人教版 (2019)第三节 环境保护与绿色化学精品学案设计

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知识精讲
知识点01 化学与环境保护
1．环境保护
（1）环境问题：主要是指由于______________________________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
①环境监测：对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定，为_____和_____污染提供可靠的数据。
②治理工业“三废”（ _____、_____、_____）。
③寻找从源头治理环境污染的生产工艺：杜绝污染物的排放，从根本上解决环境问题。
2．大气污染
（1）污染物主要来源：除了自然因素，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。
（2）次生污染物的形成
3．污水的处理方法
（1）常用的污水处理方法有_____法、_____法和_____法等。
（2）污水处理常用化学方法：_____法、__________法、_____法等。
（3）污水处理的流程
①一级处理：通常采用_____方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经过一级处理后的水一般达不到排放标准，所以通常将一级处理作为预处理。
②二级处理：采用_____方法（又称_____法）及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。经过二级处理后的水一般可达到国家规定的排放标准。
③三级处理：主要采用__________法、__________法、__________法和__________法等，对污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。
4．固体废弃物的处理
（1）应遵循原则：_____、_____和_____的原则
（2）达到目的：_______________和_______________。
【即学即练1】（2022年1月江苏合格考模拟五）绿水青山就是金山银山，下列气体排放到空气中，不会造成空气污染的是（ ）。
A．二氧化碳 B．二氧化硫 C．二氧化氮 D．氨气
知识点02 绿色化学
1．绿色化学也称__________，其核心思想就是改变“__________”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。
2．简单而言，化学反应就是__________的过程。因此，按照绿色化学的思想，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（即期望产物的总质量与生成物的总质量之比）为_____。
3．绿色化学示意图
4．开发和利用自然资源遵循的原则
【即学即练2】“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制的产物，即原子利用率为100%。下列反应最符合绿色化学中“原子经济”要求的是（ ）。
A．nCH2＝CH2CH2－CH2n
B．CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl
C．Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O
D．3NO2+H2O＝2HNO3+NO
能力拓展
考法01 常见的环境问题
【典例1】（2021·全国甲卷）化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是（ ）。
A．食品加工时不可添加任何防腐剂
B．掩埋废旧电池不会造成环境污染
C．天然气不完全燃烧会产生有毒气体
D．使用含磷洗涤剂不会造成水体污染
【知识拓展】
1．常见环境问题
2．常见工业尾气的主要成分及处理方法
考法02 绿色化学
【典例2】以乙烯为原料生产环氧乙烷的方法很多。经典的方法是氯代乙醇法，它包括两步反应：
①CH2＝CH2+Cl2+H2OClCH2CH2OH+HCl
②ClCH2CH2OH+HCl+Ca（OH）2+CaCl2+2H2O
现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成，反应式为2CH2＝CH2+O2与经典方法相比，现代方法的突出优点是（ ）。
A．所使用的原料没有爆炸的危险
B．符合绿色化学中的最理想的“原子经济”
C．对设备的要求较低
D．充分利用了加成反应的原理
【知识拓展】
1．绿色化学核心思想：从源头减少或消除环境污染。
2．绿色化学的研究对象
（1）设计对人类健康和环境危害小的反应起始物，淘汰有毒的反应起始物。
（2）选择最佳的反应条件，以实现最大限度的节能和零排放。
（3）研究最佳的转换反应和良性试剂。
（4）设计对人类健康和环境更安全的目标化合物
3．原子经济性反应
（1）含义：充分利用反应物中的各个原子，既能充分利用资源，又能防止污染。
（2）衡量：原子利用率＝×100%
①原子利用率越高，反应产生的废弃物就越少，对环境造成的污染也就越小。
②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%，在化学反应过程中不产生任何废弃物。
③原子利用率为100%的反应有化合反应、加成反应、加聚反应。
【特别提醒】与原子利用率相似的几个概念：
（1）纯度＝×100%
（2）产率＝×100%
（3）原料利用率＝×100%
（4）转化率＝×100%
分层提分
题组A 基础过关练
1．（2021·湖南省选择考）下列有关湘江流域的治理和生态修复的措施中，没有涉及到化学变化的是（ ）。
A．定期清淤，疏通河道
B．化工企业“三废”处理后，达标排放
C．利用微生物降解水域中的有毒有害物质
D．河道中的垃圾回收分类后，进行无害化处理
2．2022年3月22日是“世界水日”，我国确定的“中国水周”的主题为“推进地下水超采综合治理，复苏河湖生态环境”，下列说法错误的是（ ）。
A．工业废水需要处理达标后才能排放
B．生活废水不含重金属污染物，因此可以直接排放
C．经处理后的工业废水可以循环使用
D．向废水中加入生石灰可降低重金属离子的含量
3．（2022·杭州高一检测）北京2022年冬奥会采用X气体跨临界直冷制冰技术实现“水立方”到“冰立方”成功转换，体现低碳环保、绿色奥运理念。X气体是（ ）。
A．NH3 B．CH4 C．CO2 D．SO2
4．中央经济工作会议将碳达峰和碳中和列为主要任务之一，在此背景下，“新能源”“低碳”“节能减排”“绿色化学”等概念越来越受到人们的重视。下列说法不正确的是（ ）。
A．太阳能、地热能、氢能均属于新能源
B．低碳是指采用含碳量低的烃类作为燃料
C．图中HCl的循环使用体现了“节能减排”思想
D．用乙烷和氯气光照制取氯乙烷不是最理想的“原子经济性反应”
5．下列垃圾或废弃物的处理不符合环保节约理念的是（ ）。
A．废纸、塑料瓶、废铁回收再利用
B．厨余垃圾采用生化处理或堆肥
C．稻草、农膜和一次性餐具露天焚烧
D．废电池等有毒有害垃圾分类回收
6．（2021~2022学年北京房山区高一上期末）下图为某城市某日空气质量报告，下列叙述与报告内容不相符的是（ ）。
A．该日空气首要污染物是PM2.5
B．该市空气质量等级属于重度污染
C．污染物NO2可能主要来源于机动车尾气
D．CO、SO2均可导致酸雨
7．目前地球环境污染问题越来越严重。请回答下列问题：
（1）臭氧层的破坏导致紫外线对地球表面辐射量增加，从而使全球皮肤癌的发病人数明显增多。造成这一现象的主要原因是________（填字母，下同）。
A．人们大量使用了氟氯代烃
B．人们在炼钢时向空气中排放了大量的高炉煤气
C．石油炼制厂排放了大量的甲烷、氢气
D．硝酸、硫酸工厂排放了大量的二氧化硫和一氧化氮
（2）光化学烟雾产生的主要原因是________。
A．汽油的不完全燃烧 B．大量使用农药、化肥
C．白色塑料垃圾的漂浮 D．金属矿物的冶炼
（3）化肥、农药的使用导致人类癌症发病率的增加，其中“六六粉”是曾经广泛使用的一种农药，它是由苯与氯气在催化剂、加热的条件下通过加成反应制得的，写出该反应的化学方程式：__________________。
8．践行“绿水青山就是金山银山”理念，实现人与自然和谐共生。
（1）下列做法会加剧雾霾天气的是_____（填字母）。
a．禁烧秸秆 b．潮汐发电 c．燃煤供暖
（2）下列污水处理的方法中只涉及物理方法的是_____（填字母）。
a．活性炭吸附法
b．氧化还原法
c．中和法
（3）下列措施不属于城市生活垃圾无害化处理的是_____（填字母）。
a．封闭式焚烧
b．露天堆放
c．卫生填埋
（4）处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S，发生反应的化学方程式为_________________________________。
题组B 能力提升练
1．（2021·全国乙卷）我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是（ ）。
A．将重质油裂解为轻质油作为燃料
B．大规模开采可燃冰作为新能源
C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D．研发催化剂将CO2还原为甲醇
2．（广东省深圳市光明区2023届高三上学期第一次模拟）化学与科技、生产、生活密切相关。下列说法不正确的是（ ）。
A．使用可降解的聚碳酸酯塑料有利于减少白色污染
B．采用风能、太阳能等洁净能源发电，有利于实现碳中和
C．研究合适的催化剂可减少汽车尾气中有害气体的排放
D．将废旧重金属盐的废液深度掩埋会减少环境污染
3．（2022·唐山高一检测）某日的某地空气质量指数如图所示，下列说法中正确的是（ ）。
A．O3属于非电解质
B．SO2和CO均属于酸性氧化物
C．机动车限行可减少雾霾的产生，雾霾不能产生丁达尔效应
D．反应2NO2+2NaOH＝NaNO3+NaNO2+H2O中，NO2既是氧化剂又是还原剂
4．（2022·辽宁大连高一下期末）臭氧已成为夏季空气污染的元凶，地表产生臭氧的机理如图所示，NA代表阿伏加德罗常数的数值。下列说法正确的是（ ）。
A．反应①、②、③都是氧化还原反应
B．16g O3和O2的混合气体，所含质子数为16NA
C．0.5mlNO2溶于水形成1L溶液，可得到0.5ml·L－1的硝酸溶液
D．标准状况下，11.2L的NO和O2混合气体所含的原子数为NA
5．（2020~2021学年浙江省绍兴市高一下期中）绿色化学实验是在绿色化学思想指导下的实验方法，以达到减少污染，防止浪费等。下列符合绿色化学实验的是（ ）。
A．用铜与浓硫酸反应制取CuSO4，并用少量品红溶液吸收尾气
B．将CO还原Fe2O3后的尾气直接排入空气中
C．用CCl4完成萃取操作练习时，将溴水改成碘水
D．将Zn和稀硫酸制H2后的废液倒入水槽后再清洗玻璃仪器
6．某冶金厂废水的pH为4.5，含超标10倍的Pb2+。该厂处理废水的下列设计中，比较合理的是（ ）。
A．用离子交换法除去Pb2+
B．在废水中加硫酸，生成PbSO4沉淀
C．在废水中加NaOH，调节pH到11.0，使Pb2+转化为氢氧化物沉淀
D．在废水中加石灰，调节pH到11.0，使Pb2+转化为氢氧化物沉淀
7．（2022·福建龙岩高一上期末）水污染问题是当前全世界关注的焦点问题。我们每一个人都应该自觉地保护水资源，防止污水的随意排放。比如，实验过程中产生的废水不能随意倒入下水道。已知某次化学实验后，回收的废液中可能含有K+、Cu2+、Ag+等离子。
（1）为检验废水中是否含有Ag+，可以采用的试剂是________________。如果溶液中确实存在Ag+，加入试剂后，将观察到的现象是____________________________，反应的离子方程式为__________________________。
（2）实验证明，废液中确实存在上述三种离子。为回收Cu、Ag两种金属，实验时可以分别加入过量的______和______（填物质名称），充分反应后，经过_________（填实验操作名称），可得到Cu和Ag。经过上述处理后的废水，进一步处理后即可以排放。
8．烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：
实验步骤：
①检验系统气密性；
②加热器将烟道气加热至140℃；
③打开抽气泵置换系统内空气；
④采集无尘、干燥的气样；
⑤关闭系统，停止采样。
（1）A中装有无碱玻璃棉，其作用是____________。
（2）C中填充的干燥剂是____________（填字母）。
A．碱石灰 B．无水CuSO4 C．P2O5
（3）装置D中的吸收液是____________（填字母）。
A．NaOH B．稀硫酸 C．水
（4）步骤②加热烟道气的目的是____________。
（5）若缺少步骤③，会使测试结果____________（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
题组C 培优拔尖练
1．（湖南省郴州市2023届高三下学期2月模拟）2021年10月13日，联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会通过《昆明宣言》，《宣言》承诺，确保制定、通过和实施一个有效的“2020年后全球生物多样性框架”，以扭转当前生物多样性丧失，并确保最迟在2030年使生物多样性走上恢复之路，进而全面实现“人与自然和谐共生”的2050年愿景。从化学角度，下列不利于实现该宣言的是（ ）。
A．燃煤中添加石灰石，以消除SO2对环境的污染
B．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用
C．禁止使用农药和化肥，保护水资源
D．购物时使用布袋等代替塑料袋
2．（2022·天津南开区高一检测）绿色化学最理想的“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。以下反应最符合这一要求的是（ ）。
A．硫化亚铜高温氧化的火法炼铜
B．用铜作催化剂将乙醇氧化为乙醛
C．铜和浓硝酸反应制硝酸铜
D．镍作催化剂的条件下，苯与氢气发生加成反应生成环己烷
3．如图所示是一种综合处理SO2废气的工艺流程，若每步都完全反应。下列说法正确的是（ ）。
A．溶液B中发生的反应为2SO2+O2＝2SO3
B．可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液C中是否含有Fe3+
C．由以上流程可推知氧化性：Fe3+＞O2＞SO42－
D．此工艺的优点之一是物质能循环利用
4．（2022·湖北麻城高一下期末）设NA为阿伏加德罗常数值。如图表示N2O在Pt2O+表面与CO反应转化成无害气体的过程。下列说法正确的是（ ）。
A．N2O转化成无害气体时的催化剂是Pt2O2+
B．每1mlPt2O+转化为Pt2O2+得电子数为2NA
C．将生成的CO2通入含大量SiO32－、Na+、Cl－的溶液中，无明显现象
D．1gCO2、N2O的混合气体中含有电子数为0.5NA
5．分析下面两个案例并回答有关问题。
（1）某城镇生产、生活的分布情况如图所示，河流中W、X、Y、Z处某次水样抽测结果如表所示。
①导致X、Y处水样pH变化的原因可能是______________________________；
②Z处鱼类大量减少，产生这种现象的原因可能是________________________。
（2）某地区已探明蕴藏有丰富的赤铁矿（主要成分为Fe2O3，还含有SiO2等杂质）、煤矿、石灰石和黏土。拟在该地区建设大型炼铁厂。
①随着铁矿的开发和炼铁厂的建立，需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等，形成规模的工业体系。据此确定上图中相应工厂的名称A__________、B__________、C__________、D__________；
②以赤铁矿为原料，写出高炉炼铁中得到生铁和产生炉渣的化学方程式__________；
③从“三废”利用、环境保护等角度考虑，该地区和企业在生产中应采取的一些措施有（举出2种措施即可）_________________________。
课程标准
课标解读
1．了解环境污染的主要因素、危害及防治。
2．了解环境保护的意义。
3．了解绿色化学、“原子经济”的内涵，以及它们对利用自然资源、保护环境的意义。
1．主动关心与环境保护有关的社会热点问题，形成与环境和谐共处的观念。
2．能运用“绿色化学”观念分析生活、生产过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估。
环境问题
主要物质
主要危害
温室效应
CO2
造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等
酸雨
SO2、NOx
土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层破坏
氟氯代烷、NOx
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、NOx
刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡
白色污染
废弃塑料制品
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
赤潮和水华
废水中含氮、磷元素的营养物质
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
PM2.5
颗粒物
污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康
尾气
主要成分
处理方法
硫酸厂尾气
SO2、O2、N2等
用氨水吸收
硝酸厂尾气
NO、NO2、N2、O2等
用NaOH溶液吸收
高炉煤气
CO、CO2、N2等
回收利用
炼钢烟气
Fe2O3烟尘、CO等
回收利用
焦炉气
H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2
可用作燃料
氯碱工业尾气
Cl2
用NaOH溶液吸收