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第三节　环境保护与绿色化学
素养 目标定位
目标素养
1.结合实例了解环境污染的主要因素、危害及防治,体会化学在环境保护中的重要作用
2.树立“绿色化学”思想,加强节约资源、保护环境的可持续发展理念,强化共同参与环境治理的责任意识
知识概览
课前 基础认知
一、化学与环境保护
1.环境问题。
主要是指由于人类不合理地开发和利用　自然资源　而造成的　生态环境　破坏,以及　工农业生产　和　人类生活　所造成的环境污染。根治污染的最有效途径是控制污染源。
2.“三废”污染。
“三废”主要指　废气　、　废水　和　废渣　。
3.大气污染。
(1)污染物主要来源:除了自然因素外,大气污染物主要来自　化石燃料的燃烧　和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。
(2)次生污染物的形成。
4.污水处理方法。
(1)物理法:加入混凝剂(如硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝等)使污水中的细小悬浮物等聚集成较大的颗粒,然后经沉淀、过滤除去。
(2)化学法:中和法、氧化还原法和沉淀法等。
(3)生物法。
(4)污水处理的流程。
①一级处理:通常采用　物理　方法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中难溶性的污染物。经过一级处理后的水一般达不到排放标准。
②二级处理:采用　生物　方法(又称　微生物　法)及某些化学方法,除去水中的可降解有机物等污染物。经过二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。
③三级处理:主要采用　化学沉淀法　、　氧化还原法　、　离子交换法　和　反渗透法　等,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。
5.固体废物的处理。
(1)原则:遵循无害化、减量化和资源化的原则。
(2)目的:减少环境污染;资源回收利用。
微判断(1)含氮、磷污水的排放是造成水体富营养化的主要原因。(　　)
(2)将废电池回收处理,避免电池中的重金属离子污染水源和土壤。(　　)
(3)CO2、NO2和SO2都会导致酸雨的形成。(　　)
(4)pH在5.6~7.0的降水通常称为酸雨。(　　)
√
√
×
×
二、绿色化学
绿色化学也称　环境友好化学　,其核心思想就是改变“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,实现从　源头　减少或消除环境污染。
“原子经济性反应”就是反应物的原子　全部转化　为期望的最终产物,这时原子利用率为　100%　。
微训练下列制备环氧乙烷的反应中,原子利用率最高的是(　　)。
C
解析:C项中的原子利用率为100%。
课堂 重难突破
一 环境保护
问题探究
环境污染主要包括大气污染、水污染和土壤污染。
(1)造成酸雨的主要原因是什么 有哪些措施可以减少或消除酸雨
(2)在烟气脱硫时控制浆液的pH,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙,写出反应的化学方程式。
提示:Ca(HSO3)2+O2═CaSO4+H2SO4。
(3)NOx能引起哪些环境污染
提示:NOx能引起酸雨、臭氧层破坏和光化学烟雾等。
重难归纳
六大环境问题。
典型例题
【例1】我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中促进碳中和最直接有效的是(　　)。
A.将重油裂解为轻质油作为燃料
B.大规模开采可燃冰作为新能源
C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D.研发催化剂将CO2还原为甲醇
答案:D
解析:根据题干中碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当,可知碳中和重在CO2的减少,A、B两项中的措施会导致CO2的排放总量增加;C项主要是通过煤的脱硫技术,减少SO2的排放,CO2的排放总量没有减少;只有D项“研发催化剂将CO2还原为甲醇”体现了碳中和涉及的减少CO2总量的目的,故D项符合题意。
【例2】保护环境已成为人类的共识,人类应以可持续发展的方式使用资源,以合理的方式对废弃物进行处理并循环使用。下列说法不正确的是(　　)。
A.向煤中加入适量生石灰,可减少SO2对大气的污染
B.用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料,减少“白色污染”
C.光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化物有关
D.再生纤维、合成纤维和光导纤维都属于有机高分子
答案:D
解析:向煤中加入适量生石灰,在煤燃烧时SO2最终转化为CaSO4,A项正确。利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料,将CO2转化为可降解塑料,实现了“碳”的循环利用,可以减少“白色污染”,B项正确。光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化物有关,C项正确。光导纤维的主要成分是SiO2,不属于有机高分子,D项错误。
二 绿色化学
问题探究
绿色化学又称环境友好化学。绿色化学倡导用化学原理和技术手段减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生。
(1)在汽车的排气管上安装催化转化器(用铂、钯合金作催化剂),可使尾气中主要污染物(NO和CO)转化为无毒的大气循环物质CO2和N2,这种尾气处理的方法符合绿色化学的概念吗
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污染,而此处理方式是被动地治理污染,不符合绿色化学的概念。
(2)由乙烯合成环氧乙烷有以下两种方法。
两种方法的原子利用率分别是多少 写出工业制取乙醇原子利用率为100%的化学方程式。
提示:方法一约为25.4%。
方法二为100%。CH2═CH2+H2O CH3CH2OH。
重难归纳
1.绿色化学的含义: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.绿色化学的核心: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,实现从源头上减少或消除环境污染,即预防污染优于治理污染。
3.原子经济性反应:按照绿色化学的原则,最理想的原子经济性反应就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,这时原子利用率为100%。
4.绿色化学对化学反应的要求。
典型例题
【例3】绿色化学又称环境友好化学。下列叙述符合绿色化学原则的是(　　)。
A.绿色化学的核心是利用化学原理对工业生产造成的环境污染进行治理
B.用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等,以减少木材使用
C.研制新型杀虫剂,使它只对目标昆虫有毒杀作用而对其他昆虫无害
D.现代石油化工中,乙烯与水反应生产乙醇符合“原子经济性反应”
答案:D
解析:绿色化学的核心是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,实现从源头减少或消除环境污染,A项错误。用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等会造成“白色污染”,B项错误。新型杀虫剂的使用仍然会造成食品、水等污染,C项错误。乙烯与水发生加成反应生成乙醇,原子利用率为100%,符合绿色化学原则,D项正确。
【例4】绿色化学要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此,由单质镁制硝酸镁的下列四个方案中,你认为可行而且符合绿色化学要求的方案是(　　)。
答案:C
解析:根据题意,绿色化学要求从经济、环保和技术三个方面设计可行的化学反应。从经济角度考虑,B项最不经济,除Mg外还用了三种试剂;D项不经济,用了两种较贵的试剂浓硫酸和Ba(NO3)2溶液。从环保角度考虑,A、D两项分别产生了污染环境的氮氧化物和SO2,B项也使用了会对环境造成污染的Cl2。综上所述,只有C项可行而且符合绿色化学的要求。
成果验收站
1.(2025山东学考)“垃圾分类”是现代生活的新时尚,下列有关垃圾分类或处理错误的是(　　)。
A.废旧电池为有害垃圾
B.鱼骨剩菜为厨余垃圾
C.废旧塑料要深挖填埋
D.过期药品要回收处理
答案:C
2.下列有关河流的治理和生态修复的措施中,没有涉及化学变化的是(　　)。
A.化工企业“三废”处理后,达标排放
B.河道中的垃圾回收分类后,进行无害化处理
C.定期对河流进行疏浚,清除河底的淤泥和沉积物
D.利用微生物去除污水中的有机物、磷、氮等污染物
答案:C
3.化学与科学、技术、社会及生产、生活密切相关。下列做法或说法不正确的是(　　)。
A.研发高效低毒的农药,降低作物的农药残留量
B.用可降解的无毒聚乳酸塑料代替聚乙烯作食品包装袋,以防止“白色污染”
C.驾驶家用汽车代替公交车出行,以便节能减排
D.对干旱地区,适时在云层播撒化学物质,实施人工降雨,以缓解旱情
答案:C
从绿色化学(“原子利用率”最大化)的角度看,制取乙醇的最佳方法是(　　)。
A.① B.③ C.①③ D.①②③
4.下列三种方法都可用以制取乙醇。
答案:A
解析:加成反应的原子利用率为100%,符合绿色化学理念,所以从原子利用率角度,制取乙醇的最佳方法为①。
5.我国城市为了减少燃煤造成的大气污染,对民用燃煤进行了多方面的改进。
(1)为了除去煤中的含硫化合物,采用FeCl3脱硫,即用FeCl3溶液浸洗煤粉,发生如下反应:FeS2+14FeCl3+8H2O═2FeSO4+13FeCl2+16HCl。
①该反应中的氧化剂是　　　　,若有1 mol FeS2被除去,则发生转移的电子的物质的量是　　　　。
②为了充分利用Fe2+并减少酸(HCl)污染,本方法中可利用工业废铁屑和氯气让废液重新利用生成FeCl3。请写出这一过程中有关的离子方程式: 　 。
(2)另一种方法是采用“固硫法”,即在燃料中加入生石灰,使含硫煤在燃烧时生成的SO2转化为CaSO4而进入炉渣中,试用化学方程式表示这一“固硫”过程:　 。
(3)某城市采用了以油制气代替民用燃煤。油制气的主要成分是丙烷,请写出其充分燃烧的化学方程式:
　 。
(4)绿色能源是人类的理想能源,不会造成环境污染,下列能源属于绿色能源的是　　　　。
A.氢能源 B.太阳能 C.风能 D.石油
解析:(1)反应中FeS2中S由-1价升高至+6价,每1 mol FeS2被氧化,转移14 mol电子,FeCl3中Fe由+3价降至+2价,FeCl3是氧化剂。加入废铁屑是消耗H+,减少污染,而通入Cl2是氧化Fe2+。(2)“固硫法”是利用生石灰将SO2转化为CaSO3,在高温时被氧化为CaSO4。

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