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(共40张PPT)
环境保护与绿色化学
第三节　
学习目标
1.通过了解当今存在的主要环境问题,能列举常见的大气、水体和土壤的污染物及其危害,说明常见污染的成因和防治措施的化学原理。
2.通过以污水处理为例设计简单的防治方案,能说明化学原理的应用对环境保护的作用及化学科学在生产、生活中的应用价值。
3.通过环氧乙烷两种制备方法的讨论,能描述“绿色化学”理念的含义,并能运用“绿色化学”思想分析和讨论化工生产的相关问题。
任务分项突破
『自主梳理』
学习任务1　了解化学与环境保护
1.环境保护
(1)环境问题:主要是指由于人类不合理地开发和利用 而造成的 破坏,以及 和 所造成的环境污染。
自然资源
生态环境
工农业生产
人类生活
(2)环境保护的任务。
①环境监测:对污染物的 等进行分析和测定,为控制和消除污染提供 。
②治理工业“三废”( )。
③寻找从源头治理环境污染的生产工艺;杜绝污染物的排放,能从根本上解决环境问题。
存在形态、含量
可靠的数据
废气、废水、废渣
2.大气污染的形成
SO2
酸雨
雾霾
光化学烟雾
3.污水的处理
(1)常用的污水处理方法: 、 和 等。
(2)污水中可溶污染物化学处理方法: 、 、
等。
物理法
化学法
生物法
中和法
氧化还原法
沉淀法
(3)污水处理的流程。
项目 主要任务 处理方法 处理程度
一级 处理 除去污水中不溶解的污染物 通常采用 (如格栅间、沉淀池) 废水的净化程度不高,一般不能直接排放,通常作为预处理
二级 处理 除去废水中的可降解有机物等污染物 采用 (又称 )及某些化学法(如曝气池) 一般可达到国家规定的排放标准
三级 处理 进一步除去二级处理未能去除的污染物,其中包括微生物、未能降解的有机物、可溶性无机物等 主要采用 、 、 和反渗透法等方法 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
物理方法
生物方法
微生物法
化学沉淀法
氧化还原法
离子交换法
4.固体废物的处理
(1)处理原则: 、 和 。
(2)目的: 和 。
无害化
减量化
资源化
减少环境污染
资源回收利用
『互动探究』
污水中的酸、碱、氧化剂,以及铜、镉、汞、砷等化合物,苯、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物,会毒死水生生物,影响饮用水源、风景区景观。污水中的有机物被微生物分解时消耗水中的氧,影响水生生物的生命,水中溶解氧耗尽后,有机物进行厌氧分解,产生硫化氢、硫醇等难闻气体,使水质进一步恶化。
探究　水污染的治理
问题1:混凝法治理污水时常用试剂是什么 反应原理是什么
提示:明矾。水解生成胶体吸附难溶物。
问题2:污水中酸、碱性物质用什么方法除去
问题3:怎样处理废水中的铜、镉等重金属离子
问题4:怎样处理废水中含有的氰化物、硫化物等物质
提示:氰化物、硫化物等具有一定的还原性,可利用氧化还原法除去。
归
纳
拓
展
七大环境问题及其危害
环境问题 主要污染物 主要危害
温室效应 CO2 过量CO2会造成全球气候变暖,水位上升,陆地面积减小等
酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层破坏 氟氯代烷、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、NOx 刺激人体器官,特别是人的呼吸系统,使人生病甚至死亡
白色污染 废弃塑料制品 ①在土壤中影响农作物吸收水分和养分,导致农作物减产;
②混入生活垃圾中难处理、难
回收;
③易被动物当作食物吞入,导致动物死亡
赤潮和水华 废水中含氮、磷元素的营养物质 使水体富营养化,导致水中藻类疯长,消耗水中溶解的氧,使水体变得浑浊、水质恶化
PM2.5 颗粒物 污染空气,形成雾霾天气,增加交通事故,危害人体健康
『题组例练』
C
1.党的二十大报告中提出,“尊重自然、顺应自然、保护自然是全面建设社会主义现代化国家的内在要求”。下列做法符合此精神的是(　 　)
A.大规模开采可燃冰作为新能源以快速实现碳中和
B.生活污水、工业废水不要乱排放,通过打深井,将其排到地层深处
C.将生活垃圾分类回收,加工使之再生、再利用
D.环境友好化学的核心思想是先污染后治理
解析:可燃冰的主要成分为CH4,燃烧产生CO2,无法实现碳中和,A不符合题意;生活污水和工业废水乱排放会导致水体污染,需要先处理再排放,B不符合题意;垃圾分类避免浪费,可回收利用的垃圾应回收利用,C符合题意;环境友好化学是绿色化学、可再生化学,要尽量避免污染,而不是先污染后治理,D不符合题意。
2.“碳中和”是指二氧化碳的排放总量和减少总量相当。下列有关说法错误的是(　 　)
A.植树造林,可降低空气中二氧化碳含量
B.大量排放二氧化碳气体会形成酸雨
C.研发太阳能、氢能等新能源,可以构建绿色低碳的能源体系
D.我国科学家实现从二氧化碳到淀粉的全合成,有助于实现“碳中和”
B
解析:植物光合作用吸收CO2放出O2,植树造林有利于实现碳中和,A正确;CO2会导致温室效应,不会导致酸雨,B错误;开发新能源代替化石能源,可以减少CO2排放,有利于实现碳中和,C正确;以CO2为原料合成淀粉,可减少空气中CO2含量,有助于实现碳中和,D正确。
解析:乙烯→聚乙烯,丙烯→聚丙烯,均发生加聚反应,加聚反应也属于聚合反应,A正确;塑料袋颗粒是聚合物,其分子结构中无不饱和键,不能与Br2发生加成反应,B错误;塑料降解过程中既有物理变化,也有化学变化,C错误;焚烧废弃塑料会产生大量有毒气体,造成二次污染,D错误。
3.塑料一般由聚乙烯、聚丙烯制成。下列说法正确的是(　 　)
A.制备聚乙烯、聚丙烯的反应是聚合反应
B.食品塑料袋颗粒能使Br2的CCl4溶液褪色
C.塑料降解发生的是物理变化
D.焚烧废弃塑料能减少白色污染,且不会造成二次污染
A
防止白色污染的措施
(1)塑料的回收利用。
题后悟道
(2)使用可降解塑料。
使用可降解塑料(如微生物降解塑料、光降解塑料等)可以消除塑料造成的环境污染。
学习任务2　认识绿色化学
『自主梳理』
1.绿色化学
(1)核心思想:改变“ ”的观念和做法,利用
,减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质。
(2)目标:实现从 。
先污染后治理
化学原理和技术手段
源头减少或消除环境污染
(3)要求。
反应物:无毒无害原料;可再生资源;
过程:①原子经济性反应、高选择性反应;②安全的生产工艺;③无毒无害的催化剂、溶剂;
生成物:环境友好产品(安全、可降解和再利用)。
2.原子经济性反应
最理想的“原子经济性反应”是反应物的原子 转化为期望的最终产物,原子利用率为 。绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,具有“原子经济性”。
[示例] 原子利用率为100%的反应类型有化合反应、加成反应、加聚反应。
3.开发和利用自然资源的原则
,践行绿色发展理念,保护生态环境。
全部
100%
减量化、再利用、再循环
『互动探究』
绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。
某化学课外小组利用废铜制取硫酸铜,设计了如下制取方案。
探究　绿色化学的含义
问题1:绿色化学的核心思想是什么
提示:改变“先污染后治理”的观念和做法,利用化学原理和技术手段,减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质。
问题2:课外小组制取硫酸铜的方案中可行的有哪些 符合绿色化学理念的是哪个方案
提示:方案甲不反应,可行的有乙、丙、丁、戊。符合绿色化学理念的是方案丙和丁。
问题3:方案乙中产生的有害气体排放后可以利用什么试剂处理 实验室和工业上消除和回收利用它们所依据的化学反应有哪些 这些反应是否是最理想的“原子经济性反应”
问题4:在汽车的排气管上安装“催化转化器”(用铂、钯合金作催化剂),可以使一氧化碳跟一氧化氮反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,并促进二氧化硫的转化,这种尾气处理的方法符合绿色化学的理念吗
提示: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。题给处理污染方式是被动地治理污染,且该方法在一定程度上提高了排放的废气的酸度,有可能促进酸雨的形成,不符合绿色化学的理念。
归
纳
拓
展
绿色化学
1.绿色化学的目的在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物。
(1)从科学观点看,它是化学科学基础内容的更新。
(2)从环境观点看,它强调从源头上消除污染。
(3)从经济观点看,它提倡合理利用资源和能源,降低生产成本。
2.核心:利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染,即预防污染优于治理污染。
『题组例练』
1.下列不符合环境保护和绿色化学理念的是(　 　)
A.用铜和浓硝酸反应制取Cu(NO3)2
B.在催化剂、400 ℃左右用NH3与NO反应生成N2和H2O
C.用银作催化剂,乙烯和氧气反应制取环氧乙烷,原子利用率为100%
D.制CuSO4时先将Cu氧化成CuO后再与稀硫酸反应
A
解析:用铜和浓硝酸反应制取Cu(NO3)2,反应中还生成了有毒气体NO2,不符合绿色化学理念,A符合题意;在催化剂、400 ℃时能将有污染性的气体NO转化为无污染的N2,符合绿色化学理念,B不符合题意;乙烯和O2制取环氧乙烷,属于化合反应,原子利用率为100%,符合绿色化学的理念,C不符合题意;将Cu氧化成CuO后再与稀硫酸反应,不会产生有毒气体,消耗的硫酸的量少,符合绿色化学理念,D不符合题意。
2.党的二十大报告要求,立足我国能源资源禀赋,坚持先立后破,深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系,坚定不移推动能源绿色低碳发展。下列说法错误的是(　 　)
A.天然气、煤炭、石油等化石能源是不可再生能源
B.氢能是一种理想的绿色能源,可实现二氧化碳零排放
C.太阳能电池的工作原理是将化学能转化为电能
D.可燃冰开采不当,会引起更严重的温室效应
C
解析:天然气、煤炭、石油等化石能源不能够源源不断地从自然界得到,是不可再生能源,A正确;氢能是一种理想的绿色能源,生成物只有水,可实现二氧化碳零排放,B正确;太阳能电池的工作原理是将光能转化为电能,C错误;甲烷也是一种温室气体,若开采可燃冰时,甲烷泄漏,造成的温室效应将比二氧化碳更加严重,D正确。
知识整合
学科素养测评
“绿水青山就是金山银山”,保护地球,建设美丽家园,是我们每个人的责任和义务。请回答下列有关问题。
(1)下列做法有利于保护环境的是　　　　(填字母)。
A.露天焚烧秸秆,增加土壤肥力
B.回收利用废旧金属,减少矿产资源的开发
C.化学实验产生的有毒气体应及时排至室外,以防止实验人员中毒
D.化工厂建在海边,将污水排入大海,防止污染土壤
解析:(1)露天焚烧秸秆会对空气造成严重的污染,A错误;回收利用废旧金属,减少矿产资源的开发,既节约了能源,又减少了对环境的污染,B正确;化学实验产生的有毒气体排至室外,会对室外的环境造成污染,C错误;化工厂建在海边,将污水排入大海,会对海水造成污染,D错误。
B
(2)煤、石油等化石燃料直接燃烧时会产生SO2而污染大气。
①SO2可用FeCl3溶液吸收,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为　　　　　。
2∶1
②利用石灰乳除工业燃煤尾气中的硫氧化物(SO2、SO3)和氮氧化物(NO、NO2)的工艺如图所示,该工艺既能净化尾气,又能获得应用广泛的CaSO4和Ca(NO2)2。
a.CaSO4可以调节水泥的硬化时间。尾气中SO2与石灰乳、空气反应生成CaSO4的化学方程式为　 ,
该反应　　　　(填“符合”或“不符合”)原子经济性反应。
b.Ca(NO2)2可制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。尾气中NO、NO2与石灰乳反应生成Ca(NO2)2和H2O的化学方程式为　 。
不符合
命题解密与解题指导
情境解读:本题以化学在环境保护方面的应用为背景,考查对环境保护和原子经济性反应的认识与理解,有利于促进思考、推理和判断能力的发展。
素养立意:通过观察反应特征,培养基本的证据推理与模型认知素养;通过对环境保护与“原子经济性”的考查,将化学知识与技能的学习、化学思想的建构、科学探究与解决问题能力的发展、创新意识和社会责任感的形成等方面的要求融为一体,培养科学态度与社会责任学科素养。
思路点拨:化学与环境保护、原子经济性反应、绿色化学等多个层面理解、判断。
谢 谢 观 看

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