2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第3節(jié)環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)學(xué)案新人教版必修2

PAGE1-第三節(jié)環(huán)境愛護(hù)與綠色化學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1．結(jié)合實(shí)例相識(shí)化學(xué)原理、化工技術(shù)對(duì)于節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)、清潔能源等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性。樹立“綠色化學(xué)”的觀念，形成資源全面節(jié)約、物質(zhì)循環(huán)利用的意識(shí)。2．相識(shí)物質(zhì)及其改變對(duì)環(huán)境的影響，依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及其改變相識(shí)環(huán)境污染的成因、主要危害及其防治措施，以酸雨的防治和廢水處理為例，體會(huì)化學(xué)對(duì)環(huán)境愛護(hù)的作用?？茖W(xué)看法與社會(huì)責(zé)任：1．能依據(jù)“綠色化學(xué)”思想對(duì)化學(xué)過程進(jìn)行分析，合理決策；對(duì)某些化學(xué)工藝提出處理或解決問題的詳細(xì)方案。2．具有理論聯(lián)系實(shí)際的觀念，在實(shí)踐中逐步形成愛護(hù)環(huán)境觀念。3．能運(yùn)用“綠色化學(xué)”觀念，分析某些化學(xué)過程對(duì)人類健康、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的雙重影響。4．主動(dòng)關(guān)切與環(huán)境愛護(hù)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題，形成與環(huán)境和諧共處的觀念。新課情景呈現(xiàn)迄今為止，煤仍是人類運(yùn)用的主要能源之一，同時(shí)也是重要的化工原料。煤燃燒時(shí)不僅產(chǎn)生我們所須要的能量，同時(shí)還會(huì)生成大量的二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和煙塵等污染物。實(shí)行哪些措施可以削減煤燃燒對(duì)環(huán)境造成的污染？物質(zhì)文明的快速發(fā)展給人們的生活水平帶來了快速的提高，但是物質(zhì)文明發(fā)展的同時(shí)也給人們生產(chǎn)了垃圾，帶來了苦惱，同學(xué)們對(duì)發(fā)展生產(chǎn)和愛護(hù)環(huán)境有何看法？課前素能奠基新知預(yù)習(xí)一、化學(xué)與環(huán)境愛護(hù)1．環(huán)境愛護(hù)(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生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。(2)環(huán)境愛護(hù)的任務(wù)①環(huán)境監(jiān)測(cè)：對(duì)污染物的存在形態(tài)、含量等進(jìn)行分析和鑒定，供應(yīng)牢靠的分析數(shù)據(jù)。②治理工業(yè)三廢(__廢水__、__廢氣__、__廢渣__)。③找尋源頭治理環(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(1)污染物主要來源：除了自然因素外，大氣污染物主要來自__化石燃料的燃燒__和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。(2)次生污染物的形成3．污水的處理方法(1)常用的污水處理方法有__物理法__、__化學(xué)法__和__生物法__等。(2)污水處理的常用化學(xué)方法__中和法__、__氧化還原法__、__沉淀法__等。(3)污水處理的流程①一級(jí)處理：通常采納__物理__方法，即用格柵間、沉淀池等除去污水中不溶性的污染物。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。②二級(jí)處理：采納__生物__方法(又稱__微生物__法)及某些化學(xué)方法，除去水中的可降解有機(jī)物等污染物。經(jīng)二級(jí)處理后的水一般可以達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。③三級(jí)處理：主要采納__化學(xué)沉淀法__、__氧化還原法__、__離子交換法__和__反滲透法__等，對(duì)污水進(jìn)行深度處理和凈化。經(jīng)三級(jí)處理后水可用于綠化和景觀用水等。4．固體廢棄物的處理工業(yè)廢渣和生活垃圾等固體廢物的處理應(yīng)遵循__無害化__、__減量化__和__資源化__的原則，達(dá)到__削減環(huán)境污染__和__資源回收利用__這兩個(gè)重要目的。二、綠色化學(xué)1．“綠色化學(xué)”可以詮釋為環(huán)境友好化學(xué)，它的核心內(nèi)涵是在反應(yīng)過程和化工生產(chǎn)中，盡量削減或徹底消退運(yùn)用和產(chǎn)生有害物質(zhì)。它探討對(duì)環(huán)境沒有任何副作用的化學(xué)試劑、化學(xué)制品和化學(xué)工藝。2．綠色化學(xué)的核心就是利用化學(xué)原理從源頭上削減和消退工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的污染。依據(jù)綠色化學(xué)的原則，最志向的“原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)”就是__反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物__(即沒有副反應(yīng)，不生成副產(chǎn)物，更不能產(chǎn)生廢棄物)，這時(shí)原子利用率為100%。預(yù)習(xí)自測(cè)1．下列說法不正確的是(B)A．采納原煤脫硫技術(shù)，可削減燃煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的SO2B．自來水可用氯氣來殺菌消毒，說明氯氣無毒C．氮氧化物可以破壞臭氧層，也能形成酸雨D．化石燃料燃燒產(chǎn)生大量CO2，會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)解析：氯氣有毒，自來水可用氯氣來殺菌消毒是因?yàn)镃l2與H2O反應(yīng)生成了HClO，B項(xiàng)錯(cuò)誤。2．下列關(guān)于化學(xué)與生產(chǎn)、生活的相識(shí)不正確的是(A)A．CO2、CH4、N2等均是造成溫室效應(yīng)的氣體B．運(yùn)用清潔能源是防止酸雨發(fā)生的重要措施之一C．節(jié)能減排符合低碳經(jīng)濟(jì)的要求D．合理開發(fā)利用可燃冰(固態(tài)甲烷水合物)有助于緩解能源緊缺解析：N2不是造成溫室效應(yīng)的氣體。3．近年來，環(huán)境問題越來越引起人們的重視。溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層被破壞、赤潮等已經(jīng)給我們賴以生存的環(huán)境帶來較大的影響，造成酸雨的主要有害物質(zhì)是(B)A．CO2B．硫和氮的氧化物C．含氟化合物D．化肥和含磷洗衣粉的運(yùn)用及其污水的排放解析：溫度效應(yīng)與CO2有關(guān)，硫與氮的氧化物與酸雨有關(guān)，含氟化合物破壞臭氧層，化肥和含磷洗衣粉的運(yùn)用及污水的排放不會(huì)造成酸雨，故選B。課堂素能探究常見環(huán)境問題與綠色化學(xué),學(xué)問點(diǎn)問題探究為削減和消退煤炭燃燒產(chǎn)生的SO2，人們向煤炭中加入生石灰作為固硫劑，你知道其反應(yīng)原理是什么嗎？提示：CaO＋SO2eq\o(═══,\s\up7(△))CaSO3；2CaSO3＋O2eq\o(═══,\s\up7(△))2CaSO4；總反應(yīng)式：2CaO＋2SO2＋O2eq\o(═══,\s\up7(△))2CaSO4。學(xué)問歸納總結(jié)1．常見環(huán)境問題環(huán)境問題主要污染物主要危害溫室效應(yīng)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(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衔铩Ox刺激人體器官，特殊是人的呼吸系統(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)作物汲取水分和養(yǎng)分，導(dǎo)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(dòng)物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動(dòng)物死亡。赤潮和水華廢水中含氮、磷元素的養(yǎng)分物質(zhì)使水體富養(yǎng)分化，導(dǎo)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．綠色化學(xué)(1)綠色化學(xué)的含義：綠色化學(xué)的目的在于不再運(yùn)用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物。①從科學(xué)觀點(diǎn)看，它是化學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的更新。②從環(huán)境觀點(diǎn)看，它強(qiáng)調(diào)從源頭上消退污染。③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。(2)綠色化學(xué)的核心：利用化學(xué)原理從源頭上削減或消退工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，即預(yù)防污染優(yōu)于治理污染。(3)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)：依據(jù)綠色化學(xué)的原則，最志向的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)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%。┃┃典例剖析__■典例酸雨形成的原理之一可表示如下：含硫燃料eq\o(——→,\s\up7(O2),\s\do5(反應(yīng)①))Aeq\o(——→,\s\up7(O2),\s\do5(反應(yīng)②))Beq\o(——→,\s\up7(H2O),\s\do5(反應(yīng)③))硫酸請(qǐng)回答下列問題。(1)A的化學(xué)式為__SO2__，B的化學(xué)式為__SO3__。(2)三個(gè)反應(yīng)中，不屬于氧化還原反應(yīng)的是__③__(填序號(hào))。(3)SO2中硫元素顯＋4價(jià)，它可以降低到0價(jià)，利用這一性質(zhì)可在工廠的煙道氣中通入合適的__還原劑__(填“氧化劑”或“還原劑”)除去SO2，達(dá)到削減污染的目的。(4)雨水的pH小于5.6時(shí)，就判定為酸雨。已知pH＝-lgc(H＋)，經(jīng)測(cè)定某次雨水所含酸性物質(zhì)只有硫酸，且其濃度為5×10-5mol·L-1，則這次降雨__是__(填“是”或“不是”)酸雨。解析：(1)(2)題中所示原理為含硫燃料eq\o(——→,\s\up7(O2),\s\do5(反應(yīng)①))SO2eq\o(——→,\s\up7(O2),\s\do5(反應(yīng)②))SO3eq\o(——→,\s\up7(H2O),\s\do5(反應(yīng)③))H2SO4，其中反應(yīng)③不是氧化還原反應(yīng)。(3)SO2中硫元素化合價(jià)降低，SO2被還原，應(yīng)加入還原劑。(4)c(H2SO4)＝5×10-5mol·L-1，則c(H＋)＝2×5×10-5mol·L-1＝1×10-4mol·L-1。所以pH＝-lg(1×10-4)＝4<5.6，故這次降雨是酸雨。┃┃變式訓(xùn)練__■綠色化學(xué)試驗(yàn)是指在綠色化學(xué)的思想指導(dǎo)下，對(duì)常規(guī)試驗(yàn)進(jìn)行改革而形成的試驗(yàn)新方法。下列符合綠色化學(xué)試驗(yàn)操作的是(D)A．將一氧化碳還原氧化銅的尾氣干脆排入空氣中B．將鋅和稀硫酸反應(yīng)后的廢液干脆倒入下水道中C．將跟氧氣反應(yīng)后剩余的硫黃放在空氣中燃燒完全D．將氯酸鉀和二氧化錳共熱后的殘余物回收分別解析：一氧化碳還原氧化銅的尾氣中含有的未反應(yīng)的一氧化碳是有毒氣體，對(duì)環(huán)境有害，A項(xiàng)不符合綠色化學(xué)試驗(yàn)操作；將鋅和稀硫酸反應(yīng)后的廢液干脆倒入下水道中，會(huì)腐蝕下水道，污染水資源，B項(xiàng)不符合綠色化學(xué)試驗(yàn)操作；將跟氧氣反應(yīng)后剩余的硫黃放在空氣中燃燒完全，產(chǎn)生的二氧化硫有毒，污染空氣，C項(xiàng)不符合綠色化學(xué)試驗(yàn)操作；將氯酸鉀和二氧化錳共熱后的殘余物回收分別，防止了殘余物對(duì)環(huán)境的污染