新教材高中化第8章化與可持續(xù)發(fā)展第3節(jié)基次時環(huán)境保護與綠色化案新人教版必修第二冊

PAGE8-環(huán)境保護與綠色化學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)1.結(jié)合實例認識化學(xué)原理、化工技術(shù)對于節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)、清潔能源等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性。樹立“綠色化學(xué)”的觀念，形成資源全面節(jié)約、物能循環(huán)利用的意識。培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。2.認識物質(zhì)及其變化對環(huán)境的影響、依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化認識環(huán)境污染的成因、主要危害及其防治措施，以酸雨的防治和廢水處理為例，體會化學(xué)對環(huán)境保護的作用。了解關(guān)于污染防治、環(huán)境治理的相關(guān)國策、法規(guī)，強化公眾共同參與環(huán)境治理的責(zé)任。培養(yǎng)“宏觀辨識與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。知識點一化學(xué)與環(huán)境保護1．環(huán)境保護(1)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。(2)環(huán)境保護的任務(wù)①環(huán)境監(jiān)測：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數(shù)據(jù)。②治理工業(yè)三廢(廢水、廢氣、廢渣)。③尋找從源頭治理環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝：杜絕污染物的排放，從根本上解決環(huán)境問題。2．大氣污染(1)污染物主要來源：除了自然因素，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。這些污染物在太陽輻射等因素作用下，經(jīng)過復(fù)雜變化形成次生污染物，在一定的天氣條件下會造成酸雨、霧霾、光化學(xué)煙霧等污染現(xiàn)象。(2)次生污染物的形成示意圖3．污水的處理方法(1)常用的污水處理方法有物理法、化學(xué)法和生物法等。(2)污水處理常用化學(xué)方法：中和法、氧化還原法、沉淀法等。(3)污水處理的流程①一級處理：通常采用物理方法，即用格柵間、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。經(jīng)過一級處理后的水一般達不到排放標準，所以通常將一級處理作為預(yù)處理。②二級處理：采用生物方法(又稱微生物法)及某些化學(xué)方法，除去水中的可降解有機物等污染物。經(jīng)過二級處理后的水一般可達到國家規(guī)定的排放標準。③三級處理：主要采用化學(xué)沉淀法、氧化還原法、離子交換法和反滲透法等，對污水進行深度處理和凈化。經(jīng)過三級處理后的水可用于綠化和景觀用水等。4．固體廢棄物的處理工業(yè)廢渣和生活垃圾等固體廢物的處理應(yīng)遵循無害化、減量化和資源化的原則，達到減少環(huán)境污染和資源回收利用這兩個重要目的。判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)CO2能引起溫室效應(yīng)，故CO2為大氣污染物。 (×)(2)大量化肥的施用和含磷洗衣粉的使用會污染水資源，引起水華。 (√)(3)含硫燃料的大量燃燒能引起酸雨的發(fā)生。 (√)(4)白色污染主要是廢棄塑料制品引起的。 (√)(5)生活垃圾可以掩埋減少環(huán)境污染。 (×)知識點二綠色化學(xué)1．綠色化學(xué)的核心思想綠色化學(xué)也稱環(huán)境友好化學(xué)，其核心思想就是改變“先污染后治理”的觀念和做法，利用化學(xué)原理和技術(shù)手段，減少或消除產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用中涉及的有害化學(xué)物質(zhì)，實現(xiàn)從源頭減少或消除環(huán)境污染。2．原子經(jīng)濟性反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)就是原子重新組合的過程。因此，按照綠色化學(xué)的思想，最理想的“原子經(jīng)濟性反應(yīng)”就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，這時原子利用率(即期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比)為100%。3．綠色化學(xué)示意圖以乙烯為原料生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，過去主要使用的是氯代乙醇法，包括以下兩步反應(yīng)：CH2=CH2＋Cl2＋H2O→ClCH2CH2OH＋HCl2ClCH2CH2OH＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋2H2O總的反應(yīng)可表示為CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2O現(xiàn)代石油化工采用銀作催化劑，可以實現(xiàn)一步完成：(1)兩種生產(chǎn)工藝的原子利用率分別為______，______。(2)列出原子利用率為100%的化學(xué)反應(yīng)類型及其實際例子的方程式_____________________________，_______________________。(3)原子利用率與產(chǎn)率是否相同？________(填“是”或“否”)。[提示](1)25.4%100%(2)化合反應(yīng)：加聚反應(yīng)：加成反應(yīng)：(任選兩個，其他合理答案均可)(3)否理解環(huán)境保護和綠色化學(xué)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(yīng)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(xué)反應(yīng)和反應(yīng)類型。提示：例如，針對我國以煤炭為主、酸雨類型屬于硫酸型的特點，主要采取燃料預(yù)脫硫、爐內(nèi)脫硫和煙囪排氣除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3等吸收脫硫，其主要化學(xué)反應(yīng)原理和類型如下：再如，機動車輛的尾氣排放也同樣需要控制，其中的氮氧化物還是光化學(xué)污染的主要成因，它比硫氧化物的消除難度大，一般采用CH4、H2等在Pt、Pd等的催化作用下將氮氧化物還原為N2和H2O，其主要化學(xué)反應(yīng)原理和類型如下：CH4＋4NO2eq\o(=,\s\up10(Pt),\s\do10(400～500℃))4NO＋CO2＋2H2O，氧化還原反應(yīng)CH4＋4NOeq\o(=,\s\up10(Pt),\s\do10(400～500℃))2N2＋CO2＋2H2O，氧化還原反應(yīng)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？怎樣預(yù)防？提示：導(dǎo)致水華、赤潮現(xiàn)象的原因，從農(nóng)村方面來說，主要是人們的日常生活、水產(chǎn)及禽畜養(yǎng)殖等產(chǎn)生的污水或固體廢棄物未經(jīng)處理排放，化肥的不當施用等；從城市方面來說，主要是人們的生活廢水及工業(yè)生產(chǎn)廢水的排放等。水華、赤潮現(xiàn)象達到一定程度，會使飲用水(淡水)水源受到威脅，水生生物大量減少，生態(tài)遭到破壞，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)更是面臨毀滅性打擊。預(yù)防水華、赤潮現(xiàn)象的發(fā)生，一要少用或不用含氮、磷洗滌劑，合理施用化肥，適量向水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)投放飼料等；二要對產(chǎn)生的含氮、磷的廢水、固體廢棄物做科學(xué)合理的處理。3．十八大以來，習(xí)近平總書記在多個場合強調(diào)，“綠水青山就是金山銀山”，對環(huán)境生態(tài)保護尤為重視。下列說法符合綠色化學(xué)理念的是哪些？①開發(fā)高效氫能、太陽能等新型電動汽車，以解決城市機動車尾氣排放問題②利用有機垃圾發(fā)酵生產(chǎn)沼氣作生活燃料③將造紙廢水通過高壓水井壓到地下，節(jié)約成本④積極開發(fā)廢舊電池的綜合利用技術(shù)，解決電池中的重金屬對土壤和水體的污染提示：①②④。開發(fā)高效氫能、太陽能等新型電動汽車，可以減少污染性氣體的排放，改善空氣質(zhì)量，①符合；利用有機垃圾生產(chǎn)沼氣，可以減少對其他形式不可再生能源的使用，②符合；造紙的廢水中含有有毒、有腐蝕性的物質(zhì)，將造紙廢水通過高壓水井壓到地下，會污染土壤和地下水，③不符合；電池中的重金屬污染土壤和水源，應(yīng)積極開發(fā)廢舊電池的綜合利用技術(shù)，④符合。1．常見環(huán)境問題環(huán)境問題主要污染物主要危害溫室效應(yīng)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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，危害人體健康霧霾SO2、氮氧化物和可吸入顆粒物大氣細粒子能吸附大量有致癌物質(zhì)和基因毒性誘變物質(zhì)，使慢性病加劇、使呼吸系統(tǒng)及心臟系統(tǒng)疾病惡化、改變肺功能及結(jié)構(gòu)、影響生殖能力、改變?nèi)梭w的免疫結(jié)構(gòu)等2．綠色化學(xué)(1)核心：從源頭上減小或消除環(huán)境污染。(2)原子經(jīng)濟性反應(yīng)：充分利用反應(yīng)物中的各個原子，既能充分利用資源，又能防止污染。綠色化學(xué)可用原子利用率來衡量，原子利用率＝eq\f(期望產(chǎn)物的總質(zhì)量,生成物的總質(zhì)量)×100%，原子利用率越高，反應(yīng)產(chǎn)生的廢棄物就越少，對環(huán)境造成的污染也就越小。最理想的“原子經(jīng)濟性反應(yīng)”要求反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，這時原子利用率達到100%，也就是說在化學(xué)反應(yīng)過程中不產(chǎn)生任何廢棄物，原子利用率為100%的反應(yīng)有化合反應(yīng)、加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)。提醒：與原子利用率相似的幾個概念：純度＝eq\f(純凈物質(zhì)量,樣品混合物質(zhì)量)×100%；產(chǎn)率＝eq\f(實際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%；原料利用率＝eq\f(理論消耗量,實際消耗量)×100%；轉(zhuǎn)化率＝eq\f(已反應(yīng)的反應(yīng)物的量,反應(yīng)總量)×100%。1．下列做法與社會可持續(xù)發(fā)展理念相違背的是()A．改進汽車尾氣凈化技術(shù)，減少大氣污染物的排放B．開發(fā)利用可再生能源，減少化石燃料的使用C．研發(fā)可降解高分子材料，減少“白色污染”D．過度開采礦物資源，促進地方經(jīng)濟發(fā)展D[礦物資源為不可再生資源，過度開采會使資源匱乏，是只顧眼前不顧將來的做法，不符合社會可持續(xù)發(fā)展理念，故D錯誤。]2．化學(xué)與生活密切相關(guān)。下列說法錯誤的是()A．PM2.5是指直徑不大于2.5μm的可吸入懸浮顆粒物B．綠色化學(xué)要求從源頭上消除或減少生產(chǎn)活動對環(huán)境的污染C．燃煤中加入CaO可以減少酸雨的形成及溫室氣體的排放D．天然氣和液化石油氣是我國目前推廣使用的清潔燃料C[通常將大氣中直徑不大于2.5μm的可吸入懸浮顆粒物稱為PM2.5，A正確；綠色化學(xué)的核心就是從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染，B正確；CaCO3受熱易分解，燃煤中加入CaO不能減少溫室氣體CO2的排放，C錯誤；天然氣和液化石油氣是我國目前推廣使用的清潔燃料，D正確。]3．下列關(guān)于化學(xué)與生產(chǎn)、生活的認識正確的是()A．綠色食品就是不使用化肥農(nóng)藥，不含任何化學(xué)物質(zhì)的食品B．合理開發(fā)利用可燃冰，有助于緩解能源緊缺的狀況C．蔬菜表面灑少許福爾馬林(甲醛的水溶液)，可保鮮和消毒D．用Ba(OH)2處理含Cu2＋的廢水，可消除水中重金屬離子的污染B[綠色食品是指在無污染的生態(tài)環(huán)境中種植及全過程標準化生產(chǎn)或加工的農(nóng)產(chǎn)品，嚴格控制其有毒、有害物質(zhì)含量，使之符合《食品安全國家標準》，并經(jīng)專門機構(gòu)認定，許可使用綠色食品標志的食品，A項錯誤；可燃冰全球分布廣泛，合理開發(fā)利用有助于緩解能源緊缺狀況，B項正確；福爾馬林是甲醛的水溶液，有毒有害，不能用作食品防腐劑，C項錯誤；加入Ba(OH)2溶液雖然能將Cu2＋轉(zhuǎn)化為沉淀，但引入了Ba2＋且廢水堿性明顯增強，不能實現(xiàn)凈化的目的，D項錯誤。]4．原子利用率是衡量綠色化學(xué)的重要指標，下列是理想的綠色化學(xué)工藝的是()A．工業(yè)上利用硅石與焦炭冶煉粗硅B．利用石灰乳與純堿溶液反應(yīng)制燒堿C．工業(yè)上利用廢銅與濃硫酸反應(yīng)制備膽礬D．石油化工利用乙烯催化氧化法制備環(huán)氧乙烷D[硅石的主要成分是SiO2，SiO2與焦炭反應(yīng)會有CO生成，污染環(huán)境且原子利用率不高，A項不符合要求；產(chǎn)物中還有碳酸鈣，原子利用率不高，B項不符合要求；銅與濃硫酸反應(yīng)會有SO2生成，污染環(huán)境且原子利用率不高，C項不符合要求。]5．在綠色化學(xué)工藝中，理想狀態(tài)是反應(yīng)物中原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率為100%。在用CH3C≡CH合成CH2=C(CH3)COOCH3的過程中，欲使原子利用率達到最高，還需要的反應(yīng)物有()A．CO2和H2O B．CO和CH3OHC．CH3OH和H2 D．H2和CO2B[由于在綠色化學(xué)工藝中，原子利用率最高時為100%，故生成的產(chǎn)品CH2=C(CH3)COOCH3與原料之間需要滿足原子守恒。將1個生成物分子中各原子個數(shù)減去1個已知反應(yīng)物分子中各原子個數(shù)得到所需各原子個數(shù)，目標產(chǎn)物和已知反應(yīng)物的差值為C2H4O2，對照各選項，反應(yīng)物分子中原子數(shù)之和為C2H4O2的只有B項。]1．以下非金屬氧化物與其引起的環(huán)境問題及主要來源對應(yīng)正確的是()選項氧化物環(huán)境問題主要來源ACO2破壞臭氧層化石燃料的燃燒BSO2溫室效應(yīng)汽車尾氣的排放CNO2光化學(xué)煙霧工廠廢氣、汽車尾氣的排放DCO酸雨汽車尾氣和化石燃料的不完全燃燒C[化石燃料燃燒主要排放二氧化碳氣體，與溫室效應(yīng)有關(guān)，而與破壞臭氧層無關(guān)，故A錯誤；工廠廢氣的排放產(chǎn)生大量二氧化硫氣體，是形成酸雨的主要污染物，而溫室效應(yīng)是由二氧化碳引起的，故B錯誤；工廠廢氣、汽車尾氣排放大量的氮氧化物，氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧的主要污染物，故C正確；形成酸雨與二氧化硫及氮的氧化物有關(guān)，CO是一種有毒氣體，與酸雨無關(guān)，故D錯誤。]2．塑料廢棄物約占我國城市生活垃圾的5%～14%，它造成的“白色污染”已成為社會的一大公害。下列綜合整治“白色污染”的各種措施中，不可取的是()A．熱分解或熔融再生利用B．直接填埋或向海里傾倒處理C．積極尋找紙等纖維類制品代替塑料D．開發(fā)研制可降解塑料B[垃圾處理的途徑主要有兩條：一是從源頭上減少垃圾的產(chǎn)生，如C項尋找替代品、D項開發(fā)研制可降解塑料；二是綜合處理，如A項再生利用。B項措施將會影響農(nóng)、林、漁業(yè)生產(chǎn)等，是不可取的。]3．最近，國際上提出的綠色化學(xué)是指化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中()A．對廢水、廢氣、廢渣進行嚴格處理B．不排放任何有害物質(zhì)C．在化工廠周圍種草、種樹、種花，使化工廠成為花園式工廠D．以綠色植物為原料，用生物催化劑實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程的化學(xué)B[綠色化學(xué)的核心是從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染，則在化學(xué)生產(chǎn)中少用或不用有害物質(zhì)以及少排放或不排放有害物質(zhì)，B項符合題意。]4．綠色化學(xué)最理想的“原子經(jīng)濟性反應(yīng)”就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。以下反應(yīng)最符合這一要求的是()A．硫化亞銅高溫氧化的火法煉銅B．用銅作催化劑將乙醇氧化為乙醛C．銅和濃硝酸反應(yīng)制硝酸銅D．鎳作催化劑的條件下，苯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成環(huán)己烷D[A項，Cu2S高溫氧化的火法煉銅中還會產(chǎn)生SO2氣體，不符合“原子經(jīng)濟性反應(yīng)”的要求，錯誤；B項，CH3CH2OH催化氧化生成CH3CHO的同時有H2O生成，不符合“原子經(jīng)濟性反應(yīng)”的要求，錯誤；C項，Cu和濃硝酸反應(yīng)制備Cu(NO3)2時還會生成H2O和NO2，不符合“原子經(jīng)濟性反應(yīng)”的要求，錯誤；D項，苯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)只生成環(huán)己烷，原子利用率為100%，符合“原子經(jīng)濟性反應(yīng)”的