必修二《8.3 第三節(jié) 環(huán)境保護與綠色化學》課件

第三節(jié)環(huán)境保護與綠色化學一、環(huán)境保護1.在環(huán)境問題面前，化學工作者所面臨的重要問題在環(huán)境問題日益突出的今天，化學工作者所承擔的__________的檢測是進行_______________和________________的基礎。的生產工藝。2.化學在三廢治理過程中的重要作用。環(huán)境質量環(huán)境質量評價污染治理3.污水的處理方法常有的有__________、

__________和__________等物理法化學法生物法4.工業(yè)廢渣和生活垃圾等固體廢棄物的處理應遵循__________、

__________和__________的原則，達到減少環(huán)境污染和資源回收這兩個重要目的。無害化減量化資源化二、環(huán)境保護與綠色化學1.環(huán)境：主要是指人類的生存環(huán)境。2.環(huán)境問題：主要是指由于人類不合理開發(fā)和利用自然資源而造成生態(tài)環(huán)境的破壞，以及工農業(yè)生產和人類生活所造成的環(huán)境污染問題。3.環(huán)境污染：人類排放的污染物質超過了環(huán)境的自凈能力，引起環(huán)境質量發(fā)生不良變化從而危害人類健康和生存的現象。因此，要隨時進行環(huán)境監(jiān)測?。。∪纾核A、赤潮、酸雨、光化學煙霧……環(huán)境污染的分類：按環(huán)境要素：分大氣污染、水體污染、土壤污染。按人類活動分：工業(yè)環(huán)境污染、城市環(huán)境污染、農業(yè)環(huán)境污染。按造成污染的性質、來源分：化學污染、生物污染、物理污染（噪聲、放射性、熱、電磁波等）、固體廢物污染、能源污染。硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物質。工業(yè)上常利用它們與一些廉價易得的化學物質發(fā)生反應加以控制、消除或回收利用。請舉例說明這些方法的化學反應原理和類型。酸雨是指PH≤5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，屬于嚴重的大氣污染現象，會區(qū)域性或隨風漂移形成對土壤肥力、森林、水生動植物和建筑物等的大范圍危害。酸雨主要是由化石燃料的燃燒、金屬礦物的冶煉、生產和使用硫酸、硝酸的工廠等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。利用化學方法可以控制硫和氮氧化物，進而控制酸雨等危害。例如：針對我國以煤炭為主、酸雨類型屬于硫酸型的特點，主要采取燃料預脫煤、爐內脫硫和煙囪排氣除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脫硫。CaO+SO2====CaSO32CaSO3+O2====2CaSO4SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO3800℃800℃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、NH3等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物還原，轉化為N2、CO2、H2O等無害氣體。CH4+4NO2======4NO+CO2+2H2OCH4+4NO======2N2+CO2+2H2OPt400~500℃Pt400~500℃水華是淡水中的一種自然生態(tài)現象，是由于水的富營養(yǎng)化引起藻類(如藍藻、綠藻、硅藻等)的迅猛生長，水一般呈藍色或綠色。淡水中“水華”造成的最大危害是：飲用水源受到威脅，藻毒素通過食物鏈影響人類的健康，藍藻“水華”的次生代謝產物MCRST能損害肝臟，具有促癌效應，直接威脅人類的健康和生存。赤潮是由于海水中浮游藻類、原生動物或細菌異常增殖或聚集而引起海水變色的現象。實際上，赤潮并不一定都是紅色的，它可因引發(fā)赤潮的生物種類和數量不同而呈現出不同顏色。綠色化學理念(防治優(yōu)于治理)核心：改變“先污染后治理”的觀點和做法。又稱為“環(huán)境無害化學”、“環(huán)境友好化學”、“清潔化學”。從學科觀點看：是化學基礎內容的更新。（改變反應歷程）從環(huán)境觀點看：強調從源頭上消除污染。（從一開始就避免污染物的產生）從經濟觀點看：它提倡合理利用資源和能源，降低生產成本。（盡可能提高原子利用率）熱點：原子經濟性——反應物原子全部轉化為最終的期望產物，原子利用率為100%按照綠色化學的原則，最理想的“原子經濟“就是反應物的原子全部轉化為期望的最終產物，這時原子利用率為100%。思考與交流乙烯生產環(huán)氧乙烷以乙烯為原料生產環(huán)氧乙烷，經典的方法是氯代乙醇法，包括以下兩步反應：原子利用率=25.4%原子利用率=100%你學過的無機反應基本類型和有機反應的類型中，哪些反應類型符合綠色化學的理念？答案：無機反應中的化合反應、有機反應中的加成反應和加聚反應。美化環(huán)境

從我做起1.“綠色化學”是指從技術、經濟上設計可行的化學反應，盡可能減少對環(huán)境的負作用。下列化學反應，不符合綠色化學概念的是（）A.消除硫酸廠尾氣排放；SO2＋NH3＋H2O=(NH4)2SO3B.消除制硝酸工業(yè)尾氣的氮氧化物污染

NO2＋NO＋NaOH=2NaNO2＋H2OC.制CuSO4；Cu＋2H2SO4(濃)=CuSO4＋SO2↑＋2H2OD.制CuSO4；2Cu＋O2=2CuO；CuO＋H2SO4(稀)=CuSO4＋H2OCC中有污染物SO2放出，不符合“綠色化學”的概念。2.保護環(huán)境是每一個公民的責任，下列做法：①推廣使用無磷洗滌劑；②城市生活垃圾分類處理；③推廣使用一次性木質筷子；④推廣使用清潔能源；⑤過量使用化肥、農藥；⑥推廣使用無氟冰箱。其中有利于保護環(huán)境的是（）A．①②④⑤B．②③④⑥C．①②④⑥D．③④⑤⑥3.綠色化學的目標是（）A.減少對環(huán)境的污染B.防患于未然，最終杜絕化學污染源C.設計對人類健康和環(huán)境更安全的化合物D.研究變換基本原料和起始化合物CB綠色化學的核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產對環(huán)境的污染。4.空氣污染下列敘述錯誤的是（）A.溫室效應是CO具有增高地球溫度的效應造成的B.破壞臭氧層的主要物質是氟氯烴等物質C.CO能與血紅蛋白形成穩(wěn)定的化合物，降低血液輸入氧的能力D.酸雨主要是雨水與SO3或SO2反應，最終形成的H2SO4、還有少

量的NO2及CO2和水反應生成的HNO3與H2CO3造成的C

解析：A溫室效應是CO2濃度增高所致。D中含硫的物質燃燒生成SO2，SO2在一些催化劑作用下生成SO3，SO3被水吸收成H2SO4或SO2與水反應生成H2SO3，H2SO3再被氧化成H2SO4。空氣中NO2（汽車尾氣）與H2O反應生成HNO3或NO和O2，水反應生成HNO3。謝謝第二節(jié)環(huán)境保護與綠色化學一、化學與環(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。以及工農業(yè)生產和人類生活所造成的環(huán)境污染。（2）環(huán)境保護的任務①環(huán)境監(jiān)測：對污染物的存在形態(tài)、含量等進行分析和鑒定，提供可靠的分析數據。②治理工業(yè)三廢（_____、_____、_____）。③尋找源頭治理環(huán)境污染的生產工藝：杜絕污染物的排放，能從根本上解決環(huán)境問題。廢水廢氣廢渣2．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_______________和工業(yè)生產過程產生的廢氣及其攜帶的顆粒物?；剂系娜紵?）次生污染物的形成【微思考】CO2能引起溫室效應，故CO2屬于大氣污染物之一，所以應最大限度地杜絕CO2的排放。這種觀點對嗎？提示：觀點錯誤。CO2不屬于大氣污染物，大氣污染物是指大氣中危害人類和環(huán)境的人為污染物和天然污染物。CO2參與光合作用，所以CO2還是有一定作用的。當然，為減少溫室效應，可以適當減少CO2的排放。3．污水的處理方法（1）常用的污水處理方法有_______、_______、和_______等。（2）污水處理的常用化學方法_______、___________、_______等。物理法化學法生物法中和法氧化還原法沉淀法（3）污水處理的流程①一級處理：通常采用_____方法，即用格柵間、沉淀池等除去污水中不溶性的污染物。經一級處理后的水一般達不到排放標準，一級處理作為預處理。物理②二級處理：采用_____方法（又稱_______法）及某些化學方法，除去水中的可降解有機物等污染物。經二級處理后的水一般可以達到國家規(guī)定的排放標準。③三級處理：主要采用___________、___________、___________和_________等，對污水進行深度處理和凈化。經三級處理后水可用于綠化和景觀用水等。生物微生物化學沉淀法氧化還原法離子交換法反滲透法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遵循_______、_______和_______的原則，達到_____________和_____________這兩個重要目的。無害化減量化資源化減少環(huán)境污染資源回收利用二、綠色化學1．“綠色化學”可以詮釋為環(huán)境友好化學，它的核心內涵是在反應過程和化工生產中，盡量減少或徹底消除使用和產生有害物質。它研究對環(huán)境沒有任何副作用的化學試劑、化學制品和化學工藝。2．綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產對環(huán)境造成的污染。按照綠色化學的原則，最理想的“原子經濟性反應”就是______________________________________（即沒有副反應，不生成副產物，更不能產生廢棄物），這時原子利用率為100%。反應物的原子全部轉化為期望的最終產物【情境·思考】在汽車的排氣管上安裝“催化轉化器”（用鉑、鈀合金作催化劑），可以把汽車尾氣中的有害氣體CO與NO催化生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體CO2和N2，這種尾氣處理的方法符合綠色化學的概念嗎？提示：綠色化學的核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產對環(huán)境的污染。而此處理污染方式是被動地治理污染，不符合綠色化學的概念。知識點常見環(huán)境問題與綠色化學【重點釋疑】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在土壤中影響農作物吸收水分和養(yǎng)分，導致農作物減產。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、水質惡化環(huán)境問題主要污染物主要危害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2．綠色化學（1）綠色化學的含義：綠色化學的目的在于不再使用有毒、有害的物質，不再產生廢物。①從科學觀點看，它是化學科學基礎內容的更新。②從環(huán)境觀點看，它強調從源頭上消除污染。③從經濟觀點看，它提倡合理利用資源和能源，降低生產成本。（2）綠色化學的核心：利用化學原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產對環(huán)境的污染，即預防污染優(yōu)于治理污染。（3）原子經濟性反應：按照綠色化學的原則，最理想的原子經濟性反應就是反應物的原子全部轉化為期望的最終產物，這時原子利用率為100%。【思考·討論】為減少和消除煤炭燃燒產生的SO2，人們向煤炭中加入生石灰作為固硫劑，你知道其反應原理是什么嗎？提示：CaO+SO2CaSO3；2CaSO3+O22CaSO4，總反應式：2CaO+2SO2+O22CaSO4?！景咐痉丁俊镜淅恳韵率桥c綠色化學、環(huán)境保護和人類健康息息相關的三個主題，請根據已知信息回答下列問題：（1）下列制備氯乙烷的反應中原子經濟性最高的是________（填字母）。

A．CH2＝CH2+HCl→CH3CH2ClB．CH3CH2OH+HClCH3CH2Cl+H2O催化劑C．CH3CH3+Cl2

CH3CH2Cl+HClD．CH2＝CHCl+H2

CH3CH2Cl由上述四個反應可歸納出，原子經濟性最高的是________（填反應類型）。催化劑光（2）有毒物質的無害化處理也是綠色化學研究的內容之一。ClO2是一種性能優(yōu)良的消毒劑，它可將廢水中少量的CN-等有毒的酸根離子氧化而除去。請寫出用ClO2將廢水中的CN-氧化成無毒氣體的離子方程式：________________________，該方法的優(yōu)點是________________________。

（3）某飲用水廠由天然水制備純凈水（去離子水）的工藝流程示意圖如下：活性炭的作用是________________________；O3消毒的優(yōu)點是________________________。

【解題指南】解答本題需注意以下兩點：（1）明確原子經濟性的含義；（2）能夠讀懂題目信息，從題目信息中獲取解題的方法和思路?！窘馕觥浚?）原子經濟性高，即理論上原子的利用率盡可能達到100%，沒有副產物。A、D兩項中的原子利用率都是100%。（2）把CN-氧化成無毒氣體，說明C、N分別生成了CO2、N2，ClO2的還原產物應該是無毒的Cl-。（3）活性炭能吸附水中的有機物，從而除去異味。用O3消毒時，其產物為無毒無害的O2。答案：（1）AD加成反應（2）2ClO2+2CN-====2CO2+N2+2Cl-產物為無毒無害的Cl-、CO2和N2

（3）吸附水中的有機物（或除去水中的異味）反應產物無毒無害【遷移·應用】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溫室效應汽車尾氣的排放CNO2光化學煙霧工廠廢氣的排放DCO酸雨汽車尾氣和化石燃料的不完全燃燒【解析】選C?；剂先紵饕欧哦趸細怏w，與溫室效應有關，而與破壞臭氧層無關，故A錯誤；工廠廢氣的排放產生大量二氧化硫氣體，是形成酸雨的主要污染物，而溫室效應是由二氧化碳引起的，故B錯誤；汽車尾氣排放大量的氮氧化物，氮氧化物是形成光化學煙霧的主要污染物，故C正確；形成酸雨與二氧化硫及氮的氧化物有關，CO是一種有毒氣體，與酸雨無關，故D錯誤。2．綠色化學實驗是指在綠色化學的思想指導下，對常規(guī)實驗進行改革而形成的實驗新方法。下列符合綠色化學實驗操作的是（

）A．將一氧化碳還原氧化銅的尾氣直接排入空氣中B．將鋅和稀硫酸反應后的廢液直接倒入下水道中C．將跟氧氣反應后剩余的硫黃放在空氣中燃燒完全D．將氯酸鉀和二氧化錳共熱后的殘余物回收分離【解析】選D。一氧化碳還原氧化銅的尾氣中含有的未反應的一氧化碳是有毒氣體，對環(huán)境有害，A項不符合綠色化學實驗操作；將鋅和稀硫酸反應后的廢液直接倒入下水道中，會腐蝕下水道，污染水資源，B項不符合綠色化學實驗操作；將跟氧氣反應后剩余的硫黃放在空氣中燃燒完全，產生