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教案

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教案，共15页。
一、化学与环境保护
1．环境质量监测的意义
通过对污染物的存在形态、含量进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据，是进行环境质量评价和污染治理的基础。
2．化学与“三废”污染
(1)“三废”污染：是指工业生产中产生的废气、废水和废渣对环境的污染。
(2)大气污染物与次生污染物
(3)化学与“污水”处理
①污水处理常用方法：物理法、化学法和生物法等。
②污水的“三级”处理
(4)化学与“废渣”及生活垃圾
处理原则：无害化、减量化和资源化，达到减少环境污染和资源回收利用两个目的。
(1)化学工作者进行的环境质量监测工作可有可无，有污染治理就行( × )
提示 环境质量监测工作是进行环境质量评价和污染治理的基础，非常必要。
(2)化石燃料燃烧产生的CO、NOx、SO2为次生污染物( × )
提示 CO、NOx、SO2为一次污染物，其形成的酸雨、光化学烟雾等为次生污染物。
(3)“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量( √ )
提示 “燃煤固硫”可以减少SO2的污染，汽车尾气催化净化可以减少CO、NOx及某些有机物的污染。
(4)工业废渣和生活垃圾等固体废物对环境影响不大，可不必处理( × )
提示 处理固体废物要遵循无害化、减量化和资源化原则，达到减少环境污染和资源回收利用两个重要目的。
(5)污水的一级处理通常采用化学法和生物法将难溶解的污染物除去( × )
提示 一级处理通常采用物理方法，用格栅间、沉淀池等去除不溶性污染物。
Ⅰ.为了防治酸雨，减少煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上采用生石灰和含硫的煤混合使用以“固硫”(避免硫的化合物进入大气)，最后生成石膏。试回答：
(1)整个“固硫”过程涉及的反应有①SO2＋CaOeq \(=====,\s\up7(△))CaSO3 ②2CaSO3＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2CaSO4，涉及的反应类型有________(填序号)。
①化合反应 ②分解反应 ③置换反应 ④复分解反应 ⑤氧化还原反应 ⑥非氧化还原反应 ⑦离子反应 ⑧非离子反应(分子反应)
(2)比较此法与石灰石粉末和含硫煤混合法哪个更好些________(A.生石灰 B．石灰石)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)你认为减少酸雨产生可采取的措施是________(填字母)。
①少用煤作燃料 ②把工厂的烟囱造高 ③先将燃料煤脱硫 ④在土壤中加石灰防止酸化 ⑤开发新能源，避免含S、N的氧化物大量排放
A．①②③ B．②③④⑤
C．①③⑤ D．①③④⑤
Ⅱ.活性炭联合脱硫脱硝技术(AC)是一种比较成熟的脱硫脱硝技术，可以在较低的温度下，将废气中的SO2、NOx通过一系列反应生成铵盐，从而变废为宝，其工作示意图如下所示：
(1)SO2在活性炭表面被氧化最终生成硫酸，反应的化学方程式为：______________
________________________________________________________________________。
(2)吸收塔加入NH3后，可脱除废气中的NO、NO2，写出NO和NO2分别和NH3反应的化学方程式：____________________________、__________________________________________。
(3)NH3和吸收塔中生成的H2SO4反应，会生成铵盐，写出反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)活性炭的造价较高，工业上一般选用活性焦作为吸附剂来脱硫脱硝，活性炭来自于煤干馏产品，煤的干馏为________(填“物理”或“化学”)变化，从煤干馏产品中获取苯、二甲苯的操作方法为______________________________________________________________。
答案 Ⅰ.(1)①⑤⑥⑧
(2)A CaCO3分解为CaO需要消耗很高的能量，浪费煤，使生产成本提高
(3)C
Ⅱ.(1)2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4(或2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4)
(2)4NH3＋6NO===5N2＋6H2O 8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O
(3)2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4或NH3＋H2SO4===NH4HSO4
(4)化学 蒸馏(分馏)
解析 Ⅰ.(1)在含硫的煤中加生石灰“固硫”的反应是CaO＋SO2eq \(=====,\s\up7(△))CaSO3、2CaSO3＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2CaSO4，可见所涉及到的反应类型有化合反应、氧化还原反应、非氧化还原反应和非离子反应。
(3)把烟囱造高不能减少SO2的排放量；在土壤中加石灰虽可中和酸雨造成的酸性，但不属于减少酸雨而采取的措施。
Ⅱ.(1)在反应中，SO2可以被O2在活性炭表面氧化为SO3，进而和H2O生成H2SO4。
(2)NH3和NO、NO2反应时，NH3为还原剂，NO、NO2为氧化剂最终生成N2和H2O。
(3)NH3和生成的H2SO4可生成(NH4)2SO4或NH4HSO4。
(4)煤的干馏为化学变化，从煤焦油中获取苯及二甲苯等原料应采取蒸馏(分馏)的方法。
1．空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持，下列措施不利于“蓝天工程”建设的是( )
A．推广使用燃煤脱硫技术，防治污染
B．加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应量
C．实施绿化工程，防治扬尘污染
D．利用和开发新能源汽车，消除机动车尾气污染
答案 B
解析 加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应量，会加剧大气污染物的排放，不利于“蓝天工程”建设。
2．为了保护自然环境，提高人民的生活质量，必须重视处理“白色污染”。该“白色污染”指的是( )
A．冶炼厂的白色烟尘
B．石灰窑的白色粉末
C．聚氯乙烯等塑料垃圾
D．白色建筑材料
答案 C
解析 白色污染是指聚氯乙烯等塑料垃圾，难以降解，在颜色上不一定为白色，题中白色烟尘、粉末以及白色建筑材料都不属于白色污染，分别为粉尘污染和建筑垃圾。
3．我国近海海域海水中一些元素含量普遍超标，富营养化十分严重，经常发生“赤潮”现象。下列生活用品中能引起“赤潮”的是( )
A．肥皂 B．含磷洗涤剂
C．加酶洗衣粉 D．化妆品
答案 B
解析 发生在海洋中的“赤潮”和湖泊内河中的“水华”都是由于水体的“富营养化”导致的结果，含磷洗涤剂的广泛使用与排放是发生赤潮的主要原因之一。
4．下列有关环境问题的说法正确的是( )
A．燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量
B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康
C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨
D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染
答案 A
解析 燃煤中加入CaCO3可吸收SO2，最终生成CaSO4，可减少SO2排放，A正确；O3体积分数超过10－4%就不利于人体健康，B错误；pH小于5.6的降水通常称为酸雨，C错误；含磷洗涤剂排入水体中，会造成水体富营养化，造成水体污染，D错误。
5．“保护环境”是我国的基本国策。下列做法不应该提倡的是( )
A．采取低碳、节俭的生活方式
B．按照规定对生活废弃物进行分类放置
C．深入农村和社区宣传环保知识
D．经常使用一次性筷子、纸杯、塑料袋等
答案 D
解析 D项，经常使用一次性筷子、纸杯会浪费木材，破坏森林，塑料袋的使用会造成“白色污染”，不应该提倡。
六大环境问题及其危害
二、绿色化学
1．核心思想
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”
反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。
3．绿色化学示意图
4．开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则)
减量化、再利用和再循环。
(1)“绿色化学”就是污染后有效治理的化学思想( × )
提示 “绿色化学”思想是从源头上减少或消除污染的化学，不是“先污染后治理”的化学思想。
(2)“绿色化学”就是指在化工生产中不排放任何有害物质( √ )
(3)在汽车排气管上安装“催化转化器”把CO、NO催化生成N2和CO2，符合绿色化学的理念( × )
提示 “绿色化学”理念是从源头上减少或消除污染。
(4)“3R”原则(减量化、再利用和再循环)是开发和利用自然资源的基本原则( √ )
(5)植物秸秆含大量钾元素，焚烧后作钾肥符合“绿色化学”的思想( × )
提示 植物秸秆燃烧会产生大量的污染物，不符合绿色化学的思想。
(6)利用阳光发电，光解水制氢气是解决能源危机，实现可持续发展的有效途径( √ )
以乙烯制环氧乙烷，有两种方法
方法一：CH2==CH2＋Cl2＋H2O―→＋HCl
＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋2H2O
总反应为：CH2==CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O
方法二：2CH2==CH2＋O2eq \(――→,\s\up7(Ag))
试回答下列问题：
(1)已知原子利用率为：eq \f(期望产物总质量,生成物的总质量)×100%，试计算两种方法的原子利用率，方法一为________%，方法二为________%。
提示 方法一的原子利用率为：eq \f(44,44＋111＋18)×100%≈25.43%
方法二的原子利用率为：eq \f(2×44,2×44)×100%＝100%。
(2)试从反应物、产物对环境的影响，生产工艺，原子经济性反应，催化剂选择性等角度分析两方法的优劣。
提示 方法一：反应物Cl2和Ca(OH)2对环境及设备有很大的污染性和腐蚀性，生产工艺分二步，产率和原子利用率低，成本高，反应的选择性低，产物中有大量的非期望物质。
方法二：反应物中O2无毒无污染、生产工艺简单，原子利用率为100%，催化剂选择性高、产率高、成本低，因此方法二更优。
(3)下列有机反应中最符合“绿色化学”思想的为________(填序号)。
①CH2==CH2＋eq \(―――→,\s\up7(一定条件))＋CH3COOH
②eq \(――→,\s\up7(催化剂))＋＋2H2O
③nCH2==CH2eq \(――→,\s\up7(催化剂))CH2—CH2
④CH3CH2OH＋CH3COOHeq \(,\s\up7(浓H2SO4),\s\d5(△))CH3COOCH2CH3＋H2O
⑤CH3—C≡CH＋CO＋CH3OHeq \(――――→,\s\up7(一定条件))
提示 最符合“绿色化学”思想的应为满足原子经济性反应，原子利用率为100%的反应，因此选择③⑤。
1．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期望的最终产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是( )
①置换反应 ②化合反应 ③分解反应 ④取代反应 ⑤加成反应 ⑥加聚反应 ⑦酯化反应
A．②⑤⑥ B．②④⑤
C．只有⑥ D．只有⑥⑦
答案 A
解析 根据四种基本反应类型的定义即可判断出只有化合反应产物唯一。在有机反应类型中，取代反应、酯化反应、水解反应的产物均不唯一，而加成反应、加聚反应的产物唯一，反应物中的原子全部转化成期望的最终产物，即原子利用率为100%。
2．(2018·泉州高一检测)下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是( )
A．乙烯聚合为聚乙烯高分子材料
B．甲烷与氯气制备一氯甲烷
C．以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜
D．用SiO2制备高纯硅
答案 A
解析 反应为加聚反应，原子利用率为100%，故A正确；甲烷和氯气反应为取代反应，有副产品HCl生成，故B错误；Cu和浓HNO3生产Cu(NO3)2，产生有毒气体NO2，故C错误；SiO2和C制备高纯硅有副产品CO生成，故D错误。
3．“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是( )
A．Mgeq \(――→,\s\up7(HNO3))Mg(NO3)2
B．Mgeq \(――→,\s\up7(Cl2))MgCl2eq \(――――→,\s\up7(NaOH溶液))Mg(OH)2eq \(―――→,\s\up7(稀硝酸))Mg(NO3)2
C．Mgeq \(――→,\s\up7(O2))MgOeq \(―――→,\s\up7(稀硝酸))Mg(NO3)2
D．Mgeq \(――→,\s\up7(浓硫酸))MgSO4eq \(―――――→,\s\up7(BaNO32溶液))Mg(NO3)2
答案 C
解析 根据题意“绿色化学”要从经济、环保和技术三个方面设计可行的反应。从经济上看，B项最不合算，环节多、试剂使用多、转化率低；D项不合算，用的原料较贵；从环保角度看，A和D项产生污染环境的氮氧化物和SO2，B项原料Cl2也有毒；从技术角度看，D项中Ba(NO3)2溶液的量难以控制，综上分析，选择C项。
课时对点练
A组 基础对点练
题组一 化学与环境污染
1．下列有关酸雨及形成的说法正确的是( )
A．pH小于7的降雨通常称为酸雨
B．酸雨的形成和空气中CO2含量增多有直接关系
C．大量含硫化石燃料燃烧是形成酸雨的主要原因
D．植被破坏、水土流失、生态环境破坏导致了酸雨形成
答案 C
解析 酸雨是指pH