資源簡介

第8章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展
第三節(jié) 環(huán)境保護與綠色化學(xué)
導(dǎo)入一
播放視頻“迷失的家園”。思考為什么要保護環(huán)境? 我們?nèi)绾伪Ｗo環(huán)境?
導(dǎo)入二
下面這幾幅圖的現(xiàn)象在我們過去的生活中可能經(jīng)常會看到,而隨著環(huán)境保護工作的進行,這些現(xiàn)象已不再多見。本節(jié)課我們一起來學(xué)習(xí)與環(huán)境保護相關(guān)的基礎(chǔ)知識吧!
導(dǎo)入三
相信很多同學(xué)應(yīng)該看過《流浪地球》這部電影,看完之后大家有什么感觸?
《流浪地球》是一部地球連同地球人一同逃難的科幻電影。看完之后我的感受是,我們一定要保護環(huán)境、保護地球,不讓悲劇發(fā)生,這不僅僅是地球的流浪,更是全人類的流浪。
一、化學(xué)與環(huán)境保護
人類和其他生物生存的生物圈與大氣圈、水圈和巖石圈不斷地進行著物質(zhì)和能量的交換,共同構(gòu)成了地球生態(tài)系統(tǒng)。通常所說的環(huán)境問題,主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞,以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。
一、化學(xué)與環(huán)境保護
閱讀教材,思考討論以下問題:
1.如何研究污染物的存在、分布和轉(zhuǎn)化規(guī)律?
2.化學(xué)工作者所承擔(dān)的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作的重要意義是什么?
提示：要研究污染物的存在、分布和轉(zhuǎn)化規(guī)律,就需要對污染物的存在形態(tài)、含量進行分析和測定,為控制和消除污染提供可靠的數(shù)據(jù)。
提示：化學(xué)工作者所承擔(dān)的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作是進行環(huán)境質(zhì)量評價和污染治理的基礎(chǔ)。
一、化學(xué)與環(huán)境保護
3.大氣污染的來源與危害有哪些?
提示：除了自然因素，大氣污染物主要來自化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。這些污染物在太陽輻射等因素的作用下還會產(chǎn)生次生污染物。
這些次生污染物在一定的天氣條件下會形成酸雨、霧霾、光化學(xué)煙霧等的污染現(xiàn)象。
一、化學(xué)與環(huán)境保護
硝酸型酸雨、硫酸型酸雨是怎樣形成的?
(1)硝酸型酸雨的形成:2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+ NO。
(2)硫酸型酸雨的形成:
途徑1:在空氣中飄塵的催化作用下:2SO2+O2 2SO3、
SO3+H2O H2SO4。
催化劑
途徑2:SO2+H2O H2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4。
一、化學(xué)與環(huán)境保護
二氧化碳能造成溫室效應(yīng),那它是大氣污染物嗎?
CO2不屬于大氣污染物。大氣污染物是指大氣中危害人類和環(huán)境的人為污染物和天然污染物,它們主要來源于燃料燃燒和大規(guī)模的工礦企業(yè),包括顆粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物和其他有害物質(zhì)等。
一、化學(xué)與環(huán)境保護
工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的污水能直接排放嗎? 污水處理的方法是什么?
污水的處理方法及流程:
1.常用方法:物理法、化學(xué)法、生物法等。其中化學(xué)方法有中和法、氧化還原法、沉淀法等。
2.污水處理的流程:
一、化學(xué)與環(huán)境保護
閱讀教材,了解處理固體廢棄物需遵循的原則和目的。
1.固體廢棄物的處理原則:無害化、減量化和資源化。
2.固體廢棄物的處理目的:減少環(huán)境污染和資源回收利用。
一、化學(xué)與環(huán)境保護
常見的環(huán)境問題:
二、綠色化學(xué)
閱讀教材,了解綠色化學(xué)。
綠色化學(xué)也稱環(huán)境友好化學(xué),其核心思想就是改變“先污染后治理”的觀念與做法,利用化學(xué)原理和技術(shù)手段,減少或消除產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用中涉及的有害化學(xué)物質(zhì),實現(xiàn)從源頭減少或消除環(huán)境污染。它研究的是對環(huán)境沒有任何副作用的化學(xué)試劑、化學(xué)制品和化學(xué)工藝等。
二、綠色化學(xué)
以乙烯為原料生產(chǎn)環(huán)氧乙烷,經(jīng)典的方法是氯代乙醇法,包括以下兩步反應(yīng):
其原子利用率<100%。而現(xiàn)代石油化工采用銀作催化劑,可以實現(xiàn)一步完成:
二、綠色化學(xué)
閱讀教材,了解原子利用率及原子經(jīng)濟性反應(yīng)。
2.原子經(jīng)濟性反應(yīng):反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物,這時原子利用率為100%。
1.原子利用率= 。
二、綠色化學(xué)
綠色化學(xué):
1.反應(yīng)始端:反應(yīng)物要無毒、無害、可再生。
2.反應(yīng)過程:用無毒、無害的催化劑和溶劑,最大限度地節(jié)約能源,各個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)無污染。
3.反應(yīng)終端:產(chǎn)品能降解;反應(yīng)物的原子全都轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物,即原子利用率為100%,這就是最理想的“原子經(jīng)濟”—零排放和零污染。
二、綠色化學(xué)
二、綠色化學(xué)
拓展延伸-空氣變油
日前,我國科學(xué)家獨創(chuàng)了一種二氧化碳的轉(zhuǎn)化新路徑:通過電催化與生物合成相結(jié)合,成功以二氧化碳和水為原料合成了葡萄糖和脂肪酸,為人工和半人工合成“糧食”提供了新路徑。
二氧化碳究竟是如何變成葡萄糖和油脂的?
科研人員首先將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸,然后用釀酒酵母對乙酸進行發(fā)酵。這個過程可以理解為:先將二氧化碳轉(zhuǎn)化為釀酒酵母的“食物”乙酸,然后釀酒酵母不斷“吃醋”來合成葡萄糖和脂肪酸。未來,如果要合成淀粉、制造色素、生產(chǎn)藥物等,只需保持電催化設(shè)施不變,更換發(fā)酵使用的微生物就能實現(xiàn)。
二、綠色化學(xué)
小試牛刀
1.判斷正誤。
(1)“綠色化學(xué)”就是污染后有效治理的化學(xué)思想。 ( )
(2)“綠色化學(xué)”旨在減少或消除在化工生產(chǎn)中涉及的有害物質(zhì)。 ( )
(3)在汽車排氣管上安裝“催化轉(zhuǎn)化器”把CO、NO轉(zhuǎn)化成 N2和CO2,
符合綠色化學(xué)的理念。 ( )
(4)減量化、再利用和再循環(huán)是開發(fā)和利用自然資源的基本原則。 ( )
(5)利用陽光發(fā)電、光解水制氫氣是解決能源危機,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的
有效途徑。 ( )
×
×
√
√
√
二、綠色化學(xué)
2.以乙烯合成環(huán)氧乙烷有以下兩種方法:
(1)①方法一的原子利用率是多少? 寫出計算式:_______________
_______________________________________________________。
②方法二的原子利用率是________。
(2)從綠色化學(xué)的思想分析方法2的優(yōu)點是_____________________
________________________________。
100%
不使用有毒原料Cl2,原子利
用率為100%,更符合原子經(jīng)濟性反應(yīng)
二、綠色化學(xué)
(3)我們學(xué)過的四種基本反應(yīng)類型中,最符合綠色化學(xué)原子經(jīng)濟性反
應(yīng)的是________,有機化學(xué)反應(yīng)中最符合的有__________________。
化合反應(yīng)
加成反應(yīng)、聚合反應(yīng)
二、綠色化學(xué)
3.工業(yè)廢氣中的SO2必須消除,既可防止污染,又可回收利用。現(xiàn)有如下吸收廢氣的流程圖:
方案Ⅰ:堿液吸收法
方案Ⅱ:石灰—石膏法
某化學(xué)興趣小組的同學(xué)對方案 Ⅰ 、方案 Ⅱ 進行了認真分析評價,然后設(shè)計出了方案 Ⅲ 。
二、綠色化學(xué)
方案Ⅲ:雙堿法
與方案 Ⅰ、Ⅱ 相比,方案Ⅲ有哪些優(yōu)點?
方案 Ⅲ 體現(xiàn)了綠色化學(xué)觀念:中間產(chǎn)物 NaOH 可循環(huán)利用,降低了成本,符合資源再循環(huán)的原則;副產(chǎn)物CaSO4可加工成有用的物質(zhì)石膏,石膏屬于環(huán)境友好產(chǎn)品;污染物零排放。
總結(jié)
1.大氣污染物的主要來源是化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。這些污染物產(chǎn)生的次生污染物在一定條件下會形成酸雨、霧霾、光化學(xué)煙霧等污染現(xiàn)象。
2.污水的處理方法
(1)物理法:混凝法。
(2)化學(xué)法:中和法、氧化還原法、沉淀法。
(3)生物法。
總結(jié)
4.綠色化學(xué)
(1)綠色化學(xué)的核心思想:從源頭上減少或消除環(huán)境污染。
(2)原子經(jīng)濟性反應(yīng):反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。
(3)開發(fā)和利用資源必須遵循減量化、再利用和再循環(huán)的原則。
3.工業(yè)廢渣和生活垃圾等固體廢棄物的處理遵循無害化、減量化、資源化的原則。以減少環(huán)境污染、資源回收利用為目的。
課堂練習(xí)
1.在綠色化學(xué)工藝中,理想狀態(tài)是反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為期
望的最終產(chǎn)物,即原子利用率為100%,在用CH3C≡CH 合成
CH2=C(CH3)COOCH3 的過程中,欲使原子利用率達到最大,還需
要的反應(yīng)物有( )
A.CO2和 H2O B.CO和CH3OH
C.CH3OH 和 H2 D.CO2和 H2
B
課堂練習(xí)
A
2.化學(xué)在生產(chǎn)和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。下列敘述中正確的是 ( )
A.在有機化工中,氯氣是合成塑料、橡膠、農(nóng)藥和人造纖維的重要原料
B.汽車尾氣中的氮氧化物,是汽油中的含氮化合物不完全燃燒產(chǎn)生的
C.白酒中含有少量塑化劑,少量飲用對人體無害,可通過過濾的方法除去
D.油脂是產(chǎn)生能量很高的營養(yǎng)物質(zhì),在飲食中不必控制油脂的攝入量
課堂練習(xí)
3.工業(yè)廢水中常含有不同類型的污染物,可采用不同的方法處理。以下處理措施和方法類別都正確的是( )
D
課堂練習(xí)
4.如圖是某研究小組采用電解法處理石油煉制過程中產(chǎn)生的大量 H2S廢氣的工藝流程。該方法對H2S的吸收率達99%以上,并可制取 H2和S。下列說法正確的是( )
A.吸收 H2S 的離子方程式為 Fe3+ +H2S Fe2+ +S↓+2H+
B.每吸收 22.4 L H2S氣體,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 2NA
C.實驗室可用點燃的方法消除 H2S對環(huán)境的污染
D.該工藝流程體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想
D
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