高二化學第二冊教師用書：環(huán)境保護與綠色化學含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)環(huán)境保護與綠色化學課前自主預習一、化學與環(huán)境保護1．通常所說的環(huán)境問題,主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農業(yè)生產和人類生活所造成的環(huán)境污染.2．工業(yè)三廢指的是廢氣、廢水、廢渣.3．除了自然因素，大氣污染物主要來自化石燃料的燃燒和工業(yè)生產過程產生的廢氣及其攜帶的顆粒物.這些污染物在太陽輻射等因素作用下，經過復雜變化形成次生污染物（如圖)，在一定的天氣條件下會造成酸雨、霧霾、光化學煙霧等污染現象。4．污水的處理方法(1）污水的處理方法很多，常用的有物理法、化學法和生物法等.例如，加入硫酸亞鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁等混凝劑，可使污水中的細小懸浮物等聚集成較大的顆粒,然后經沉淀、過濾除去。對其他溶解在水中的污染物,則要根據其化學性質采用中和法、氧化還原法和沉淀法等進行處理。(2）污水處理的步驟一級處理通常采用物理方法，即用格柵間、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。經過一級處理后的水一般達不到排放標準,所以通常將一級處理作為預處理。二級處理采用生物方法（又稱微生物法）及某些化學方法，除去水中的可降解有機物等污染物。經過二級處理后的水一般可達到國家規(guī)定的排放標準。三級處理主要采用化學沉淀法、氧化還原法、離子交換法和反滲透法等，對污水進行深度處理和凈化.經過三級處理后的水可用于綠化和景觀用水等。5．固體廢物的處理工業(yè)廢渣和生活垃圾等固體廢物的處理應遵循無害化、減量化和資源化的原則，達到減少環(huán)境污染和資源回收利用這兩個重要目的。二、綠色化學1．綠色化學綠色化學也稱環(huán)境友好化學,其核心思想就是改變“先污染后治理”的觀念和做法，利用化學原理和技術手段,減少或消除產品在生產和應用中涉及的有害化學物質，實現從源頭減少或消除環(huán)境污染（如圖）。2．原子經濟性反應和原子利用率（1）簡單而言，化學反應就是原子重新組合的過程。因此,按照綠色化學的思想,最理想的“原子經濟性反應"就是反應物的原子全部轉化為期望的最終產物，這時原子利用率（即期望產物的總質量與生成物的總質量之比)為100%。（2）①以乙烯為原料生產環(huán)氧乙烷,過去主要使用的是氯代乙醇法,包括以下兩步反應：CH2=CH2＋Cl2＋H2O→ClCH2CH2OH＋HCl課堂互動探究環(huán)境污染和環(huán)境保護1．環(huán)境、環(huán)境污染和環(huán)境保護環(huán)境是指圍繞著人群的空間及其中可以直接、間接影響人類生活和發(fā)展的各種自然因素和社會因素的總體。一種狀態(tài)由潔凈變污濁的過程叫污染。環(huán)境污染即指環(huán)境變得不清潔、污濁、骯臟或其他方面的不潔凈的狀態(tài)。環(huán)境污染主要是由人類活動引起的，但自然活動如火山、地震、海嘯、氣候異常、森林火災等自然災害也會造成環(huán)境污染。環(huán)境污染絕大多數來自于人類不合理的經濟活動.人類通過生產，從環(huán)境中輸入物質和能量,人類通過消費活動，將廢棄物輸出給環(huán)境。環(huán)境本身是有一定的自凈能力的，但是當廢棄物產生量越來越大，超過環(huán)境的自凈能力時，就會影響環(huán)境，造成環(huán)境污染。環(huán)境污染可以通過食物鏈在生物體內不斷遷移、轉化和富集。物質在整個生物圈的遷移、轉化是沒有國界的，因此環(huán)境污染也是沒有國界的。地球上的環(huán)境問題可概括為:①全球變暖;②臭氧層破壞；③酸雨;④生物多樣性減少;⑤森林銳減；⑥土地荒漠化；⑦水質污染；⑧海洋污染；⑨大氣污染；⑩固體廢棄物污染。其中，全球變暖（溫室效應)、酸雨和臭氧層破壞被稱為當代三大環(huán)境問題.環(huán)境問題已成為全人類所面臨的生存和發(fā)展問題。它嚴重制約著社會的發(fā)展，不僅使人類社會的文明進程受到影響，而且使人類自身的生存也受到嚴重的威脅。如何正確地認識和處理人與自然的關系,主要取決于人類自己。因此全人類都應該重視環(huán)境保護，走可持續(xù)發(fā)展之路。環(huán)境保護是指采取社會的、技術的、經濟的綜合措施，合理利用自然資源,防止環(huán)境污染與破壞，以求保持和發(fā)展生態(tài)平衡，促進經濟和保障人類社會的持續(xù)發(fā)展。2．典型的環(huán)境污染(1)溫室效應工農業(yè)生產及生活燃燒含碳化合物導致二氧化碳含量升高，造成全球氣溫上升，水位上升,陸地面積減少。（2)赤潮工農業(yè)生產(如石油化工、煉焦、化肥等)的廢水中所含的氮磷元素導致水體富營養(yǎng)化,從而使藻類大量繁殖,消耗水中大量的溶解氧,水質腐敗變質、變臭，水生生物因缺氧死亡或被污染.淡水中叫水華，海水中叫赤潮。(3）酸雨煤炭燃燒排放的二氧化硫和機動車排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素。降水酸度pH〈5。6時，將會對森林、農作物和材料、建筑物產生明顯損害。(4)臭氧空洞氟氯代烴等物質的排放，使臭氧層被破壞。臭氧層被大量破壞后，吸收紫外線輻射的能力大大減弱，導致到達地球表面的紫外線明顯增多,給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來多方面的危害。（5）白色污染生活生產中拋棄使用后的難降解的塑料制品造成的，它們的主要危害:①廢舊塑料混在土壤中影響農作物吸收養(yǎng)分和水分，導致農作和減產；②廢舊塑料易被動物當作食物吞入，導致動物死亡;③混入生活垃圾中的廢塑料很難處理、回收，不易分解.（6）光化學煙霧主要是由氮氧化物、碳氫化合物造成的,能刺激人體器官使人生病甚至死亡。綠色化學1．含義“綠色化學”可以詮釋為環(huán)境友好化學，它的核心內涵是在反應過程和化工生產中,盡量減少或徹底消除使用和產生有害物質。它研究對環(huán)境沒有任何副作用的化學試劑、化學制品和化學工藝。2．“綠色化學”的特點（1)開發(fā)綠色反應,將原子利用率提高到100%。(2）使用無毒、無害的原料、催化劑、溶劑。(3）開發(fā)綠色工藝.(4）開發(fā)和生產綠色產品。3．原子經濟原子經濟要求反應物的原子全部轉變成最終產物，原子利用率達到100％，也就是說在化學反應過程中不產生任何廢物.化學反應的原子經濟好壞用原子利用率來衡量：原子利用率＝eq\f（期望產物的總質量,期望產物的質量＋廢棄副產物的質量)×100%典例題組訓練題組一環(huán)境污染與保護1．下列措施有利于節(jié)能減排、改善環(huán)境質量的有(A）①在大亞灣核電站已安全運行多年的基礎上,廣東將繼續(xù)發(fā)展核電，以減少火力發(fā)電帶來的二氧化硫和二氧化碳排放問題②積極推行“限塑令”,加快研發(fā)利用二氧化碳合成的聚碳酸酯類可降解塑料③加速建設地鐵、輕軌等軌道交通，促進珠三角城市一體化發(fā)展,減少汽車尾氣排放④發(fā)展低碳經濟、循環(huán)經濟，推廣可利用太陽能、風能的城市照明系統(tǒng)⑤使用生物酶降解生活廢水中的有機物，使用填埋法處理未經分類的生活垃圾A．①②③④ B．①②⑤C．①②④⑤ D．③④⑤解析：核電可減少污染物,如SO2等排放，可改善環(huán)境質量，①正確，則排除D選項；地鐵可減少汽車的數量,從而減少尾氣排放，有利于改善環(huán)境,③正確，則排除B、C選項。⑤中“填埋法”不能改善環(huán)境質量，相反會造成土壤污染。2．環(huán)境污染已成為人類社會面臨的重大威脅，下列各項中與環(huán)境污染無關的是(D）①溫室效應；②赤潮；③酸雨；④光化學污染；⑤臭氧空洞；⑥水俁病；⑦潮汐現象;⑧水華；⑨地方性甲狀腺腫大。A．⑥⑧ B．④⑤C．①②③ D．⑦⑨解析:②赤潮與⑧水華均屬水體富營養(yǎng)化引起的水體污染現象；①溫室效應指大量CO2的排放引起的大氣變暖現象；④光化學煙霧則是由汽車尾氣大量排放有害氣體所導致的一種空氣污染現象；③酸雨是化石燃料的燃燒等引起的污染現象;⑨地方性甲狀腺腫大是缺碘引起的癥狀，與環(huán)境污染無關；⑤臭氧層空洞，則是由釋放的氟氯烴等物質導致臭氧層被破壞的大氣污染現象；⑥水俁病是由于含鎘、汞污水的排放被魚吸收,人吃魚后引起的有毒物質在人體富集而導致的，與環(huán)境污染有關。⑦潮汐是一種自然現象。1引起溫室效應的氣體除CO2之外，還有CH4等.2酸雨、光化學煙霧、臭氧空洞均與氮氧化物有關。3CO2不屬于空氣污染物。題組二綠色化學3．制取乙醇的下列反應，原子經濟性最差的是（C)A．乙烯水化法:CH2=CH2＋H2Oeq\o(→，\s\up17(催化劑）)CH3CH2OHB．乙醛還原法：CH3CHO＋H2eq\o（→,\s\up17（催化劑））CH3CH2OHC．鹵代烴水解法:CH3CH2Br＋H2Oeq\o(→,\s\up17(一定條件）)CH3CH2OH＋HBrD．酯類水解法：CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up17(稀硫酸），\s\do15（△）)CH3COOH＋C2H5OH解析:根據原子利用率為期望產物的總質量與生成物的總質量之比,及A、B兩項中生成物都是期望產物，可知它們的原子利用率都是100%，分析C、D兩項有兩種方法。方法一(計算法）:C項:原子利用率＝eq\f（MrC2H5OH,MrC2H5OH＋MrHBr）×100％＝eq\f（46,46＋81)×100%≈36。2％D項：原子利用率＝eq\f（MrC2H5OH,MrC2H5OH＋MrCH3COOH）×100%＝eq\f（46,46＋60)×100％≈43.4%方法二（推斷法)：C、D兩項比較,都生成1molC2H5OH時，C項的副產物是HBr，D項的副產物是CH3COOH，且都是1mol,由于Mr（HBr）＝81〉Mr（CH3COOH)＝60，故原子利用率：D項>C項。4．“綠色化學實驗"已走進課堂，下列做法符合“綠色化學”的是(C)①實驗室收集氨氣采用如圖甲所示裝置②實驗室中做氯氣與鈉的反應實驗時采用圖乙所示裝置③實驗室中用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸生成銨鹽的實驗④實驗室中采用如圖丙所示裝置進行銅與稀硝酸的反應A．②③④ B．①②③C．①②④ D．①③④解析：①實驗室收集NH3采用圖甲所示裝置，在制備的過程中用滴有酚酞的水吸收逸出的NH3，防止污染環(huán)境,符合綠色化學的要求；②實驗室中做Cl2與Na的反應實驗時采用圖乙所示裝置，用沾有堿液的棉球可以吸收多余的Cl2，防止污染環(huán)境，符合綠色化學的要求;③實驗室中用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸生成銨鹽的實驗時，揮發(fā)出的HCl和NH3會污染大氣，不符合綠色化學的要求;④實驗室中采用圖丙所示裝置進行Cu與稀HNO3的反應時，將生成的氮的氧化物及時收集在氣球里面，也可以防止污染環(huán)境,符合綠色化學的要求。綜上所述①②④符合要求。當只有一種產物時，原子利用率為100％;當存在多種產物時，可比較生成1mol目標產物時，其他產物的質量,其他產物的質量越大，則原子利用率越低.在有機化學反應中，取代反應、氧化反應、酯化反應、水解反應、裂解反應等產物均不唯一，而加成反應產物唯一，因此,其中只有加成反應原子利用率為100％,最符合綠色化學原則。核心素養(yǎng)1．“綠色化學”的基本思想2．“兩個理想”(1)我國酸雨主要是硫酸型，主要是由燃料燃燒產生SO2引起的，防止酸雨產生的根本途徑是減少人為污染物的排放。（2）綠色化學與傳統(tǒng)的治理工業(yè)“三廢”截然不同。治理工業(yè)“三廢”是先污染后治理,而綠色化學是從源頭上減少和清除工業(yè)生產對環(huán)境的污染?！纠?】下列化工生產中體現綠色化學內涵的是（）①減少“三廢”排放量②考慮催化劑和載體的再生使用③回收未反應的原料、副產物、助溶劑、穩(wěn)定劑等非反應試劑④考慮有關原材料的再生利用⑤拒絕使用無法替代、無法回收、污染作用明顯的原料A．①②③ B．①③④⑤C．①②③⑤ D．①②③④⑤【解析】減少“三廢"排放量以及拒絕使用無法替代、無法回收、污染作用明顯的原料，從源頭上減少了對環(huán)境的污染，符合綠色化學的理念，①⑤均正確?？紤]催化劑、載體