新教材適用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第8章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第3節(jié)環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)學(xué)案新人教版必修第二冊

第三節(jié)環(huán)境愛護(hù)與綠色化學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．結(jié)合實(shí)例相識化學(xué)原理、化工技術(shù)對于節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)、清潔能源等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性。樹立“綠色化學(xué)”的觀念，形成資源全面節(jié)約、物質(zhì)循環(huán)利用的意識。2．相識物質(zhì)及其變更對環(huán)境的影響，依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及其變更相識環(huán)境污染的成因、主要危害及其防治措施，以酸雨的防治和廢水處理為例，體會化學(xué)對環(huán)境愛護(hù)的作用。核心素養(yǎng)1．能依據(jù)“綠色化學(xué)”思想對化學(xué)過程進(jìn)行分析，合理決策；對某些化學(xué)工藝提出處理或解決問題的詳細(xì)方案。2．具有理論聯(lián)系實(shí)際的觀念，在實(shí)踐中逐步形成愛護(hù)環(huán)境觀念。3．能運(yùn)用“綠色化學(xué)”觀念，分析某些化學(xué)過程對人類健康、社會可持續(xù)發(fā)展的雙重影響。4．主動關(guān)切與環(huán)境愛護(hù)有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題，形成與環(huán)境和諧共處的觀念。一、化學(xué)與環(huán)境愛護(hù)1．環(huán)境愛護(hù)(1)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。(2)環(huán)境愛護(hù)的任務(wù)①環(huán)境監(jiān)測：對污染物的存在形態(tài)、含量等進(jìn)行分析和鑒定，供應(yīng)牢靠的分析數(shù)據(jù)。②治理工業(yè)三廢(_廢水__、_廢氣__、_廢渣__)。③找尋源頭治理環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝：杜絕污染物的排放，能從根本上解決環(huán)境問題。2．大氣污染(1)污染物主要來源：除了自然因素外，大氣污染物主要來自_化石燃料的燃燒__和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。(2)次生污染物的形成3．污水的處理方法(1)常用的污水處理方法有_物理法__、_化學(xué)法__和_生物法__等。(2)污水處理的常用化學(xué)方法_中和法__、_氧化還原法__、_沉淀法__等。(3)污水處理的流程①一級處理：通常采納_物理__方法，即用格柵間、沉淀池等除去污水中不溶性的污染物。經(jīng)一級處理后的水一般達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，一級處理作為預(yù)處理。②二級處理：采納_生物__方法(又稱_微生物__法)及某些化學(xué)方法，除去水中的可降解有機(jī)物等污染物。經(jīng)二級處理后的水一般可以達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。③三級處理：主要采納_化學(xué)沉淀法__、_氧化還原法__、_離子交換法__和_反滲透法__等，對污水進(jìn)行深度處理和凈化。經(jīng)三級處理后水可用于綠化和景觀用水等。4．固體廢棄物的處理工業(yè)廢渣和生活垃圾等固體廢物的處理應(yīng)遵循_無害化__、_減量化__和_資源化__的原則，達(dá)到_削減環(huán)境污染__和_資源回收利用__這兩個重要目的。正|誤|判|斷(1)化學(xué)工作者進(jìn)行的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作可有可無，有污染治理就行。(×)(2)化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO、NOx、SO2為次生污染物。(×)(3)“燃煤固硫”“汽車尾氣催化凈化”都能提高空氣質(zhì)量。(√)(4)工業(yè)廢渣和生活垃圾等固體廢棄物對環(huán)境影響不大，可不必處理。(×)(5)污水的一級處理通常采納化學(xué)法和生物法將難溶解的污染物除去。(×)深|度|思|考1.含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)。針對我國以煤炭為主、酸雨類型屬于硫酸型的特點(diǎn)，工業(yè)上常利用在煤炭中加入CaCO3進(jìn)行脫硫，寫出此方法所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)方程式和反應(yīng)類型。提示：CaCO3CaO＋CO2↑，分解反應(yīng)CaO＋SO2CaSO3，化合反應(yīng)2CaSO3＋O22CaSO4，化合反應(yīng)(或氧化還原反應(yīng))2．含氮、磷元素的大量污水隨意排入河流、湖泊和近海水域，會出現(xiàn)水華、赤潮等水體污染問題。你認(rèn)為在城市和農(nóng)村出現(xiàn)的這種水體污染各有什么特點(diǎn)？怎樣預(yù)防？提示：導(dǎo)致水華、赤潮現(xiàn)象的緣由，從農(nóng)村方面來說，主要是人們的日常生活、水產(chǎn)及禽畜養(yǎng)殖等產(chǎn)生的污水未經(jīng)處理排放，化肥的不當(dāng)施用等；從城市方面來說，主要是人們的生活廢水及工業(yè)生產(chǎn)廢水的排放等。水華、赤潮現(xiàn)象達(dá)到肯定程度，會使飲用水(淡水)水源受到威逼，水生生物大量削減，生態(tài)遭到破壞，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)更是面臨毀滅性打擊。預(yù)防水華、赤潮現(xiàn)象的發(fā)生，一要少用或不用含氮、磷的洗滌劑，合理施用化肥，適量向水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)投放飼料等；二要對產(chǎn)生的含氮、磷的廢水和固體廢棄物做科學(xué)合理的處理。應(yīng)|用|體|驗(yàn)1.以下非金屬氧化物與其引起的環(huán)境問題及主要來源對應(yīng)正確的是(C)選項(xiàng)氧化物環(huán)境問題主要來源ACO2破壞臭氧層化石燃料的燃燒BSO2溫室效應(yīng)汽車尾氣的排放CNO2光化學(xué)煙霧工廠廢氣、汽車尾氣的排放DCO酸雨汽車尾氣和化石燃料的不完全燃燒解析：化石燃料燃燒主要排放二氧化碳?xì)怏w，與溫室效應(yīng)有關(guān)，與破壞臭氧層無關(guān)，故A錯誤；工廠廢氣的排放產(chǎn)生大量二氧化硫氣體，是形成酸雨的主要污染物，而溫室效應(yīng)是由二氧化碳引起的，故B錯誤；工廠廢氣、汽車尾氣含有大量的氮氧化物，氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧的主要污染物，故C正確；形成酸雨與二氧化硫及氮的氧化物有關(guān)，CO與酸雨無關(guān)，故D錯誤。2．活性炭聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)(AC)是一種比較成熟的脫硫脫硝技術(shù)，可以在較低的溫度下，將廢氣中的SO2、NOx通過一系列反應(yīng)生成銨鹽，從而變廢為寶，其工作示意圖如圖所示：(1)SO2在活性炭表面被氧化最終生成硫酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3、SO3＋H2O=H2SO4(或2SO2＋O2＋2H2O2H2SO4)。(2)汲取塔加入NH3后，可脫除廢氣中的NO、NO2，寫出NO和NO2分別和NH3反應(yīng)的化學(xué)方程式：4NH3＋6NO=5N2＋6H2O8NH3＋6NO2=7N2＋12H2O。(3)NH3和汲取塔中生成的H2SO4反應(yīng)，會生成銨鹽，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(或NH3＋H2SO4=NH4HSO4)。(4)活性炭的造價(jià)較高，工業(yè)上一般選用活性焦作為吸附劑來脫硫脫硝，活性焦來自煤干餾產(chǎn)品，煤的干餾為_化學(xué)__(填“物理”或“化學(xué)”)變更，從煤干餾產(chǎn)品中獲得苯、二甲苯的操作方法為_蒸餾(或分餾)__。解析：(1)在反應(yīng)中，SO2可以在活性炭表面被O2氧化為SO3，進(jìn)而和H2O反應(yīng)生成H2SO4。(2)NH3和NO、NO2反應(yīng)時，NH3為還原劑，NO、NO2為氧化劑最終生成N2和H2O。(3)NH3和生成的H2SO4反應(yīng)可生成(NH4)2SO4或NH4HSO4。(4)煤的干餾為化學(xué)變更，從煤焦油中獲得苯及二甲苯等原料應(yīng)實(shí)行蒸餾或分餾的方法。1．常見環(huán)境問題環(huán)境問題主要物質(zhì)主要危害溫室效應(yīng)CO2造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小等酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等臭氧層破壞氟氯代烷、NOx到達(dá)地球表面的紫外線明顯增多，給人類健康及生態(tài)環(huán)境帶來多方面危害光化學(xué)煙霧碳?xì)浠衔铩Ox刺激人體器官，特殊是人的呼吸系統(tǒng)，使人生病甚至死亡白色污染廢棄塑料制品①在土壤中影響農(nóng)作物汲取水分和養(yǎng)分，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。②混入生活垃圾中難處理、難回收。③易被動物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動物死亡赤潮和水華廢水中含氮、磷元素的營養(yǎng)物質(zhì)使水體富養(yǎng)分化，導(dǎo)致水中藻類瘋長，消耗水中溶解的氧，使水體變得渾濁、水質(zhì)惡化PM2.5顆粒物污染空氣，形成霧霾天氣，增加交通事故，危害人體健康2.常見工業(yè)廢氣的成分及處理工廠尾氣主要成分處理方式硫酸廠尾氣SO2、O2、N2等一般用氨水汲取硝酸廠尾氣NO、NO2等一般用NaOH溶液汲取高爐煤氣CO、CO2、N2等一般回收利用煉鋼煙氣Fe2O3煙塵、CO等一般回收利用焦?fàn)t氣CH4、CO等可用作燃料二、綠色化學(xué)1．核心思想綠色化學(xué)也稱_環(huán)境友好__化學(xué)，其核心思想就是變更“先污染后治理”的觀念和做法，利用化學(xué)原理和技術(shù)手段，削減或消退產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用中涉及的有害化學(xué)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)從源頭_削減__或_消退__環(huán)境污染。2．原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)：反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，原子利用率達(dá)到100%。原子利用率＝eq\f(期望生成物的質(zhì)量,生成物的總質(zhì)量)×100%3．綠色化學(xué)對化學(xué)反應(yīng)的要求4．開發(fā)和利用自然資源遵循的三原則(3R原則)_減量化__、_再利用__和_再循環(huán)__。

正|誤|判|斷(1)“綠色化學(xué)”就是污染后有效治理的化學(xué)思想。(×)(2)“綠色化學(xué)”就是指在化工生產(chǎn)中不排放任何有害物質(zhì)。(√)(3)“3R”原則(減量化、再利用和再循環(huán))是開發(fā)和利用自然資源的基本原則。(√)(4)植物秸稈含大量鉀元素，焚燒后作鉀肥符合“綠色化學(xué)”的思想。(×)(5)利用陽光發(fā)電，光解水制氫氣是解決能源危機(jī)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。(√)深|度|思|考1.設(shè)計(jì)由Cu制備CuSO4的試驗(yàn)方案，并評價(jià)優(yōu)劣。提示：方案1：Cueq\o(→,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(△))CuSO4方案2：Cueq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(△))CuOCuSO4方案1產(chǎn)生SO2污染氣體，且H2SO4利用率低，而方案2無污染氣體生成，且H2SO4利用率高。2．十八大以來，習(xí)近平總書記在多個場合強(qiáng)調(diào)，“綠水青山就是金山銀山”，對環(huán)境生態(tài)愛護(hù)尤為重視。下列說法符合綠色化學(xué)理念的是哪些？①開發(fā)高效氫能、太陽能等新型電動汽車，以解決城市機(jī)動車尾氣排放問題②利用有機(jī)垃圾發(fā)酵生產(chǎn)沼氣作生活燃料③將造紙的廢水通過高壓水井壓到地下，節(jié)約成本④主動開發(fā)廢舊電池的綜合利用技術(shù)，解決電池中的重金屬對土壤和水源的污染提示：①②④。開發(fā)高效氫能、太陽能等新型電動汽車，可以削減污染性氣體的排放，改善空氣質(zhì)量，①符合；利用有機(jī)垃圾生產(chǎn)沼氣，可以削減對其他形式不行再生能源的運(yùn)用，②符合；造紙的廢水中含有有毒、有腐蝕性的物質(zhì)，將造紙的廢水通過高壓水井壓到地下，會污染土壤和地下水，③不符合；電池中的重金屬污染土壤和水源，應(yīng)主動開發(fā)廢舊電池的綜合利用技術(shù)，④符合。應(yīng)|用|體|驗(yàn)1.綠色化學(xué)最志向的“原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)”就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。以下反應(yīng)最符合這一要求的是(D)A．硫化亞銅高溫氧化的火法煉銅B．用銅做催化劑將乙醇氧化為乙醛C．銅和濃硝酸反應(yīng)制硝酸銅D．鎳作催化劑的條件下，苯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成環(huán)己烷解析：硫化亞銅高溫氧化生成銅和SO2，SO2污染空氣，A項(xiàng)錯誤；用銅做催化劑將乙醇氧化為乙醛，同時生成水，不符合“原子經(jīng)濟(jì)”，B錯誤；銅和濃硝酸反應(yīng)制硝酸銅，同時生成二氧化氮有毒氣體，C錯誤；鎳作催化劑的條件下，苯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成環(huán)己烷，原子利用率100%，D正確。2．“溫室效應(yīng)”是全球關(guān)注的環(huán)境問題之一。CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體。因此，限制和治理CO2是解決溫室效應(yīng)的有效途徑。(1)下列措施中，有利于降低大氣中CO2濃度的有_ABCD__。(填字母，下同)A．削減化石燃料的運(yùn)用B．植樹造林，增大植被面積C．采納節(jié)能技術(shù)D．利用太陽能、風(fēng)能(2)將CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物可有效實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的例子許多，如：A．6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2B．CO2＋3H2eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))CH3OH＋H2OC．CO2＋CH4eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))CH3COOHD．2CO2＋6H2eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))CH2=CH2＋4H2O以上反應(yīng)中，最節(jié)能的是_A__，原子利用率最高的是_C__。解析：(2)A項(xiàng)利用植物光合作用完成，最節(jié)能；C項(xiàng)反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的產(chǎn)物，原子利用率最高。

1．常見的污染分為一次污染和二次污染。二次污染是排入環(huán)境中的一次污染物在物理、化學(xué)因素或微生物作用下發(fā)生變更所生成的新污染物，如反應(yīng)2NO＋O2=2NO2中，二氧化氮為二次污染物。下列三種氣體：①二氧化硫；②二氧化氮；③硫化氫。其中能生成二次污染物的是(D)A．只有①② B．只有②③C．只有①③ D．①②③解析：SO2可轉(zhuǎn)化為H2SO3或H2SO4，導(dǎo)致酸雨，造成二次污染；NO2可轉(zhuǎn)化為HNO3導(dǎo)致酸雨，造成二次污染，2H2S＋3O2SO2＋2H2O，產(chǎn)生二次污染物SO2，故選D。2．下列化學(xué)反應(yīng)不符合綠色化學(xué)概念的是(C)A．消退硫酸廠尾氣污染：SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3B．消退硝酸廠的氮氧化物污染：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2OC．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2OD．制CuSO4：2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4(稀)=CuSO4＋H2O解析：SO2是有害氣體，用NH3汲取，消退污染，A項(xiàng)符合；NO2、NO都是有害氣體，用NaOH溶液汲取，消退污染，B項(xiàng)符合；SO2對環(huán)境有污染，C項(xiàng)不符合；Cu與O2先生成CuO，CuO再與稀H2SO4反應(yīng)生成CuSO4，無污染物產(chǎn)生，D項(xiàng)符合，故選C。3．近年來，環(huán)境問題越來越受到人們的重視。溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層被破壞、赤潮等已經(jīng)給我們賴以生存的環(huán)境帶來較大的影響，造成酸雨的主要有害物質(zhì)是(B)A．CO2B．硫和氮的氧化物C．含氟化合物D．化肥和含磷洗衣粉解析：CO2過量排放，會造成溫室效應(yīng)，A項(xiàng)不選；SO2、SO3、NO、NO2等氧化物是造成酸雨的物質(zhì)，B項(xiàng)可選；含氟化合物可導(dǎo)致臭氧空洞，與酸雨無關(guān)，C項(xiàng)不選；化肥和含磷洗衣粉等污水含大量N、P等元素，可導(dǎo)致水體的富養(yǎng)分化，與酸雨無關(guān)；D項(xiàng)不選。4．目前地球環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)峻。請回答下列問題：(1)臭氧層的破壞導(dǎo)致紫外線對地球表面輻射量增加，從而使全球皮膚癌的發(fā)病人數(shù)明顯增多。造成這一現(xiàn)象的主要緣由是_A__(填字母，下同)。A．人們大量運(yùn)用了氟氯代烴B．人們在煉鋼時向空氣中排放了大量的高爐煤氣C．石油煉制廠排放了大量的甲烷、氫