高三化学一轮复习+专题1第三单元第1讲-绿色化学与环境保护++讲义

专题1元素及其化合物第三单元物质的性质及综合应用(氧化还原反应)第1讲绿色化学与环境保护一、课程标准要求1．了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的来源、性质和危害，体会化学对环境保护的重要意义。2．了解化工生产过程中产生的“三废”对环境的危害，

树立绿色化学的观念。3．原子经济性的概念和原子利用率的大小比较。4．了解在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。二、在高中化学教材体系中的地位本部分知识在高考的选择题中以拼盘的形式考查，在非选择题中常与非金属元素及其化合物性质的掌握、实验的基本操作及实验评价，化学反应原理知识结合在一起。考查宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等学科素养。三、思维导图

四、课时安排建议第1课时绿色化学与环境保护(1课时)第1课时

绿色化学与环境保护(1课时)一、教学流程活动一：构建知识体系问题1：常见环境污染类型有哪些？[例题1]

下列做法不符合生态环境保护的是()A．推广新能源汽车，减少氮氧化物排放B．研发可降解塑料，控制白色污染产生C．直接灌溉工业废水，充分利用水资源D．施用有机肥料，改善土壤微生物环境[归纳总结]1．环境污染(1)常见环境污染类型酸雨主要是SO2和NOx造成的光化学烟雾由NOx和碳氢化合物造成的臭氧层空洞主要是氟氯烃和氮氧化合物引起的温室效应主要是大气中CO2、CH4等含量升高引起的白色污染废旧塑料等大量使用引起的赤潮、水华含磷洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放重金属污染废旧电池中含Pb、Hg、Cd等重金属(2)六大工业尾气的主要成分硫酸工厂尾气SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收硝酸工厂尾气NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收高炉煤气CO、CO2、N2等，一般回收利用炼钢烟气Fe2O3烟尘、CO等，一般回收利用焦炉气H2、CH4、C2H4、CO等，可用作燃料、化工原料氯碱工业Cl2，一般用NaOH溶液吸收[提醒]尽管CO2能造成温室效应，但CO2不属于空气污染物。问题2：二氧化硫、氮的氧化物对环境的污染来源危害与防治方法？2．二氧化硫、氮的氧化物对环境的污染与防治(1)SO2对大气的污染与防治①危害：危害人体健康，形成酸雨(酸雨pH

5.6)。硫酸型酸雨的形成：

，

。②来源：化石燃料的燃烧及含硫矿石的冶炼③治理：开发新能源、处理工业废气、燃煤脱硫。发生主要反应的化学方程式：方法一：钙基固硫法用CaO或Ca(OH)2脱硫反应原理为，，总反应方程式为2CaO＋2SO2＋O2===2CaSO4或Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O、2CaSO3＋O2===2CaSO4方法二：氨水脱硫法 2NH3·H2O＋SO2===(NH4)2SO3＋H2O(或NH3·H2O＋SO2===NH4HSO3)、2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4(2)氮氧化物对环境的污染及其防治①氮的氧化物都是有毒气体，都是大气污染物。常见的污染类型有a．光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。b．酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。c．破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。②来源：空气中的NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等。③常见的NOx尾气处理方法a．碱液吸收法：NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适用于工业尾气中NOx的处理。2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O、NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2Ob．催化转化：在催化剂、一定温度下，NOx可与氨反应转化为无毒气体(N2)和H2O或与CO反应转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。如：4NH3＋6NO===5N2＋6H2O或8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O2NO＋2CO===N2＋2CO2或2NO2＋4CO===N2＋4CO2[练习1]

汽车尾气中的氮氧化合物(NOx)与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。

NOxN2O5HNO3烟(一种雾霾)有关该雾霾的叙述错误的是()A．该雾霾中含硝酸铵固体

B．反应②是非氧化还原反应C．NH3是形成该雾霾的催化剂

D．NH3可能来自过度施用氮肥。(练习1出处：2019·上海杨浦区高三模拟考试。推荐理由：通过具体的问题情境，探究雾霾的成份及氮氧化合物(NOx)性质，体现“宏观辨识”和“微观探析”这一素养。)活动二：重难点突破问题3：氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾的探究？典例简析[典型题例]

研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关

(如图所示)。下列叙述错误的是

()A．雾和霾的分散剂相同

B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵

C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂

D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关(典型题例出处：2018·全国卷Ⅱ试题。推荐理由：本题考查氮氧化物和二氧化硫的性质及对环境危害的原因。解答本题的关键，培养了学生灵活应用所学知识的能力)[简析]

雾和霾的分散剂均为空气，A项正确；结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4，B项正确；根据图示可知空气中NOx、SO2分别转化为HNO3、H2SO4后，吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4，即NH3是形成无机颗粒物的反应物，C项错误；过度施用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D项正确。[练习2]

化学与资源、环境、生活关系密切，下列说法正确的是()A．雾霾天气会对人体健康造成危害，“雾”和“霾”的分散质微粒相同B．煤燃烧时加入少量的生石灰可以减少废气中的二氧化硫排放C．将造纸废水通过高压水井压到地下，节约生产成本D．用铁屑、CuO、稀硫酸为原料制铜：CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O、Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，原子利用率是100%[例题2]

利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：(1)一定条件下，NO与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g)，其平衡常数表达式为K=

。

(2)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是

；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是

(填化学式)。

(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致

；若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致

。

(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式。

(例题2出处：2020年哈尔滨模拟考试试题。推荐理由：污染治理有关的综合考查与化学反应原理联系起来，既增强课堂思维活动的模拟实践性，又提升实践活动的学科思维性；既弥补客观现实中课堂思维活动多、课堂实验少的缺陷，又常态实现学生的深度思考、深度体验和深度内化。)活动三：巩固提升1．下列说法正确的是()A．氮的氧化物和碳的氧化物的排放是形成酸雨的主要原因B．汽车尾气中的NO主要是由空气中的氮气在内燃机的高温下参与反应生成的C．硫的氧化物的排放是光化学烟雾形成的主要原因D．ClO2因为具有强还原性可用于杀菌消毒2．化学与生活密切相关。下列说法错误的是()A．PM2.5是指粒径不大于2.5μm的可吸入悬浮颗粒物B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料3．食品、大气、工业尾气中SO2均需严格检测或转化吸收，下列有关SO2的检测或吸收方法正确的是()A．滴定法：用酸性KMnO4溶液滴定葡萄酒试样以测定葡萄酒中SO2的浓度B．沉淀法：用Ba(OH)2溶液沉淀SO2，然后将沉淀在空气中洗涤、过滤、干燥、称重以测定大气中SO2的浓度C．氨酸法：用氨水吸收尾气中的SO2后再将吸收液与硫酸反应，将富集后的SO2循环使用D．石灰石—石膏法：常温下用石灰石吸收尾气中的SO2得到CaSO3，再经氧化可用于生产石膏4．下列有关节约资源和保护环境的说法不正确的是()A．回收塑料及钢铁制品可以减少二氧化碳的排放B．使用地热能、生物质能等非化石能源可减少PM2.5C．开采使用地下可燃冰，可以增加非化石能源消费比例D．创新生产工艺，实现电动机车替代燃油机车符合绿色发展方式5．下列有关环境问题的说法正确的是()A．绿色食品与相关物质的颜色无关B．臭氧的体积分数大的空气有利于人体健康C．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染6．化学与环境保护密切相关，下列叙述正确的是()A．家庭装修所产生的甲醛、苯等有害物质可用水溶解吸收B．处理废水时加入明矾作为消毒剂对水进行杀菌消毒C．含汞废旧电池需回收处理是因为重金属离子污染土壤和水体D．某酸雨样品放置过程中pH减小是因为溶解了更多的CO27．氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物，必须进行处理。(1)汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。①汽车尾气中的CO来自___________，NO来自___________。汽车尾气对环境的危害主要有_________________________________________________(至少填两种)。②汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。反应的化学方程式可表示为_________________________________________________。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_______________。8.氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。(1)“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图1所示。①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为____________(用电极反应式表示)。②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有____________(填元素符号)。(2)“热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收制得的溶液反应，生成、和；再经生物柴油副产品转化为。①实验中发现，在时，密闭容器中溶液与铁粉反应，反应初期有生成并放出，该反应的离子方程式为____________。②随着反应进行，迅速转化为活性，活性是转化为的催化剂，其可能反应机理如图-2所示。根据元素电负性的变化规律。图所示的反应步骤Ⅰ可描述为____________。③在其他条件相同时，测得的转化率、的产率随变化如图所示。的产率随增加而增大的可能原因是____________。(3)从物质转化与资源综合利用角度分析，“热循环制氢和甲酸”的优点是____________。[参考答案]1.B

解析A．氮的氧化物和硫的氧化物的排放是形成酸雨的主要原因，A错误；B.空气中的氮气在内燃机中发生反应产生一氧化氮，B正确；C.氮的氧化物的排放是形成光化学烟雾的主要原因，C错误；D.ClO2因为具有强氧化性可使蛋白质变性，从而用于杀菌消毒，D错误。2.C

解析A．PM2.5是指微粒直径不大于2.5μm的可吸入悬浮颗粒物，A正确；B.绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染，B正确；C.燃煤中加入生石灰可以减少硫酸型酸雨的形成(原理为2CaO＋2SO2＋O2==2CaSO4)，但在高温时生石灰不能吸收CO2，不能减少CO2的排放，故不能减少温室气体的排放，C错误；D.天然气(主要成分为CH4)和液化石油气(主要成分为C3H8、C4H10)是我国目前推广使用的清洁燃料，D正确。3.C

解析A项，葡萄酒中的乙醇也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，对SO2的检测有干扰；B项，亚硫酸钡在空气中易被氧化，大气中的CO2能被Ba(OH)2溶液沉淀，对SO2的检测有干扰；C项，氨水吸收SO2生成(NH4)2SO3或NH4HSO3，(NH4)2SO3或NH4HSO3与硫酸反应能产生SO2，SO2可以循环使用；D项，石灰石吸收SO2需要在高温下才能进行。4.C

解析A．回收塑料及钢铁制品可减少二氧化碳的排放，有利于节约资源和保护环境，A正确；B.使用地热能、生物质能等非化石能源能减少化石燃料的使用，可减少PM2.5，有利于保护环境，B正确；C.可燃冰的主要成分是甲烷，属于化石能源，C错误；D.电动机车替代燃油机车可以减少污染物的排放，有利于保护环境，D正确。5.A

解析A．绿色食品与颜色无关，A正确；B.低空臭氧浓度过大对人体有害，B错误；C.NO能与O2发生反应2NO＋O2===2NO2，NO在空气中不能稳定存在，C错误；D.水体含磷量高，会导致水体富营养化，D错误。6.C

解析A．苯不溶于水，不可用水溶解吸收，A错误；B.明矾不能对水进行杀菌消毒，只能用于净水，B错误；C.含汞废旧电池需回收处理是因为汞等重金属离子污染土壤和水体，C正确；D.某酸雨样品放置过程中pH减小是因为弱酸H2SO3转化为强酸H2SO4，酸性增强，不是因为溶解了更多的CO2，D错误。7.(1)①汽油的不完全燃烧N2与O2在汽车汽缸内高温环境下反应形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应等(任填两种即可)②2xCO＋2NOx===2xCO2＋N2(2)NaNO2解析(1)①汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；N2和O2在高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应等。②CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(2)NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合价为＋4价，两者按物质的量之比1∶1混合时与NaOH反应生成的钠盐中氮的化合价必然为＋3价，即为NaNO2。8.(1)①.②.Cu、O(2)①.②.H的电负性大于Fe，小于O，在活性表面，H2断裂为H原子，一个吸附在催化剂的铁离子上，略带负电，一个吸附在催化剂的氧离子上，略带正电，前者与中略带正电的碳结合，后者与中略带负电的羟基氧结合生成H2O，转化为③.随增加，生成和H2的速率更快、产量增大，生成的速率更快、产率也增大(3)高效、经济、原子利用率高、无污染二、教学建议1．复习课不是把学过的知识简单罗列、机械重复，而是把学过的知识进行归纳、分析、对比，达到在原有基础上进一步提高的目的。2．拓宽学生从掌握物质性质的认识视角，培养学生学会自主构建氮氧化合物、硫的氧化物、绿色化学的知识体系，同时可以与化学反应原理题进行综合训练。3．为了更有效地进行高中化学复习，教师要将课堂教学中心由“老师的复习”向“学生的学”和“对学生的评”转移，切实转变教与学的方式。三、情境素材1．反映有机物含量的水质参数(一)生化需氧量(BOD)生化需氧量(BOD)是指好氧条件下，单位体积水中需氧物质生化分解过程中所消耗的溶解氧的量。(二)化学需氧量(COD)是在一定条件下，用强氧化剂氧化水中有机物时所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L为单位表示。总耗氧量(TOD)(三)总耗氧量(TOD)是指水中有机物和无机物质燃烧变成稳定的氧化物所需要的氧量，包括难以分解的有机物含量，同时也包括一些无机硫、磷等元素全部氧化所需的氧量。2．环氧乙烷低温灭菌近年来，SARS，禽流感，埃博拉，寨卡等疫病的频频暴发，疾病传染和生物攻击的风险加剧，尤其是2020年初我国和全球暴发的新冠病毒肺炎疫情，更给我国和全球公共卫生与生物安全拉响了警报。灭菌是杀灭或去除外环境中包括细菌，芽孢和原虫等一切致病和非致病微生物的处理过程，是抗击疫情和保护生物安全必不可少的关键技术手段之一。使用环氧乙烷低温灭菌主要有穿透力强，杀菌谱广，对物品损害小，