高中化学新人教必修第二册第8章第3节环境保护与绿色化学课件（61张）

第三节环境保护与绿色化学

学习任务一环境保护任务驱动:随着人类活动的不断扩展,环境污染问题日益严重,已对人类可持续发展造成很大影响,如何减少和避免环境污染是一个很重要的课题。1.环境保护(1)工业三废是指:_____、_____、_____。(2)环保措施:回收利用、达标排放、研制可降解塑料。【想一想】工业废气的任意排放会造成哪些环境问题?提示:酸雨、雾霾、光化学烟雾等。课前自主学习废气废水废渣2.大气污染(1)污染物主要来源:除了自然因素外,大气污染物主要来自_______________和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。(2)次生污染物的形成化石燃料的燃烧【微思考】CO2能引起温室效应,故CO2属于大气污染物之一,所以应最大限度地杜绝CO2的排放。这种观点对吗?提示:观点错误。CO2不属于大气污染物,大气污染物是指大气中危害人类和环境的人为污染物和天然污染物。CO2参与光合作用,所以CO2还是有一定作用的。当然,为减少温室效应,可以适当减少CO2的排放。3.污水的处理方法(1)常用的污水处理方法有_______、_______和_______等。(2)污水处理的常用化学方法有_______、___________、_______等。物理法化学法生物法中和法氧化还原法沉淀法(3)污水处理的流程①一级处理:通常采用_____方法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经一级处理后的水一般达不到排放标准,一级处理作为预处理。②二级处理:采用_____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。经二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。③三级处理:主要采用___________、___________、___________和反渗透法等,对污水进行深度处理和净化。经三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。物理生物微生物化学沉淀法氧化还原法离子交换法4.固体废弃物的处理工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循无害化、减量化和资源化的原则,达到_____________和_____________这两个重要目的。减少环境污染资源回收利用学习任务二绿色化学任务驱动:什么是“绿色化学”?在全球工业化迅猛发展的今天,“绿色化学”有何意义?1.核心:利用化学原理从_____上减少或消除工业生产对环境的污染。2.原子经济性:反应物的原子全部转化为期望的最终产物,即原子利用率为_____。【想一想】哪些化学反应能够做到原子利用率为100%?提示:化合反应、加成反应等。源头100%课堂合作探究【探究任务一】环境保护【问题情境】酸雨不但能腐蚀建筑物,还会使土壤中大量的营养元素流失,从而使土壤变得贫瘠。如何进行环境保护?【问题探究】(1)为减少和消除煤炭燃烧产生的SO2,人们向煤炭中加入生石灰作为固硫剂,你知道其反应原理是什么吗?提示:CaO+SO2CaSO3;2CaSO3+O22CaSO4,总反应式:2CaO+2SO2+O22CaSO4。(2)下表为环境污染的热点问题,请查阅资料,探究产生的原因及防治方法。环境问题产生原因防治方法温室效应大气中___含量的不断增加减少化石燃料的燃烧酸雨_______________的大量排放燃料预脱硫,控制机动车辆尾气排放水体富营养化(赤潮)含有大量_______的污水任意排放将工业和生活废水处理后再排放臭氧层破坏_____________________等的排放使用无氟制冷剂等白色污染聚乙烯等塑料垃圾回收利用CO2SO2和氮的氧化物氮、磷氮的氧化物、氟氯代烃(3)迁移应用空气质量报告检测的大气污染物有哪些?提示:烟尘、悬浮颗粒物、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、挥发性有机化合物等都属于大气污染物。【探究总结】1.七大环境问题环境问题主要污染物(或影响因素)主要危害温室效应CO2造成全球气候变暖,水位上升,陆地面积减小酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等臭氧层破坏氟氯代烃、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环境问题主要污染物(或影响因素)主要危害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,使人生病甚至死亡环境问题主要污染物(或影响因素)主要危害白色污染废弃塑料制品在土壤中影响农作物吸收水分和养分,导致农作物减产;混入生活垃圾中难处理、难回收;易被动物当作食物吞入,导致动物死亡赤潮和水华含N、P等营养物质的废水使水体富营养化,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2.环境污染成因(1)空气质量日报报道的空气污染物主要有CO、SO2、NOx及可吸入固体颗粒。新修订的《环境空气质量标准》将PM2.5纳入强制检测指标。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,主要是由化石燃料的燃烧和机动车尾气的排放所形成的。(2)不仅CO2是温室气体,CH4、O3、氟氯代烃等都是地球大气中的温室气体,都会产生温室效应。(3)正常的雨水呈酸性,是因为溶有CO2等酸性气体。pH<5.6的降水称为酸雨,pH<5.6是因为雨水中溶有由SO2或氮氧化物转化而成的H2SO4、H2SO3或HNO3等。(4)氟氯代烃(氟利昂)等制冷剂的大量使用是臭氧层破坏(形成臭氧空洞)的主要原因,氯原子是破坏臭氧的催化剂:Cl+O3ClO+O2,ClO+OCl+O2。

3.大气污染的危害及防治方法【拓展提升】酸雨形成的化学反应(1)酸雨形成多数是由于化石燃料的燃烧①含有硫的煤燃烧生成二氧化硫:S+O2SO2;②二氧化硫和水作用生成亚硫酸:SO2+H2OH2SO3;③亚硫酸在空气中可氧化成硫酸:2H2SO3+O2====2H2SO4。点燃====(2)氮氧化物溶于水形成硝酸:雷雨闪电时,大气中常有少量的二氧化氮产生。①闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮:N2+O22NO;②一氧化氮不稳定,在空气中被氧化生成二氧化氮:2NO+O2====2NO2;③二氧化氮和水作用生成硝酸:3NO2+H2O====2HNO3+NO。放电====【探究特训】1.(2020·渭南高一检测)习近平总书记在中央政治局第四十一次集体学习时提出:推动绿色发展,营造碧水蓝天。下列措施不利于营造碧水蓝天的是(

)A.推广使用燃煤脱硫技术,防治污染B.实施绿化工程,防治扬尘污染C.研制开发燃料电池汽车,消除机动车尾气污染D.加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量【解析】选D。煤中含有硫元素,燃烧后产生二氧化硫污染空气,推广使用燃煤脱硫技术,防治SO2污染,有助于空气质量的提升,故A不符合题意;实施绿化工程,大量植树造林,能够起到净化空气的作用,也防治了扬尘的污染,故B不符合题意;机动车尾气中含有一氧化碳、一氧化氮等污染物,利用和开发新能源汽车,消除了机动车尾气污染,有利于营造碧水蓝天,故C不符合题意;化石燃料的燃烧会产生大量空气污染物,如粉尘、有害气体等,所以加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量,不利于营造碧水蓝天,故D符合题意。2.(2020·唐山高一检测)化学与人类生活、环境保护及社会可持续发展密切相关。下列有关叙述正确的是(

)A.大量开发利用深海可燃冰,有助于海洋生态环境治理B.汽车尾气中含有大量大气污染物,这是汽油不完全燃烧造成的C.回收制革工厂的边角皮料生产食用明胶D.PM2.5表面积大,能吸附大量的有毒有害物质,对人体的肺功能造成很大危害【解析】选D。大量开发深海可燃冰,会破坏海洋生态系统,A错误;汽车在行驶中烃类不完全燃烧,产生CO甚至冒黑烟,汽车尾气排放的氮氧化物是在发动机气缸内高温富氧环境下氮气和氧气的反应,不是汽油不完全燃烧造成的,B错误;用回收制革工厂的边角皮料生产食用明胶,明胶中重金属铬严重超标,食用后,会对人体某些器官造成损伤,C错误。【补偿训练】(2017·全国卷Ⅲ)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【解析】选C。空气中PM2.5是指粒径小于或等于2.5μm的颗粒物,A项正确;绿色化学应从源头上做起,其核心是利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染,而不能先污染后治理,B项正确;燃煤燃烧可产生SO2和CO2,其中CaO可与SO2结合生成CaSO3,并最终氧化为CaSO4,而CO2在该条件下不能与CaO结合生成CaCO3,故加入CaO可减少SO2的排放,不能减少温室气体CO2的排放,C项错误;天然气的主要成分是甲烷,液化石油气的主要成分是乙烯、乙烷、丙烷等,这两类燃料都是碳氢化合物,属于清洁能源,D项正确。

污染分类及污染物的来源化石燃料的燃烧和工业生产农业生产和日常生活中环境污染大气污染水污染土壤污染工业“三废”废气废水废渣农药、化肥、生活污水废气和颗粒物农药、化肥、生活污水

燃烧含硫的燃料工业排出的废气汽车尾气……酸雨的形成NOSO2空气阳光、尘埃NO2SO3HNO3H2SO4酸雨(pH＜5.6)H2SO3途径1：2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O＝2HNO3+NO途径3：SO2＋H2O＝H2SO3、2H2SO3＋O2＝2H2SO4途径2：空气中飘尘的催化作用，2SO2＋O2=====2SO3、SO3＋H2O＝H2SO4催化剂

方法：物理法方法：化学法和物理化学法主要是混凝法，混凝剂：硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁等化学沉淀法、氧化还原法吸附、离子交换、萃取、电渗析、反渗透法等目的：除去不溶解的污染物目的：除去可降解的有机物等污染物目的：除去不溶解的污染物污水处理流程可排放的水未经处理的污水污水一级处理二级处理三级处理设备：格栅间、曝气沉沙池、初次沉淀池设备：曝气池、二次沉淀池设备：沉淀池（深度处理）方法：微生物法和某些化学法【探究任务二】绿色化学【社会情境】绿色化学为协调资源开发利用与环境保护的关系,实现人类可持续发展提供了全新的思路。【问题探究】(1)在汽车的排气管上安装“催化转化器”(用铂、钯合金作催化剂),可以把汽车尾气中的有害气体CO与NO催化生成可参与大气生态循环的无毒气体,①这种尾气处理的方法符合绿色化学的概念吗?②生成的无毒气体是什么?写出反应的化学方程式。提示:①绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。而此污染处理方法是被动地治理污染,不符合绿色化学的概念。②CO2和N2;反应的化学方程式为2CO+2NO2CO2+N2。催化剂======(2)我们学过的四种基本反应类型中,最符合绿色化学理念的是哪种?在有机化学反应中有哪种?提示:最理想的“原子经济”是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,即原子利用率(期望产物总质量与生成物总质量之比)为100%。四种基本反应类型中化合反应符合,有机化学反应中加成反应、加聚反应符合。(3)乙烯合成环氧乙烷有以下两种方法:方法一:CH2CH2+Cl2+Ca(OH)2 +CaCl2+H2O方法二:2CH2CH2+O22哪种方法的原子利用率可达100%?提示:方法二。＝＝(4)防治环境污染,用化学方法处理“工业三废”是一种重要的手段。这种措施是否符合绿色化学的理念?提示:不符合。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境的污染,即不产生或少产生污染物,而不是产生污染后再治理。【探究总结】“绿色化学”的特点(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。【拓展提升】化学反应的原子经济好坏用原子利用率来衡量原子利用率=

×100%。【典例】(2020·无锡高一检测)“绿色化学”又称环境无公害化学。下列叙述符合“绿色化学”原则的是(

)A.绿色化学的核心是利用化学原理对工业生产造成的环境污染进行治理B.用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等,以减少木材使用C.研制新型杀虫剂,使它只对目标昆虫有毒杀作用而对其他昆虫无害D.现代石油化工采用银作催化剂,将乙烯直接氧化生产环氧乙烷符合“原子经济”【解题探究】解答本题需要注意以下两点:(1)绿色化学是不产生或少产生污染,而不是治理污染问题。(2)化学反应产物全部为目标产物属于原子利用率100%。【解析】选D。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染,A项错误;用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等会造成白色污染,B项错误;新型杀虫剂的使用仍然会造成食品、水等污染,C项错误;D项反应原子利用率为100%,符合“绿色化学”原则,正确。【探究特训】1.(2020·北京西城区高一检测)“绿色化学”的理想状态是反应物的原子全部转化为目标产物。以下反应不符合绿色化学原则的是(

)A.工业生产环氧乙烷:2CH2CH2+O2

B.水煤气合成甲醇:CO+2H2CH3OHC.制取硫酸铜:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2OD.合成甲基丙烯酸甲酯:CH3C≡CH+CO+CH3OHCH2C(CH3)COOCH3＝

△====＝【解析】选C。A.工业生产环氧乙烷,反应物原子完全转化为生成物,符合绿色化学要求,A不符合题意;B.水煤气合成甲醇,反应物原子完全转化为生成物,符合绿色化学要求,B不符合题意;C.反应物的原子没有完全转化为目标产物CuSO4,因此不符合绿色化学要求,C符合题意;D.合成甲基丙烯酸甲酯时,反应物原子完全转化为目标产物,符合绿色化学要求,D不符合题意。2.“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此,由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中,你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是(

)A.MgMg(NO3)2B.MgMgCl2Mg(OH)2Mg(NO3)2C.MgMgOMg(NO3)2D.MgMgSO4Mg(NO3)2【解析】选C。A方案虽然步骤少,但反应过程中会产生大量氮氧化合物,污染空气,另外消耗原料也多,不符合“绿色化学”的要求;B方案步骤烦琐,原料种类多,不符合“绿色化学”的要求;C方案步骤较少,节约原料,无污染,符合“绿色化学”的要求;D方案消耗原料较多,在第一步还会产生大量的SO2气体,污染空气,不符合“绿色化学”的要求。3.(2020·南京高一检测)“绿色化学”实验已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”的是(

)①实验室中收集氨气采用图甲所示装置②实验室中做氯气与钠反应实验时采用图乙所示装置③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应A.②③④

B.①②③

C.①②④

D.①③④【解析】选C。因为氨气的密度比空气小,实验室用向下排空气法收集氨气,氨气溶于水呈弱碱性,可以使滴有酚酞的水变红,①符合“绿色化学”;氯气有毒,与钠反应后,多余的氯气被碱液吸收,②符合“绿色化学”;铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒,一氧化氮可以用气球收集,④符合“绿色化学”;浓盐酸和浓氨水都易挥发,③不符合“绿色化学”。

反应过程反应产物反应物安全的生产工艺提高能源的利用率绿色化学示意图无毒、无害原料可再生资源应用无毒、无害的催化剂环境友好产品（安全、可降解和再利用）应用无毒、无害的溶剂原子经济性反应高选择性反应课堂素养达标1.(2020·商洛高一检测)我国积极启动的“蓝天工程”和“绿水工程”是保护生态环境、提高全体人民生活质量的重要举措。下列措施不利于以上工程实施的是(

)A.减少重金属、农药和难分解有机物的排放B.实施绿色化学,即利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染C.加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量D.开发新能源和新制冷剂,减少CO2和氟氯烃等物质的大量排放【解析】选C。减少重金属、农药和难分解有机物的排放,有利于“蓝天工程”的建设,A正确;绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染,B正确;化石燃料的燃烧会产生大量空气污染物,如粉尘、有害气体等,所以加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量,不利于环境保护建设,C错误;形成温室效应的物质是二氧化碳和氟氯烃,开发新能源和新制冷剂,有利于“蓝天工程”建设,D正确。2.(2020·深圳高一检测)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”,对环境生态环保尤为重视,下列说法不符合绿色化学理念的是 (

)A.研发可降解高分子材料,减少“白色污染”B.利用有机垃圾发酵生产沼气作生活燃料C.推广利用太阳能、风能的城市照明系统D.将造纸废水通过高压水井压到地下,节约成本【解析】选D。研发可降解高分子材料,减少塑料制品的使用,从而减少“白色污染”,符合社会可持续发展理念,A正确;回收有机垃圾用于生产沼气,可以减小其他形式不可再生能源的使用,是低碳理念,B正确;我国的能源结构中以燃煤为主,煤属于不可再生能源,发展低碳经济,减少化石燃料的消耗,积极推广可再生能源,C正确;造纸的废水中含有有毒、有腐蚀性的物质,将造纸废水通过高压水井压到地下,污染土壤、地下水资源,不符合可持续发展理念,D错误。3.(双选)“绿水青山就是金山银山”,下列做法不符合绿色化学理念的是(

)A.用Cu和浓HNO3生产Cu(NO3)2B.在汽车的排气管上加催化转化装置,将NO和CO转化为N2和CO2C.将重污染企业转移到偏远的农村,以提高城市的空气质量D.研发新的物质合成路径,提高反应物的原子利用率【解析】选A、C。以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜,有副产品二氧化氮、水生成,同时二氧化氮有毒,故A错误;NO和CO属于有毒气体,NO和CO在催化剂作用下转化为无毒的CO2和N2,符合绿色化学理念,故B正确;将重污染企业转移到偏远的农村,污染农村环境,不符合绿色化学理念,故C错误;研发新的物质合成路径,减少副反应发生,提高反应物的原子利用率,符合绿色化学理念,故D正确。4.(2020·北京昌平区高一检测)工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜,从节约角度及防治污染环境的角度考虑,宜采取的方法是 (

)A.Cu+HNO3(浓)Cu(NO3)2B.Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2C.CuCuOCu(NO3)2D.CuCuSO4Cu(NO3)2O2HNO3浓硫酸【解析】选C。A.Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,会产生有毒气体NO2,原料利用率低,故A错误;B.3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O会产生有毒气体NO,原料利用率低,故B错误;C.反应原理为2Cu+O2====2CuO、CuO+2HN