8.3环境保护与绿色化学（教学课件）——高中化学 人教版（2019）必修第二册(共42张PPT)

(共42张PPT)
第三节
环境保护与绿色化学
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.以酸雨防治和潜水处理为例，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。
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学习重点、难点：
学习重点：
SO,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。
学习难点：
绿色化学观念的形成和绿色化学思想的运用。
通常所说的环境问题，主要是指由于人类 不合理 的开 发和利用而造成的生态环境的破坏，以及 工 农 业 生 产和 人类生活 所造成的环境污染。
化学工作者在解决环境问题时面临的首要任务：
对环境情况监测、三废(废气、废水、废渣)的治理、寻 找源头治理环境污染的生产工艺等。
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环境问题
【阅读课本识记环境问题的概念】
环境污染图片
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环境保护、污染治理的基础
【阅读课本结合前面的图片回答问题】
怎样才有可能把环境治理好
研究清楚污染物的存在、分布和转化规律，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，是进行环境质量评价和污染治理的基础。
这些都需要化学工作者付出辛勤的 劳动。希望广大同学投身到化学工 作中，现在努力学化学基础知识， 将来能够为环境保护做出贡献。
废气
大气污染
水污染
化石燃料的燃
烧和工业生产
农业生产和日
常生活中
污染分类及污染物的来源
废水
废渣
化肥
环境污染
土壤污染
工 业 “ 三
废”
纷
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大气污染
1.定义：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。CO 不属于大气污染物。
说明：①目前计入空气污染指数的项目主要是SO 、NO 、CO、O 和可吸入 颗粒物等。
②“PM2.5”是指大气中直径小于或等于2.5um的颗粒物，又称细颗粒物或 可入肺颗粒物
3.主要危害：在太阳辐射等因素作用下，经复杂变化形成次生污染物，
在一定天气条件下会造成酸雨、雾霾、光化学烟雾等污染现象。
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化石燃料的燃烧；工业生产过程产生的废气及其携带的 颗粒物。
2.主要来源：
化石燃料的燃烧
CO 、NOx 、SO2 等 烟尘 挥发性有机物
阳光、空气和水蒸气等的作用
次生污染物
次生污染物的形成示意图
思考与讨论：酸雨的形成与控制
SO +H O==H SO
2H SO +O ==2H SO
会对土壤、森林、水生动植物 和建筑物等造成大范围危害
写出形成酸雨的化学反应方程式
形成酸雨的气体有哪些
硫的氧化物和氮的氧化物
酸雨有哪些危害
空气中形 成酸雨
能量
SO
雨水的pH 小于5.6
煤 燃烧
排入
空气
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思考与讨论：酸雨的形成与控制
煤燃烧可提供能量，那么工厂中如何解决煤燃烧产生的SO 根据SO 的性质，吸收SO 应选用什么试剂
碱、碱性氧化物及碳酸盐
NaOH
SO 吸收 Na SO
工业生产中吸收剂
的选择还要考虑哪
些条件
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思考与讨论：酸雨的形成与控制
煤燃烧可提供能量，那么工厂中如何解决煤燃烧产生的SO
为了综
Ca(OH) 合利用
SO 吸收 CaSO 氧化
写出相关方程式
Ca(OH) +SO ==CaSO +H O 2CaSO+O ==2CaSO
通入烟囱的 洁净气体
CaSO
与生石灰 混合加热
燃烧产生的SO
空气
硫酸钙
请同学们设计一个改进，能实现物料循环的“双碱法”烟
气脱硫方案
NaOH Ca(OH) 污染消除
成本降低
SO 吸收 Na SO CaSO 氧化 CaSO 副产物有用
NaOH
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深度思考
比较下面两种吸收SO 的流程，各有什么优点和缺点
Ca(OH ) O,
so - 吸收 CaSO 氧化 CaSO
原料价格低，CaSO 的生成，用途广；吸收慢
NaOH
SO 一 吸收 Na,SO,
吸收快；原料价格高，
Na,SO, 的排放
水 污 染 导 致 上 万 条 鱼 的 死 亡
胆结石
氟蛀牙
癌症
污水如何处理
化学与水污染
不健康的水
肾结石
皮肤老化 脱发
心脑血管疾病
饮用不健康的水易引发的各种疾病
胃肠炎
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冗淀
水污染
1.污水主要成分：
重金属盐、酸、碱等无机化合物；耗氧物质、石油和难降解的有机 物以及洗涤剂等。
2.危害：往往含有复杂的成分，任意排放会导致土壤和水体的污染。 3.污水处理的方法：
(1)常用的污水处理方法有物理法、 化学法、 和 生物法等。
(2)污水处理的常用化学方法中和法_、氧化还原法_、 沉 淀 法 _等。
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化学与水污染
【污水处理流程】
目的：除去不
溶解的污染物
设备：格栅间、曝气 沉沙池、初次沉淀池
一级处理
目的：除去不
溶解的污染物
设备：沉淀池(深度
处理)
三级处理
目的：除去可降解 的有机物等污染物
设备：曝气池、 二次沉淀池
二级处理
可排放
的水
吸附、离子交 换、萃取、电
渗析、反渗透
法等
方法：物理法 方法：微生物法 方法：化学法
化学沉淀法、
氧化还原法
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主要是混凝法，混凝剂：硫酸铝、明 矾、硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁等
和某些化学法 和物理化学法
未经处 理的污
水污水
化学与固体废弃物污染
1.主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染。
目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池 造成的重金属污染。
2.治理原则：遵循害 化 减 量 化 和资 源 化 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
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环境问题 主要污染物
主要危害
温室效应 CO
造成全球气候变暖，水位上升，陆地面 积减小等
酸雨 SO 、NO
土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层 空洞 氟氯代烷、NO
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、NO
刺激人体器官，特别是人的呼吸系统， 使人生病甚至死亡
【科学视野】常见环境问题及危害
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
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
污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康
废弃塑料
制品
废水中含氮、 磷元素的营养 物质
颗粒物
白 色
污染
赤 潮 水华
PM2.5
相关练习
1.空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而
启动的“蓝天工程”得到了全民的支持，下列措施不利 于“蓝天工程”建设的是B( )
A.推广使用燃煤脱硫技术，防治污染
B.加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应量
C.实施绿化工程，防治扬尘污染
D.利用和开发新能源汽车，消除机动车尾气污染
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相关练习
2.为了保护自然环境，提高人民的生活质量，必须重视处 理“白色污染”。该“白色污染”指的是C( )
A.冶炼厂的白色烟尘 B.石灰窑的白色粉末
C.聚氯乙烯等塑料垃圾 D.白色建筑材料
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相关练习
3.下列有关环境问题的说法正确的是A )
A.燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO 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
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相关练习
4.我国近海海域海水中一些元素含量普遍超标，富营养化
十分严重，经常发生“赤潮”现象。下列生活用品中能 引起“赤潮”的是( B )
A.肥皂 B.含磷洗涤剂
C.加酶洗衣粉 D.化妆品
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绿色化学
【阅读课本119页】识记绿色化学的概念
改变“先 污 染 后 治 理 ”的观念和做法，利 化学 原 理 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，实现源 头 减少 或消除环境污染。
说明：绿色化学是始端污染预防，而“三废”治理是终端污 染控制。
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总结分析
从环境观点来看：
绿色化学强调从源头上减少和消除污染(从一开始避免污
染物的产生),而不是治理污染。
从经济观点来看：
绿色化学提倡合理利用资源和能源，降低生产成本(尽 可能提高原子利用率)
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1.开发新能源，如氢能，太阳能，水能，潮汐能，地热 能等。
2.使用燃煤脱硫技术，减少二氧化硫排放。
3.工业生产排放气体处理后再排放。
4.少开车，多乘坐公共交通工具出行。
5.使用天然气等较清洁能源，少用煤
思考与讨论酸雨防治
前面讨论了工厂中如何解决煤燃烧产生的SO 来防治酸雨， 下面请同学们结合绿色化学思想，为减少或消除酸雨对 环境的污染，还能提出哪些措施
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安全的生产工艺
反应物
无毒、无害原料
可再生资源
反应过程 提高能源的利用率
反应产物
理想绿色化学示意图
应用无毒、无害的催化剂 应用无毒、无害的溶剂
环境友好产品(安全、 可降解和再利用)
原子经济性反应 高选择性反应
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最理想的“原子经济性反应”要求反应物的原子全部转化为期望的最终 产物，这时原子利用率达到100%,也就是说在化学反应过程中不产生任何 废弃物。(即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物)
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原子经济性反应
化学反应是原子重新组合的过程。绿色化学的核心内容是“原子 经济性反应”,即充分利用反应物中的各个原子，因而既能充分利用 资源，又能防止污染。化学反应的原子经济性用“原子利用率”来衡
期望产物总质量
×100% 生成物的总质量
量
原子利用率
思考与讨论
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： CH =CH -Cl +H O—→CICH CH OH+HCl
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 原子利用率与产率相同吗 请仔细分析和体会绿色化学对化 学研究和化工生产提出了哪些新的挑战。
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现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成：
总的反应可表示为：
思考与讨论
1.以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙烷，其原子利 用率为：
采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为100%
2.原子利用率100%的反应类型
nC H =C H 继化 fCH -CH In
聚乙烯
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化合反应、加成反应、加聚反应
4%
思考与讨论
3.对化学工作者的新要求。结合图8-24回答
(1 )在原料、溶剂的选择上。
无毒、无害，开发无溶剂反应；起始端无采用无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、应用原子经济反应路线
(3)在反应条件的选择上提出了新要求。
节能：反应尽量在温和的温度和压力下进行；寻找新型、高效催化剂
(4)在资源和能源的选择上提出了新要求。
充分利用可再生资源，合理利用资源和能源，降低生产成本，符合可 持续发展的理念
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绿色化学总结
1.“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在 反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有 害物质。它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制 品和化学工艺。
2.绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工 业生产对环境造成的污染。按照绿色化学的原则，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(即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物), 这时原子利用率为100%。
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可持续发展
开发和利用自然资源，必须遵减量 化 再利 用 和 再循环 的原则，践行绿色发展理念，保护生态环境。这
关系到人类的生存和可持续发展，需要全社会共同努力， 为子孙后代留下良好的生存空间和更加美好的未来。
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选项 氧化物 环境问题
主要来源
A CO 破坏臭氧层
化石燃料的燃烧
B SO 温室效应
汽车尾气的排放
C NO 光化学烟雾
工厂废气的排放
D CO 酸雨
汽车尾气和化石燃料 的不完全燃烧
相关练习
1.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 C ( )
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2.绿色化学实验是指在绿色化学的思想指导下，对常规实 验进行改革而形成的实验新方法。下列符合绿色化学实 验操作的是( )
A.将一氧化碳还原氧化铜的尾气直接排入空气中
B.将锌和稀硫酸反应后的废液直接倒入下水道中
C.将跟氧气反应后剩余的硫黄放在空气中燃烧完全 D.将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离
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相关练习：
3.“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 ( C )
相关练习：
4. “化学，让生活更美好”,下列叙述不能直接体现这一主
旨的是 ( A )
A. 风力发电，让能源更清洁
B. 合成光纤，让通讯更快捷
C. 合成药物，让人类更健康
D. 环保涂料，让环境更宜居
5. “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，并使原子利用率为100%。下列符合“绿色化学”的是 ( D )
①用甲烷、一氧化碳合成乙酸乙酯：
2CH +2CO 催化剂→CH COOC H
②氢氧燃料电池 ③在通风橱进行有毒气体的实验
④对工业生产硝酸产生的废气、废水进行严格处理
⑤生产环氧乙烷：CH =CH +Cl +Ca(OH) → ,c—CH,+CaCl +H O
⑥ 2M+N=2P+2Q,2P+M=Q(M、N 为原料，Q 为期望产品)
A.①③④⑥B.①②⑤ C.①②③④D.①②⑥
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6.以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个 主题，请根据已知信息回答下列问题：
(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是AD (填字母)。
A.CH =CH +HCl→CH CH Cl
B.CH CH OH+HC催化剂 CH CH Cl+H O
C.CH CH +Cl 光→ CH CH Cl+HCl
D.CH =CHCl+H化测 CH CH Cl
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相关练习
(2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。
ClO 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ClO 将废水中 的CN-氧化成无毒气体的离子方程式：
2CIO +2CN-=2CO 个 +N 个 + 2Cl-
产物为无毒无害的C1、CO, 和N
该 方 法 的 优 点是
0
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相关练习
(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：
吸附水中的有机物(或除去水中的异味)
活性炭的作用是
;O 消毒的产无毒 无 害
阴换
离 树
子 脂
交 O 消毒
阳换 离树 子脂 交
天 然- 水
活性炭
砂 濾
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三废：废气、废水、废渣
物理法
污水处理方法 化学法 生物法
核心思想从源头减少或消除环境污染
绿色化学
原子利用率
环境保护与 绿色化学
课堂总结
化学与环境保护
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