高三化学：化学与可持续发展教学设计课件

CHEMISTRY化学与可持续发展绿色化学·环境治理·能源转化·循环利用2026课程导览01化学与可持续发展总览从化学视角理解可持续发展02环境问题与化学溯源大气、水、固废污染本质03绿色化学与原子经济性绿色化学原则与计算04新能源与化学转化氢能、电池与能源原理05资源循环与治理技术资源回收与污染治理06高考考点与综合应用考点梳理与综合训练CHAPTER化学与可持续发展总览化学是解决可持续发展问题的核心学科01可持续发展的化学内涵化学的可持续发展不是新分支，而是对反应设计逻辑的系统性反思：让每一份原料、每一焦耳能量物尽其用。化学的可持续发展是对反应设计逻辑的系统性反思。两个关键命题绿色化学的评价维度物质转化效率原料有多少真正进入目标产物转化过程清洁副产物与排放是否危及生态与健康传统工业的盲区环境问题的根源长期只盯产率与成本，忽视原子利用率、能量消耗、废弃物归宿——这是环境问题的深层根源。高考视角下的考察定位与元素化合物、化学原理、有机化学综合命题，以选择题、填空题、简答题为主。五大命题方向绿色化学原则的判断从原料、反应过程到产品全链条考察原则是否落实原子经济性的计算依据化学方程式计算目标产物原子利用率污染物化学性质与治理方程式书写掌握常见污染物转化规律，规范书写治理反应方程式选择题五大命题方向新能源电池工作原理分析准确判断电极名称、离子迁移方向与电极反应式资源回收工艺流程解读依据流程图中物质转化关系梳理分离提纯操作填空题能力要求知识迁移与情境应用并重近年命题强化真实情境，要求在陌生工业流程或环保场景中调用化学原理解释与计算。简答题全章知识结构总览发现问题→建立理念→提供方案→落地工艺→综合检验，五个板块并非并列，学习时始终带着这条主线串联碎片知识。第1环发现问题环境问题与化学溯源大气、水、固废污染的化学本质第2环建立理念绿色化学与原子经济性源头减排的设计理念与计算方法第3环提供方案新能源与化学转化氢能、电池背后的电化学原理第4环落地工艺资源循环与治理技术资源回收与污染治理的典型工艺第5环综合检验高考考点与综合应用前四板块知识整合进真实试题情境CHAPTER环境问题与化学溯源从化学本质理解环境问题02大气污染的化学成因大气污染有四大类型：酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏、温室效应。1酸雨生成链含硫煤燃烧→产生

SO₂SO₂被氧化为

SO₃SO₃+H₂O→H₂SO₄NOₓ+H₂O→HNO₃2光化学烟雾前提：NOₓ+碳氢化合物条件：紫外线照射产物：O₃、醛类等刺激性物质核心认识认识方程式，筑基治理技术认识这些反应方程式，既解释污染机理，也为烟气脱硫、脱硝治理技术打基础。水体污染的典型类型理解各类污染物的化学形态与转化路径，是设计针对性治理方案的基础。重金属污染难降解性汞、镉、铅、铬等离子进入水体后不易被微生物降解生物富集沿食物链逐级富集，对人体造成长期危害水体污染有机污染与富营养化污染物来源含氮、含磷化合物过量排放连锁危害藻类大量繁殖、溶解氧急剧下降、鱼类死亡、水质恶化富营养化酸碱污染污染成因工业废水改变水体酸碱性生态后果破坏水生生态平衡酸碱失衡固体废弃物的分类与危害从末端填埋焚烧转向源头减量、分类回收、资源化利用，体现循环经济理念。三大类别工业固废生产过程中产生的废渣、废料生活垃圾日常消费与生活产生的废弃物危险废物具腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或感染性，须专门处置两类典型危害白色污染难降解塑料数百年不分解；焚烧产生二噁英等有毒物质电子废弃物含金、银、铜等可回收金属，也含铅、汞、镉等有害元素，随意填埋或焚烧会长期污染土壤与地下水治理转向末端填埋焚烧源头减量、分类回收、资源化利用体现循环经济理念减量化资源化无害化环境问题的化学本质归纳末端治理的局限——只能减轻污染后果，无法消除污染根源。根源一：转化不完全源头污染原料未全部进入目标产物，大量副产物以污染物形式排放。根源二：路径不当工艺路线采用高毒、高能耗、高排放的工艺路线。以合成氨为例，传统工艺虽循环利用提高产率，仍需高温高压，能耗巨大。出路——从化学反应设计源头入手，让污染在产生之前被规避，这正是绿色化学的核心问题。CHAPTER绿色化学与原子经济性从源头减少污染的设计理念03绿色化学的十二条原则核心理念：从源头减少或消除污染物，而非污染后再治理。八项关键原则1预防优于治理在源头避免废物产生2原子经济性反应物原子尽可能进入目标产物3减少有毒原料降低有害物质使用4设计安全化学品产物本身低毒低害5使用可再生原料摆脱化石资源依赖6提高能源效率尽量常温常压反应7催化剂优先替代化学计量试剂8设计可降解产物终结生命周期无残留这些原则共同指向一个目标：让化学反应本身更高效、清洁与安全。理解这些原则，是判断合成路线优劣的重要依据。原子经济性的概念与计算原子经济性=期望产物相对分子质量

÷

反应物相对分子质量总和

×100%。数值越高，进入目标产物的原子比例越大，副产物越少。加成反应：原子经济性100%乙烯与溴加成反应所有原子进入产物产物纯净副产物少，路线更优高考视角高考更常评价为优加成反应通常优于取代反应取代反应：原子经济性小于100%乙醇脱水制乙烯除乙烯外还生成水原子利用率副产物水，原子利用率降低高考视角需对比评价路线优劣评价路线优劣绿色合成工艺实例分析传统氯醇法乙烯+氯气+水，经次氯酸化、皂化两步反应原子经济性低，产生大量含氯废水直接氧化法银催化剂作用下，乙烯与氧气直接生成环氧乙烷原子经济性接近100%，几乎无副产物绿色化学对传统工艺的改造传统化工高污染、高能耗，绿色化学从三个环节切入改造。催化剂革新节能降低反应条件高效催化剂降低反应温度与压力，节省能源提高选择性同时提高选择性、减少副产物原料替代绿色生物质替代石油基可再生生物质替代石油基原料无毒代替剧毒无毒原料替代剧毒原料，如二氧化碳合成碳酸酯清洁溶剂低碳替代挥发性溶剂超临界二氧化碳、离子液体或水替代挥发性有机溶剂降低排放与隐患减少溶剂排放与安全隐患CHAPTER新能源与化学转化化学驱动能源结构转型04氢能：最清洁的二次能源零碳高热值氧化产物氢气燃烧产物只有水，单位质量释放能量约为汽油的3倍。制氢三路径来源化石燃料重整电解水：用风光可再生电力即绿氢，全链条零碳光解水储氢是瓶颈技术难点高压气态、低温液态、固态储氢各有优劣，尚无完美方案。关键应用燃料电池氢燃料电池将化学能直接转化为电能，效率高、无污染。电池中的电化学原理原电池自发反应·化学能→电能化学能转电能，本质是氧化还原反应中电子的定向转移。负极：失电子·氧化正极：得电子·还原电解池外加电源·电能→化学能外加电源驱动，电能转化学能，用于电解水制氢、电解精炼金属。阳极：氧化反应阴极：还原反应锂电池与新能源汽车工作原理锂离子在正负极之间嵌入与脱嵌，充放电方向相反，电子经外电路产生电流。关键材料正极磷酸铁锂/三元材料负极石墨电解液含锂盐的有机溶液两条产业路线磷酸铁锂热稳定性好、循环寿命长

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公共交通与储能三元锂能量密度更高

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乘用车化学的落点电池性能提升依赖材料科学进步，这是化学在新能源产业中的核心贡献，也是高考联系实际的常见命题素材。能源转化与可持续发展用清洁电能与氢能替代高碳化石能源，核心在能量转化效率与储能技术间歇性难题太阳能、风能供给不稳定，须靠储能削峰填谷锂电池响应快，适合短时高频调节液流电池容量大，适合长时储能氢储能能量密度高，适合跨季存储能源转型即重新设计能量转化路径——让氧化还原反应在受控条件下释放能量，而非燃烧无序释放。新材料、新催化剂、新反应路径，构成能源结构转型的底层支撑。CHAPTER资源循环与治理技术让资源在循环中重生05资源回收的化学工艺破碎分选→酸碱浸出→沉淀/萃取/电解提纯循回收工艺要点典型对象废旧锂离子电池中回收锂、钴、镍化学本质氧化还原反应与沉淀溶解平衡的灵活运用双重价值缓解战略金属供应压力，同时避免重金属污染

高考衔接流程题命题主线以金属回收为背景流程题常以金属回收为主线，考查离子方程式书写、分离提纯方法选择与产率计算。书写离子方程式选择分离提纯方法计算产率烟气脱硫与脱硝技术脱硫：两条湿法路线2种石灰石法石灰石浆液吸收SO₂→生成亚硫酸钙→氧化得

石膏，污染物变副产品氨法氨水吸收SO₂→生成

硫酸铵，可作化肥脱硝：还原氮氧化物2种SCR（选择性催化还原）催化剂作用下，氨气将NOₓ还原为

氮气和水SNCR（选择性非催化还原）需较高温度，无催化剂参与化学本质将酸性氧化物或氮氧化物转化为无害或可再利用物质——末端治理与资源回收的统一。废水处理的化学方法实际处理常将化学法与物理法、生物法串联，形成多级流程，确保出水达标。沉淀法加沉淀剂·难溶物析出硫化钠除汞：Hg2+→HgS

沉淀石灰乳除铜：Cu2+→Cu(OH)2

沉淀氧化还原法改变价态·无害化氯气/次氯酸钠

氧化氰化物铁粉

还原六价铬中和法调酸碱酸性废水：加石灰碱性废水：加酸多级处理流程串联多级流程：化学法+物理法+生物法目标：确保出水达标塑料循环与可降解材料应对白色污染，化学给出两条路径。物理回收废塑料经分选、清洗、造粒后重新加工。工艺成熟，但性能会逐次衰减。化学回收通过热解、解聚将高分子降解为单体或低分子原料。再重新聚合，实现真正闭环循环。聚乳酸以玉米淀粉等可再生资源为原料。微生物作用下完全降解为二氧化碳和水。聚己内酯同为重要可降解高分子。聚羟基脂肪酸酯同为重要可降解高分子。循环经济的系统思维综合题中可据此从原料选择、工艺设计到废弃物处理进行全链条分析。三原则层层递进，构成从微观化学反应到宏观产业模式的完整系统。三个层级减量化源头减量源头减少原料与能源投入，与绿色化学源头预防一致。再利用延长寿命延长产品使用寿命，如共享充电宝、可重复使用包装。资源化再生投产废弃物作再生资源重新投产，如废金属冶炼、废塑料造粒。CHAPTER高考考点与综合应用用化学原理解决真实问题06高频考点与易错辨析原子经济性易错辨析易错