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化学与可持续发展
环境保护与绿色化学
新课导入
现代社会的环境污染问题日益严重，而环境污染的治理离不开有关的化学知识。我们的生活中都存在哪些污染问题？那么在化工生产中，有没有不产生污染的工艺生产？我们怎么可以避免有关的化学污染？这一节课，我们就来学习有关方面的知识。
一、化学与环境保护
1.环境质量监测的意义
存在形态
含量
控制
消除
环境质量评价
污染治理
通过对污染物的 、 进行分析和测定，为 和 污染提供可靠的数据，是进行 和 的基础。
声污染监测
水污染监测
大气污染检测
水质检测
2.化学与“三废”污染
废气
废水
废渣
(1)“三：是指工业生产中产生的 、 和 对环境的污染。
一、化学与环境保护
(2) 大气污染物与次生污染物
CO、 NOx、SO2
烟尘
挥发性有机物
阳光、空气和水蒸气等作用
酸雨
雾霾
光化学烟雾
次生污染物
一、化学与环境保护
2.化学与“三废”污染
世界上最早出现光化学烟雾污染的城市
该事件导致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产；损失就达15亿美元；因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；约有75%以上的市民患上了红眼病
一、化学与环境保护
2.化学与“三废”污染
(3) 化学与“污水”处理
① 污水处理常用方法： 、 和生物法等。
② 污水的“三级”处理
物理法
化学法
一、化学与环境保护
2.化学与“三废”污染
污水处理的流程示意图
一、化学与环境保护
2.化学与“三废”污染
(4) 化学与“废渣”及生活垃圾
处理原则： 、 和 ，达到减少环境污染和资源回收利用两个目的。
无害化
减量化 资源化
一、化学与环境保护
2.化学与“三废”污染
（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。
（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？请查阅资料，了解有关的污染及治理情况，并与同学交流。
一、化学与环境保护
【思考与讨论】
所谓水华（water blooms），就是淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征，主要由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后，蓝藻（严格意义上应称为蓝细菌）、绿藻、硅藻等藻类成为水体中的优势种群，大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。
淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。此外，自来水厂的过滤装置被藻类“水华”填塞，漂浮在水面上的“水华”影响景观，并有难闻的臭味。
一、化学与环境保护
赤潮国际上也称其为“有害藻华”，又名红潮。海洋中一些微藻、原生动物或细菌在一定环境条件下爆发性增殖或聚集达到某一水平，引起水体变色或对海洋中其他生物产生危害的一种生态异常现象。
赤潮是在特定环境条件下产生的，相关因素很多，但其中一个极其重要的因素是海洋污染。大量含有各种含氮有机物的废污水排入海水中，促使海水富营养化。
水华和赤潮的治理：减少工业废水的排放，使用不含磷的洗衣粉，减少农业化肥农药的使用
一、化学与环境保护
【归纳和总结】
六大环境问题及其危害
环境问题 主要污染物 主要危害
酸雨(雨水pH<5.6) SO2及氮氧化物(NOx) 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
温室效应 CO2、CH4 造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小
臭氧空洞 氟氯代烃、氮氧化物(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
光化学烟雾 碳氢化合物、氮氧化物(NOx) 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡
一、化学与环境保护
环境问题 主要污染物 主要危害
白色污染 难降解的废弃塑料 在土壤中影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；易被动物当成食物吞入，导致动物死亡；混入生活垃圾中难处理、难降解
赤潮(海水中)和水华(淡水中) 废水中含N、P等营养元素 水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水质腐败变质、变臭，水生生物因缺氧而死亡
六大环境问题及其危害
一、化学与环境保护
【归纳和总结】
二、绿色化学
1. 核心思想
改变“先污染后治理”的观念和做法，利用 和 ，减少或消除产品在 和 中涉及的有害化学物质，实现从 减少或消除环境污染。
化学原理
技术手段
生产 应用
源头
全部转化
100%
2.“原子经济性反应”
反应物的原子 为期望的最终产物，这时原子利用率为 。
3. 绿色化学示意图
4. 开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则)
、 和 。
减量化
再利用
再循环
提高能源的利用率
反应过程
反应物
反应产物
无毒、无害原料可再生资源
环境友好产品
(安全、可降解和再利用)
原子经济性反应高选择性反应
安全的生产工艺
应用无毒、无害的催化剂
应用无毒、无害的溶剂
二、绿色化学
【例1】以乙烯制环氧乙烷，有两种方法
方法一：CH2==CH2＋Cl2＋H2O―→
＋Ca(OH)2―→ ＋CaCl2＋2H2O
总反应为：CH2==CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→ ＋CaCl2＋H2O
方法二：2CH2==CH2＋O2―→
Ag
试回答下列问题：
(1)已知原子利用率为： ×100%，试计算两种方法的原子利用
率，方法一为________%，方法二为________%。
期望产物总质量
生成物的总质量
方法一的原子利用率：
环氧乙烷 ＋ 氯化钙 ＋ 水
环氧乙烷
×100%
方法二的原子利用率：
2× 44
2× 44
×100%
≈
100%
2
44
44 ＋ 111 ＋ 18
×100%
≈
25.43%
二、绿色化学
(2)试从反应物、产物对环境的影响，生产工艺，原子经济性反应，催化剂选择性等角度分析两方法的优劣。
方法一：反应物Cl2和Ca(OH)2对环境及设备有很大的污染性和腐蚀性，生产工艺分二步，产率和原子利用率低，成本高，反应的选择性低，产物中有大量的非期望物质。
方法二：反应物中O2无毒无污染、生产工艺简单，原子利用率为100%，催化剂选择性高、产率高、成本低，因此方法二更优。
二、绿色化学
重难点，归纳总结。
人工光合作用
人工光合作用是模仿植物光合作用实现对太阳能的转化、存储和利用。
2003年美国启动“太阳神计划”，用半导体制成光化学二极管加上不同的催化剂，实现太阳能的吸收，把二氧化碳和水变成我们需要的化合物，
2014年第一个人工光合作用集成系统诞生，再到近几年的光合酶与人工合成的纳米材料结合实现太阳能的转化，都为人工光合系统的构建和利用奠定了重要基础。
2020年5月8日，德国马普所和法国波尔多大学的研究人员以一半天然，一半合成的人造“叶绿体”，并利用光和该系统实现了CO2的固定。
二、绿色化学
练习
1、在日常生活中，下列做法值得提倡的是（　　）
A.随意丢弃废旧电池
B.随手关闭水龙头
C.吃露天烧烤
D.将生活垃圾深埋地下
B
练习
2、我国酸雨的形成主要是由于( )
A．燃烧石油
B．森林失火过多
C．硫酸厂排出废气过多
D．烧煤
D
练习
3、下列对废弃塑料制品的处理方法中最为恰当的是（　）
A．焚烧
B．粉碎后深埋
C．倾倒在海洋中
D．用化学方法加工成防水涂料或汽油
D
练习
4、甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体，其合成方法之一
如下：CH3OC≡CH+CH3OH+A→CH2=C(CH3)COOCH3，
下列说法正确的是（ ）
A. 已知该反应的原子利用率为100%，则A为CO2
B. CH3OH和甘油互为同系物
C. CH3C≡CH与丙烯的性质相似，则该物质可以发生加成、氧化反应
D. 能与NaHCO3反应的CH2=C(CH3)COOCH3的同分异构体有9种
C
练习
5.下列物质的制备反应中原子利用率最高的是（ ）
A．制取Cu(NO 3 ) 2 ：CuO＋2HNO 3 ＝Cu(NO3 )2 ＋H2O
B．制取CuSO 4 ：Cu＋2H2SO4 (浓)＝CuSO 4 ＋SO2 ↑＋2H2O
C．制取氯乙烷：CH2＝CH2＋HCl→CH2Cl-CH 3
D．制取溴苯：C6H6 ＋Br 2 →C6H5Br＋HBr
C

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