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1、第三节环境保护与绿色化学,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。,(2)环境保护的任务环境监测:对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定,提供可靠的分析数据。治理工业三废(_、_、_)。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。,废水,废气,废渣,2.大气污染(1)污染物主要来源:除了自然因素外,大气污染物主要来自_和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。,化石燃料的燃烧,(2)次生污染物的形成,【微思考】CO2能引起温室效应,故CO2属于大气污染
2、物之一,所以应最大限度地杜绝CO2的排放。这种观点对吗?,提示:观点错误。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。CO2参与光合作用,所以CO2还是有一定作用的。当然,为减少温室效应,可以适当减少CO2的排放。,3.污水的处理方法(1)常用的污水处理方法有_、_、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性的污染物。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。,物理,二级处理:采用_方法(又称_法)
3、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。三级处理:主要采用_、_、_和_等,对污水进行深度处理和净化。经三级处理后水可用于绿化和景观用水等。,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.固体废弃物的处理工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循_、_和_的原则,达到_和_这两个重要目的。,无害化,减量化,资源化,减少环境污染,资源回收利用,二、绿色化学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
4、。,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_(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%。,反应物的原子全,部转化为期望的最终产物,【情境思考】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概念吗?,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,不符合绿色化学的概念。,知识点常见环境问
5、题与绿色化学【重点释疑】1.常见环境问题,2.绿色化学(1)绿色化学的含义:绿色化学的目的在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物。从科学观点看,它是化学科学基础内容的更新。从环境观点看,它强调从源头上消除污染。从经济观点看,它提倡合理利用资源和能源,降低生产成本。,(2)绿色化学的核心: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,即预防污染优于治理污染。(3)原子经济性反应: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,这时原子利用率为100%。,【思考讨论】为减少和消除煤炭燃烧产生的SO2,人们向煤炭中加入生石灰作为固硫剂,你知道其反应原理是
6、什么吗?提示:CaO+SO2 CaSO3;2CaSO3+O2 2CaSO4,总反应式:2CaO+2SO2+O2 2CaSO4。,【案例示范】【典例】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_(填字母)。A.CH2CH2+HClCH3CH2ClB.CH3CH2OH+HCl CH3CH2Cl+H2O,C.CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HClD.CH2CHCl+H2 CH3CH2Cl由上述四个反应可归纳出,原子经济性最高的是_(填反应类型)。,(2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。Cl
7、O2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ClO2将废水中的CN-氧化成无毒气体的离子方程式:_,该方法的优点是_。,(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:,活性炭的作用是_;O3消毒的优点是_。,【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)明确原子经济性的含义;(2)能够读懂题目信息,从题目信息中获取解题的方法和思路。,【解析】(1)原子经济性高,即理论上原子的利用率尽可能达到100%,没有副产物。A、D两项中的原子利用率都是100%。(2)把CN-氧化成无毒气体,说明C、N分别生成了CO2、N2,ClO2的还原产物应
8、该是无毒的Cl-。(3)活性炭能吸附水中的有机物,从而除去异味。用O3消毒时,其产物为无毒无害的O2。,答案:(1)AD加成反应(2)2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-产物为无毒无害的Cl-、CO2和N2(3)吸附水中的有机物(或除去水中的异味)反应产物无毒无害,【迁移应用】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(),【解析】选C。化石燃料燃烧主要排放二氧化碳气体,与温室效应有关,而与破坏臭氧层无关,故A错误;工厂废气的排放产生大量二氧化硫气体,是形成酸雨的主要污染物,而温室效应是由二氧化碳引起的,故B错误;汽车尾气排放大量的氮氧化物,氮氧化物是形成光化学烟雾
9、的主要污染物,故C正确;形成酸雨与二氧化硫及氮的氧化物有关,CO是一种有毒气体,与酸雨无关,故D错误。,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,【解析】选D。一氧化碳还原氧化铜的尾气中含有的未反应的一氧化碳是有毒气体,对环境有害,A项不符合绿色化学实验操作;将锌和稀硫酸反应后的废液直接倒入下水道中,会腐蚀下水道,污染水资源,B项不符合绿色化学实
10、验操作;将跟氧气反应后剩余的硫黄放在空气中燃烧完全,产生的二氧化硫有毒,污染空气,C项不符合,绿色化学实验操作;将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离,防止了残余物对环境的污染,符合绿色化学实验操作,故D项正确。,【补偿训练】绿色化学是指从技术、经济上设计可行的化学反应,尽可能减少对环境的副作用。下列化学反应不符合绿色化学概念的是()A.消除硫酸厂尾气排放:SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3B.消除硝酸厂的氮氧化物污染:NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O,C.制CuSO4:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2OD.制CuSO4:2Cu+O2 2CuO,Cu
11、O+H2SO4(稀)=CuSO4+H2O,【解析】选C。C项在生成CuSO4的同时,还生成了SO2,会污染大气。,【素养提升】直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题,将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫,最终生成硫酸钙。硫酸钙可在如图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应,气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳,从而有利于二氧化碳的回收利用,达到减少碳排放的目的。,(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中,引发的主要环境问题有哪些?提示:温室效应、酸雨、粉尘污染。,(2)在烟气脱硫时控制浆液的pH,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙,写出反应
12、化学方程式。提示:Ca(HSO3)2+O2=CaSO4+H2SO4。,【课堂回眸】,课题任务:从干海带中提取碘【情境创设】海带,海藻类植物之一,是一种在低温海水中生长的大型海生褐藻植物,属于褐藻门布科,为大叶藻科植物,因其生长在海水中,柔韧似带而得名。海带是一种含碘量很高的海藻,一般含碘35,多可达710。,从中提取制得的碘和褐藻酸,广泛应用于医药、食品和化工。碘是人体必需的元素之一,缺碘会患甲状腺肿大,多食海带能防治此病,还能预防动脉硬化,降低胆固醇与脂的积聚。,【素养解读】1.核心素养科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的问题;从问题和假设出发,依据探究目的,设计探究方案,运用化学实
13、验等方法进行实验探究。2.素养目标:通过“从干海带中提取碘”,学会物质分离与提纯的方法,通过实验设计与实验操作培养科学探究与创新意识。,【素养探究】【探究任务一:方案设计】(1)海带中的碘元素主要以I-的形式存在,怎样设计实验证明海带中含有碘?,提示:用剪刀剪碎海带,用酒精湿润,放入坩埚中。灼烧海带至完全成灰,停止加热,冷却。将海带灰加蒸馏水溶解,搅拌、煮沸、过滤。在滤液中滴加稀硫酸及H2O2,然后加入几滴淀粉溶液。如果淀粉溶液变蓝色则证明海带中含有碘元素。,(2)写出实验过程中无机态碘离子转化为碘单质的离子方程式。提示:离子方程式为2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O。,(3)使用什么样
14、的试剂、采用什么样的方法可以将生成的I2从碘水中提取出来?提示:采用萃取的方法,利用 CCl4将I2从碘水中提取出来。,(4)设计实验流程,将海带中提取碘的流程整理出来:,【探究任务二:反思归纳】(1)实验中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗,原因是什么?提示:海带中碘元素以碘离子的形式存在,且易溶于水,为防止碘元素的损失,除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗。,(2)你认为是否可以使用Cl2将I-转化成I2?请从多角度进行分析?提示:不可以。双氧水是绿色氧化剂,环保。氯气对环境有一定污染。氯气一旦过量可能会进一步把碘氧化成更高价的碘酸根,双氧水则不会。使用双氧水不会引入新杂质,使用氯气会引入新的杂质。,【素养评价】1.科学探究与创新意识水平1:能对“从干海带中提取碘”提出可能的实验方案。2.科学探究与创新意识水平2:能依据设计的实验方案,组装实验仪器,完成实验操作。,3.科学态度与社会责任水平3:能对“从干海带中提取碘”提出探究的问题和假设,基于现象和数据分析并得出结论。,
