資源簡介

(共42張PPT)
第三節
環境保護與綠色化學
學習目標：
1.能列舉常見的大氣、水體和土壤的污染物及其危害，說 明常見污染的成因和防治措施的化學原理，樹立“綠水青 山就是金山銀山”的理念。
2.以酸雨防治和潛水處理為例，設計簡單的防治方案，體 會化學原理的應用對環境保護的作用，說明化學科學在生 產、生活中的應用價值。
3.通過環氧乙烷兩種制備方法的討論，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，形成節約和循環利用的可持續發展的意識。
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學習重點、難點：
學習重點：
SO,等污染物的控制、消除和回收利用；污水處理的 流程、方法及原理。
學習難點：
綠色化學觀念的形成和綠色化學思想的運用。
通常所說的環境問題，主要是指由于人類 不合理 的開 發和利用而造成的生態環境的破壞，以及 工 農 業 生 產和 人類生活 所造成的環境污染。
化學工作者在解決環境問題時面臨的首要任務：
對環境情況監測、三廢(廢氣、廢水、廢渣)的治理、尋 找源頭治理環境污染的生產工藝等。
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環境問題
【閱讀課本識記環境問題的概念】
環境污染圖片
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環境保護、污染治理的基礎
【閱讀課本結合前面的圖片回答問題】
怎樣才有可能把環境治理好
研究清楚污染物的存在、分布和轉化規律，對污染物 的存在形態、含量等進行分析和測定，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。
這些都需要化學工作者付出辛勤的 勞動。希望廣大同學投身到化學工 作中，現在努力學化學基礎知識， 將來能夠為環境保護做出貢獻。
廢氣
大氣污染
水污染
化石燃料的燃
燒和工業生產
農業生產和日
常生活中
污染分類及污染物的來源
廢水
廢渣
化肥
環境污染
土壤污染
工 業 “ 三
廢”
紛
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大氣污染
1.定義：大氣污染物是指大氣中危害人類和環境的人為污染物和天然污染 物。CO 不屬于大氣污染物。
說明：①目前計入空氣污染指數的項目主要是SO 、NO 、CO、O 和可吸入 顆粒物等。
②“PM2.5”是指大氣中直徑小于或等于2.5um的顆粒物，又稱細顆粒物或 可入肺顆粒物
3.主要危害：在太陽輻射等因素作用下，經復雜變化形成次生污染物，
在一定天氣條件下會造成酸雨、霧霾、光化學煙霧等污染現象。
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化石燃料的燃燒；工業生產過程產生的廢氣及其攜帶的 顆粒物。
2.主要來源：
化石燃料的燃燒
CO 、NOx 、SO2 等 煙塵 揮發性有機物
陽光、空氣和水蒸氣等的作用
次生污染物
次生污染物的形成示意圖
思考與討論：酸雨的形成與控制
SO +H O==H SO
2H SO +O ==2H SO
會對土壤、森林、水生動植物 和建筑物等造成大范圍危害
寫出形成酸雨的化學反應方程式
形成酸雨的氣體有哪些
硫的氧化物和氮的氧化物
酸雨有哪些危害
空氣中形 成酸雨
能量
SO
雨水的pH 小于5.6
煤 燃燒
排入
空氣
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思考與討論：酸雨的形成與控制
煤燃燒可提供能量，那么工廠中如何解決煤燃燒產生的SO 根據SO 的性質，吸收SO 應選用什么試劑
堿、堿性氧化物及碳酸鹽
NaOH
SO 吸收 Na SO
工業生產中吸收劑
的選擇還要考慮哪
些條件
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思考與討論：酸雨的形成與控制
煤燃燒可提供能量，那么工廠中如何解決煤燃燒產生的SO
為了綜
Ca(OH) 合利用
SO 吸收 CaSO 氧化
寫出相關方程式
Ca(OH) +SO ==CaSO +H O 2CaSO+O ==2CaSO
通入煙囪的 潔凈氣體
CaSO
與生石灰 混合加熱
燃燒產生的SO
空氣
硫酸鈣
請同學們設計一個改進，能實現物料循環的“雙堿法”煙
氣脫硫方案
NaOH Ca(OH) 污染消除
成本降低
SO 吸收 Na SO CaSO 氧化 CaSO 副產物有用
NaOH
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深度思考
比較下面兩種吸收SO 的流程，各有什么優點和缺點
Ca(OH ) O,
so - 吸收 CaSO 氧化 CaSO
原料價格低，CaSO 的生成，用途廣；吸收慢
NaOH
SO 一 吸收 Na,SO,
吸收快；原料價格高，
Na,SO, 的排放
水 污 染 導 致 上 萬 條 魚 的 死 亡
膽結石
氟蛀牙
癌癥
污水如何處理
化學與水污染
不健康的水
腎結石
皮膚老化 脫發
心腦血管疾病
飲用不健康的水易引發的各種疾病
胃腸炎
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冗淀
水污染
1.污水主要成分：
重金屬鹽、酸、堿等無機化合物；耗氧物質、石油和難降解的有機 物以及洗滌劑等。
2.危害：往往含有復雜的成分，任意排放會導致土壤和水體的污染。 3.污水處理的方法：
(1)常用的污水處理方法有物理法、 化學法、 和 生物法等。
(2)污水處理的常用化學方法中和法_、氧化還原法_、 沉 淀 法 _等。
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化學與水污染
【污水處理流程】
目的：除去不
溶解的污染物
設備：格柵間、曝氣 沉沙池、初次沉淀池
一級處理
目的：除去不
溶解的污染物
設備：沉淀池(深度
處理)
三級處理
目的：除去可降解 的有機物等污染物
設備：曝氣池、 二次沉淀池
二級處理
可排放
的水
吸附、離子交 換、萃取、電
滲析、反滲透
法等
方法：物理法 方法：微生物法 方法：化學法
化學沉淀法、
氧化還原法
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主要是混凝法，混凝劑：硫酸鋁、明 礬、硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵等
和某些化學法 和物理化學法
未經處 理的污
水污水
化學與固體廢棄物污染
1.主要是指生活垃圾、工業廢料隨意堆放造成的污染。
目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及廢舊電池 造成的重金屬污染。
2.治理原則：遵循害 化 減 量 化 和資 源 化 的原
則，達到減少環境污染和資 源 回 收 利 用 這兩個重要目的
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環境問題 主要污染物
主要危害
溫室效應 CO
造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面 積減小等
酸雨 SO 、NO
土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等
臭氧層 空洞 氟氯代烷、NO
到達地球表面的紫外線明顯增多，給人 類健康及生態環境帶來多方面危害
光化學 煙霧 碳氫化合物、NO
刺激人體器官，特別是人的呼吸系統， 使人生病甚至死亡
【科學視野】常見環境問題及危害
①在土壤中影響農作物吸收水分和養分，導致農作物減產
②混入生活垃圾中難處理、難回收③易被動物當作食物吞 入，導致動物死亡
使水體富營養化，導致水中藻類瘋長，消耗水中溶解的氧 ,使水體變得渾濁、水質惡化
污染空氣，形成霧霾天氣，增加交通事故，危害人體健康
廢棄塑料
制品
廢水中含氮、 磷元素的營養 物質
顆粒物
白 色
污染
赤 潮 水華
PM2.5
相關練習
1.空氣是人類生存所必需的重要資源。為改善空氣質量而
啟動的“藍天工程”得到了全民的支持，下列措施不利 于“藍天工程”建設的是B( )
A.推廣使用燃煤脫硫技術，防治污染
B.加大石油、煤炭的開采速度，增加化石燃料的供應量
C.實施綠化工程，防治揚塵污染
D.利用和開發新能源汽車，消除機動車尾氣污染
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相關練習
2.為了保護自然環境，提高人民的生活質量，必須重視處 理“白色污染”。該“白色污染”指的是C( )
A.冶煉廠的白色煙塵 B.石灰窯的白色粉末
C.聚氯乙烯等塑料垃圾 D.白色建筑材料
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相關練習
3.下列有關環境問題的說法正確的是A )
A.燃煤中加入適量石灰石，可減少廢氣中SO 的量
B.臭氧的體積分數超過10-4%的空氣有利于人體健康 C.pH在5.6～7.0之間的降水通常稱為酸雨
D.含磷合成洗滌劑易于被細菌分解，故不會導致水體污染
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相關練習
4.我國近海海域海水中一些元素含量普遍超標，富營養化
十分嚴重，經常發生“赤潮”現象。下列生活用品中能 引起“赤潮”的是( B )
A.肥皂 B.含磷洗滌劑
C.加酶洗衣粉 D.化妝品
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綠色化學
【閱讀課本119頁】識記綠色化學的概念
改變“先 污 染 后 治 理 ”的觀念和做法，利 化學 原 理 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，實現源 頭 減少 或消除環境污染。
說明：綠色化學是始端污染預防，而“三廢”治理是終端污 染控制。
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總結分析
從環境觀點來看：
綠色化學強調從源頭上減少和消除污染(從一開始避免污
染物的產生),而不是治理污染。
從經濟觀點來看：
綠色化學提倡合理利用資源和能源，降低生產成本(盡 可能提高原子利用率)
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1.開發新能源，如氫能，太陽能，水能，潮汐能，地熱 能等。
2.使用燃煤脫硫技術，減少二氧化硫排放。
3.工業生產排放氣體處理后再排放。
4.少開車，多乘坐公共交通工具出行。
5.使用天然氣等較清潔能源，少用煤
思考與討論酸雨防治
前面討論了工廠中如何解決煤燃燒產生的SO 來防治酸雨， 下面請同學們結合綠色化學思想，為減少或消除酸雨對 環境的污染，還能提出哪些措施
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安全的生產工藝
反應物
無毒、無害原料
可再生資源
反應過程 提高能源的利用率
反應產物
理想綠色化學示意圖
應用無毒、無害的催化劑 應用無毒、無害的溶劑
環境友好產品(安全、 可降解和再利用)
原子經濟性反應 高選擇性反應
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最理想的“原子經濟性反應”要求反應物的原子全部轉化為期望的最終 產物，這時原子利用率達到100%,也就是說在化學反應過程中不產生任何 廢棄物。(即沒有副反應，不生成副產物，更不能產生廢棄物)
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原子經濟性反應
化學反應是原子重新組合的過程。綠色化學的核心內容是“原子 經濟性反應”,即充分利用反應物中的各個原子，因而既能充分利用 資源，又能防止污染。化學反應的原子經濟性用“原子利用率”來衡
期望產物總質量
×100% 生成物的總質量
量
原子利用率
思考與討論
以乙烯為原料生產環氧乙烷，過去主要使用的是氯代乙醇法，包括以下兩步反應： CH =CH -Cl +H O—→CICH CH OH+HCl
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 原子利用率與產率相同嗎 請仔細分析和體會綠色化學對化 學研究和化工生產提出了哪些新的挑戰。
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現代石油化工采用銀作催化劑，可以實現一步完成：
總的反應可表示為：
思考與討論
1.以乙烯為原料通過氯代乙醇法生產環氧乙烷，其原子利 用率為：
采用銀催化一步合成環氧乙烷的原子利用率為100%
2.原子利用率100%的反應類型
nC H =C H 繼化 fCH -CH In
聚乙烯
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化合反應、加成反應、加聚反應
4%
思考與討論
3.對化學工作者的新要求。結合圖8-24回答
(1 )在原料、溶劑的選擇上。
無毒、無害，開發無溶劑反應；起始端無采用無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、應用原子經濟反應路線
(3)在反應條件的選擇上提出了新要求。
節能：反應盡量在溫和的溫度和壓力下進行；尋找新型、高效催化劑
(4)在資源和能源的選擇上提出了新要求。
充分利用可再生資源，合理利用資源和能源，降低生產成本，符合可 持續發展的理念
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綠色化學總結
1.“綠色化學”可以詮釋為環境友好化學，它的核心內涵是在 反應過程和化工生產中，盡量減少或徹底消除使用和產生有 害物質。它研究對環境沒有任何副作用的化學試劑、化學制 品和化學工藝。
2.綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上減少和消除工 業生產對環境造成的污染。按照綠色化學的原則，最理想的
“原子經濟性反應”就是反應物的原子全部轉化為期望的最 終產物(即沒有副反應，不生成副產物，更不能產生廢棄物), 這時原子利用率為100%。
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可持續發展
開發和利用自然資源，必須遵減量 化 再利 用 和 再循環 的原則，踐行綠色發展理念，保護生態環境。這
關系到人類的生存和可持續發展，需要全社會共同努力， 為子孫后代留下良好的生存空間和更加美好的未來。
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選項 氧化物 環境問題
主要來源
A CO 破壞臭氧層
化石燃料的燃燒
B SO 溫室效應
汽車尾氣的排放
C NO 光化學煙霧
工廠廢氣的排放
D CO 酸雨
汽車尾氣和化石燃料 的不完全燃燒
相關練習
1.以下非金屬氧化物與其引起的環境問題及主要來源對應
正確的是 C ( )
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相關練習
2.綠色化學實驗是指在綠色化學的思想指導下，對常規實 驗進行改革而形成的實驗新方法。下列符合綠色化學實 驗操作的是( )
A.將一氧化碳還原氧化銅的尾氣直接排入空氣中
B.將鋅和稀硫酸反應后的廢液直接倒入下水道中
C.將跟氧氣反應后剩余的硫黃放在空氣中燃燒完全 D.將氯酸鉀和二氧化錳共熱后的殘余物回收分離
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相關練習：
3.“綠色化學”要求從經濟、環保和技術上設計可行的化學反應。據此，由 單質鎂制硝酸鎂的下列4個方案中，你認為可行而且符合“綠色化學”要求 的方案是 ( C )
相關練習：
4. “化學，讓生活更美好”,下列敘述不能直接體現這一主
旨的是 ( A )
A. 風力發電，讓能源更清潔
B. 合成光纖，讓通訊更快捷
C. 合成藥物，讓人類更健康
D. 環保涂料，讓環境更宜居
5. “綠色化學”的核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環
境的污染，并使原子利用率為100%。下列符合“綠色化學”的是 ( D )
①用甲烷、一氧化碳合成乙酸乙酯：
2CH +2CO 催化劑→CH COOC H
②氫氧燃料電池 ③在通風櫥進行有毒氣體的實驗
④對工業生產硝酸產生的廢氣、廢水進行嚴格處理
⑤生產環氧乙烷：CH =CH +Cl +Ca(OH) → ,c—CH,+CaCl +H O
⑥ 2M+N=2P+2Q,2P+M=Q(M、N 為原料，Q 為期望產品)
A.①③④⑥B.①②⑤ C.①②③④D.①②⑥
相關練習
6.以下是與綠色化學、環境保護和人類健康息息相關的三個 主題，請根據已知信息回答下列問題：
(1)下列制備氯乙烷的反應中原子經濟性最高的是AD (填字母)。
A.CH =CH +HCl→CH CH Cl
B.CH CH OH+HC催化劑 CH CH Cl+H O
C.CH CH +Cl 光→ CH CH Cl+HCl
D.CH =CHCl+H化測 CH CH Cl
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相關練習
(2)有毒物質的無害化處理也是綠色化學研究的內容之一。
ClO 是一種性能優良的消毒劑，它可將廢水中少量的CN- 等有毒的酸根離子氧化而除去。請寫出用ClO 將廢水中 的CN-氧化成無毒氣體的離子方程式：
2CIO +2CN-=2CO 個 +N 個 + 2Cl-
產物為無毒無害的C1、CO, 和N
該 方 法 的 優 點是
0
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相關練習
(3)某飲用水廠由天然水制備純凈水(去離子水)的工藝流程 示意圖如下：
吸附水中的有機物(或除去水中的異味)
活性炭的作用是
;O 消毒的產無毒 無 害
陰換
離 樹
子 脂
交 O 消毒
陽換 離樹 子脂 交
天 然- 水
活性炭
砂 濾
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三廢：廢氣、廢水、廢渣
物理法
污水處理方法 化學法 生物法
核心思想從源頭減少或消除環境污染
綠色化學
原子利用率
環境保護與 綠色化學
課堂總結
化學與環境保護
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