8.3 环境保护与绿色化学 课件（共28张PPT） 2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修2

(共28张PPT)
第八章 化学与可持续发展
第三节 环境保护与绿色化学
宇宙中有一颗湛蓝色星球，仿佛披着薄薄的白色纱衣，它神秘而独特、它美丽而广博，它就是我们人类赖以生存的家园——地球。
1.能列举常见的大气、水体和土壤的污染物及其危害。
2.知道酸雨防治和污水处理的化学原理。
3.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。
知识点一：化学与环境保护
环境问题
自然因素
人为因素
全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、淡水资源危机、能源短缺、森林资源锐减、土地荒漠化、物种加速灭绝、垃圾成灾、有毒化学品污染。
人类不合理的开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏
工农业生产和人类生活所造成的环境污染
通过对污染物的存在形态、含量进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据，是进行环境质量评价和污染治理的基础。
1.环境质量监测
工业“三废”
废气（化学燃料燃烧及工厂废气）
废水（工业废水、生活废水等）
废渣（工业垃圾、生活垃圾等）
化学在三废治理方面有非常重要的作用。
废气
废水、废渣
工业废气的任意排放会造成哪些环境问题
2.大气污染
化石燃料的燃烧和工业生产产生的废气及其携带的颗粒
CO、NOx、SO2等
烟尘
挥发性有机物
阳光、空气和
水蒸气等作用
次生污染物
酸雨
雾霾
光化学烟雾
大气污染的治理
①改革能源结构，采用无污染能源，如太阳能、风力、水力，或
低污染能源，如天然气、沼气、酒精。
②对燃料进行预处理，如燃料脱硫、煤的液化和气化，以减少燃
烧时产生污染大气的物质。
③改进燃烧装置和燃烧技术，如改革炉灶、采用沸腾炉燃烧等，
以提高燃烧效率和降低有害气体排放量。
④采用无污染或低污染的工业生产工艺，如不用或少用易引起污
染的原料，采用闭路循环工艺等。
【思考与讨论】
煤燃烧可以提供能量，但也会产生污染性物质。那么工厂中如何解决煤燃烧产生的二氧化硫，以降低酸雨的形成呢？结合已学知识进行思考，也可结合互联网的资料深入学习。
有氧化性
用还原剂吸收
是酸性氧化物
用碱性物质吸收
有还原性
用氧化剂吸收
有还原性
SO2
+4
结合工业实际，吸收二氧化硫还需考虑如下因素：
原料廉价易得、不产生新的污染物。
SO2+CaO CaSO3
2CaSO3+O2 2CaSO4
比较理想的吸收剂为：氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、氢氧化钠、氨水。
吸收
SO2
NaOH
Na2SO3
碱液吸收法：
吸收
SO2
Ca(OH)2
CaSO3
氧化
O2
CaSO4
石灰-石膏法：
双碱法：
吸收
SO2
NaOH
氧化
O2
CaSO4
Na2SO3
Ca(OH)2
CaSO3
NaOH
3.水体污染
常见的水体污染物
酸、碱、盐等无机物污染
重金属污染
难降解有机物污染
植物营养物质污染
需氧有机物污染
常用的污水处理方法：
污水处理的常用化学方法：
物理法
生物法
化学法
中和法
氧化还原法
沉淀法
观看污水的处理视频，总结污水处理的一般过程
视频
污水的一般处理过程
深度处理
达到一定标准的水
二次沉淀池
曝气池
初次沉淀池
曝气沉淀池
格栅间
未经处理的污水
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。你认为在城市和农村出现这种水体污染各有什么特点？请查阅资料，了解有关的污染及治理情况，并与同学交流。
水华和赤潮
水华和赤潮的治理：
减少工业废水的排放，使用不含磷的洗衣粉，减少农业化肥农药的使用
4.固体废弃物污染
无害化　
减量化　
资源化　
减少环境污染　
资源回收利用　
处理原则：
目的：
环保行动——垃圾分类
知识点二：绿色化学
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。
1.核心思想
反应物
反应过程
生成物
无毒
无害
可再生资源
安全的生产工艺
无毒无害的溶剂
无毒无害的催化剂
提高能源利用率
安全
可降解
可再利用
原子经济性反应
高选择性反应
绿色化学示意图
无毒无害原料
可再生资源
提高能源的利用率
应用无毒、无害的溶剂
应用无毒、无害的催化剂
环境友好产品
（安全、能降
解、可再利用）
安全的生产工艺
反应物
反应过程
反应产物
绿色化学示意图
原子利用率 =
期望产物总质量
生成物总质量
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，这时原子利用率为100%。
【思考与讨论】
阅读课本120页，试计算两种生产工艺的原子利用率。你还能举出其他原子利用率为100%的化学反应类型和实际例子吗？原子利用率和产率相同吗？
①氯代乙醇法：
两种方法的原子利用率分别为
m(环氧乙烷)
m(环氧乙烷)+ m(CaCl2)+ m(H2O)
= 25.4%
②银催化法：原子利用率100%
总结原子利用率为100%的化学反应类型？
化合反应、加成反应、加聚反应
原子利用率和产率是不同的，产率是指的是某种生成物的实际产量与理论产量的比值。
绿色化学的思想对化学研究和化工生产提出了哪些新的挑战？
①在原料、溶剂的选择上提出了新要求。原料、溶剂要无毒无害，在起始端就采用实现污染预防的科学手段。
②在反应路线的选择上提出了新要求。开发应用“原子经济性”的反应路线，最大限度的利用反物分子中的每一个原子，充分利用资源，实现废物的零排放。
③在反应条件的选择上提出了新要求。生产过程应尽量在温和的温度和压力下进行，节约能源，寻找新型、高效、对环境友好、可回收、高选择性的催化剂。
为制备硝酸铜，某同学设计了如下四种方案：
Cu
浓HNO3
Cu(NO3)2
Cu
稀HNO3
Cu(NO3)2
Cu
稀HNO3
Cu(NO3)2
O2
CuO
Cu
AgNO3溶液
Cu(NO3)2

试从“绿色化学”、经济效益等角度评价，大量制备硝酸铜应采用哪种方法？原因是什么？
产生污染性气体NO2
产生污染性气体NO，且耗酸量大
原料价格高，不经济
√
练一练
1.下列说法不正确的是( )
A.“光化学烟雾”“硝酸型酸雨”的形成都与氮氧化物有关
B. 绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
C. 石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量
D. 赤潮、水华等水体污染与含氮、磷元素的污水任意排放有关
B
2.我国酸雨的形成主要是由于( )
A．燃烧石油 B．森林失火过多
C．硫酸厂排出废气过多 D．烧煤
D
3.下列物质的制备反应中原子利用率最高的是（ ）
A．制取Cu(NO 3 ) 2 ：CuO＋2HNO 3 ＝Cu(NO3 )2 ＋H2O
B．制取CuSO 4 ：Cu＋2H2SO4 (浓)＝CuSO 4 ＋SO2 ↑＋2H2O
C．制取氯乙烷：CH2＝CH2＋HCl→CH2Cl-CH 3
D．制取溴苯：C6H6 ＋Br 2 →C6H5Br＋HBr
C
4.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期望的最终产物，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　⑥加聚反应　⑦酯化反应
A.②⑤⑥ B.②④⑤ C.只有⑥ D.只有⑥⑦
A
5. 有关 CuSO4 制备途径及性质如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A. 将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体
B. 相对于途径①③，途径②更好地体现了绿色化学思想
C. CuSO4在1100℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体
D. Y可能是葡萄糖
C
Cu
CuSO4
浓H2SO4

70% H2SO4
O2

稀H2SO4 / HNO3

过量NaOH溶液
1100℃
Cu2O
混合气体X
Y
环境保护与绿色化学
化学与环境保护
绿色化学
化学在三废处理中的作用
工业三废
核心思想：从源头上减少或消除环境污染
原子经济性反应：原子利用率100%的反应