán)境”是我國的基本國策。下列做法不應該提倡的是（

）A.采取低碳、節(jié)儉的生活方式B.按照規(guī)定對生活廢棄物進行分類放置C.深入農(nóng)村和社區(qū)宣傳環(huán)保知識D.經(jīng)常使用一次性筷子、紙杯、塑料袋等D5.下列反應最符合綠色化學原子經(jīng)濟性要求的是（

）A.乙烯聚合為聚乙烯高分子材