第三节 环境保护与绿色化学
学习目标 重点难点
1.认识物质及其变化对环境的影响,依据物质的性质及其变化认识环境污染的成因、主要危害及其防治措施,以酸雨的防治和废水处理为例体会化学对环境保护的作用。 2.了解关于污染防治、环境治理的相关国策、法规,强化公众共同参与环境治理的责任。 3.认识经济发展与环境保护等的关系。 重点 SO2等污染物的控制、消除和回收利用;污水处理的流程、方法及原理。
难点 绿色化学观念的形成和绿色化学思想的运用。
新知探究(一)——化学与环境保护
1.环境保护
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 破坏,以及工农业生产和人类生活所造成的
环境保护 的任务 ①环境监测:对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定,为控制和消除污染提供可靠的数据。 ②治理工业“三废”(废气、废水和废渣)。 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,从根本上解决环境问题
2.大气污染物来源及次生污染物的形成
3.污水的处理方法
(1)常用的污水处理方法有 、 和 等。
(2)污水处理常用化学方法: 、 、 等。
(3)污水处理的流程
一级 处理 通常采用 方法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经过一级处理后的水一般达不到排放标准,所以通常将一级处理作为预处理
二级 处理 采用 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达到国家规定的排放标准
三级 处理 主要采用 、 、 和 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
4.固体废弃物的处理
工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循 、 和 的原则,达到减少环境污染和资源回收利用这两个重要目的。
5.常见环境问题示例
环境 问题 主要物质 主要危害
温室效应 CO2 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
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)化学工作者进行的环境质量监测工作可有可无,有污染治理就行。 ( )
(2)化石燃料燃烧产生的CO、NOx、SO2为次生污染物。 ( )
(3)“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量。 ( )
(4)CO2能引起温室效应,故CO2为大气污染物。 ( )
(5)大量化肥的施用和含磷洗衣粉的使用会污染水资源,引起水华。 ( )
2.含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点,工业上常利用在煤炭中加入CaCO3进行脱硫,写出此方法所依据的化学反应方程式和反应类型。
3.以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是 ( )
选项 氧化物 环境问题 主要来源
A CO2 破坏臭氧层 化石燃料的燃烧
B SO2 温室效应 汽车尾气的排放
C NO2 光化学烟雾 工厂废气、汽车尾气的排放
D CO 酸雨 汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧
4.(2024·西宁高一检测)“碳中和”是指确定时间内排放的碳总量与吸取的碳总量相互抵消,实现二氧化碳相对“零排放”。下列措施对推进碳中和最有效的是 ( )
A.用汽油代替柴油
B.使用无磷洗衣粉
C.用二氧化碳合成淀粉
D.推行生活垃圾分类
5.(2024·安徽阜阳高一检测)近年来,“雾霾”一直是人们所关注的对象,如图为雾霾的主要成分示意图。下列说法错误的是 ( )
A.SO2和NxOy分别溶于水都只能生成酸
B.开发利用新能源能减少雾霾的产生
C.苯是最简单的芳香烃
D.重金属离子可导致蛋白质变性
新知探究(二)——绿色化学
1.绿色化学的核心思想: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。
2.原子利用率:简单而言,化学反应就是 重新组合的过程。因此,按照绿色化学的思想,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 。
3.原子利用率计算示例:乙烯大量用来生产环氧乙烷,生产工艺主要有两种。
工艺一:CH2CH2+Cl2+Ca(OH)2+CaCl2+H2O;
工艺二:2CH2CH2+O2。
(1)工艺一的原子利用率为×100%≈25.4%,工艺二的原子利用率为 。
(2)原子利用率为100%的反应类型有化合反应和加成反应。
4.与原子利用率相似的几个概念辨析
纯度=×100%;
产率=×100%;
原料利用率=×100%;
转化率=×100%。
5.绿色化学示意图
6.开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则)
、 和 。
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)绿色化学的核心就是从源头上消除或减少污染。 ( )
(2)“绿色化学”就是指在化工生产中不排放任何有害物质。 ( )
(3)“3R”原则(减量化、再利用和再循环)是开发和利用自然资源的基本原则。 ( )
(4)植物秸秆含大量钾元素,焚烧后作钾肥符合“绿色化学”的思想。 ( )
(5)植树造林体现绿色化学思想。 ( )
2.下列做法不利于实现可持续发展和绿色化学理念的是 ( )
A.工业生产过程产生的三废不加处理任意排放
B.生活垃圾不随意丢弃,分类回收处理再利用
C.使用高效催化剂将汽车尾气中的有害成分转化为无害物质
D.利用工业废气中的二氧化碳制造可降解塑料
3.(2024·南充期末)“绿色化学”的主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应,使原子充分利用,不产生污染物。下列制取CuSO4的反应不符合“绿色化学”理念的是 ( )
A.Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
B.2Cu+O22CuO,CuO+H2SO4CuSO4+H2O
C.2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O
D.Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O
4.“绿色化学”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。下列化学反应最符合“绿色化学”理念的是 ( )
A.CH2CH2+H2OCH3CH2OH
B.C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
C.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
D.CH3CH2Cl+H2OCH3CH2OH+HCl
第三节 环境保护与绿色化学
新知探究(一)
1.生态环境 环境污染 3.(1)物理法 化学法 生物法
(2)中和法 氧化还原法 沉淀法 (3)物理 生物 化学沉淀法 氧化还原法 离子交换法 反渗透法 4.无害化 减量化 资源化
[题点多维训练]
1.(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2.CaCO3CaO+CO2↑,分解反应
CaO+SO2CaSO3,化合反应
2CaSO3+O22CaSO4,化合反应
3.C
4.选C 用汽油代替柴油不能减少二氧化碳的排放,不能推进碳中和,故A错误;使用无磷洗衣粉能有效防止水体污染,不能推进碳中和,故B错误;用二氧化碳合成淀粉,减少了二氧化碳的排放,能推进碳中和,故C正确;推行生活垃圾分类,有利于环保,但不能减少二氧化碳的排放,不能推进碳中和,故D错误。
5.选A 二氧化氮和水反应生成硝酸和NO,A错误;开发利用新能源能减少化石燃料的燃烧,减少雾霾的产生,B正确;芳香烃是分子中含一个或多个苯环的烃类化合物,苯是最简单的芳香烃,C正确; 重金属离子具有毒性,可导致蛋白质变性,D正确。
新知探究(二)
2.原子 100% 3.(1)100% 6.减量化 再利用 再循环
[题点多维训练]
1.(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)× 2.A
3.选A Cu与浓H2SO4共热产生SO2气体造成空气污染,A项符合题意。
4.选A 加成反应的原子利用率为100%,且不产生污染性气体,符合“绿色化学”思想。(共63张PPT)
第三节
环境保护与绿色化学
学习目标 重点难点 1.认识物质及其变化对环境的影响,依据物质的性质及其变化认识环境污染的成因、主要危害及其防治措施,以酸雨的防治和废水处理为例体会化学对环境保护的作用。 2.了解关于污染防治、环境治理的相关国策、法规,强化公众共同参与环境治理的责任。 3.认识经济发展与环境保护等的关系。 重点 SO2等污染物的控制、消除和回收利用;污水处理的流程、方法及原理。
难点 绿色化学观念的形成和绿色化学思想的运用。
目录
新知探究(一)——化学与环境保护
新知探究(二)——绿色化学
课时跟踪检测
新知探究(一)
化学与环境保护
1.环境保护
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____
破坏,以及工农业生产和人类生活所造成的_________
环境 保护 的任务 ①环境监测:对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定,为控制和消除污染提供可靠的数据。
②治理工业“三废”(废气、废水和废渣)。
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,从根本上解决环境问题
生态
环境
环境污染
2.大气污染物来源及次生污染物的形成
3.污水的处理方法
(1)常用的污水处理方法有 、 和 等。
(2)污水处理常用化学方法: 、 、 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
一级 处理 通常采用 方法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经过一级处理后的水一般达不到排放标准,所以通常将一级处理作为预处理
二级 处理 采用 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达到国家规定的排放标准
物理
生物
三级 处理 主要采用 、 、 和
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
化学沉淀法
氧化还原法
离子交换法
反渗透法
续表
4.固体废弃物的处理
工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循 、______
和 的原则,达到减少环境污染和资源回收利用这两个重要目的。
无害化
减量化
资源化
5.常见环境问题示例
环境问题 主要物质 主要危害
温室效应 CO2 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
续表
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)化学工作者进行的环境质量监测工作可有可无,有污染治理就行。( )
(2)化石燃料燃烧产生的CO、NOx、SO2为次生污染物。( )
(3)“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量。( )
(4)CO2能引起温室效应,故CO2为大气污染物。( )
(5)大量化肥的施用和含磷洗衣粉的使用会污染水资源,引起水华。( )
[题点多维训练]
×
×
√
×
√
2.含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点,工业上常利用在煤炭中加入CaCO3进行脱硫,写出此方法所依据的化学反应方程式和反应类型。
CaCO3 CaO+CO2↑,分解反应
。
CaO+SO2===CaSO3,化合反应
2CaSO3+O2===2CaSO4,化合反应
3.以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是 ( )
选项 氧化物 环境问题 主要来源
A CO2 破坏臭氧层 化石燃料的燃烧
B SO2 温室效应 汽车尾气的排放
C NO2 光化学烟雾 工厂废气、汽车尾气的排放
D CO 酸雨 汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧
√
4.(2024·西宁高一检测)“碳中和”是指确定时间内排放的碳总量与吸取的碳总量相互抵消,实现二氧化碳相对“零排放”。下列措施对推进碳中和最有效的是 ( )
A.用汽油代替柴油
B.使用无磷洗衣粉
C.用二氧化碳合成淀粉
D.推行生活垃圾分类
√
解析:用汽油代替柴油不能减少二氧化碳的排放,不能推进碳中和,故A错误;使用无磷洗衣粉能有效防止水体污染,不能推进碳中和,故B错误;用二氧化碳合成淀粉,减少了二氧化碳的排放,能推进碳中和,故C正确;推行生活垃圾分类,有利于环保,但不能减少二氧化碳的排放,不能推进碳中和,故D错误。
5. (2024·安徽阜阳高一检测)近年来,“雾霾”一直是人们所关注的对象,如图为雾霾的主要成分示意图。下列说法错误的是 ( )
A.SO2和NxOy分别溶于水都只能生成酸
B.开发利用新能源能减少雾霾的产生
C.苯是最简单的芳香烃
D.重金属离子可导致蛋白质变性
√
解析:二氧化氮和水反应生成硝酸和NO，A错误；开发利用新能源能减少化石燃料的燃烧，减少雾霾的产生，B正确；芳香烃是分子中含一个或多个苯环的烃类化合物，苯是最简单的芳香烃，C正确； 重金属离子具有毒性，可导致蛋白质变性，D正确。
新知探究(二)
绿色化学
1.绿色化学的核心思想
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。
2.原子利用率
简单而言,化学反应就是 重新组合的过程。因此,按照绿色化学的思想,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 。
原子
100%
3.原子利用率计算示例
乙烯大量用来生产环氧乙烷,生产工艺主要有两种。
工艺一:CH2==CH2+Cl2+Ca(OH)2―→ +CaCl2+H2O;
工艺二:2CH2==CH2+O2 。
(1)工艺一的原子利用率为×100%≈25.4%,工艺二的原子利用率为 。
(2)原子利用率为100%的反应类型有化合反应和加成反应。
100%
4.与原子利用率相似的几个概念辨析
纯度=×100%;
产率=×100%;
原料利用率=×100%;
转化率=×100%。
5.绿色化学示意图
6.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
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)绿色化学的核心就是从源头上消除或减少污染。( )
(2)“绿色化学”就是指在化工生产中不排放任何有害物质。( )
(3)“3R”原则(减量化、再利用和再循环)是开发和利用自然资源的基本原则。( )
(4)植物秸秆含大量钾元素,焚烧后作钾肥符合“绿色化学”的思想。( )
(5)植树造林体现绿色化学思想。( )
[题点多维训练]
√
√
√
×
×
2.下列做法不利于实现可持续发展和绿色化学理念的是 ( )
A.工业生产过程产生的三废不加处理任意排放
B.生活垃圾不随意丢弃,分类回收处理再利用
C.使用高效催化剂将汽车尾气中的有害成分转化为无害物质
D.利用工业废气中的二氧化碳制造可降解塑料
√
3.(2024·南充期末)“绿色化学”的主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应,使原子充分利用,不产生污染物。下列制取CuSO4的反应不符合“绿色化学”理念的是 ( )
A.Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
B.2Cu+O2 2CuO,CuO+H2SO4===CuSO4+H2O
C.2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O
D.Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O
√
解析:Cu与浓H2SO4共热产生SO2气体造成空气污染,A项符合题意。
4.“绿色化学”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。下列化学反应最符合“绿色化学”理念的是 ( )
A.CH2==CH2+H2O CH3CH2OH
B.C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
C.Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
D.CH3CH2Cl+H2O CH3CH2OH+HCl
√
解析:加成反应的原子利用率为100%,且不产生污染性气体,符合“绿色化学”思想。
课时跟踪检测
(选择题第1~7小题,每小题3分,第10、11小题,每小题5分,本检测满分70分)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
12
1.(2024·桂林高一检测)保护环境人人有责。下列有关化学与环境的说法不正确的是 ( )
A.向燃煤中加入生石灰可以减少酸雨的形成
B.汽车尾气排放的氮氧化物是汽油不完全燃烧造成的
C.塑料在自然环境下不易分解,会造成“白色污染”
D.绿色化学的核心是利用化学原理和技术手段从源头上减少或消除环境污染
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析:二氧化硫和氧化钙反应生成亚硫酸钙,因此向燃煤中加入生石灰可以减少酸雨的形成,故A正确;汽车尾气排放的氮氧化物是空气中氮气和氧气在高温下反应生成一氧化氮,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮造成的,故B错误;塑料在自然环境下不易分解,会造成“白色污染”,因此减少塑料的使用,有利于保护环境,故C正确;绿色化学的核心是利用化学原理和技术手段从源头上减少或消除环境污染,故D正确。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
2.(2024·东莞高一检测)东莞着力建造“低碳·无废·自然”城市,下列说法正确的是 ( )
A.CO2是形成酸雨的主要物质之一
B.将废铅酸蓄电池的铅泥和硫酸做深埋处理
C.积极推广太阳能、风能、地热能以及水能等的使用
D.含磷的合成洗涤剂易被细菌分解,故可随意排放
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
解析:SO2是形成酸雨的主要物质之一,A错误;将废铅酸蓄电池的铅泥和硫酸做深埋处理会造成重金属污染和土壤酸化,B错误;太阳能、风能、地热能以及水能等为清洁能源,可积极推广使用,C正确;含磷的合成洗涤剂会造成水体富营养化,故不可随意排放,D错误。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
3.下表中解决相对应的环境问题所采取的措施不科学的是 ( )
选项 环境问题 措施
A 臭氧层空洞 限制氟氯烃类物质的生产和消耗
B 酸雨 改变能源结构,减少二氧化硫和氮氧化物的排放
C 白色污染 回收利用废旧塑料,开发可降解塑料制品
D 水体富营养化 禁止使用含磷洗衣粉和施用氮肥
解析:禁止使用化肥不符合农业现状,D项不科学。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
4.(2024·浙江杭州期中)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。下列措施中不利于实现“碳中和”目标的是 ( )
A.将煤转化为煤粉再燃烧
B.农村推广风力发电、光伏发电
C.努力开发太阳能、氢能等多种形式能源,降低化石燃料需求量,控制CO2排放量
D.推广使用新能源汽车
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
解析:煤转化为煤粉再燃烧,不能减少CO2的排放,不利于实现“碳中和”的目标,A符合题意。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
5.按照绿色化学的思想,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。下列制备过程最符合“原子经济性反应”的是 ( )
A.甲烷与氯气制备一氯甲烷
B.氯乙烯制备聚氯乙烯
C.乙醇与金属钠制备乙醇钠
D.乙醇在浓硫酸加热条件下制备乙烯
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
解析:氯乙烯制备聚氯乙烯发生加聚反应,原子利用率100%,B项符合题意。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
6.“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4个方案中,你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是 ( )
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
解析:根据题意“绿色化学”要从经济、环保和技术三个方面设计可行的反应。从经济上看,B项最不合算,环节多、试剂使用多、转化率低;D项不合算,用的原料较贵;从环保角度看,A和D项产生污染环境的氮氧化物和SO2,B项原料Cl2也有毒;从技术角度看,D项中Ba(NO3)2溶液的量难以控制。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
12
11
3
7.下列有关说法错误的是 ( )
A.研发催化剂将CO2还原为甲醇
B.积极鼓励植树造林,降低空气中CO2含量
C.利用煤的气化、液化制备清洁燃料,降低碳排放
D.利用中西部地区富含钙离子的碱性土壤,吸收固定CO2
1
2
4
5
6
7
8
9
10
12
11
3
解析:研发催化剂将CO2还原为甲醇,能促进碳中和,A项正确;植物光合作用吸收二氧化碳,所以积极鼓励植树造林,降低空气中CO2含量,B项正确;为了减少煤燃烧对大气造成的污染,所以利用煤的气化、液化制备清洁燃料,但是对于二氧化碳的排放而言,并没有任何的减少,C项错误;二氧化碳为酸性氧化物,能够与碱和碱性氧化物反应,所以利用中西部地区富含钙离子的碱性土壤,吸收固定CO2,D项正确。
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
8.(15分)可持续发展需要注意“环境保护”和“节约能源”。
(1)以煤炭为主的能源结构易导致酸雨的形成,形成这类酸雨的主要气体是 。
解析:煤炭中的硫燃烧会生成二氧化硫,空气中的二氧化硫气体会在粉尘作催化剂的条件下反应生成三氧化硫,三氧化硫再与雨水形成酸雨,形成这类酸雨的主要气体是SO2。
SO2
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
(2)氮氧化物(NOx)是大气中的主要气态污染物之一、汽车尾气中含有NOx、CO和碳氢化合物等。汽车尾气净化装置里装有Pd等过渡元素的催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用机理如图所示。
尾气净化装置中发生的总反应化学方程式为
。
2NO+O2+4CO N2+4CO2
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
解析:由图可知,反应Ⅰ为2NO+O2===2NO2,反应Ⅱ为2NO2+4CO N2+4CO2,反应Ⅰ+Ⅱ得到2NO+O2+4CO N2+4CO2。
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
(3)工业废水需处理达标后才能排放,下列处理方法合理的是___ (填字母)。
A.用中和法除去废水中的酸
B.用絮凝剂除去废水中的重金属离子
C.用氯气除去废水中的悬浮物
A
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
解析:中和法适用于除去废水中的酸,所以用中和法除去废水中的酸,故A符合题意;用絮凝剂如明矾等除去废水中的悬浮物,用沉淀法除去废水中的重金属离子,故B不符合题意;用絮凝剂如明矾等除去废水中的悬浮物,氯气能消毒杀菌,但不能除去悬浮物,故C不符合题意。
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
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(4)若某一催化剂能同时催化NH3等还原性气体与NO的反应。将该催化剂分别用于催化还原含等物质的量NO的两种气体:①纯NO气体,②汽车尾气。消耗NH3的物质的量较多的可能是 (填字母),原因是
______________________________________________________________
。
A.① B.② C.都有可能
C
汽车尾气中同时含有CO、碳氢化合物等还原性气体和NO2等氧化性气体,二者相对含量的不同可导致消耗NH3的减少或增多
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解析:根据氧化还原反应中电子得失守恒原则可推知,若汽车尾气中含有一定量的CO和碳氢化合物,因它们也可以还原NO,则所消耗氨气就少;若汽车尾气中含有NO2,因NO2也可氧化NH3,则消耗的氨气就多。
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9.(13分)(1)下列制备氯乙烷的反应中属于理想的“原子经济性反应”的是 (填字母)。
AD
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由上述四个反应可归纳出,理想的原子经济性反应是__________
(填反应类型)。
加成反应
(2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂,它可将废水中少量的CN-等有毒的酸根离子氧化而除去。请写出用ClO2将废水中的CN-氧化成无毒气体的离子方程式: ,该方法的优点是____________
。
2ClO2+2CN-===2CO2+N2+2Cl-
产物为无毒
无害的Cl-、CO2和N2
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(3)某饮用水厂由天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图如下:
活性炭的作用是 ;
O3消毒的优点是 。
吸附水中的色素和异味
反应产物无毒无害
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高阶思维训练(选做题)
10.“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2,其基本过程如图所示(部分条件及物质未标出)。
√
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下列有关该方法的叙述中正确的是 ( )
A.能耗小是该方法的一大优点
B.整个过程中,有一种物质可以循环利用
C.“反应分离”环节中,分离物质的基本操作是过滤、蒸发、结晶
D.该方法可减少碳排放,捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品
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解析:A.碳酸钙高温分解需要消耗大量的能量,不正确;B.氧化钙与氢氧化钠可以循环使用,不正确;C.碳酸钙不溶于水,所以“反应分离”环节中,分离物质的基本操作是过滤,不正确;D.工业上可以用CO2合成甲醇,正确。
11. 环氧乙烷( )有杀菌作用,对金属无腐蚀性,无残留气味,因此可用作材料的气体杀菌剂,利用乙烯可一步合成:2CH2==CH2+O2 2 ,下列说法错误的是( )
A.该反应属于氧化反应
B.该反应的原子利用率为100%
C.乙烯可使酸性 KMnO4溶液褪色
D.环氧乙烷中所有原子可能共平面
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解析:加氧去氢的反应属于氧化反应，A正确；由反应可知，生成物只有一种，反应的原子利用率为100%，B正确；乙烯中含有碳碳双键，可使酸性 KMnO4溶液褪色，C正确；环氧乙烷分子中C均为四面体结构，所有原子不可能共平面，D错误。
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12.(11分)(1)“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,具有“原子经济性”,下列化学反应不符合“绿色化学”思想的是 (填字母)。
A.制备乙醇:CH2==CH2+H2O CH3CH2OH
B.甲烷与氯气反应制氯仿:CH4+3Cl2 CHCl3+3HCl
C.制备甲醇:2CH4+O2 2CH3OH
D.制备硝酸铜:3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
BD
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(2)工业上目前使用两种方法制取乙醛——“乙炔水化法”和“乙烯氧化法”。下面两表提供生产过程中原料反应条件、原料平衡转化率和产量等的有关信息:
表一:原料、反应条件、平衡转化率、日产量
乙炔水化法 乙烯氧化法
原料 乙炔、水 乙烯、空气
反应条件 HgSO4、100~125 ℃ PdCl2—CuCl2、100~125 ℃
平衡转化率 乙炔平衡转化率90%左右 乙烯平衡转化率80%左右
日产量 2.5吨(某设备条件下) 3.6吨(相同设备条件下)
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表二:原料来源生产工艺
原料生产工艺过程
乙炔 CaCO3 CaO CaC2 C2H2
乙烯 来源于石油裂解气
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从两表中分析,现代工业上“乙烯氧化法”将逐步取代“乙炔水化法”的可能原因。
①从产率和产量角度分析:_________________________________
。
②从环境保护和能耗角度分析:
两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得
虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔
水化法,但反应快、日产量比其高得多
。课时跟踪检测(二十八) 环境保护与绿色化学
(选择题第1~7小题,每小题3分,第10、11小题,每小题5分,本检测满分70分)
1.(2024·桂林高一检测)保护环境人人有责。下列有关化学与环境的说法不正确的是 ( )
A.向燃煤中加入生石灰可以减少酸雨的形成
B.汽车尾气排放的氮氧化物是汽油不完全燃烧造成的
C.塑料在自然环境下不易分解,会造成“白色污染”
D.绿色化学的核心是利用化学原理和技术手段从源头上减少或消除环境污染
2.(2024·东莞高一检测)东莞着力建造“低碳·无废·自然”城市,下列说法正确的是 ( )
A.CO2是形成酸雨的主要物质之一
B.将废铅酸蓄电池的铅泥和硫酸做深埋处理
C.积极推广太阳能、风能、地热能以及水能等的使用
D.含磷的合成洗涤剂易被细菌分解,故可随意排放
3.下表中解决相对应的环境问题所采取的措施不科学的是 ( )
选项 环境问题 措施
A 臭氧层空洞 限制氟氯烃类物质的生产和消耗
B 酸雨 改变能源结构,减少二氧化硫和氮氧化物的排放
C 白色污染 回收利用废旧塑料,开发可降解塑料制品
D 水体富营养化 禁止使用含磷洗衣粉和施用氮肥
4.(2024·浙江杭州期中)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。下列措施中不利于实现“碳中和”目标的是 ( )
A.将煤转化为煤粉再燃烧
B.农村推广风力发电、光伏发电
C.努力开发太阳能、氢能等多种形式能源,降低化石燃料需求量,控制CO2排放量
D.推广使用新能源汽车
5.按照绿色化学的思想,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。下列制备过程最符合“原子经济性反应”的是 ( )
A.甲烷与氯气制备一氯甲烷
B.氯乙烯制备聚氯乙烯
C.乙醇与金属钠制备乙醇钠
D.乙醇在浓硫酸加热条件下制备乙烯
6.“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4个方案中,你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是 ( )
A.MgMg(NO3)2
B.MgMgCl2Mg(OH)2Mg(NO3)2
C.MgMgOMg(NO3)2
D.MgMgSO4Mg(NO3)2
7.下列有关说法错误的是 ( )
A.研发催化剂将CO2还原为甲醇
B.积极鼓励植树造林,降低空气中CO2含量
C.利用煤的气化、液化制备清洁燃料,降低碳排放
D.利用中西部地区富含钙离子的碱性土壤,吸收固定CO2
8.(15分)可持续发展需要注意“环境保护”和“节约能源”。
(1)以煤炭为主的能源结构易导致酸雨的形成,形成这类酸雨的主要气体是 。
(2)氮氧化物(NOx)是大气中的主要气态污染物之一、汽车尾气中含有NOx、CO和碳氢化合物等。汽车尾气净化装置里装有Pd等过渡元素的催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用机理如图所示。
尾气净化装置中发生的总反应化学方程式为 。
(3)工业废水需处理达标后才能排放,下列处理方法合理的是 (填字母)。
A.用中和法除去废水中的酸
B.用絮凝剂除去废水中的重金属离子
C.用氯气除去废水中的悬浮物
(4)若某一催化剂能同时催化NH3等还原性气体与NO的反应。将该催化剂分别用于催化还原含等物质的量NO的两种气体:①纯NO气体,②汽车尾气。消耗NH3的物质的量较多的可能是 (填字母),原因是
。
A.① B.② C.都有可能
9.(13分)(1)下列制备氯乙烷的反应中属于理想的“原子经济性反应”的是 (填字母)。
A.CH2CH2+HClCH3CH2Cl
B.CH3CH2OH+HClCH3CH2Cl+H2O
C.CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
D.CH2CHCl+H2CH3CH2Cl
由上述四个反应可归纳出,理想的原子经济性反应是 (填反应类型)。
(2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂,它可将废水中少量的CN-等有毒的酸根离子氧化而除去。请写出用ClO2将废水中的CN-氧化成无毒气体的离子方程式:
,
该方法的优点是 。
(3)某饮用水厂由天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图如下:
活性炭的作用是 ;
O3消毒的优点是 。
高阶思维训练(选做题)
10.“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2,其基本过程如图所示(部分条件及物质未标出)。
下列有关该方法的叙述中正确的是 ( )
A.能耗小是该方法的一大优点
B.整个过程中,有一种物质可以循环利用
C.“反应分离”环节中,分离物质的基本操作是过滤、蒸发、结晶
D.该方法可减少碳排放,捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品
11.(2024·辽宁重点高中联考)环氧乙烷()有杀菌作用,对金属无腐蚀性,无残留气味,因此可用作材料的气体杀菌剂,利用乙烯可一步合成:2CH2CH2+O22,下列说法错误的是 ( )
A.该反应属于氧化反应
B.该反应的原子利用率为100%
C.乙烯可使酸性 KMnO4溶液褪色
D.环氧乙烷中所有原子可能共平面
12.(11分)(1)“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,具有“原子经济性”,下列化学反应不符合“绿色化学”思想的是 (填字母)。
A.制备乙醇:CH2CH2+H2OCH3CH2OH
B.甲烷与氯气反应制氯仿:CH4+3Cl2CHCl3+3HCl
C.制备甲醇:2CH4+O22CH3OH
D.制备硝酸铜:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(2)工业上目前使用两种方法制取乙醛——“乙炔水化法”和“乙烯氧化法”。下面两表提供生产过程中原料反应条件、原料平衡转化率和产量等的有关信息:
表一:原料、反应条件、平衡转化率、日产量
乙炔水化法 乙烯氧化法
原料 乙炔、水 乙烯、空气
反应条件 HgSO4、100~125 ℃ PdCl2—CuCl2、100~125 ℃
平衡转化率 乙炔平衡转化率90%左右 乙烯平衡转化率80%左右
日产量 2.5吨(某设备条件下) 3.6吨(相同设备条件下)
表二:原料来源生产工艺
原料生产工艺过程
乙炔 CaCO3CaOCaC2C2H2
乙烯 来源于石油裂解气
从两表中分析,现代工业上“乙烯氧化法”将逐步取代“乙炔水化法”的可能原因。
①从产率和产量角度分析: 。
②从环境保护和能耗角度分析: 。
课时跟踪检测(二十八)
1.选B 二氧化硫和氧化钙反应生成亚硫酸钙,因此向燃煤中加入生石灰可以减少酸雨的形成,故A正确;汽车尾气排放的氮氧化物是空气中氮气和氧气在高温下反应生成一氧化氮,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮造成的,故B错误;塑料在自然环境下不易分解,会造成“白色污染”,因此减少塑料的使用,有利于保护环境,故C正确;绿色化学的核心是利用化学原理和技术手段从源头上减少或消除环境污染,故D正确。
2.选C SO2是形成酸雨的主要物质之一,A错误;将废铅酸蓄电池的铅泥和硫酸做深埋处理会造成重金属污染和土壤酸化,B错误;太阳能、风能、地热能以及水能等为清洁能源,可积极推广使用,C正确;含磷的合成洗涤剂会造成水体富营养化,故不可随意排放,D错误。
3.选D 禁止使用化肥不符合农业现状,D项不科学。
4.选A 煤转化为煤粉再燃烧,不能减少CO2的排放,不利于实现“碳中和”的目标,A符合题意。
5.选B 氯乙烯制备聚氯乙烯发生加聚反应,原子利用率100%,B项符合题意。
6.选C 根据题意“绿色化学”要从经济、环保和技术三个方面设计可行的反应。从经济上看,B项最不合算,环节多、试剂使用多、转化率低;D项不合算,用的原料较贵;从环保角度看,A和D项产生污染环境的氮氧化物和SO2,B项原料Cl2也有毒;从技术角度看,D项中Ba(NO3)2溶液的量难以控制。
7.选C 研发催化剂将CO2还原为甲醇,能促进碳中和,A项正确;植物光合作用吸收二氧化碳,所以积极鼓励植树造林,降低空气中CO2含量,B项正确;为了减少煤燃烧对大气造成的污染,所以利用煤的气化、液化制备清洁燃料,但是对于二氧化碳的排放而言,并没有任何的减少,C项错误;二氧化碳为酸性氧化物,能够与碱和碱性氧化物反应,所以利用中西部地区富含钙离子的碱性土壤,吸收固定CO2,D项正确。
8.解析:(1)煤炭中的硫燃烧会生成二氧化硫,空气中的二氧化硫气体会在粉尘作催化剂的条件下反应生成三氧化硫,三氧化硫再与雨水形成酸雨,形成这类酸雨的主要气体是SO2。(2)由图可知,反应Ⅰ为2NO+O22NO2,反应Ⅱ为2NO2+4CON2+4CO2,反应Ⅰ+Ⅱ得到2NO+O2+4CON2+4CO2。(3)中和法适用于除去废水中的酸,所以用中和法除去废水中的酸,故A符合题意;用絮凝剂如明矾等除去废水中的悬浮物,用沉淀法除去废水中的重金属离子,故B不符合题意;用絮凝剂如明矾等除去废水中的悬浮物,氯气能消毒杀菌,但不能除去悬浮物,故C不符合题意。(4)根据氧化还原反应中电子得失守恒原则可推知,若汽车尾气中含有一定量的CO和碳氢化合物,因它们也可以还原NO,则所消耗氨气就少;若汽车尾气中含有NO2,因NO2也可氧化NH3,则消耗的氨气就多。
答案:(1)SO2 (2)2NO+O2+4CON2+4CO2 (3)A (4)C 汽车尾气中同时含有CO、碳氢化合物等还原性气体和NO2等氧化性气体,二者相对含量的不同可导致消耗NH3的减少或增多
9.(1)AD 加成反应
(2)2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl- 产物为无毒无害的Cl-、CO2和N2
(3)吸附水中的色素和异味 反应产物无毒无害
10.选D A.碳酸钙高温分解需要消耗大量的能量,不正确;B.氧化钙与氢氧化钠可以循环使用,不正确;C.碳酸钙不溶于水,所以“反应分离”环节中,分离物质的基本操作是过滤,不正确;D.工业上可以用CO2合成甲醇,正确。
11.选D 加氧去氢的反应属于氧化反应,A正确;由反应可知,生成物只有一种,反应的原子利用率为100%,B正确;乙烯中含有碳碳双键,可使酸性 KMnO4溶液褪色,C正确;环氧乙烷分子中C均为四面体结构,所有原子不可能共平面,D错误。
12.(1)BD (2)①虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多 ②两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得
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