第八章第三节　环境保护与绿色化学 课件(共86张PPT）

(共86张PPT)
第三节　环境保护与绿
色化学
第8章 化学与可持续发展
【课程标准要求】　
1.了解环境污染的主要因素、危害及防治的方法，认识化学对环境保护的重要意义。
2.了解“绿色化学”“原子经济性反应”的内涵，知道其在利用资源、保护环境中的重要意义。
新知自主预习
课堂互动探究
课时训练
目
录
CONTENTS
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课堂小结·即时达标
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一、化学与环境保护
1.(1)环境问题：主要是指由于人类____________地开发和利用____________而造成的____________破坏，以及____________和____________所造成的环境污染。
(2)环境保护的任务
①环境质量监测：对污染物的____________、____________等进行____________和____________，为控制和消除污染提供可靠的数据。
②环境污染治理：杜绝污染物的排放，能从根本上解决环境问题。例如，治理工业“三废”(____________、_____________、____________)。
不合理
自然资源
生态环境
工农业生产
人类生活
存在形态
含量
分析
测定
废气
废水
废渣
2.大气污染物来源及次生污染物的形成
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)污水处理的常用化学方法：____________、____________、____________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
①一级处理：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。经一级处理后的水一般达不到排放标准，一级处理作为预处理。
②二级处理：采用____________方法(又称____________法)及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。经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____________、____________、____________和____________等，对污水进行深度处理和净化。经三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。
物理
生物
微生物
化学沉淀法
氧化还原法
离子交换法
反渗透法
4.固体废弃物的处理
(1)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
【微自测】
1.下列描述中正确的打“√”，错误的打“×”
(1)化学工作者进行的环境质量监测工作对环境质量评价和环境治理非常重要(　　)
(2)化石燃料燃烧产生的CO、NOx、SO2为次生污染物(　　)
(3)酸雨、雾霾、光化学烟雾等污染现象为次生污染(　　)
(4)“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量(　　)
(5)污水的一级处理通常采用化学法和生物法将难溶解的污染物除去(　　)
(6)污水三级处理后可以直接作为饮用水(　　)
(7)工业废渣和生活垃圾等固体废弃物对环境影响不大，可不必处理(　　)
√
×
√
√
×
×
×
二、绿色化学
1.绿色化学核心思想：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____________或____________环境污染。
2.原子经济性反应：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，原子利用率达到________。
源头减少
消除
100%
3.绿色化学示意图
4.开发和利用自然资源的原则：遵循____________、____________和____________的原则，践行绿色发展理念，保护生态环境。
减量化
再利用
再循环
【微自测】
2.在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是(　　)
①置换反应　②化合反应　③分解反应　④取代反应 ⑤加成反应
A.①② B.②⑤ C.②④ D.①③
解析　上述反应中，②化合反应、⑤加成反应中反应产物只有一种，原子的利用率达到100%，而置换反应、分解反应、取代反应生成物不止一种，不能满足原子利用率为100%，故选B。
B
常见环境问题与绿色化学
常见环境问题与绿色化学
素材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。
素材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。
———————【活动探究】———————
素材3
水华：水中氮、磷元素过多，造成藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变成浑浊的绿色，水质恶化。
1.二氧化碳能造成温室效应，它是大气污染物吗？
提示：CO2不属于大气污染物。大气污染物是指大气中危害人类和环境的人为污染物和天然污染物，它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。包括颗粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、其他有害物质等。
2.含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。工业上消除和回收利用它们所依据的化学反应有哪些？分别属于什么反应类型？
3.所学无机和有机反应类型中哪些符合绿色化学的最高目标？
提示：化合反应、加成反应和加聚反应中原子利用率是100%。
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)，可以把汽车尾气中的有害气体CO与NO催化生成可参与大气生态循环的无毒气体CO2和N2，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。而此处理污染方式是被动地治理污染，不符合绿色化学的理念。
1.常见八大污染问题
———————【核心归纳】———————
环境污染 形成原因 主要危害
温室效应 大气中CO2含量不断增加 全球气候变暖，两极冰雪融化，海平面上升
酸雨 (pH<5.6) SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
光化学 烟雾 氮氧化物和碳氢化合物 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡
臭氧空洞 氮氧化物和氟氯代烃的排放 地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧
赤潮和 水华 含氮、磷等营养成分的生活污水和工农业废水的任意排放 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，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华
白色污染 聚乙烯塑料等的大量使用，任意丢弃 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
雾霾 SO2和氮氧化物、以及可吸入颗粒物的排放 大气细粒子能吸附大量有致癌物质和基因毒性诱变物质，使慢性病加剧、使呼吸系统及心脏系统疾病恶化、改变肺功能及结构、影响生殖能力、改变人体的免疫结构
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
2.常见工业废气的成分及处理
工厂尾气 主要成分 处理方式
硫酸厂尾气 SO2、O2、N2等 一般用氨水吸收
硝酸厂尾气 NO、NO2、N2、O2等 一般用NaOH溶液吸收
高炉煤气 CO、CO2、N2等 一般回收利用
炼钢烟气 Fe2O3烟尘、CO等 一般回收利用
焦炉气 H2、CH4、CO、C2H4等 可用作燃料
3.污水处理常用化学方法
4.绿色化学的特点
(1)开发绿色反应，将原子利用率提高到100%。
(2)使用无毒、无害、可再生的原料、催化剂、溶剂。
(3)开发绿色工艺。
(4)开发和生产绿色产品。
1.(2021·河南安阳实验中学月考)下列有关环境问题的说法正确的是(　　)
A.燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量
B.臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康
C.pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨
D.含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染
———————【实践应用】———————
A
解析　燃煤中加入CaCO3可吸收SO2，最终生成CaSO4，可减少SO2排放，A正确；O3的体积分数超过10－4%的空气不利于人体健康，B错误；pH小于5.6的降水通常称为酸雨，C错误；含磷洗涤剂排入水体中，会造成水体富营养化，造成水体污染，D错误。
2.以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是石油化工领域的核心产品，也是重要的基础有机化工原料，如图是一种新型合成低碳烯烃的工艺流程。有关说法正确的是(　　)
A.上述工艺流程体现了“绿色化学”的理念
B.CH4转化为CH3Cl的过程中发生了加成反应
C.低碳烯烃可在石油分馏过程中获取
D.该工艺流程中，HCl和CH3Cl均为催化剂
A
解析　A.根据示意图可知反应物是甲烷和氧气，生成物是低碳烯烃和水，水不属于污染物，则上述工艺流程体现了“绿色化学”的理念，A正确；B.CH4转化为CH3Cl的过程中发生了取代反应，B错误；C.低碳烯烃可在裂解过程中获取，石油分馏过程中不能得到低碳烯烃，C错误；D.该工艺流程中，HCl为催化剂，CH3Cl为中间产物，D错误。
核心体系建构
1.2022年第31届世界大学生运动会将在成都举办。“绿色”是成都的城市发展理念，也是世大运的组织理念。下面有关说法不正确的是(　　)
B
A.兴建世大运动馆所用的水泥属于硅酸盐材料
B.“绿色化学”的核心思想是应用化学反应原理对环境污染进行治理
C.提倡成都市民选乘公共交通工具出行
D.用新能源汽车代替燃油汽车可以减少大气污染
解析　A.水泥属于硅酸盐材料，故A正确；B.“绿色化学”的核心思想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，故B错误；C.市民选乘公共交通工具出行，可以减少汽车尾气的排放，减少污染，故C正确；D.用新能源汽车代替燃油汽车，减少化石燃料燃烧，减少污染物排放，故D正确。
C
2.(2021·济南市长清第一中学高一月考)下列对酸雨和雾霾的理解正确的是(　　)
A.酸雨是指pH＜7的降水(包括雨、雪、霜等)
B.酸雨放置后酸性会降低
C.酸雨和雾霾的形成均与空气中的SO2有关
D.对化石燃料的不合理利用导致了酸雨、雾霾，该过程中涉及硫的转化的反应均为氧化还原反应
解析　A.酸雨是指pH＜5.6的降水，A不正确；B.酸雨中含有H2SO3，放置后会被空气中的O2逐渐氧化为H2SO4，酸性会增强，B不正确；C.雾霾的形成主要与大气中的二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物有关，C正确；D.SO2溶于水生成H2SO3的反应为非氧化还原反应，D不正确。
D
3.斯坦福大学的研究人员提出的一种基于CH3OH的碳循环(如图所示)，下列说法正确的是(　　)
B
4.某地区空气质量检测的结果显示，二氧化硫的质量指数是40，二氧化氮的质量指数是60，可吸入颗粒物的质量指数是140；以下是对该地区空气状况的评价，其中错误的是(　　)
A.空气中的首要污染物是可吸入颗粒物
B.空气的质量指数是240
C.空气的质量指数是140
D.空气的质量等级为轻微污染
解析　每一种空气污染物都有相应的质量指数，首要污染物是各污染物中质量指数最大的污染物，首要污染物的质量指数就是空气质量指数；空气中的首要污染物是可吸入颗粒物，因此空气的质量指数是140，不是240；故选B。
回答下列问题：
(1)“气体2”分子中含有________(填“极性键”或“非极性键”)。
(2)实验室常用一种碱和一种盐制备“沉淀1”，该反应的化学方程式为________________________________________________________________。
(3)写出“溶液5”生成“气体1”时发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________。
(4)该颗粒物的水溶液中一定不含有的阳离子为________；不能确定的阴离子为________，请补充实验验证其是否存在：____________________________
________________________________________________________________。
(5)该颗粒物为大气污染物采样，由以上实验结果分析，该地区大气污染主要有________(填标号)。
A.燃煤污染(S) B.机动车尾气(N)
C.土壤扬尘(Al) D.建筑粉尘(Ca)
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021·江苏宿迁市高一期末)2022年的冬奥会由北京和张家口市联合举办，目前北京市政府正在全力改善空气质量。以下物质不在空气质量报告范围内的是(　　)
D
A.SO2 B.PM2.5 C.NO2 D.CO2
解析　列入我国空气质量报告中有：二氧化硫、可吸入颗粒物、PM2.5、二氧化氮，虽然二氧化碳能导致温室效应，但二氧化碳无毒，不属于空气污染物，没有列入我国空气质量报告，故选D。
2.(2021·伊宁市第四中学高一期末)“善待地球，科学发展”，下列行为中不符合这一主题的是(　　)
B
A.发展循环经济、构建资源节约型社会
B.大量砍伐森林，以满足人们对于木材的需求
C.采用“绿色化学”工艺，建立环境友好型化工体系
D.大力开发使用太阳能，减少对化石燃料的依赖
解析　A.发展循环经济，减少了污染物的排放，构建资源节约型社会，节约了资源，故A正确；B.大量砍伐森林，会大量消耗森林木材资源，同时减少了二氧化碳的吸收和氧气的释放，故B错误；C.采用“绿色化学”工艺，提高物质的转化率，减小副产品的排放，有利于环境保护，故C正确；D.太阳能属于清洁能源，大力开发使用太阳能，减小对化石燃料的依赖，减小对环境的污染，故D正确。
3.根据“绿色化学”的思想，某化学家设计了下列化学反应步骤：
D
①CaBr2＋H2O===CaO＋2HBr(750摄氏度)；
②2HBr＋Hg===HgBr2＋H2↑(100摄氏度)；
③HgBr2＋CaO===HgO＋CaBr2(750摄氏度)；
④2HgO===2Hg＋O2↑(500摄氏度)。
该方案的相关叙述正确的是(　　)
A.该实验的目的是制取HBr B.该过程的副产品是Hg
C.该过程得到的气体只有H2 D.该过程的本质是水的分解
解析　A.总反应为2H2O===2H2↑＋O2↑，该实验的目的分解水制取氢气和氧气，故A错误；B.总反应为2H2O===2H2↑＋O2↑，该过程中Hg是催化剂，故B错误；C.总反应为2H2O===2H2↑＋O2↑，该过程得到的气体有H2、O2，故C错误；D.总反应为2H2O===2H2↑＋O2↑，该过程的本质是水的分解，故D正确。
4.不仅化工生产应遵循绿色化学的原则，化学实验也应遵循绿色化学的原则，实现原料和过程的绿色化。下列实验或实验过程遵循绿色化学原则的是(　　)
B
A.用过量的氯气进行性质实验
B.用双氧水代替高锰酸钾制取氧气
C.用溴水代替碘水进行萃取实验
D.用铜粉代替铜丝进行Cu与浓硝酸的反应
解析　A.氯气有毒，过量Cl2会造成环境污染，A项错误；B.用H2O2代替高锰酸钾制氧气，提高了原子的利用率，并且产物无污染，B项正确；C.溴水易挥发出有毒的溴蒸气，C项错误；D.用铜丝进行Cu和浓硝酸的反应可随时控制反应的发生与停止，减少氮氧化物的生成，从而减少对大气的污染，D项错误。
5.下列关于能源利用的说法正确的是(　　)
C
A.贮氢合金在使用时，氢气分子被吸收在合金表面分解变成氢原子，同时放出热
B.使用化石燃料不会引起环境污染
C.将城市废弃物处理后封闭式焚烧，利用产生的热能供暖和发电
D.通过电解水产生的氢气作为燃料的优点之一是成本低
解析　A.贮氢合金与氢气分子作用生成了金属氢化物，在这一过程中，氢气分子变成氢原子的过程是化学键断裂的过程，属于吸热过程，A项错误；B.化石燃料在使用过程中往往会产生大量粉尘和二氧化硫等污染物，会造成一定的环境污染，B项错误；C.可利用废物燃烧产生热能供暖和发电，C项正确；D.电解水制氢气，成本较高，D项错误。
6.下列有关有机化合物的说法正确的是(　　)
D
A.利用煤燃烧放出热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向
B.“白色垃圾”“地沟油”均属于高分子材料，都对环境有害
C.聚氯乙烯制品易造成环境污染，可采用焚烧法处理
D.光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化合物有关
解析　煤燃烧会产生大量的SO2等污染物，用其放出的热分解水产生氢气，效益低，故A错误；“白色垃圾”主要成分为塑料，属于高分子材料，“地沟油”主要成分为油脂，不为高分子材料，故B错误；焚烧聚氯乙烯制品会产生大量的含氯污染物，故C错误。
7.下列因果关系正确的是(　　)
B
选项 原因 结果
A 汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧 破坏臭氧层
B 二氧化硫和二氧化氮大量排放 酸雨
C 淀粉水解制葡萄糖(催化剂) 光化学烟雾
D 汽车尾气的排放 赤潮
解析　A.一氧化碳不会直接破坏臭氧层，故A错误；B.SO2能生成亚硫酸，亚硫酸被氧化成硫酸，NO2能生成硝酸，所以能形成酸雨，故B正确；C.淀粉水解制葡萄糖(催化剂)与光化学烟雾无关，故C错误；D.含氮、磷等元素的生活污水排入海洋中，能造成水体富营养化，海水中红藻、褐藻等藻类植物大量繁殖，引起赤潮，故D错误。
8.诺贝尔化学奖曾授予德国化学家Gerhard Ertl，以表彰他在固体表面化学研究过程中的重大发现。使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成无毒气体，以减少汽车尾气中有毒气体的排放，正是此项研究的重要应用之一。下列有关说法不正确的是(　　)
D
A.CO在铂表面被氧化生成CO2，铂起催化作用
B.汽车尾气中NOx在铂表面发生反应的产物是N2
C.NOx可以引起光化学烟雾
D.NOx、CO、CO2均能与人体中的血红蛋白结合
解析　A.根据信息“使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成两种无毒气体”，可以得出CO在铂表面被氧化生成CO2，故A正确；B.由题给信息可知汽车尾气中NOx在铂表面反应转化为N2，故B正确；C.光化学烟雾主要是氮氧化物引起的，故C正确；D.CO2是无毒气体，在CO2浓度高的地方人容易窒息死亡，而不是与人体中的血红蛋白结合，使人中毒，故D错误。
9.发展循环经济应当在技术可行、经济合理和有利于节约资源、保护环境的前提下，按照减量化优先的原则实施。下列说法有悖于循环经济的是(　　)
B
A.将有机垃圾转化为气态燃料
B.大力开采石油、煤、天然气满足社会生产需要以加快经济发展
C.将1 mol CH4转化为4 mol H2用于合成氨
D.CO、CH3OH和C3H4合成CH2===C(CH3)COOCH3
解析　A.将有机垃圾转化为气态燃料，合理利用资源，故A不选；B.大力开采石油、煤、天然气会加速资源枯竭，有悖于循环经济，故B选；C.1 mol CH4在一定条件下可与H2O反应生成3 mol H2和1 mol CO，1 mol CO与H2O反应又得到1 mol H2，使CH4生产H2的量达到最大值，符合循环经济理念，故C不选；D.根据CO＋CH3OH＋C3H4―→CH2===C(CH3)COOCH3原子利用率达到100%，故D不选。
D
11.(2021·长沙市湖南师大附中高一期中)下列做法不符合“绿色化学”思想的是(　　)
B
A.回收利用废旧电池
B.用燃气热水器代替太阳能热水器
C.将实验室的有机废液不能直接倒入下水道
D.在通风橱中制取SO2用NaOH溶液吸收尾气
解析　A.回收利用废旧电池可减少电池对环境的污染，符合“绿色化学”要求，A不符合题意；B.太阳能热水器是利用太阳光的热辐射来加热水，不会排放废气，而燃气热水器用燃气加热水，会排放废气，所以用燃气热水器代替太阳能热水器不符合“绿色化学”要求，B符合题意；C.将实验室的有机废液直接倒入下水道会污染地下水，污染环境，不符合“绿色化学”要求，C不符合题意；D.在通风橱中制取SO2，用NaOH溶液吸收尾气，防止其污染环境，符合“绿色化学”要求，D不符合题意。
12.(2021·河北省三河市第一中学高一月考)乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品。工业生产乙酸乙酯的方法很多，如图所示，则下列说法正确的是(　　)
D
A.反应①、②均是取代反应
B.反应②、③的原子利用率均小于100%
C.反应④中该有机反应物只有一种结构
D.乙醇、乙酸、乙酸乙酯三种无色液体可用Na2CO3溶液鉴别
二、非选择题
13.活性炭联合脱硫脱硝技术（AC）是一种比较成熟的脱硫脱硝技术，可以在较低的温度下，将废气中的SO2、NOx通过一系列反应生成铵盐，从而变废为宝，其工作示意图如下所示：
（1）SO2在活性炭表面被氧化最终生成硫酸，反应
方程式为：___________________________________
_______________________________________________________。
（2）吸收塔加入NH3后，可脱除废气中的NO、NO2，写出NO和NO2分别和NH3反应的化学方程式：________________________________、
_________________________________________________________。
（3）NH3和吸收塔中生成的H2SO4反应，会生成铵盐，写出反应的化学方程式：_____________________________________________________。
（4）活性炭的造价较高，工业上一般选用活性焦作为吸附剂来脱硫脱硝，活性炭来自煤干馏产品，煤的干馏为　　　　（填“物理”或“化学”）变化，从煤干馏产品中获取苯、二甲苯的操作方法为：________________
_______________________________________________________________。
14.某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。
（1）实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管
口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c。其目的是_________
________________________________________________。
（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分
液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是_______________________________。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是___________________________________________________。
（3）上表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是　　　　。理由是______________________________________________。
（4）该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2。操作步骤为__________________________，实验现象为__________________；
但此实验的不足之处是__________________________________。
方案 反应物
甲 Cu、浓HNO3
乙 Cu、稀HNO3
丙 Cu、O2、稀HNO3
15.实验小组探究酸雨对低碳钢腐蚀的影响，实验流程如图：
（4）钢铁的腐蚀研究中，通常用“腐蚀速率（单位为mg·h－1）”对钢铁腐蚀过程和结果进行评估。则计算“腐蚀速率”需要测量的实验数据为　　　　。
Thanks！
本课时内容结束