8.3環(huán)境保護與綠色化學（原卷版）-高一化學學與練（人教版2019）

第三節(jié)環(huán)境保護與綠色化學第1課時環(huán)境保護與綠色化學1．了解環(huán)境污染的主要因素、危害及防治的方法，認識化學對環(huán)境保護的重要意義。2．了解“綠色化學”“原子經(jīng)濟性反應”的內(nèi)涵，知道它們在對利用資源、保護環(huán)境中的重要意義。一、化學與環(huán)境保護1．環(huán)境保護(1)環(huán)境問題：主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的__________破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的__________。(2)環(huán)境保護的任務①環(huán)境監(jiān)測：對污染物的__________、__________等進行__________和__________，為控制和消除污染提供可靠的數(shù)據(jù)。②治理工業(yè)“三廢”(__________、__________、__________)。③尋找源頭治理環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝，杜絕污染物的排放，能從根本上解決環(huán)境問題。2．大氣污染物來源及次生污染物的形成大氣污染物主要來自__________的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的__________及其攜帶的顆粒物。3．污水的處理(1)常用的污水處理方法：__________、__________和__________等。(2)污水處理的常用化學方法：__________、______________、__________等。4．固體廢物的處理(1)處理原則：__________、__________和__________。(2)目的：____________________和____________________。【歸納整理】1．常見的環(huán)境問題與危害環(huán)境問題主要污染物主要危害溫室效應CO2造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小等酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等臭氧層破壞氟氯代烷、NOx到達地球表面的紫外線明顯增多，給人類健康及生態(tài)環(huán)境帶來多方面危害光化學煙霧碳氫化合物、NOx刺激人體器官，特別是人的呼吸系統(tǒng)，使人生病甚至死亡白色污染廢棄塑料制品①在土壤中影響農(nóng)作物吸收水分和養(yǎng)分，導致農(nóng)作物減產(chǎn)②混入生活垃圾中難處理、難回收③易被動物當作食物吞入，導致動物死亡赤潮和水華廢水中含氮、磷元素的營養(yǎng)物質(zhì)使水體富營養(yǎng)化，導致水中藻類瘋長，消耗水中溶解的氧，使水體變得渾濁、水質(zhì)惡化PM2.5顆粒物污染空氣，形成霧霾天氣，增加交通事故，危害人體健康2．含硫氧化物的消除(1)工業(yè)廢氣中SO2的消除方案Ⅰ：堿液吸收法發(fā)生反應的化學方程式：2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O方案Ⅱ：石灰—石膏法發(fā)生反應的化學方程式：Ca(OH)2+SO2===CaSO3↓+H2O，2CaSO3+O2eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4方案Ⅲ：雙堿法發(fā)生反應的化學方程式：2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O，Na2SO3+Ca(OH)2===CaSO3↓+2NaOH，2CaSO3+O2eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4(2)燃煤脫硫工業(yè)上常利用在煤炭中加入CaCO3進行脫硫，寫出此方法所依據(jù)的化學反應方程式和反應類型。CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())CaO＋CO2↑，分解反應CaO＋SO2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())CaSO3，化合反應2CaSO3＋O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2CaSO4，化合反應(或氧化還原反應)二、綠色化學1．核心思想綠色化學也稱__________化學，其核心思想就是改變“_________________”的觀念和做法，利用化學原理和技術(shù)手段，減少或消除產(chǎn)品在生產(chǎn)和應用中涉及的有害化學物質(zhì)，實現(xiàn)從__________減少或消除環(huán)境污染。2．原子經(jīng)濟性反應反應物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，原子利用率達到__________。原子利用率＝eq\f(期望產(chǎn)物的總質(zhì)量,生成物的總質(zhì)量)×100%3．綠色化學對化學反應的要求4．開發(fā)和利用自然資源遵循的三原則(3R原則)__________、__________和__________。?問題一化學與環(huán)境保護【典例1】活性炭聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)(AC)是一種比較成熟的脫硫脫硝技術(shù)，可以在較低的溫度下，將廢氣中的SO2、NOx通過一系列反應生成銨鹽，從而變廢為寶，其工作示意圖如圖所示：(1)SO2在活性炭表面被氧化最終生成硫酸，反應的化學方程式為________________________。(2)吸收塔加入NH3后，可脫除廢氣中的NO、NO2，寫出NO和NO2分別和NH3反應的化學方程式：___________________________________、________________________________。(3)NH3和吸收塔中生成的H2SO4反應，會生成銨鹽，寫出反應的化學方程式：__________________________________________。(4)活性炭的造價較高，工業(yè)上一般選用活性焦作為吸附劑來脫硫脫硝，活性炭來自煤干餾產(chǎn)品，煤的干餾為________(填“物理”或“化學”)變化，從煤干餾產(chǎn)品中獲取苯、二甲苯的操作方法為__________。【變式練11】“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，建設美麗中國”。下列做法與這一理念不相符的是()A．將廢舊電池進行直接填埋，減少對環(huán)境的污染B．開發(fā)核能、太陽能、風能等新能源，減少對礦物能源的依賴C．將煤進行氣化處理，既提高煤的綜合利用效率，又可減少酸雨的危害D．利用微生物發(fā)酵技術(shù)，將植物秸稈、動物糞便等制成沼氣【變式練12】以下氧化物的主要來源與其引起的環(huán)境問題對應正確的是()選項氧化物環(huán)境問題主要來源ACO2酸雨化石燃料的燃燒BSO2光化學煙霧汽車尾氣的排放CNO2溫室效應工廠廢氣的排放DCO煤氣中毒煤炭的不完全燃燒?問題二綠色化學【典例2】乙烯大量用來生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，生產(chǎn)工藝主要有兩種。工藝一：CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2O；工藝二：2CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up7(Ag))2。試回答下列問題：(1)根據(jù)綠色化學原則，理想的生產(chǎn)工藝是原子經(jīng)濟性好的反應，上述工藝一的原子利用率________(填“高”或“低”，下同)；工藝二的原子利用率_______，因此，在實際生產(chǎn)中，應采用工藝________更環(huán)保、更經(jīng)濟。(2)下列有機反應中最符合“綠色化學”思想的為________(填序號)。①CH2=CH2＋→＋CH3COOH②3eq\o(→,\s\up7(催化劑))＋＋2H2O③nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))④CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH3＋H2O⑤CH3—C≡CH＋CO＋CH3OH→【歸納小結(jié)】(1)綠色化學的含義：綠色化學的目的在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物。①從科學觀點看，它是化學科學基礎內(nèi)容的更新。②從環(huán)境觀點看，它強調(diào)從源頭上消除污染。③從經(jīng)濟觀點看，它提倡合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本。(2)綠色化學的核心：利用化學原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染，即預防污染優(yōu)于治理污染。(3)原子經(jīng)濟性反應：按照綠色化學的原則，最理想的原子經(jīng)濟性反應就是反應物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，這時原子利用率為100%?！咀兪骄?1】綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。下列不符合綠色化學理念的是()A．盡可能使用無毒無害的原材料B．盡可能減少生產(chǎn)過程中的能量消耗C．治理產(chǎn)生的污染優(yōu)于防治污染的產(chǎn)生D．盡可能采用對人類和環(huán)境低毒或無毒的合成路線【變式練22】下列實驗或敘述符合綠色化學理念的是()A．加熱Cu和濃硫酸的混合物制備CuSO4B．催化劑作用下乙烯和水反應制備乙醇C．使用含鉛汽油，降低汽車噪音D．用稀硝酸和銅反應制取Cu(NO3)2【基礎強化】1．十九大報告提出：必須樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，你認為下列做法與這一理念不相符的是()A．工業(yè)廢水經(jīng)處理達標后排放B．植樹造林，增大綠化面積C．將廢棄塑料焚燒處理D．對含硫燃料預先進行脫硫處理，使能源更清潔2．下列有關(guān)湘江流域的治理和生態(tài)修復的措施中，沒有涉及到化學變化的是()A．定期清淤，疏通河道B．化工企業(yè)“三廢”處理后，達標排放C．利用微生物降解水域中的有毒有害物質(zhì)D．河道中的垃圾回收分類后，進行無害化處理3．下列有關(guān)環(huán)境保護與綠色化學的敘述不正確的是()A．形成酸雨的主要物質(zhì)是硫的氧化物和氮的氧化物B．大氣污染物主要來自化石燃料燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣C．綠色化學的核心就是如何對被污染的環(huán)境進行無毒無害的治理D．燃煤煙氣脫硫的石灰石石膏法，可將煙氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈣4．下列活動不符合“如何應對氣候變化、提升經(jīng)濟綠色水平，實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展”這一主題的是()A．機動車實行限行措施是減少霧霾的途徑之一B．推廣使用可降解塑料及布袋購物，以減少“白色污染”C．通過吸收空氣中的CO2并利用廉價能源合成汽油，可推廣“綠色自由”計劃D．將秸稈焚燒可得富含鉀肥的草木灰，焚燒是一種較為理想的秸稈處理辦法5．下列有關(guān)有機化合物的說法正確的是()A．利用煤燃燒放出熱量使水分解產(chǎn)生氫氣，是氫能開發(fā)的研究方向B．“白色垃圾”“地溝油”均屬于高分子材料，都對環(huán)境有害C．聚氯乙烯制品可傾倒在海洋中處理D．光化學煙霧、硝酸型酸雨的形成都與氮氧化合物有關(guān)6．在“綠色化學”工藝中，理想狀態(tài)是反應物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率為100%。下列反應類型能體現(xiàn)“原子經(jīng)濟性”原則的是()①置換反應②化合反應③分解反應④取代反應⑤加成反應A．①②B．②⑤C．②④D．①③7．下列不符合“綠色發(fā)展，保護生態(tài)環(huán)境”理念的是()A．含酶洗衣粉代替含磷洗衣粉B．含汞廢舊電池有毒，應直接掩埋C．用秸稈、糞便生產(chǎn)沼氣，實現(xiàn)垃圾資源化D．將廢舊塑料制品制成再生制品8．化學與人類生產(chǎn)、生活、社會可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，下列說法不正確的是()A．“天宮一號”中使用的碳纖維，是一種新型無機非金屬材料B．為防止富脂食品氧化變質(zhì)，常在包裝袋中放入生石灰C．開發(fā)新能源，減少對化石燃料的依賴，可以促進低碳經(jīng)濟D．“靜電除塵”“燃煤固硫”“汽車尾氣催化凈化”都能提高空氣質(zhì)量9．下列關(guān)于垃圾分類的說法正確的是()A．廢電池、過期藥品屬于有害垃圾，無需回收，為防止污染環(huán)境應當深埋處理B．其他垃圾包括防新型冠狀病毒用的口罩、煙頭等物品無法利用，應當棄去不要C．廢紙類、廢塑料、廢玻璃、廢金屬、廢油漆桶等屬于可回收物D．廚余垃圾經(jīng)生化處理轉(zhuǎn)化為沼氣和有機肥料，從而生產(chǎn)綠色有機食品和清潔燃料10．(1)“綠色化學”的最大特點在于它是在始端就采用預防實際污染的科學手段，因而過程和終端均為零排放和零污染，具有“原子經(jīng)濟性”，下列化學反應不符合“綠色化學”思想的是________(填字母)。A．制備乙醇：CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱、加壓))CH3CH2OHB．制備硫酸銅：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2OC．制備甲醇：2CH4＋O2eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱、加壓))2CH3OHD．制備硝酸銅：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(2)工業(yè)上目前使用兩種方法制取乙醛——“乙炔水化法”和“乙烯氧化法”。下面兩表提供生產(chǎn)過程中原料反應條件、原料平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)量等的有關(guān)信息：表一：原料、反應條件、平衡轉(zhuǎn)化率、日產(chǎn)量乙炔水化法乙烯氧化法原料乙炔、水乙烯、空氣反應條件HgSO4、100～125℃PdCl2－CuCl2、100～125℃平衡轉(zhuǎn)化率乙炔平衡轉(zhuǎn)化率90%左右乙烯平衡轉(zhuǎn)化率80%左右日產(chǎn)量2.5噸(某設備條件下)3.6噸(相同設備條件下)表二：原料來源生產(chǎn)工藝原料生產(chǎn)工藝過程乙炔CaCO3eq\o(→,\s\up7(①850～1100℃))CaOeq\o(→,\s\up7(②＋C、電爐),\s\do5(1100℃))CaC2eq\o(→,\s\up7(③飽和食鹽水))C2H2乙烯來源于石油裂解氣從兩表中分析，現(xiàn)代工業(yè)上“乙烯氧化法”將逐步取代“乙炔水化法”的可能原因。①從產(chǎn)率和產(chǎn)量角度分析：______________________________________________________。②從環(huán)境保護和能耗角度分析：_______________________________________________?！灸芰μ嵘?．“綠色化學”是當今社會提出的一個新概念。在“綠色化學”工藝中，理想狀態(tài)是反應中原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率為100%。下列反應中最符合“綠色化學”概念的是()A．溴乙烷在堿性條件下制備乙醇：CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(△))CH3CH2OH＋NaBrB．合成甲基丙烯酸甲酯：CH3C≡CH＋CO＋CH3OHeq\o(→,\s\up7(Pd))CH2=C(CH3)COOCH3C．以銅和濃硝酸為原料生產(chǎn)硝酸銅：Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OD．FeCl3溶液制Fe(OH)3膠體：FeCl3＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Fe(OH)3(膠體)＋3HCl2．如圖是某研究小組采用電解法處理石油煉制過程中產(chǎn)生的大量H2S廢氣的工藝流程。該方法對H2S的吸收率達99%以上，并可制取H2和S。下列說法正確的是()A．吸收H2S的反應的離子方程式為Fe3＋＋H2S=Fe2＋＋S↓＋2H＋B．吸收H2S的反應的離子方程式為2Fe3＋＋3H2S=2Fe2＋＋3S↓＋6H＋C．實驗室可用點燃的方法消除H2S對環(huán)境的污染D．該工藝流程體現(xiàn)了綠色化學思想3．“碳捕捉技術(shù)”是指通過一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO2，其基本過程如圖所示(部分條件及物質(zhì)未標出)。下列有關(guān)該方法的敘述正確的是()①能耗小是該方法的一大優(yōu)點②整個過程中，有兩種物質(zhì)可以循環(huán)利用③“反應分離”環(huán)節(jié)中，分離物質(zhì)的基本操作是過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶④該方法可減少碳排放，捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產(chǎn)品A．①③B．②④C．③④D．①④4．研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關(guān)(如圖所示)。下列敘述錯誤的是()A．霧和霾的分散劑相同B．霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨C．NH3是形成無機顆粒物的催化劑D．霧霾的形成與過度施用氮肥有關(guān)5．SO2是常見的大氣污染物之一，我國規(guī)定空氣中SO2含量不得超過0.02mg·L－1。(1)酸雨是降水呈酸性(pH小于5.6)的統(tǒng)稱，個別地方甚至低于2.1(食醋的pH＝3)。引起酸雨的罪魁禍首是大氣中的SO2和氮的氧化物。它們的主要來源是煤和石油的燃燒，全世界每年排放1.5億噸的SO2。①SO2可在空氣中受光照