新教材2023版高中化学第八章化学与可持续发展第三节环境保护与绿色化学学案新人教版必修第二册

第三节环境保护与绿色化学核心微网络新课程标准1.结合实例认识化学原理、化工技术对于节能环保、清洁生产、清洁能源等产业发展的重要性；2．树立“绿色化学”的观念，形成资源全面节约、物质能循环利用的意识。素养新要求1.能从不同视角认识化学对环境保护的重要性，从原子转化率的角度理解绿色化学的概念；2．运用所学化学知识减少环境污染、树立可持续发展思维。学业基础——自学·思记·尝试一、化学与环境保护1．环境问题的含义指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的______________，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。2．当今化学工作者面临的重要任务①环境监测：对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据。②治理工业“三废”(________、________、________)。③寻找从源头治理环境污染的生产工艺：杜绝污染物的排放，从根本上解决环境问题。3．三废的治理(1)大气污染①大气污染物的来源②次生污染物的形成状元随笔三废是指“废水、废气、废渣”。(2)污水处理①污水处理的方法②污水处理的流程流程处理方法除去物质达到效果一级处理________方法：用格栅间、沉淀池等除去污水中________的污染物一般达不到排放标准二级处理________方法(又称________法)及某些化学方法除去水中的可降解有机物等污染物一般可以达到达国家规定的排放标准三级处理化学________、________、________和________等对污水进行深度处理和净化可用于绿化和景观用水等(3)固体废弃物的处理遵循的原则及达到的目的【应用尝试】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)CO2能引起温室效应，故CO2为大气污染物。()(2)大量化肥的施用和含磷洗衣粉的使用会污染水资源，引起水华。()(3)含硫燃料的大量燃烧能引起酸雨。()(4)白色污染主要是废弃塑料制品引起的。()(5)生活垃圾可以掩埋减少环境污染。()【学而思】1.思考：含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，工业上常利用在煤炭中加入CaCO3进行脱硫，写出此方法所依据的化学反应方程式和反应类型。2．探索：含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为在城市和农村出现的这种水体污染各有什么特点？怎样预防？二、绿色化学1．核心绿色化学也称______________，其核心思想就是改变“______________”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。2．原子经济的含义原子经济要求反应物中的原子全部转化为____________，这时原子利用率达到________。3．绿色化学示意图【学而思】1.思考：设计由Cu制备CuSO4的实验方案，并评价优劣。2．探索：十八大以来，习近平总书记在多个场合强调，“绿水青山就是金山银山”，对环境生态保护尤为重视。下列说法符合绿色化学理念的是哪些？①开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车，以解决城市机动车尾气排放问题②利用有机垃圾发酵生产沼气作生活燃料③将造纸的废水通过高压水井压到地下，节约成本④积极开发废旧电池的综合利用技术，解决电池中的重金属对土壤和水源的污染三、开发和利用自然资源遵循的原则[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。()(2)形成酸雨的主要物质是硫的氧化物和氮的氧化物。()(3)大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程产生的废气。()(4)水华、赤潮等水体污染主要是由含氮、磷的生活污水任意排放造成的。()(5)绿色化学的核心就是如何对被污染的环境进行无毒无害的治理。()2．下列关于燃料的说法错误的是()A．燃料燃烧产物CO2是温室气体之一B．化石燃料完全燃烧不会造成大气污染C．以液化石油气代替燃油可减少大气污染D．燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一3．“节能减排，保护环境”已经深入人心，下列举措与这一主题不吻合的是()A．用“绿色化学”工艺，使原料完全转化为产物B．推广燃煤脱硫技术，防治SO2污染C．推广垃圾的分类存放、回收、处理D．大量使用农药、化肥，提高粮食产量4．绿色化学最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物。以下反应最符合这一要求的是()A．硫化亚铜高温氧化的火法炼铜B．用铜作催化剂将乙醇氧化为乙醛C．铜和浓硝酸反应制硝酸铜D．镍作催化剂的条件下，苯与氢气发生加成反应生成环己烷5．化学与生活密切相关。下列说法错误的是()A．PM2.5是指直径不大于2.5μm的可吸人悬浮颗粒物B．绿色化学要求从源头上减少或消除环境污染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核心素养——合作·探究·分享目标环境与化学例化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是()A．CO2属于大气污染物B．酸雨是pH小于7的雨水C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧状元随笔环境污染有各种类型(1)按环境要素分：大气污染、水体污染、土壤污染。(2)按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。(3)按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染(噪声、放射性、热、电磁波等)、固体废物污染、能源污染。[提升]在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是()①置换反应②化合反应③分解反应④取代反应⑤加成反应⑥加聚反应⑦酯化反应A．②⑤⑥ B．②④⑤C．只有⑥ D．只有⑥⑦关键能力常见的环境问题与危害环境问题主要污染物主要危害(1)温室效应CO2造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等(2)酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等(3)臭氧层破坏氟氯代烷、NOx到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害(4)光化学烟雾碳氢化合物、NOx刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡(5)白色污染废弃塑料制品①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产②混入生活垃圾中难处理、难回收③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡(6)赤潮和水华废水中含氮、磷元素的营养物质使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化(7)PM2.5颗粒物污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康状元随笔绿色化学对化学生产和化学反应的要求学考评价——夯实·测控·演练1．下列环境问题与所对应的物质不相关的是()A．温室效应——二氧化碳B．光化学污染——二氧化氮C．酸雨——二氧化碳D．白色污染——一次性塑料制品的使用2．下列有关环境问题的说法正确的是()A．燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染3．以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是()A．发展氢能和太阳能B．限制塑料制品的使用C．提高原子利用率，发展绿色化学D．尽量用纯液态有机物代替水作溶剂4．在绿色化学工艺中，最理想状态是反应物原子全部转化为欲制的产物，即原子利用率为100%。以下反应最符合绿色化学“原子经济”要求的是()A．乙烯聚合为聚乙烯高分子材料B．甲烷与氯气制备一氯甲烷C．以铜和浓硫酸为原料生产硫酸铜D．用二氧化硅制备高纯硅5．如图甲所示，某河流经工业城市Y市，a处为上游、d处为下游，经对河水检测绘制出图乙，请回答：(1)构成该河的污染主要分布在________。A．ab段 B．bc段C．cd段 D．bd段(2)列举造成该河污染的三种可能污染源：①________；②________；③________。(3)对c处水样进行检测，发现其中含有Cu2＋，要把Cu2＋变成铜单质回收，请写出两种可行的方法：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(4)d处污染明显降低，请从物理、化学、生物三方面简单分析原因________________________________。练后感悟“绿色化学”的具体内容(1)开发绿色反应，将原子利用率提高到100%。(2)使用无毒、无害的原料、催化剂、溶剂。(3)开发绿色工艺。(4)开发和生产绿色产品。第三节环境保护与绿色化学学业基础一、1．生态环境破坏2．废水废气废渣3．(1)化石燃料的燃烧NOx、SO2酸雨光化学烟雾(2)①物理法生物法中和法氧化还原法沉淀法②物理不溶解生物微生物沉淀法氧化还原法离子交换法反渗透法(3)无害化减量化资源化减少环境污染资源回收利用【应用尝试】(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×【学而思】1．提示：CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑，分解反应CaO＋SO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSO3，化合反应2CaSO3＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))2CaSO4，化合反应(或氧化还原反应)2．提示：导致水华、赤潮现象的原因，从农村方面来说，主要是人们的日常生活、水产及禽畜养殖等产生的污水未经处理排放，化肥的不当施用等；从城市方面来说，主要是人们的生活废水及工业生产废水的排放等。水华、赤潮现象达到一定程度，会使饮用水(淡水)水源受到威胁，水生生物大量减少，生态遭到破坏，水产养殖业更是面临毁灭性打击。预防水华、赤潮现象的发生，一要少用或不用含氮、磷的洗涤剂，合理施用化肥，适量向水产养殖区投放饲料等；二要对产生的含氮、磷的废水和固体废弃物做科学合理的处理。二、1．环境友好化学先污染后治理2．期望的最终产物100%【学而思】1．提示：方案1：Cueq\o(→,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))CuSO4方案2：Cueq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(△))CuOeq\o(→,\s\up7(H2SO4))CuSO4方案1产生SO2污染气体，且H2SO4利用率低，而方案2无污染气体生成且H2SO4利用率高。2．提示：①②④。开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车，可以减少污染性气体的排放，改善空气质量，①符合；利用有机垃圾生产沼气，可以减少其他形式不可再生能源的使用，②符合；造纸的废水中含有有毒、有腐蚀性的物质，将造纸的废水通过高压水井压到地下，会污染土壤和地下水，③不符合；电池中的重金属污染土壤和水源，应积极开发废旧电池的综合利用技术，④符合。[即学即练]1．答案：(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×2．解析：A项，温室气体包括CO2、CH4等气体，正确；B项，二氧化硫主要来源于煤、石油等化石燃料的燃烧排放的废气，会造成大气污染，错误；C项，用液化石油气减少燃油中硫等杂质燃烧产生的空气污染物，正确；D项，燃料不完全燃烧会产生CO，CO易与血红蛋白结合，从而阻碍血红蛋白与氧的结合使人体或动物窒息中毒，是大气污染物之一，正确。答案：B3．答案：D4．答案：D5．答案：C核心素养[例]解析：常见的大气污染物有：颗粒物、二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、碳氢化合物等。二氧化碳不属于大气污染物，A错误；酸雨是pH小于5.6的降雨，B错误；酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的，二氧化碳不会引起酸雨，C错误；全球气温变暖的温室效应，城市中的热岛效应，还有海洋中的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等的产生都和二氧化碳的排放有关系，D正确。答案：D[提升]解析：据四种基本反应类型的定义即判断出只有化合反应产物唯一。在有机反应类型中，取代反应、酯化反应、水解反应的产物均不唯一，而加成产物、加聚产物唯一，反应物中的原子全部转化成期望的最终产物，即原子利用率为100%。答案：A学考评价1．答案：C2．解析：石灰石在煤燃烧过程中分解为CaO，CaO和SO2结合为CaSO3，进一步转化为CaSO4，可减少SO2污染，A正确；B项，当空气中臭氧的含量超过10－5%(体积分数)时，就会对人体、动植物及暴露在空气中的物质造成危害；C项，pH小于5.6的雨水称为酸雨；D项，含磷合成洗涤剂易造成水体富营养化，形成“水华”“赤潮”等水体污染。答案：A3．解析：所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到社会经济发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。发展氢能和太阳能、限制塑料的使用和发展绿色化学，都符合低碳经济。答案：D4．解析：乙烯聚合为聚乙烯高分子材料，为加聚反应，反应物中的原子全部转化为欲制的产物，原子利用率为100%，A正确；甲烷与氯气制备一氯甲烷