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(新高考)高考化学一轮复习讲义第4章热点强化10绿色化学与环境保护(含解析)
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这是一份(新高考)高考化学一轮复习讲义第4章热点强化10绿色化学与环境保护(含解析)，共4页。试卷主要包含了环境污染及其防治，绿色化学，碳中和等内容，欢迎下载使用。
一、环境污染及其防治
1．环境污染
(1)大气污染问题
大气污染是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮氧化物(NOx)、CO、碳氢化合物、氟氯代烃等造成的污染(其中SO2、NOx主要来源于化石燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有：形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染(指家用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等；其中CO与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致CO中毒)。
(2)水体污染
指过量有害物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类。一类是重金属污染，如重金属Hg、Cd、Pb、Cr等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染：水中高浓度的N、P等植物营养物质，导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用的磷肥造成的。
(3)固体废弃物造成的污染
主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染。目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛，对环境及生物的不良影响途径多样。
2．环境保护的措施
(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。
(2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。
(3)回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。
二、绿色化学
1．绿色化学有关概念
(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。
(2)绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：
①采用无毒、无害的原料；
②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；
③产品应该是环境友好的；
④具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。
2．原子经济性
美国著名有机化学家在1991年首先提出“原子经济性”的概念：认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中(如完全的加成反应：A＋B―→C)，达到零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝eq \f(目标产物质量,生成物的总质量)×100%。原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。
三、碳中和
2020年9月，我国作出对于全球减排具有里程碑意义的承诺：2060年实现碳中和。碳中和是指直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排、碳捕集与封存等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
1．有利于实现“碳达峰、碳中和”的是( )
A．风能发电 B．粮食酿酒
C．燃煤脱硫 D．石油裂化
答案 A
2．“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施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
解析 将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故A不符合题意；大规模开采可燃冰作为新能源，会增大二氧化碳的排放量，不符合碳中和的要求，故B不符合题意；通过清洁煤技术减少煤燃烧污染，不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故C不符合题意。
3．(2021·河北，4)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
答案 D
解析 NO2是红棕色且有刺激性气味的气体，而SO2是无色有刺激性气味的气体，A错误；汽车尾气中的主要大气污染物为碳与氮的氧化物，如NOx和CO等，B错误；氮的固定是指将游离态的氮转化为氮的化合物的过程，且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料，不能直接吸收空气中的氮氧化物，C错误。
4．利用Cu—ZSM—5分子筛催化剂，NH3可脱除燃煤烟气中的NO和NO2，生成两种无毒物质，其反应历程如图所示，下列说法正确的是( )
A．上述总反应为2NH3＋NO＋NO2===2N2＋3H2O
B．X是HNO3、Y是N2
C．阶段②④中都是氧化还原反应
D．NH3、NHeq \\al(＋,4)中的化学键形成方式完全相同
答案 A
解析 根据质量守恒，由转化③可知X为N2和H2O, 由转化④可知Y是N2，B错误；根据反应历程图可知，进入体系的物质NH3、NO、NO2为反应物，从体系出来的物质N2、H2O为生成物，故上述总反应：2NH3＋NO＋NO2===2N2＋3H2O，A正确；根据反应历程图可知，阶段②元素化合价未发生改变，属于非氧化还原反应，阶段④有元素化合价发生改变，属于氧化还原反应，C错误；NH3中化学键为共价键，而NHeq \\al(＋,4)中则存在配位键，故化学键形成方式不完全相同，D错误。
5．为应对全球气候问题，中国政府承诺“2030 年碳达峰”“2060 年碳中和”。科学家使用络合物作催化剂，用多聚物来捕获二氧化碳，反应可能的过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A．该反应若得以推广将有利于碳中和
B．反应过程中只有极性键的断裂和形成
C．总反应方程式为CO2＋3H2eq \(――→,\s\up7(催化剂))CH3OH＋H2O
D．开发太阳能、风能等再生能源可降低CO2、CH4等温室气体的碳排放
答案 B
解析 第二、四步有H2参与反应，存在非极性键的断裂，故B错误。
一、环境污染及其防治
1．环境污染
(1)大气污染问题
大气污染是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮氧化物(NOx)、CO、碳氢化合物、氟氯代烃等造成的污染(其中SO2、NOx主要来源于化石燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有：形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染(指家用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等；其中CO与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致CO中毒)。
(2)水体污染
指过量有害物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类。一类是重金属污染，如重金属Hg、Cd、Pb、Cr等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染：水中高浓度的N、P等植物营养物质，导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用的磷肥造成的。
(3)固体废弃物造成的污染
主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染。目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛，对环境及生物的不良影响途径多样。
2．环境保护的措施
(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。
(2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。
(3)回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。
二、绿色化学
1．绿色化学有关概念
(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。
(2)绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：
①采用无毒、无害的原料；
②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；
③产品应该是环境友好的；
④具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。
2．原子经济性
美国著名有机化学家在1991年首先提出“原子经济性”的概念：认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中(如完全的加成反应：A＋B―→C)，达到零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝eq \f(目标产物质量,生成物的总质量)×100%。原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。
三、碳中和
2020年9月，我国作出对于全球减排具有里程碑意义的承诺：2060年实现碳中和。碳中和是指直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排、碳捕集与封存等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
1．有利于实现“碳达峰、碳中和”的是( )
A．风能发电 B．粮食酿酒
C．燃煤脱硫 D．石油裂化
答案 A
2．“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施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
解析 将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故A不符合题意；大规模开采可燃冰作为新能源，会增大二氧化碳的排放量，不符合碳中和的要求，故B不符合题意；通过清洁煤技术减少煤燃烧污染，不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故C不符合题意。
3．(2021·河北，4)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
答案 D
解析 NO2是红棕色且有刺激性气味的气体，而SO2是无色有刺激性气味的气体，A错误；汽车尾气中的主要大气污染物为碳与氮的氧化物，如NOx和CO等，B错误；氮的固定是指将游离态的氮转化为氮的化合物的过程，且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料，不能直接吸收空气中的氮氧化物，C错误。
4．利用Cu—ZSM—5分子筛催化剂，NH3可脱除燃煤烟气中的NO和NO2，生成两种无毒物质，其反应历程如图所示，下列说法正确的是( )
A．上述总反应为2NH3＋NO＋NO2===2N2＋3H2O
B．X是HNO3、Y是N2
C．阶段②④中都是氧化还原反应
D．NH3、NHeq \\al(＋,4)中的化学键形成方式完全相同
答案 A
解析 根据质量守恒，由转化③可知X为N2和H2O, 由转化④可知Y是N2，B错误；根据反应历程图可知，进入体系的物质NH3、NO、NO2为反应物，从体系出来的物质N2、H2O为生成物，故上述总反应：2NH3＋NO＋NO2===2N2＋3H2O，A正确；根据反应历程图可知，阶段②元素化合价未发生改变，属于非氧化还原反应，阶段④有元素化合价发生改变，属于氧化还原反应，C错误；NH3中化学键为共价键，而NHeq \\al(＋,4)中则存在配位键，故化学键形成方式不完全相同，D错误。
5．为应对全球气候问题，中国政府承诺“2030 年碳达峰”“2060 年碳中和”。科学家使用络合物作催化剂，用多聚物来捕获二氧化碳，反应可能的过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A．该反应若得以推广将有利于碳中和
B．反应过程中只有极性键的断裂和形成
C．总反应方程式为CO2＋3H2eq \(――→,\s\up7(催化剂))CH3OH＋H2O
D．开发太阳能、风能等再生能源可降低CO2、CH4等温室气体的碳排放
答案 B
解析 第二、四步有H2参与反应，存在非极性键的断裂，故B错误。
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