8.3 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué) 課件 高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展

第三節(jié)

環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)

環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)現(xiàn)代社會(huì)的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，而環(huán)境污染的治理離不開有關(guān)的化學(xué)知識(shí)。我們的生活中都存在哪些污染問題？那么在化工生產(chǎn)中，有沒有不產(chǎn)生污染的工藝生產(chǎn)？我們?cè)趺纯梢员苊庥嘘P(guān)的化學(xué)污染？

環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)通過對(duì)污染物的存在形態(tài)、含量進(jìn)行分析和測(cè)定，為控制和消除污染提供可靠的數(shù)據(jù)，是進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和污染治理的基礎(chǔ)。聲污染監(jiān)測(cè)水污染監(jiān)測(cè)大氣污染檢測(cè)水質(zhì)檢測(cè)環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染三廢廢氣廢水廢渣環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——大氣污染物與次生污染物CO、NOx、SO2煙塵揮發(fā)性有機(jī)物陽光、空氣和水蒸氣等作用酸雨霧霾光化學(xué)煙霧次生污染物環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——大氣污染物與次生污染物工廠尾氣主要成分處理方式硫酸廠尾氣SO2、O2、N2等一般用氨水吸收硝酸廠尾氣NO、NO2、N2、O2等一般用NaOH溶液吸收高爐煤氣CO、CO2、N2等一般回收利用煉鋼煙氣Fe2O3煙塵、CO等一般回收利用焦?fàn)t氣H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2等可用作燃料環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——大氣污染物與次生污染物大力發(fā)展水利、核電等，改善能源結(jié)構(gòu)，減少使用化石燃料化學(xué)與環(huán)境保護(hù)工廠廢氣經(jīng)過除塵、處理后達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)后排放植樹種草，增加綠化面積，大力改善周圍環(huán)境環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——大氣污染物與次生污染物含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)。工業(yè)上常利用它們與一些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)加以控制、消除和回收利用。請(qǐng)舉例說明這些方法所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)類型。脫硫除塵塔CaCO3+SO2

===CaSO3+CO2

SO2+2NH3+H2O===

(NH4)2SO32CaSO3+O2

===2CaSO4

含硫化合物處理環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——大氣污染物與次生污染物含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)。工業(yè)上常利用它們與一些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)加以控制、消除和回收利用。請(qǐng)舉例說明這些方法所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)類型。工業(yè)尾氣中的NOx一般用燒堿吸收，汽車尾氣一般進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化。①堿液吸收：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O氧化還原反應(yīng)②催化轉(zhuǎn)化：2NO2＋4CO===N2＋4CO2氧化還原反應(yīng)催化劑環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——大氣污染治理措施

通過改善燃料質(zhì)量、改進(jìn)燃燒裝置和燃燒技術(shù)、改進(jìn)排煙設(shè)備、發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)降低燃煤在能源結(jié)構(gòu)中的比例等措施，減少煤等化石燃料燃燒產(chǎn)生的污染；通過推廣使用無鉛汽油、在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器、使用燃料電池、乙醇汽油作為汽油代用品、發(fā)展電動(dòng)車等措施，減少汽車等機(jī)動(dòng)車尾氣污染；停止氟氯代烷的生產(chǎn)和使用以保護(hù)臭氧層；通過合理使用煤氣、石油氣或天然氣等家用燃料、使用合格的環(huán)保型建筑材料和裝飾材料、禁止在公共場(chǎng)所吸煙等措施降低CO、CO2、NO、NO2、SO2、尼古丁、甲醛、苯及其同系物、氡等污染物含量，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——水體污染

主要污染物：①重金屬、酸、堿、鹽等無機(jī)化合物；②耗氧物質(zhì)、石油和難降解的有機(jī)物以及含磷洗滌劑等；③農(nóng)藥等。水污染現(xiàn)象：水的自凈能力下降，水質(zhì)渾濁、發(fā)黑、臭；赤潮、水華、水俁病等。水華赤潮：浮游藻類、原生動(dòng)物或細(xì)菌異常增殖或聚集環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——水體污染常用的污水處理方法：物理法生物法化學(xué)法化學(xué)方法添加試劑反應(yīng)原理混凝法明礬、硫酸亞鐵Al3+＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H+，生成的膠體吸附水中懸浮物中和法熟石灰、硫酸加堿中和酸，或加酸中和堿，如Ca(OH)2+H2SO4===CaSO4↓+2H2O沉淀法Na2S、H2S等加沉淀劑使金屬離子形成沉淀而除去，如除Hg2+：Hg2++S2-===HgS↓氧化還原法氧化劑或還原劑如用Cl2處理電鍍廢水環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——水體污染污水處理的流程示意圖環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——水體污染用格柵間、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。經(jīng)一級(jí)處理后的水一般達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，一級(jí)處理作為預(yù)處理。經(jīng)二級(jí)處理后的水一般可以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)可用于綠化和景觀用水污水處理的流程示意圖環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域，會(huì)出現(xiàn)水華、赤潮等水體污染問題。你認(rèn)為在城市和農(nóng)村出現(xiàn)的這種水體污染各有什么特點(diǎn)？請(qǐng)查閱資料，了解有關(guān)的污染及治理情況，并與同學(xué)交流化學(xué)與“三廢”污染——水體污染環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——水體污染所謂水華（waterblooms），就是淡水水體中藻類大量繁殖的一種自然生態(tài)現(xiàn)象，是水體富營(yíng)養(yǎng)化的一種特征，主要由于生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中含有大量氮、磷的廢污水進(jìn)入水體后，藍(lán)藻（嚴(yán)格意義上應(yīng)稱為藍(lán)細(xì)菌）、綠藻、硅藻等藻類成為水體中的優(yōu)勢(shì)種群，大量繁殖后使水體呈現(xiàn)藍(lán)色或綠色的一種現(xiàn)象。也有部分的水華現(xiàn)象是由浮游動(dòng)物——腰鞭毛蟲引起的。淡水中“水華”造成的最大危害是：飲用水源受到威脅，藻毒素通過食物鏈影響人類的健康，藍(lán)藻“水華”的次生代謝產(chǎn)物MCRST能損害肝臟，具有促癌效應(yīng)，直接威脅人類的健康和生存。此外，自來水廠的過濾裝置被藻類“水華”填塞，漂浮在水面上的“水華”影響景觀，并有難聞的臭味。環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——水體污染工業(yè)上：1.工業(yè)廢水處理后排放工業(yè)上：2.應(yīng)用新技術(shù)、新工藝農(nóng)業(yè)上：合理使用化肥、農(nóng)藥，提倡使用農(nóng)家肥生活上：生活污水處理后排放，禁止使用含磷洗滌劑環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——固體廢棄物污染處理原則：無害化、減量化和資源化，達(dá)到減少環(huán)境污染和資源回收利用兩個(gè)目的。

環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——固體廢棄物污染

利用礦物廢料做道路工程材料、填墊材料及冶金等輕工業(yè)。利用含有植物所需的營(yíng)養(yǎng)元素的廢物做土壤改良劑和肥料。土壤保護(hù)、植樹造林等生物措施及對(duì)已污染土壤的治理等。從含碳、油或其他有機(jī)物的廢物中回收固體燃料等。環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——六大環(huán)境問題及其危害

環(huán)境問題主要污染物主要危害酸雨(雨pH<5.6)SO2及氮氧化物(NOx)土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等溫室效應(yīng)CO2、CH4造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小臭氧空洞氟氯代烴、氮氧化物(NOx)到達(dá)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(xué)煙霧碳?xì)浠衔?、氮氧化?NOx)刺激人體器官，特別是人的呼吸系統(tǒng)，使人生病甚至死亡環(huán)節(jié)一：化學(xué)與環(huán)境保護(hù)化學(xué)與“三廢”污染——六大環(huán)境問題及其危害

環(huán)境問題主要污染物主要危害白色污染難降解的廢棄塑料在土壤中影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)；易被動(dòng)物當(dāng)成食物吞入，導(dǎo)致動(dòng)物死亡；混入生活垃圾中難處理、難降解赤潮(海水中)和水華(淡水中)廢水中含N、P等營(yíng)養(yǎng)元素水體富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致水中藻類瘋長(zhǎng)，消耗水中溶解的氧，使水質(zhì)腐敗變質(zhì)、變臭，水生生物因缺氧而死亡環(huán)節(jié)二：綠色化學(xué)核心：利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的污染。

又稱為“環(huán)境無害化學(xué)”、“環(huán)境友好化學(xué)”、“清潔化學(xué)”。從學(xué)科觀點(diǎn)看：是化學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的更新。（改變反應(yīng)歷程）從環(huán)境觀點(diǎn)看：強(qiáng)調(diào)從源頭上消除污染。（從一開始就避免污染物的產(chǎn)生）從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看：它提倡合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本。（盡可能提高原子利用率）熱點(diǎn)：原子經(jīng)濟(jì)性——反應(yīng)物原子全部轉(zhuǎn)化為最終的期望產(chǎn)物，原子利用率為100%

原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)高選擇性反應(yīng)反應(yīng)物無毒無害原料可再生資源反應(yīng)過程安全的生產(chǎn)工藝提高能源的利用率應(yīng)用無毒無害的溶劑應(yīng)用無毒無害的催化劑產(chǎn)物環(huán)境友好產(chǎn)品（安全、能降解、可再利用）環(huán)節(jié)二：綠色化學(xué)綠色化學(xué)示意圖環(huán)節(jié)二：綠色化學(xué)原子經(jīng)濟(jì)

按照綠色化學(xué)的原則，最理想的原子經(jīng)濟(jì)就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，這時(shí)原子利用率為100%。原子利用率為100%的化學(xué)反應(yīng)類型:化合反應(yīng)、加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)原子利用率=期望產(chǎn)物的總質(zhì)量生成物的總質(zhì)量×100%環(huán)節(jié)二：綠色化學(xué)原子經(jīng)濟(jì)以乙烯為原料生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，過去使用的氯代乙醇法主要包括以下反應(yīng)：現(xiàn)代石油化工采用銀作催化劑，可以實(shí)現(xiàn)一步完成：試計(jì)算兩種生產(chǎn)工藝的原子利用率。你還能舉出其他原子利用率為100%的化學(xué)反應(yīng)類型和實(shí)際例子嗎？原子利用率與產(chǎn)率相同嗎？環(huán)節(jié)二：綠色化學(xué)原子經(jīng)濟(jì)

兩種方法的原子利用率

：方法一為：25.43%方法二為：100%方法一：反應(yīng)物Cl2和Ca(OH)2對(duì)環(huán)境及設(shè)備有很大的污染性和腐蝕性，生產(chǎn)工藝分二步，產(chǎn)率和原子利用率低，成本高，反應(yīng)的選擇性低，產(chǎn)物中有大量的非期望物質(zhì)。方法二：反應(yīng)物中O2無毒無污染、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，原子利用率為100%，催化劑選擇性高、產(chǎn)率高、成本低，因此方法二更優(yōu)。環(huán)節(jié)二：綠色化學(xué)綠色化學(xué)污染控制化學(xué)綠色化學(xué)涉及有機(jī)合成、催化、生物化學(xué)、分析化學(xué)等學(xué)科，內(nèi)容廣泛。綠色化學(xué)倡導(dǎo)用化學(xué)的技術(shù)和方法減少或停止使用那些對(duì)人類健康、社會(huì)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑等。綠色化學(xué)與污染控制化學(xué)不同。污染控制化學(xué)是對(duì)已被污染的環(huán)境進(jìn)行治理的化學(xué)技術(shù)與原理。綠色化學(xué)的理念是使污染消除在產(chǎn)生的源頭,使整個(gè)合成過程和生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境友好,不使用有毒、有害的物質(zhì)，不產(chǎn)生廢物，這是從根本上消除污染的對(duì)策。由于在始端就采用預(yù)防污染的科學(xué)手段，故過程和終端均為零排放或零污染。世界上很多國(guó)家已把“化學(xué)的綠色化”作為新世紀(jì)化學(xué)進(jìn)展的主要方向之一。環(huán)節(jié)二：綠色化學(xué)人工光合作用人工光合作用是模仿植物光合作用實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能的轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和利用。2003年美國(guó)啟動(dòng)“太陽神計(jì)劃”，用半導(dǎo)體制成光化學(xué)二極管加上不同的催化劑，實(shí)現(xiàn)太陽能的吸收，把二氧化碳和水變成我們需要的化合物，2014年第一個(gè)人工光合作用集成系統(tǒng)誕生，再到近幾年的光合酶與人工合成的納米材料結(jié)合實(shí)現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化，都為人工光合系統(tǒng)的構(gòu)建和利用奠定了重要基礎(chǔ)。2020年5月8日，德國(guó)馬普所和法國(guó)波爾多大學(xué)的研究人員以一半天然，一半合成的人造“葉綠體”，并利用光和該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了CO2的固定。環(huán)節(jié)四：歸納整理，鞏固提升歸納整理環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)01化學(xué)與環(huán)境保護(hù)02綠色化學(xué)核心思想：從源頭減少或消除環(huán)境污染目標(biāo)：原子利用率100%遵循原則：減量化、再利用和再循環(huán)進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)，為進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和污染質(zhì)量打基礎(chǔ)廢氣廢水廢渣環(huán)節(jié)四：歸納整理，鞏固提升鞏固提升1、在日常生活中，下列做法值得提倡的是（）A.隨意丟棄廢舊電池B.隨手關(guān)閉水龍頭C.吃露天燒烤D.將生活垃圾深埋地下B環(huán)節(jié)四：歸納整理，鞏固提升鞏固提升2、我國(guó)酸雨的形成主要是由于()A．燃燒石油B．森林失火過多C．硫酸廠排出廢氣過多D．燒煤D環(huán)節(jié)四：歸納整理，鞏固提升鞏固提升3、下列對(duì)廢棄塑料制品的處理方法中最為恰當(dāng)?shù)氖牵ǎ〢．焚燒B．粉碎后深埋C．傾倒在海洋中D．用化學(xué)方法加工成防水涂料或汽油D環(huán)節(jié)四：歸納整理，鞏固提升鞏固提升4、甲基丙烯酸甲酯是合成有機(jī)玻璃的單體，其合成方法之一如下：CH3OC≡CH+CH3OH+A→CH2=C(CH3)COOCH3，下列說法正確的是（）A.已知該反應(yīng)的原子利用率為100%，則A為CO2B.CH3OH和甘油互為同系物C.CH3C≡CH與