高中化学人教版（2019）必修二 第八章第三节环境保护与绿色化学学案（含答案）

第八章第三节环境保护与绿色化学
学案
【学习目标】
1．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，树立“绿水青山就是金山银山”的理念。
2．以酸雨防治和污水处理为例，设计简单的防治方案，体会化学原理的应用对环境保护的作用，说明化学科学在生产、生活中的应用价值。
3．通过环氧乙烷两种制备方法的讨论，树立“绿色化学”的观念，并能运用“绿色化学”思想分析和讨论化工生产的相关问题，形成节约和循环利用的可持续发展的意识。
【目标一】化学与环境保护
1．环境保护
⑴ 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。
⑵ 环境保护的任务
①环境质量监测：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”（_________、_________、_________）。
③杜绝污染物的排放，从根本上解决环境问题。
2．大气污染及其治理
⑴ 污染物主要来源：_______________和工业生产过程产生的______及其携带的_________。
⑵ 污染物主要成分：CO、SO2、NOx、挥发性有机物、烟尘等。
⑶ 大气污染问题
大气污染物在太阳辐射等因素作用下，经过复杂变化形成次生污染物，具体形成过程如图所示：
次生污染物可造成______、______、______、________等污染现象。
⑷ 常见的工业废气：
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、CO2、C2H4、N2等 可用作燃料
⑸ 大气污染的治理措施
①通过改善燃料质量、改进燃烧裝置和燃烧技术、改进排烟设备、发展洁净煤技术降低燃煤在能
源结构中的比例等措施，减少煤等化石燃料燃烧产生的污染；
②通过推广使用无铅汽油、在汽车尾气系统中安装催化转化器、使用燃料电池、乙醇汽油作为汽
油代用品、发展电动车等措施，减少汽车等机动车尾气污染；
③停止氟氯代烷的生产和使用以保护臭氧层；
④通过合理使用煤气、石油气或天然气等家用燃料、使用合格的环保型建筑材料和装饰材料、禁
止在公共场所吸烟等措施降低CO、CO2、NO、NO2、SO2、尼古丁、甲醛、苯及其同系物、
氡等污染物含量，改善室内空气质量等。
3．酸雨的形成及治理
⑴ 硫酸型酸雨及治理
①形成原理：_______________________________________________________________。
②治理：可在煤中添加生石灰、熟石灰、石灰石，或氨水作为脱硫剂。反应原理如下：
a．生石灰：_____________________________________________________________
b．熟石灰：_____________________________________________________________。
c．石灰石：_______________________________________________________________。
d．氨水：_________________________________________________________________。
⑵ 硝酸型酸雨及治理
①形成原理：_______________________________________________________________。
②治理：工业尾气中的NOx一般用烧碱吸收，汽车尾气一般进行催化转化。
a．碱液吸收：______________________________________________________________。
b．催化转化：_______________________________________________________________。
4．水污染及其治理
⑴ 水污染的来源和危害
①来源：①重金属、酸、碱、盐等无机化合物；②耗氧物质、石油和难降解的有机物以
及含磷洗涤剂等；③农药等。
②水污染危害：水的自净能力下降，水质浑浊、发黑、臭；赤潮、水华、水俣病等。
⑵ 污水的处理方法：_________、_________和_________等。
常用的化学方法包括混凝法、中和法、氧化还原法、沉淀法等
化学方法 添加试剂 反应原理
混凝法 明矾、硫酸亚铁等 Al3+＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H+，生成的胶体吸附水中悬浮物
中和法 熟石灰、硫酸 加碱中和酸，或加酸中和碱，如Ca(OH)2+H2SO4===CaSO4↓+2H2O
沉淀法 Na2S、H2S等 加沉淀剂使金属离子形成沉淀而除去，如除Hg2+：Hg2++S2-===HgS↓
氧化还原法 氧化剂或还原剂 如用Cl2处理电镀废水
⑶ 污水处理流程（阅读课本P118）
5．固体废物污染及治理
⑴ 常见的固体废物污染：主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染。
⑵ 治理原则：无害化、减量化、资源化的原则，从而达到减少环境污染和资源回收利用这两个
重要目的。
【归纳总结】常见的环境污染及危害:
环境污染 主要污染物 主要危害
温室效应 CO2 全球气候变暖，海平面上升，陆地面积减小
酸雨(pH<5.6) SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
光化学烟雾 NOx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 NOx和氟氯代烃 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
赤潮（海水）水华（淡水） 废水中含氮、磷元素的营养物质 水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水质腐败变质、变臭，水生生物因缺氧而死亡
白色污染 废弃塑料制品 在土壤中影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；易被动物当成食物吞入，导致动物死亡；混入生活垃圾中难处理、难降解
雾霾 SO2和氮氧化物、可吸入颗粒的排放 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
【目标二】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。
其特点是： ①使用无毒无害的原料； ②发展安全的生产工艺； ③提高能源的利用率；
④使用无毒无害的溶剂； ⑤应用无毒无害的催化剂； ⑥生产环境友好产品。
2．原子利用率
⑴ 定义：原子利用率＝×100%
⑵ “原子经济性反应”：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100%。
其特点是：①最大限度地利用原料；②最大限度地减少废物排放。
【思考与讨论】⑴以乙烯为原料生产环氧乙烷，过去主要使用的是氯代乙醇法，包括以下两步反应：
CH2===CH2＋Cl2＋H2O―→ClCH2CH2OH＋HCl
2ClCH2CH2OH＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋2H2O
总反应可表示为：CH2===CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O
现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成：2CH2===CH2＋O2
这两种生产工艺的原子利用率分别为多少？
⑵ 回顾你所学的化学反应类型，哪些反应合绿色化学的理念即原子利用率为100%？
【导练1】化学与生活息息相关，下列关于生活中的化学说法错误的是（ ）
A．近期全球爆发了新型冠状病毒，从化学角度，可用含氯的消毒剂、75%酒精、过氧化氢进行
病毒的杀灭
B．汽车的排气管上装有“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2
C．大量燃烧化石燃料排放的废气中含大量CO2、SO2，造成大气污染，从而使雨水pH=5.6
D．推广使用燃煤脱硫技术，主要是为了防治酸雨
【导练2】制取乙醇的下列反应中原子经济性最差的是（ ）
A．乙烯水化法：CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH
B．乙醛还原法：CH3CHO＋H2CH3CH2OH
C．卤代烃水解法：CH3CH2Br＋H2O―→CH3CH2OH＋HBr
D．酯类水解法：CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH
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