8.3 环境保护与绿色化学（学案）-高中化学人教版（2019）必修二

新授课第八章化学与可持续发展第5课时环境保护与绿色化学【学习目标】1.能列举常见环境污染的成因、危害及其防治措施的化学原理。2.了解绿色化学思想,并能运用其分析和讨论化工生产的相关问题。【学习活动】学习任务方法与路径目标一：能列举常见环境污染的成因、危害及其防治措施的化学原理。任务1：阅读教材p117-p118内容，完成下列问题。（1）什么是环境问题？生活中存在哪些污染？【参考答案】主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。Ⅰ.工业三废：①废气：大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物。②废水：含有复杂的成分，任意排放会导致土壤、水源的污染。③废渣：对废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染和资源回收利用两个重要目的。Ⅱ.大气污染①主要来源：化石燃料的燃料；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：酸雨、雾霾、光化学烟雾等。（2）CO2能引起温室效应,故CO2属于大气污染物,应最大限度地杜绝CO2的排放。这种观点正确吗?【参考答案】不正确。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不属于大气污染物。CO2参与光合作用,所以CO2是有重要作用的。当然,为了减少温室效应,应适当减少CO2的排放。（3）污水的处理方法有哪些？污水处理的流程中各级处理涉及哪些方法？【参考答案】①常用的污水处理方法有物理法、化学法、和生物法等。②污水处理常用化学方法：中和法、氧化还原法、沉淀法等。③污水处理的流程①一级处理：通常采用物理方法，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，所以通常将一级处理作为预处理。②二级处理：采用生物方法(又称微生物法)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：主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。任务2：阅读教材p119“思考与讨论"，完成下列问题。（1）含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。工业上常利用它们与一些物质发生反应加以控制、消除和回收利用。请举例说明这些方法所依据的化学反应和反应类型。【参考答案】①针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3等吸收脱硫，其主要化学反应原理和类型如下：CaCO3eq\o(=,\s\up9(高温))CaO＋CO2↑，分解反应CaO＋SO2eq\o(=,\s\up9(800℃))CaSO3，化合反应2CaSO3＋O2eq\o(=,\s\up9(800℃))2CaSO4，化合反应(或氧化还原反应)SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3，化合反应②机动车辆的尾气排放也同样需要控制，其中的氮氧化物还是光化学污染的主要成因，它比硫氧化物的消除难度大，在汽车排气管上安装“催化转化器”,使尾气中的CO和NO转化为N2和CO2,以减少汽车尾气的排放,反应的化学方程式为2NO+2CON2+2CO2（氧化还原反应）。（2）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？【参考答案】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或固体废弃物未经处理排放，化肥的不当使用等；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、磷洗涤剂，合理使用化肥，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、固体废弃物做科学合理的处理。围绕目标一：任务1由学生认真阅读教材内容，认识环境问题，之后完成所设问题后利用平台拍照提交展示，教师讲解。任务2由学生结合环境问题，认真思考现实中环境问题如何用化学方法解决，完成后学生独立回答，教师讲授。目标二：了解绿色化学思想,并能运用其分析和讨论化工生产的相关问题。任务1：阅读教材p119-p120内容，完成下列问题。（1）绿色化学的核心是什么？绿色化学的主要内容是什么？【参考答案】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。绿色化学的内容：反应始端：反应物要无毒无害、可再生。反应过程：用无毒无害的催化剂和溶剂，最大限度地节约能源，各个环节都实现无污染。反应终端：产品能降解；反应物的原子全都转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%，这就是最理想的“原子经济”——零排放和零污染。（2）“绿色化学”就是污染后有效治理的化学思想，如植物秸秆含大量钾元素，焚烧后作钾肥符合“绿色化学”的理念。这说法对吗？【参考答案】“绿色化学”思想是从源头上减少或消除污染的化学，不是“先污染后治理”的化学思想。植物秸秆燃烧会产生大量的污染物，不符合“绿色化学”的思想。任务2：（1）阅读教材120页“思考与讨论”，分析哪种工艺的原子利用率为100%。方法1：以乙烯为原料生产环氧乙烷，过去主要使用的是氯代乙醇法，包括以下两步反应：CH2=CH2＋Cl2＋H2O→ClCH2CH2OH＋HCl2ClCH2CH2OH＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋2H2O总的反应可表示为：CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2O方法2：现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成：2CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up9(Ag))【参考答案】原子利用率：方法1：方法2：【知识小结】原子利用率：期望产物的总质量与生成物的总质量之比原子利用率＝eq\f(期望产物的总质量,生成物的总质量)×100%（2）列出原子利用率为100%的化学反应类型及其实际例子的方程式【参考答案】化合反应：2H2＋O2eq\o(=,\s\up9(点燃))2H2O加聚反应：nCH2=CH2eq\o(→,\s\up9(催化剂))加成反应：CH≡CH＋HCleq\o(→,\s\up9(催化剂))CH2=CHCl（3）设计Cu制备CuSO4的实验方案，写出涉及方程式，并评价优劣。【参考答案】方案1：Cueq\o(→,\s\up11(浓H2SO4),\s\do4(△))CuSO4Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2↑+2H2O方案2：Cueq\o(→,\s\up11(O2),\s\do4(△))CuOeq\o(→,\s\up9(H2SO4))CuSO42Cu+O2=2CuOCuO+H2SO4=CuSO4+H2O方案1产生SO2污染气体，且H2SO4利用率低，而方案2无污染气体且H2SO4利用率高。围绕目标二：任务1由学生认真阅读教材内容，认识绿色化学的核心内容，之后完成所设问题学生独立回答，教师讲解。任务2由学生根据制环氧乙烷的不同方法，分析计算出相应的原子