高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 环境保护与绿色化学导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 环境保护与绿色化学导学案，共9页。
1．结合实例认识化学原理、化工技术对于节能环保、清洁生产、清洁能源等产业发展的重要性。树立“绿色化学”的观念，形成资源全面节约、物能循环利用的意识。培养“科学态度与社会责任”的核心素养。
2．认识物质及其变化对环境的影响、依据物质的性质及其变化认识环境污染的成因、主要危害及其防治措施，以酸雨的防治和废水处理为例，体会化学对环境保护的作用。了解关于污染防治、环境治理的相关国策、法规，强化公众共同参与环境治理的责任。培养“宏观辨识与社会责任”的核心素养。
知识点一 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
①环境监测：对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据。
②治理工业三废(废水、废气、废渣)。
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化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。这些污染物在太阳辐射等因素作用下，经过复杂变化形成次生污染物，在一定的天气条件下会造成酸雨、雾霾、光化学烟雾等污染现象。
(2)次生污染物的形成示意图
3．污水的处理方法
(1)常用的污水处理方法有物理法、化学法和生物法等。
(2)污水处理常用化学方法：中和法、氧化还原法、沉淀法等。
(3)污水处理的流程
①一级处理：通常采用物理方法，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：采用生物方法(又称微生物法)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：主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，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
工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循无害化、减量化和资源化的原则，达到减少环境污染和资源回收利用这两个重要目的。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)CO2能引起温室效应，故CO2为大气污染物。(×)
(2)大量化肥的施用和含磷洗衣粉的使用会污染水资源，引起水华。(√)
(3)白色污染主要是废弃塑料制品引起的。(√)
知识点二 绿色化学
1．绿色化学的核心思想
绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”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．原子经济性反应
化学反应就是原子重新组合的过程。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100%。
3．绿色化学示意图
以乙烯为原料生产环氧乙烷，过去使用的氯代乙醇法主要包括以下反应：
CH2===CH2＋Cl2＋H2O―→ClCH2CH2OH＋HCl
2ClCH2CH2OH＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋2H2O
总的反应可表示为
CH2===CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O
现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成：
2CH2===CH2＋O2
(1)两种生产工艺的原子利用率分别为__________，______。
(2)列出原子利用率为100%的化学反应类型及其实际例子的方程式___________________________________________________________________，
___________________________________________________________________。
(3)原子利用率与产率是否相同？________(填“是”或“否”)。
[答案] (1)25.4% 100%
(2)化合反应：2H2＋O2eq \(=====,\s\up10(点燃))2H2O
加聚反应：nCH2===CH2eq \(――――→,\s\up10(催化剂)) CH2—CH2
加成反应：CH≡CH＋HCleq \(――――→,\s\up10(催化剂))CH2===CHCl(任选两个，其他合理答案均可)
(3)否
1．常见环境问题
2．绿色化学
(1)核心：从源头上减小或消除环境污染。
(2)原子经济性反应：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。绿色化学可用原子利用率来衡量，原子利用率＝eq \f(期望产物的总质量,生成物的总质量)×100%，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。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%，也就是说在化学反应过程中不产生任何废弃物， 原子利用率为100%的反应有化合反应、加成反应、加聚反应。
提醒：与原子利用率相似的几个概念：纯度＝eq \f(纯净物质量,样品混合物质量)×100%；产率＝eq \f(实际产量,理论产量)×100%；原料利用率＝eq \f(理论消耗量,实际消耗量)×100%；转化率＝eq \f(已反应的反应物的量,反应总量)×100%。
1．下列做法与社会可持续发展理念相违背的是( )
A．改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放
B．开发利用可再生能源，减少化石燃料的使用
C．研发可降解高分子材料，减少“白色污染”
D．过度开采矿物资源，促进地方经济发展
D [矿物资源为不可再生资源，过度开采会使资源匮乏，是只顾眼前不顾将来的做法，不符合社会可持续发展理念，故D错误。]
2．硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是( )
A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因
B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定
D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
D [SO2是无色气体，A错误；汽车尾气中含有氮氧化物、一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物、固体颗粒物等，B错误；植物不能直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，C错误；石灰(CaO)可与SO2反应生成CaSO3，故可采用石灰法脱除工业废气中的SO2，D正确。]
3．中国宣布了到2030年单位国内生产总值CO2排放量持续降低的减排目标，即2030年“碳达峰”。下列措施与这一目标无关的是( )
A．给汽车安装尾气处理器
B．自备购物布袋，不用塑料袋
C．使用节能电器，及时关闭电器设备，节约用电
D．开发新能源，如太阳能、风能等，减少对化石能源的依赖
[答案] A
4．原子利用率是衡量绿色化学的重要指标，下列是理想的绿色化学工艺的是( )
A．工业上利用硅石与焦炭冶炼粗硅
B．利用石灰乳与纯碱溶液反应制烧碱
C．工业上利用废铜与浓硫酸反应制备胆矾
D．石油化工利用乙烯催化氧化法制备环氧乙烷
D [硅石的主要成分是SiO2，SiO2与焦炭反应会有CO生成，污染环境且原子利用率不高，A项不符合要求；产物中还有碳酸钙，原子利用率不高，B项不符合要求；铜与浓硫酸反应会有SO2生成，污染环境且原子利用率不高，C项不符合要求。]
5．下列有关“绿色化学”及“绿色食品”的描述均正确的组合是( )
①“绿色化学”是指绝对无污染的化学过程
②“绿色化学”是指依靠绿色植物来完成的化学过程
③“绿色化学”是没有或尽可能少污染的化学过程
④“绿色化学”是人们理想中的化学过程，无法实现
⑤治理工业“三废”属于“绿色化学”范畴
⑥合理施用农药属于“绿色化学”
⑦加强环境监测属于“绿色化学”过程
⑧开发利用氢能源属于“绿色化学”
⑨富含叶绿素的食品属于“绿色食品”
⑩新鲜的蔬菜属于“绿色食品”
⑪无污染的安全、优质、营养类食品属于“绿色食品”
⑫贴有“绿色”防伪标志的食品属于“绿色食品”
A．③⑧⑪ B．①②③⑤⑥⑧⑩
C．②⑥⑦⑨ D．④⑫
[答案] A
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( )
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；工厂废气、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．我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，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
[答案] D
3．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
D [A项，Cu2S高温氧化的火法炼铜中还会产生SO2气体，不符合“原子经济性反应”的要求，错误；B项，CH3CH2OH催化氧化生成CH3CHO的同时有H2O生成，不符合“原子经济性反应”的要求，错误；C项，Cu和浓硝酸反应制备Cu(NO3)2时还会生成H2O和NO2，不符合“原子经济性反应”的要求，错误；D项，苯与氢气发生加成反应只生成环己烷，原子利用率为100%，符合“原子经济性反应”的要求，正确。]
4．(素养题)如图甲所示，某河流经工业城市Y市，a处为上游、d处为下游，经对河水检测绘制出图乙，请回答：
甲 乙
(1)构成该河的污染主要分布在________(填字母)。
A．ab段 B．bc段 C．cd段 D．bd段
(2)列举造成该河污染的三种可能污染源：①________；②________；③________。
(3)对c处水样进行检测，发现其中含有Cu2＋，要把Cu2＋变成铜单质回收，请写出两种可行的方法：
①_____________________________________________________________
______________________________________________________________；
②____________________________________________________________。
(4)d处污染明显降低，请从物理、化学、生物三方面简单分析原因____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] 生活污水、工业废水是水体的两个主要污染源，河流经市区必定造成污染，到下游时经过沉降、生物降解、物质之间的反应会使污染程度下降。对于铜的回收只需把铜离子变成铜单质即可。
[答案] (1)B (2)①工业废水 ②生活污水 ③生活垃圾及工业废渣 (3)①加过量铁粉，过滤后加盐酸，清洗干燥得铜单质 ②用电解法，使用惰性电极电解，阴极上生成铜单质 (4)物理沉降，物质之间相互反应，生物降解理解环境保护和绿色化学
环境问题
主要污染物
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
雾霾
SO2、氮氧化物和可吸入颗粒物
大气细粒子能吸附大量有致癌物质和基因毒性诱变物质，使慢性病加剧、使呼吸系统及心脏系统疾病恶化、改变肺功能及结构、影响生殖能力、改变人体的免疫结构等
选项
氧化物
环境问题
主要来源
A
CO2
破坏臭氧层
化石燃料的燃烧
B
SO2
温室效应
汽车尾气的排放
C
NO2
光化学烟雾
工厂废气、汽车尾气的排放
D
CO
酸雨
汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧