第八章　第三节　环境保护与绿色化学 学案（含答案）

第三节　环境保护与绿色化学
[核心素养发展目标]　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，培养保护环境的科学态度和社会责任。2.了解“绿色化学”“原子经济性反应”的内涵，知道它们在对利用资源、保护环境中的重要意义，加强环境保护意识并培养绿色化学的理念。
一、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____________。
(2)环境保护的任务
①环境监测：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治理工业“三废”(________、________________、_____________)。
③寻找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。
2．大气污染物来源及次生污染物的形成
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。
(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，通常将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______________法、__________法、____________法和________法等，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。
4．固体废物的处理
(1)处理原则：________、________和_____________________________________________。
(2)目的：____________和______________。
(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)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(　　)
(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(　　)
1．“打赢蓝天保卫战，建设美丽中国”。下列做法与这一理念不相符的是(　　)
A．将废旧电池进行直接填埋，减少对环境的污染
B．开发核能、太阳能、风能等新能源，减少对矿物能源的依赖
C．将煤进行气化处理，既提高煤的综合利用效率，又可减少酸雨的危害
D．利用微生物发酵技术，将植物秸秆、动物粪便等制成沼气
2．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，其工作示意图如图所示：
(1)SO2在活性炭表面被氧化最终生成硫酸，反应的化学方程式为_________________________
_______________________________________________________________________________。
(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_____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
二、绿色化学
1．核心思想
绿色化学也称____________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________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______。
原子利用率＝×100%
3．绿色化学对化学反应的要求
4．开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则)
________、________和________。
(1)“绿色化学”就是污染后有效治理的化学思想(　　)
(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)利用阳光发电，光解水制氢气是解决能源危机，实现可持续发展的有效途径(　　)
1．绿色化学的核心就是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。下列不符合绿色化学理念的是(　　)
A．尽可能使用无毒无害的原材料
B．尽可能减少生产过程中的能量消耗
C．治理产生的污染优于防治污染的产生
D．尽可能采用对人类和环境低毒或无毒的合成路线
2．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＋O22。
试回答下列问题：
(1)根据绿色化学原则，理想的生产工艺是原子经济性好的反应，上述工艺一的原子利用率________(填“高”或“低”，下同)；工艺二的原子利用率________，因此，在实际生产中，应采用工艺________更环保、更经济。
(2)下列有机反应中最符合“绿色化学”思想的为________(填序号)。
①CH2==CH2＋―→＋CH3COOH
②3＋＋2H2O
③nCH2==CH2?CH2—CH2?
④CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH3＋H2O
⑤CH3—C≡CH＋CO＋CH3OH―→
1．(2022·陕西绥德中学高一检测)下列实验或叙述符合绿色化学理念的是(　　)
A．加热Cu和浓硫酸的混合物制备CuSO4
B．催化剂作用下乙烯和水反应制备乙醇
C．使用含铅汽油，降低汽车噪音
D．用稀硝酸和铜反应制取Cu(NO3)2
2．下列有关环境保护与绿色化学的叙述不正确的是(　　)
A．形成酸雨的主要物质是硫的氧化物和氮的氧化物
B．大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程产生的废气
C．绿色化学的核心就是如何对被污染的环境进行无毒无害的治理
D．燃煤烟气脱硫的石灰石-石膏法，可将烟气中的二氧化硫转化为硫酸钙
3．下列活动不符合“如何应对气候变化、提升经济绿色水平，实现人类可持续发展”这一主题的是(　　)
A．机动车实行限行措施是减少雾霾的途径之一
B．推广使用可降解塑料及布袋购物，以减少“白色污染”
C．通过吸收空气中的CO2并利用廉价能源合成汽油，可推广“绿色自由”计划
D．将秸秆焚烧可得富含钾肥的草木灰，焚烧是一种较为理想的秸秆处理办法
4．中国“十九大”规划纲要提出节能减排(指的是减少能源浪费和降低废气排放)，这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。请你分析并回答下列问题：
(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＋H2OCH3CH2OH
B．制备硫酸铜：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
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：_____________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
第三节　环境保护与绿色化学
一、
1．(1)生态环境　环境污染　(2)①存在形态　含量　分析　测定　②废气　废水　废渣
2．SO2　酸雨　雾霾　光化学烟雾
3．(1)物理法　化学法　生物法　(2)中和法　氧化还原法　沉淀法　(3)①物理　②生物　微生物　③化学沉淀　氧化还原　离子交换　反渗透
4．(1)无害化　减量化　资源化　(2)减少环境污染　资源回收利用
正误判断
(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
应用体验
1．A
2．(1)2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4(或2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4)　(2)4NH3＋6NO===5N2＋6H2O　8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O　(3)2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4(或NH3＋H2SO4===NH4HSO4)　(4)化学　蒸馏(或分馏)
解析　(1)在反应中，SO2可以在活性炭表面被O2氧化为SO3，进而和H2O反应生成H2SO4。(2)NH3和NO、NO2反应时，NH3为还原剂，NO、NO2为氧化剂最终生成N2和H2O。(3)NH3和生成的H2SO4反应可生成(NH4)2SO4或NH4HSO4。(4)煤的干馏为化学变化，从煤焦油中获取苯及二甲苯等原料应采取蒸馏或分馏的方法。
二、
1．环境友好　减少　消除
2．100%
4．减量化　再利用　再循环
正误判断
(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
应用体验
1．C
2．(1)低　高　二　(2)③⑤
解析　(2)最符合“绿色化学”思想的反应为满足原子经济性反应，原子利用率为100%的反应，因此选择③⑤。
随堂演练　知识落实
1．B　2.C
3．D　[机动车实行限行措施可以减少雾霾，A项不符合题意；通过吸收空气中的CO2并利用廉价能源合成汽油，可推广“绿色自由”计划，C项不符合题意；焚烧秸秆会污染大气，增加雾霾的产生，D项符合题意。]
4．(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
解析　(1)反应属于加成反应，原子利用率高达100%，且产物无污染，故A符合；制备硫酸铜的过程中硫酸的利用率低，且生成的二氧化硫是有毒气体，故B不符合；反应属于化合反应，原子利用率高达100%，且产物无污染，故C符合；铜与稀硝酸反应制备硝酸铜的过程中硝酸的利用率低，且生成的一氧化氮是有毒气体，故D不符合。