資源簡介

(共28張PPT)
第八章 化學與可持續發展
第三節 環境保護與綠色化學
宇宙中有一顆湛藍色星球，仿佛披著薄薄的白色紗衣，它神秘而獨特、它美麗而廣博，它就是我們人類賴以生存的家園——地球。
1.能列舉常見的大氣、水體和土壤的污染物及其危害。
2.知道酸雨防治和污水處理的化學原理。
3.樹立“綠色化學”的觀念，并能運用“綠色化學”思想分析和討論化工生產的相關問題。
知識點一：化學與環境保護
環境問題
自然因素
人為因素
全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、淡水資源危機、能源短缺、森林資源銳減、土地荒漠化、物種加速滅絕、垃圾成災、有毒化學品污染。
人類不合理的開發和利用自然資源而造成的生態環境破壞
工農業生產和人類生活所造成的環境污染
通過對污染物的存在形態、含量進行分析和測定，為控制和消除污染提供可靠的數據，是進行環境質量評價和污染治理的基礎。
1.環境質量監測
工業“三廢”
廢氣（化學燃料燃燒及工廠廢氣）
廢水（工業廢水、生活廢水等）
廢渣（工業垃圾、生活垃圾等）
化學在三廢治理方面有非常重要的作用。
廢氣
廢水、廢渣
工業廢氣的任意排放會造成哪些環境問題
2.大氣污染
化石燃料的燃燒和工業生產產生的廢氣及其攜帶的顆粒
CO、NOx、SO2等
煙塵
揮發性有機物
陽光、空氣和
水蒸氣等作用
次生污染物
酸雨
霧霾
光化學煙霧
大氣污染的治理
①改革能源結構，采用無污染能源，如太陽能、風力、水力，或
低污染能源，如天然氣、沼氣、酒精。
②對燃料進行預處理，如燃料脫硫、煤的液化和氣化，以減少燃
燒時產生污染大氣的物質。
③改進燃燒裝置和燃燒技術，如改革爐灶、采用沸騰爐燃燒等，
以提高燃燒效率和降低有害氣體排放量。
④采用無污染或低污染的工業生產工藝，如不用或少用易引起污
染的原料，采用閉路循環工藝等。
【思考與討論】
煤燃燒可以提供能量，但也會產生污染性物質。那么工廠中如何解決煤燃燒產生的二氧化硫，以降低酸雨的形成呢？結合已學知識進行思考，也可結合互聯網的資料深入學習。
有氧化性
用還原劑吸收
是酸性氧化物
用堿性物質吸收
有還原性
用氧化劑吸收
有還原性
SO2
+4
結合工業實際，吸收二氧化硫還需考慮如下因素：
原料廉價易得、不產生新的污染物。
SO2+CaO CaSO3
2CaSO3+O2 2CaSO4
比較理想的吸收劑為：氫氧化鈣、氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈉、氨水。
吸收
SO2
NaOH
Na2SO3
堿液吸收法：
吸收
SO2
Ca(OH)2
CaSO3
氧化
O2
CaSO4
石灰-石膏法：
雙堿法：
吸收
SO2
NaOH
氧化
O2
CaSO4
Na2SO3
Ca(OH)2
CaSO3
NaOH
3.水體污染
常見的水體污染物
酸、堿、鹽等無機物污染
重金屬污染
難降解有機物污染
植物營養物質污染
需氧有機物污染
常用的污水處理方法：
污水處理的常用化學方法：
物理法
生物法
化學法
中和法
氧化還原法
沉淀法
觀看污水的處理視頻，總結污水處理的一般過程
視頻
污水的一般處理過程
深度處理
達到一定標準的水
二次沉淀池
曝氣池
初次沉淀池
曝氣沉淀池
格柵間
未經處理的污水
含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域，會出現水華、赤潮等水體污染問題。你認為在城市和農村出現這種水體污染各有什么特點？請查閱資料，了解有關的污染及治理情況，并與同學交流。
水華和赤潮
水華和赤潮的治理：
減少工業廢水的排放，使用不含磷的洗衣粉，減少農業化肥農藥的使用
4.固體廢棄物污染
無害化　
減量化　
資源化　
減少環境污染　
資源回收利用　
處理原則：
目的：
環保行動——垃圾分類
知識點二：綠色化學
改變“先污染后治理”的觀念和做法，利用化學原理和技術手段，減少或消除產品在生產和應用中涉及的有害化學物質，實現從源頭減少或消除環境污染。
1.核心思想
反應物
反應過程
生成物
無毒
無害
可再生資源
安全的生產工藝
無毒無害的溶劑
無毒無害的催化劑
提高能源利用率
安全
可降解
可再利用
原子經濟性反應
高選擇性反應
綠色化學示意圖
無毒無害原料
可再生資源
提高能源的利用率
應用無毒、無害的溶劑
應用無毒、無害的催化劑
環境友好產品
（安全、能降
解、可再利用）
安全的生產工藝
反應物
反應過程
反應產物
綠色化學示意圖
原子利用率 =
期望產物總質量
生成物總質量
2.原子經濟性反應
反應物的原子全部轉化為期望的最終產物，這時原子利用率為100%。
【思考與討論】
閱讀課本120頁，試計算兩種生產工藝的原子利用率。你還能舉出其他原子利用率為100%的化學反應類型和實際例子嗎？原子利用率和產率相同嗎？
①氯代乙醇法：
兩種方法的原子利用率分別為
m(環氧乙烷)
m(環氧乙烷)+ m(CaCl2)+ m(H2O)
= 25.4%
②銀催化法：原子利用率100%
總結原子利用率為100%的化學反應類型？
化合反應、加成反應、加聚反應
原子利用率和產率是不同的，產率是指的是某種生成物的實際產量與理論產量的比值。
綠色化學的思想對化學研究和化工生產提出了哪些新的挑戰？
①在原料、溶劑的選擇上提出了新要求。原料、溶劑要無毒無害，在起始端就采用實現污染預防的科學手段。
②在反應路線的選擇上提出了新要求。開發應用“原子經濟性”的反應路線，最大限度的利用反物分子中的每一個原子，充分利用資源，實現廢物的零排放。
③在反應條件的選擇上提出了新要求。生產過程應盡量在溫和的溫度和壓力下進行，節約能源，尋找新型、高效、對環境友好、可回收、高選擇性的催化劑。
為制備硝酸銅，某同學設計了如下四種方案：
Cu
濃HNO3
Cu(NO3)2
Cu
稀HNO3
Cu(NO3)2
Cu
稀HNO3
Cu(NO3)2
O2
CuO
Cu
AgNO3溶液
Cu(NO3)2

試從“綠色化學”、經濟效益等角度評價，大量制備硝酸銅應采用哪種方法？原因是什么？
產生污染性氣體NO2
產生污染性氣體NO，且耗酸量大
原料價格高，不經濟
√
練一練
1.下列說法不正確的是( )
A.“光化學煙霧”“硝酸型酸雨”的形成都與氮氧化物有關
B. 綠色化學的核心是應用化學原理對環境污染進行治理
C. 石油催化裂化的主要目的是提高汽油等輕質油的產量
D. 赤潮、水華等水體污染與含氮、磷元素的污水任意排放有關
B
2.我國酸雨的形成主要是由于( )
A．燃燒石油 B．森林失火過多
C．硫酸廠排出廢氣過多 D．燒煤
D
3.下列物質的制備反應中原子利用率最高的是（ ）
A．制取Cu(NO 3 ) 2 ：CuO＋2HNO 3 ＝Cu(NO3 )2 ＋H2O
B．制取CuSO 4 ：Cu＋2H2SO4 (濃)＝CuSO 4 ＋SO2 ↑＋2H2O
C．制取氯乙烷：CH2＝CH2＋HCl→CH2Cl-CH 3
D．制取溴苯：C6H6 ＋Br 2 →C6H5Br＋HBr
C
4.在“綠色化學工藝”中，理想狀態是反應物中的原子全部轉化為期望的最終產物，即原子利用率為100%。下列反應類型能體現“原子經濟性”原則的是（ ）
①置換反應　②化合反應　③分解反應　④取代反應　⑤加成反應　⑥加聚反應　⑦酯化反應
A.②⑤⑥ B.②④⑤ C.只有⑥ D.只有⑥⑦
A
5. 有關 CuSO4 制備途徑及性質如圖所示，下列說法不正確的是（ ）
A. 將CuSO4溶液蒸發濃縮、冷卻結晶可制得膽礬晶體
B. 相對于途徑①③，途徑②更好地體現了綠色化學思想
C. CuSO4在1100℃分解所得氣體X可能是SO2和SO3的混合氣體
D. Y可能是葡萄糖
C
Cu
CuSO4
濃H2SO4

70% H2SO4
O2

稀H2SO4 / HNO3

過量NaOH溶液
1100℃
Cu2O
混合氣體X
Y
環境保護與綠色化學
化學與環境保護
綠色化學
化學在三廢處理中的作用
工業三廢
核心思想：從源頭上減少或消除環境污染
原子經濟性反應：原子利用率100%的反應

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