2024-2025學年高中化學第四章化學與自然資源的開發(fā)利用第二節(jié)2環(huán)境保護與綠色化學學案新人教版必修2

PAGE8-第2課時環(huán)境愛護與綠色化學一、環(huán)境問題和環(huán)境愛護環(huán)境問題主要是指人類不合理地開發(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。列舉如下：大氣污染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。硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物質。含磷、氮的大量污水隨意排放，會出現(xiàn)水華、赤潮等水體污染問題。二、綠色化學綠色化學的核心是利用化學原理從源頭上削減或消退工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染?！霸咏?jīng)濟”是反應物的原子全部轉化為期望的最終產(chǎn)物，這時的原子利用率為100%。原子利用率＝期望產(chǎn)物的總質量與生成物的總質量之比。探究點一環(huán)境污染和環(huán)境愛護1．環(huán)境、環(huán)境污染和環(huán)境愛護環(huán)境是指圍圍著人群的空間及其中可以干脆、間接影響人類生活和發(fā)展的各種自然因素和社會因素的總體。一種狀態(tài)由干凈變污濁的過程叫污染。環(huán)境污染即指環(huán)境變得不清潔、污濁、骯臟或其他方面的不干凈的狀態(tài)。環(huán)境污染主要是由人類活動引起的，但自然活動如火山、地震、海嘯、氣候異樣、森林火災等自然災難也會造成環(huán)境污染。環(huán)境污染絕大多數(shù)來自于人類不合理的經(jīng)濟活動。人類通過生產(chǎn)，從環(huán)境中輸入物質和能量，人類通過消費活動，將廢棄物輸出給環(huán)境。環(huán)境本身是有肯定的自凈實力的，但是當廢棄物產(chǎn)生量越來越大，超過環(huán)境的自凈實力時，就會影響環(huán)境，造成環(huán)境污染。環(huán)境污染可以通過食物鏈在生物體內不斷遷移、轉化和富集。物質在整個生物圈的遷移、轉化是沒有國界的，因此環(huán)境污染也是沒有國界的。地球上的環(huán)境問題可概括為：①全球變暖；②臭氧層破壞；③酸雨；④生物多樣性削減；⑤森林銳減；⑥土地荒漠化；⑦水質污染；⑧海洋污染；⑨大氣污染；⑩固體廢棄物污染。其中，全球變暖(溫室效應)、酸雨和臭氧層破壞被稱為當代三大環(huán)境問題。環(huán)境問題已成為全人類所面臨的生存和發(fā)展問題。它嚴峻制約著社會的發(fā)展，不僅使人類社會的文明進程受到影響，而且使人類自身的生存也受到嚴峻的威逼。如何正確地相識和處理人與自然的關系，主要取決于人類自己。因此全人類都應當重視環(huán)境愛護，走可持續(xù)發(fā)展之路。環(huán)境愛護是指實行社會的、技術的、經(jīng)濟的綜合措施，合理利用自然資源，防止環(huán)境污染與破壞，以求保持和發(fā)展生態(tài)平衡，促進經(jīng)濟和保障人類社會的持續(xù)發(fā)展。2．典型的環(huán)境污染(1)溫室效應工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活燃燒含碳化合物導致二氧化碳含量上升，造成全球氣溫上升，水位上升，陸地面積削減。(2)赤潮工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)(如石油化工、煉焦、化肥等)的廢水中所含的氮磷元素導致水體富養(yǎng)分化，從而使藻類大量繁殖，消耗水中大量的溶解氧，水質腐敗變質、變臭，水生生物因缺氧死亡或被污染。淡水中叫水華，海水中叫赤潮。(3)酸雨煤炭燃燒排放的二氧化硫和機動車排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素。降水酸度pH<5.6時，將會對森林、農(nóng)作物和材料、建筑物產(chǎn)生明顯損害。(4)臭氧空洞氟氯代烴等物質的排放，使臭氧層被破壞。臭氧層被大量破壞后，汲取紫外線輻射的實力大大減弱，導致到達地球表面的紫外線明顯增多，給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來多方面的危害。(5)白色污染生活生產(chǎn)中拋棄運用后的難降解的塑料制品造成的，它們的主要危害：①廢舊塑料混在土壤中影響農(nóng)作物汲取養(yǎng)分和水分，導致農(nóng)作物減產(chǎn)；②廢舊塑料易被動物當作食物吞入，導致動物死亡；③混入生活垃圾中的廢塑料很難處理、回收，不易分解。(6)光化學煙霧主要是由氮氧化物、碳氫化合物造成的，能刺激人體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)運用可降解塑料運用可降解塑料可以消退塑料造成的環(huán)境污染。[例1]下列措施有利于節(jié)能減排、改善環(huán)境質量的有()①在大亞灣核電站已平安運行多年的基礎上，廣東將接著發(fā)展核電，以削減火力發(fā)電帶來的二氧化硫和二氧化碳排放問題②主動推行“限塑令”，加快研發(fā)利用二氧化碳合成的聚碳酸酯類可降解塑料③加速建設地鐵、輕軌等軌道交通，促進珠三角城市一體化發(fā)展，削減汽車尾氣排放④發(fā)展低碳經(jīng)濟、循環(huán)經(jīng)濟，推廣可利用太陽能、風能的城市照明系統(tǒng)⑤運用生物酶降解生活廢水中的有機物，運用填埋法處理未經(jīng)分類的生活垃圾A．①②③④ B．①②⑤C．①②④⑤ D．③④⑤[思路分析]環(huán)境污染包括：大氣污染、水體污染、土壤污染，所以愛護環(huán)境要從上述幾個方面進行。[解析]核電可削減污染物，如SO2等排放，可改善環(huán)境質量，①正確，則解除D選項；地鐵可削減汽車的數(shù)量，從而削減尾氣排放，有利于改善環(huán)境，③正確，則解除B、C選項。⑤中“填埋法”不能改善環(huán)境質量，相反會造成土壤污染。[答案]A環(huán)境污染已成為人類社會面臨的重大威逼，下列各項中與環(huán)境污染無關的是(D)①溫室效應；②赤潮；③酸雨；④光化學污染；⑤臭氧空洞；⑥水俁?。虎叱毕F(xiàn)象；⑧水華；⑨地方性甲狀腺腫大。A．⑥⑧ B．④⑤C．①②③ D．⑦⑨解析：②赤潮與⑧水華均屬水體富養(yǎng)分化引起的水體污染現(xiàn)象；①溫室效應指大量CO2的排放引起的大氣變暖現(xiàn)象；④光化學煙霧則是由汽車尾氣大量排放有害氣體所導致的一種空氣污染現(xiàn)象；③酸雨是化石燃料的燃燒等引起的污染現(xiàn)象；⑨地方性甲狀腺腫大是缺碘引起的癥狀，與環(huán)境污染無關；⑤臭氧層空洞，則是由釋放的氟氯烴等物質導致臭氧層被破壞的大氣污染現(xiàn)象；⑥水俁病是由于含鎘、汞污水的排放被魚汲取，人吃魚后引起的有毒物質在人體富集而導致的，與環(huán)境污染有關。⑦潮汐是一種自然現(xiàn)象。探究點二綠色化學1．含義“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(chǎn)中，盡量削減或徹底消退運用和產(chǎn)生有害物質。它探討對環(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”的特點(1)開發(fā)綠色反應，將原子利用率提高到100%。(2)運用無毒、無害的原料、催化劑、溶劑。(3)開發(fā)綠色工藝。(4)開發(fā)和生產(chǎn)綠色產(chǎn)品。3．原子經(jīng)濟原子經(jīng)濟要求反應物的原子全部轉變成最終產(chǎn)物，原子利用率達到100%，也就是說在化學反應過程中不產(chǎn)生任何廢物?；瘜W反應的原子經(jīng)濟好壞用原子利用率來衡量：原子利用率＝eq\f(期望產(chǎn)物的式量,期望產(chǎn)物的式量＋廢棄副產(chǎn)物的式量)×100%由于反應中生成的副產(chǎn)物通常并不清晰或者不易確定，故有人提出“原子經(jīng)濟百分數(shù)”概念：原子經(jīng)濟百分數(shù)＝eq\f(被利用的原子的總式量,運用的全部反應物的總式量)×100%[例2]制取乙醇的下列反應，原子經(jīng)濟性最差的是()A．乙烯水化法：CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up15(催化劑))CH3CH2OHB．乙醛還原法：CH3CHO＋H2eq\o(→,\s\up15(催化劑))CH3CH2OHC．鹵代烴水解法：CH3CH2Br＋H2Oeq\o(→,\s\up15(肯定條件))CH3CH2OH＋HBrD．酯類水解法：CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up15(稀硫酸),\s\do15(△))CH3COOH＋C2H5OH[思路分析]當只有一種產(chǎn)物時，原子利用率為100%；當存在多種產(chǎn)物時，可比較生成1mol目標產(chǎn)物時，其他產(chǎn)物的質量，其他產(chǎn)物的質量越大，則原子利用率越低。在有機化學反應中，取代反應、氧化反應、酯化反應、水解反應、裂解反應等產(chǎn)物均不唯一，而加成反應產(chǎn)物唯一，因此，其中只有加成反應原子利用率為100%，最符合綠色化學原則。[解析]依據(jù)原子利用率為期望產(chǎn)物的總質量與生成物的總質量之比，及A、B兩項中生成物都是期望產(chǎn)物，可知它們的原子利用率都是100%，分析C、D兩項有兩種方法。方法一(計算法)：C項：原子利用率＝eq\f(MrC2H5OH,MrC2H5OH＋MrHBr)×100%＝eq\f(46,46＋81)×100%≈36.2%D項：原子利用率＝eq\f(MrC2H5OH,MrC2H5OH＋MrCH3COOH)×100%＝eq\f(46,46＋60)×100%≈43.4%方法二(推斷法)：C、D兩項比較，都生成1molC2H5OH時，C項的副產(chǎn)物是HBr，D項的副產(chǎn)物是CH3COOH，且都是1mol，由于Mr(HBr)＝81>Mr(CH3COOH)＝60，故原子利用率：D項>C項。[答案]C“綠色化學試驗”已走進課堂，下列做法符合“綠色化學”的是(C)①試驗室收集氨氣采納如圖甲所示裝置②試驗室中做氯氣與鈉的反應試驗時采納圖乙所示裝置③試驗室中用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸生成銨鹽的試驗④試驗室中采納如圖丙所示裝置進行銅與稀硝酸的反應A．②③④B．①②③C．①②④D．①③④解析：①試驗室收集NH3采納圖甲所示裝置，在制備的過程中用滴有酚酞的水汲取逸出的NH3，防止污染環(huán)境，符合綠色化學的要求；②試驗室中做Cl2與Na的反應試驗時采納圖乙所示裝置，用沾有堿液的棉球可以汲取多余的Cl2，防止污染環(huán)境，符合綠色化學的要求；③試驗室中用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸生成銨鹽的試驗時，揮發(fā)出的HCl和NH3會污染大氣，不符合綠色化學的要求；④試驗室中采納圖丙所示裝置進行Cu與稀HNO3的反應時，將生成的氮的氧化物剛好收集在氣球里面，也可以防止污染環(huán)境，符合綠色化學的要求。綜上所述①②④符合要求。1．下列有關環(huán)境問題的說法正確的是(A)A．燃煤時加入適量生石灰，可削減廢氣中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C．pH在5.6～7.0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解析：空氣中臭氧的含量超過10－5%(體積分數(shù))時，就會對人體、動物以及其他暴露在空氣中的物質造成危害。含磷合成洗滌劑被細菌分解，分解的是有機物分子，能導致水體污染的磷元素仍舊存在。2．化學與科技、社會、生產(chǎn)親密結合，下列相識合理合法的是(A)A．淀粉餐具被認為是最有發(fā)展前景的一次性餐具，有利于愛護環(huán)境B．養(yǎng)鴨廠在飼料中添加蘇丹紅制“紅心鴨蛋”，可使鴨蛋色澤艷麗、美觀C．化妝品中添加含鉻物質制美白潤膚品“SK－Ⅱ”，可使女性青春永駐D．世界名牌服裝產(chǎn)品中含有甲醛等有機物，可見甲醛對人體危害不大解析：蘇丹紅是致癌物質，不能作為動物飼料，鉻為重金屬，能使人體中毒，甲醛為有毒物質，即使是名牌服裝中含有它，也不能說是對人體危害不大。3．化學與人類生活、社會可持續(xù)發(fā)展親密相關。下列措施有利于節(jié)能減排、愛護環(huán)境的是(B)①加快化石燃料的開采與運用②研發(fā)易降解的生物農(nóng)藥③應用高效干凈的能源轉化技術④田間焚燒秸稈⑤推廣運用節(jié)能環(huán)保材料A．①③⑤ B．②③⑤C．①②④ D．②④⑤解析：化石燃料燃燒會帶來酸雨等一系列環(huán)境問題，①錯誤；易降解的農(nóng)藥在自然界滯留時間短，對環(huán)境污染小，②正確；應用高效干凈的能源轉化技術，可有效緩解環(huán)境污染問題，③正確；田間焚燒秸稈，會帶來煙霧、粉塵等環(huán)境問題，④錯誤；⑤類似于③，正確。4．下列有關環(huán)境愛護的說法中，錯誤的是(B)A．含氮、磷化合物的生活污水大量排放可使水體富養(yǎng)分化B．各國工業(yè)大量排放二氧化硫是全球氣候變暖的主要緣由C．劣質裝修材料中的甲醛、苯、氡氣等對人體有害D．廢舊電池中的汞、鎘、鉛等重金屬鹽會對土壤和水源造成污染解析：全球變暖是由大量排放的CO2所致。5．下列化學工藝屬于最志向的綠色化學工藝的是(D)①氯乙烯在肯定條件下制聚氯乙烯塑料②銅在空氣中灼燒生成氧化銅，氧化銅溶于稀硫酸制硫酸銅③乙烯與溴反應制1,2-二溴乙烷④乙烷在光照條件下與氯氣反應制1,2-二氯乙烷⑤工業(yè)煅燒石灰石制CaO⑥工業(yè)利用氫氣在氯氣中燃燒制鹽酸A．①②④B．②③⑤C．①④⑥D．①③⑥解析：最志向的綠色化學工藝，是指原子利用率為100%的化學工藝。①產(chǎn)物只有一種，原子利用率為100%；②產(chǎn)物有硫酸銅和水，是比較好的方法，但是原子利用率小于100%；③產(chǎn)物只有一種，原子利用率為100%；④副產(chǎn)物有氯化氫、一氯代物或三氯代物等，原子利用率小于100%；⑤副產(chǎn)物有二氧化碳；⑥產(chǎn)物只有一種，原子利用率為100%。6．化學與能源開發(fā)、環(huán)境愛護、資源利用等親密相關。下列說法正確的是(D)A．為提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質量，應大量運用化肥和農(nóng)藥B．綠色化學的核心是應用化學原理對環(huán)境污染進行治理C．實現(xiàn)化石燃料清潔利用，就無需開發(fā)新能源D．垃圾是放錯地方的資源，應分類回收利用解析：化肥和農(nóng)藥雖然能提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質量，但會污染環(huán)境。影響人體健康，不能大量運用，A項錯誤；綠色化學的核心是利用化學原理從源頭上削減和消退對環(huán)境的污染，B項錯誤；化石燃料屬于不行再生能源，故仍需開發(fā)新能源緩解能源缺乏的問題，C項錯誤；垃圾可分類回收利用，節(jié)約能源，D項正確。7．下列行為中不符合“促進低碳經(jīng)濟”宗旨的是(B)A．發(fā)展水電，開發(fā)新能源，如核能、太陽能、風能等，削減對化石能源的依靠B．限制化學發(fā)展，關?；て髽I(yè)，消退污染源頭C．推廣煤的干餾、氣化、液化技術，供應清潔、高效燃料和基礎化工原料，挖掘運用價值D．推廣利用微生物發(fā)酵技術，將植物秸稈、動物糞便等制成沼氣以替代液化石油氣8．“綠色化學”提倡化工生產(chǎn)應盡可能將反應物的原子全部利用，從根本上解決環(huán)境污染問題。在下列制備環(huán)氧乙烷的反應中，最符合“綠色化學”思想的是(C)解析：“綠色化學”提倡反應物的原