专题讲座四环境保护与绿色化学

专题讲座四环境保护与绿色化学化学苏教版专题4常见的非金属及其化合物专题讲座四环境保护与绿色化学[考纲要求]1.了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的来源、性质和危害，体会化学对环境保护的重要意义。2.了解化工生产过程中产生的“三废”对环境的危害，树立绿色化学的观念。3.原子经济性的概念和原子利用率的计算。专题讲座四环境保护与绿色化学一、环境污染及其防治1.环境污染与化学相关的环境污染问题主要包括如下几个方面。一是大气污染问题：是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烷等造成的污染(其中SO2、NOx主要来源于化石类燃料的大量使用)。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专题讲座四环境保护与绿色化学与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致CO中毒)。二是水体污染：是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磷肥造成的。三是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。专题讲座四环境保护与绿色化学思考：当今环境污染存在以下几方面问题：(用物质化学式或元素名称填写相关原因)(1)酸雨——形成原因主要是和。(2)光化学烟雾——主要是、碳氢化合物造成的。(3)臭氧空洞——主要是、氮氧化合物等的排放引起的。(4)温室效应——主要是由于大气中等的含量的不断增加造成的。(5)白色污染——等难降解塑料的大量使用。(6)赤潮——含洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放。SO2氮氧化合物氮氧化合物氟氯代烷CO2聚乙烯磷专题讲座四环境保护与绿色化学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，限制使用洗涤剂。(3)回收、限制难降解塑料，研制塑料。含磷可降解专题讲座四环境保护与绿色化学【例1】环境问题及解决措施Ⅰ.臭氧层空洞大气平流层中O2吸收紫外线可变成臭氧(O3)，而冰箱中的制冷剂氟里昂在紫外线作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，从而破坏平流层中的臭氧层。同样超音速飞机的尾气及发动机尾气中的NO也能加快O3的分解，反应式如下：NO＋O3===NO2＋2O；NO2＋O===NO＋O2。请你写出总的反应式：______________；其中NO的作用是______________和____________。专题讲座四环境保护与绿色化学解析通过化学反应方程式的加和可以得到总的反应式：O3=====NOO2＋O。通过第一个反应式可知NO作还原剂，由总反应式可知NO作催化剂。答案O3=====NOO2＋O还原剂催化剂专题讲座四环境保护与绿色化学Ⅱ.水源污染(富营养化)(1)工、农业及城市生活污水中含磷。家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源(洗涤剂中含有磷酸钠)。关于处理污水时要不要除去磷的说法正确的是()A.磷是生物所需的营养元素，不必除去B.含磷的污水是很好的肥料，不必除去C.含磷污水排到自然水中引起藻类增殖，使水变质，必须除去D.磷对人无毒，除去与否都无关紧要专题讲座四环境保护与绿色化学解析含磷的污水是水污染的重要来源之一，这种富含营养元素(N、P等)的污水排入自然水中，会使水中微生物和藻类大量繁殖、生成、腐败，从而使水中的溶解氧大量减少，引起水中生物死亡、水质恶化，降低了水的使用价值。答案C专题讲座四环境保护与绿色化学(2)赤潮我国沿海出现了大面积赤潮，赤潮是红藻、蓝藻等在较短时间内大量繁殖形成的，它造成的严重后果是______________________________________________。赤潮是水体富营养化的结果，主要是因为_______________________________________等，使水中含有大量的________元素对应的离子。为了防止水污染，我国许多地区已经对洗衣粉的成分加以限制，不得再销售含有__________(从下述选项中选)的洗衣粉。A.硅酸钠B.烷基苯磺酸钠C.三聚磷酸钠D.蛋白质藻类消耗水中的溶解氧，造成水质恶化和鱼类死亡滥用氮肥、磷肥、农药和城镇废水任意排放氮、磷C专题讲座四环境保护与绿色化学Ⅲ.酸雨(1)自然界“酸雨”形成的原因主要是()A.未经处理的工业废水的任意排放B.大气中二氧化碳含量增多C.工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼D.汽车排放的尾气和燃料不完全燃烧产生的气体专题讲座四环境保护与绿色化学解析自然界中的酸雨主要是硫酸型酸雨，这是由于大气中SO2和SO3含量过高造成的，形成这种情况的主要原因是工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼，汽车尾气的排放不是主要原因。答案C专题讲座四环境保护与绿色化学(2)SO2主要来自于硫酸工厂废气和含硫矿物的燃烧。①若用Na2SO3溶液来吸收工厂的SO2尾气，加热吸收液可获得高浓度的NaHSO3，变废为宝。你能写出主要的化学方程式吗？②为除去燃料中的硫，可采用如图脱硫工艺。你能写出主要的化学方程式吗？答案SO2＋H2O＋Na2SO3=====△2NaHSO3答案CaO(s)＋SO2(g)=====高温CaSO3(s)，2CaSO3(s)＋O2(g)=====△2CaSO4(s)专题讲座四环境保护与绿色化学Ⅳ.光化学烟雾：大气污染物一氧化氮、二氧化氮和某些碳氢化合物在太阳光的照射下，在低空大气中发生复杂的光化学反应(大气中的氧气也参加了反应)，形成白色或浅蓝色有特殊气味的光化学烟雾。光化学烟雾中主要含二次污染物，如醛类、酮类、臭氧、过氧乙酰硝酸酯等。光化学烟雾严重危害人体健康，损害植物及橡胶制品等。汽车尾气污染：汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。专题讲座四环境保护与绿色化学(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式__________________________________。(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是______________________________________________。(3)控制城市空气污染源的方法可以有______(填字母序号)。A.开发氢能源B.使用电动车C.植树造林D.戴上呼吸面具2CO＋2NO=====催化剂N2＋2CO2SO2转化成SO3，SO3遇水生成硫酸ABC专题讲座四环境保护与绿色化学二、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。专题讲座四环境保护与绿色化学(2)绿色化学的研究主要围绕化学反应、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：a.采用无毒、无害的原料；b.在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；c.产品应该是环境友好的；d.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。专题讲座四环境保护与绿色化学2.原子经济性原子经济性在化学合成特别是有机合成中，减少废物的关键是提高选择性问题，即选择最佳反应途径，使反应物原子尽可能多地转化成产物原子，最大限度地减少副产物，才会真正减少废物的生成。美国著名有机化学家B.M.Trost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＝期望产品的总质量生成物的总质量×100%。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。专题讲座四环境保护与绿色化学【例2】工业上合成氨的原料之一为氢气，其来源之一是利用石油气的有关成分如丙烷(C3H8)制取。以下途径，假设反应都能进行，从经济效益考虑最合理的反应是()A.C3H8———→极高温3C＋4H2B.C3H8——→高温C3H6＋H2C.C3H8＋6H2O——→高温3CO2＋10H2D.2H2O=====通电2H2↑＋O2↑C专题讲座四环境保护与绿色化学【例3】在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成CH2==C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要其他的反应物有()A.CO和CH3OHB.CO2和H2OC.H2和CO2D.CH3OH和H2专题讲座四环境保护与绿色化学解析从原子守恒和绿色化学的思想出发：CH3C≡CH＋其他的反应物—→CH2==C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为C2H4O2，只有选项A中的物质按等物质的量混合符合题意。答案A专题讲座四环境保护与绿色化学123456789探究高考明确考向专题讲座四环境保护与绿色化学1.(2013·福建理综，6)化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法正确的是()A.石英只能用于生产光导纤维B.从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现C.为了增加食物的营养成分，可以大量使用食品添加剂D.“地沟油”禁止食用，但可以用来制肥皂123456789专题讲座四环境保护与绿色化学解析本题可结合物质的性质与成分进行判断。A项石英的用途很广泛，如制石英玻璃、石英钟等；B项从海水中提取的物质有多种，有些必须通过化学反应获得，如海水提镁、提溴等，有些不用通过化学反应获得，利用物理方法即可，如用蒸馏法淡化海水；C项食品添加剂是指用于改善食品品质，延长食品保存期、便于食品加工和增加食品营养成分的一类化学合成或天然物质，食品添加剂的安全使用是非常重要的，要严格控制使用量；123456789D项地沟油，泛指在生活中存在的各类劣质油，如回收的食用油、反复使用的炸油等，地沟油的主要成分是油脂，可使其在碱性条件下水解制肥皂。答案D专题讲座四环境保护与绿色化学2.(2013·山东理综，7)化学与生产和生活密切相关，下列说法正确的是()A.聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应B.煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料C.合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料D.利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程123456789专题讲座四环境保护与绿色化学解析从物质的组成、结构、性质以及变化等角度进行分析，得出合理答案。A项，聚乙烯分子中不含碳碳双键，不能发生加成反应，塑料老化是发生了氧化反应；B项，煤的气化和液化均为化学变化，前者主要为碳与水蒸气反应生成H2和CO，后者主要是以煤为原料制取液体燃料；C项，合成纤维和人造纤维属于有机高分子材料，而碳纤维的主要成分为碳，属于无机非金属材料；123456789D项，粮食酿酒要经过一系列化学变化，淀粉先发生水解，最终生成葡萄糖，葡萄糖再在酒化酶作用下生成乙醇和CO2。答案D专题讲座四环境保护与绿色化学3.(2013·四川理综，1)化学与生活密切相关，下列说法不正确的是()A.二氧化硫可广泛用于食品的增白B.葡萄糖可用于补钙药物的合成C.聚乙烯塑