資源簡介

第三節 環境保護與綠色化學
第1課時 環境保護與綠色化學
1．了解環境污染的主要因素、危害及防治的方法，認識化學對環境保護的重要意義。 2．了解“綠色化學”“原子經濟性反應”的內涵，知道它們在對利用資源、保護環境中的重要意義。
一、化學與環境保護
1．環境保護
(1)環境問題：主要是指由于人類不合理地開發和利用自然資源而造成的__________破壞，以及工農業生產和人類生活所造成的__________。
(2)環境保護的任務
①環境監測：對污染物的__________、__________等進行__________和__________，為控制和消除污染提供可靠的數據。
②治理工業“三廢”(__________、__________、__________)。
③尋找源頭治理環境污染的生產工藝，杜絕污染物的排放，能從根本上解決環境問題。
2．小氣污染物來源及次生污染物的形成
小氣污染物主要來自__________的燃燒和工業生產過程中產生的__________及其攜帶的顆粒物。
3．污水的處理
(1)常用的污水處理方法：__________、__________和__________等。
(2)污水處理的常用化學方法：__________、______________、__________等。
4．固體廢物的處理
(1)處理原則：__________、__________和__________。
(2)目的：____________________和____________________。
【歸納整理】
1．常見的環境問題與危害
環境問題 主要污染物 主要危害
溫室效應 CO2 造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小等
酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等
臭氯層破壞 氟氯代烷、NOx 到達地球表面的紫外線明顯增少，給人類健康及生態環境帶來少方面危害
光化學煙霧 碳氫化合物、NOx 刺激人體器官，特別是人的呼吸系統，使人生病甚至死亡
白色污染 廢棄塑料制品 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
赤潮和水華 廢水中含氮、磷元素的營養物質 使水體富營養化，導致水中藻類瘋長，消耗水中溶解的氯，使水體變得渾濁、水質惡化
PM2.5 顆粒物 污染空氣，形成霧霾天氣，增加交通事故，危害人體健康
2．含硫氯化物的消除
(1)工業廢氣中SO2的消除
方案Ⅰ：堿液吸收法
發生反應的化學方程式：2NaOO+SO2===Na2SO3+O2O
方案Ⅱ：石灰—石膏法
發生反應的化學方程式：
Ca(OO)2+SO2===CaSO3↓+O2O，2CaSO3+O22CaSO4
方案Ⅲ：雙堿法
發生反應的化學方程式：
2NaOO+SO2===Na2SO3+O2O，Na2SO3+Ca(OO)2===CaSO3↓+2NaOO，2CaSO3+O22CaSO4
(2)燃煤脫硫
工業上常利用在煤炭中加入CaCO3進行脫硫，寫出此方法所依據的化學反應方程式和反應類型。
CaCO3CaO＋CO2↑，分解反應
CaO＋SO2CaSO3，化合反應
2CaSO3＋O22CaSO4，化合反應(或氧化還原反應)
二、綠色化學
1．核心思想
綠色化學也稱__________化學，其核心思想就是改變“_________________”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__________減少或消除環境污染。
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，原子利用率達到__________。
原子利用率＝×100%
3．綠色化學對化學反應的要求
4．開發和利用自然資源遵循的三原則(3R原則)
__________、__________和__________。
問題一 化學與環境保護
【典例1】活性炭聯合脫硫脫硝技術(AC)是一種比較成熟的脫硫脫硝技術，可以在較低的溫度下，將廢氣中的SO2、NOx通過一系列反應生成銨鹽，從而變廢為寶，其工作示意圖如圖所示：
(1)SO2在活性炭表面被氧化最終生成硫酸，反應的化學方程式為________________________。
(2)吸收塔加入NH3后，可脫除廢氣中的NO、NO2，寫出NO和NO2分別和NH3反應的化學方程式：
___________________________________、________________________________。
(3)NH3和吸收塔中生成的H2SO4反應，會生成銨鹽，寫出反應的化學方程式：
__________________________________________。
(4)活性炭的造價較高，工業上一般選用活性焦作為吸附劑來脫硫脫硝，活性炭來自煤干餾產品，煤的干餾為________(填“物理”或“化學”)變化，從煤干餾產品中獲取苯、二甲苯的操作方法為__________。
【變式練1-1】“打贏藍天保衛戰，建設美麗中國”。下列做法與這一理念不相符的是(　　)
A．將廢舊電池進行直接填埋，減少對環境的污染
B．開發核能、太陽能、風能等新能源，減少對礦物能源的依賴
C．將煤進行氣化處理，既提高煤的綜合利用效率，又可減少酸雨的危害
D．利用微生物發酵技術，將植物秸稈、動物糞便等制成沼氣
【變式練1-2】以下氧化物的主要來源與其引起的環境問題對應正確的是(　　)
選項 氧化物 環境問題 主要來源
A CO2 酸雨 化石燃料的燃燒
B SO2 光化學煙霧 汽車尾氣的排放
C NO2 溫室效應 工廠廢氣的排放
D CO 煤氣中毒 煤炭的不完全燃燒
問題二 綠色化學
【典例2】乙烯大量用來生產環氧乙烷，生產工藝主要有兩種。
工藝一：CH2==CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O；
工藝二：2CH2==CH2＋O22。
試回答下列問題：
(1)根據綠色化學原則，理想的生產工藝是原子經濟性好的反應，上述工藝一的原子利用率________(填“高”或“低”，下同)；工藝二的原子利用率_______，因此，在實際生產中，應采用工藝________更環保、更經濟。
(2)下列有機反應中最符合“綠色化學”思想的為________(填序號)。
①CH2==CH2＋―→＋CH3COOH
②3＋＋2H2O
③nCH2==CH2
④CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH3＋H2O
⑤CH3—C≡CH＋CO＋CH3OH―→
【歸納小結】
(1)綠色化學的含義：綠色化學的目的在于不再使用有毒、有害的物質，不再產生廢物。
①從科學觀點看，它是化學科學基礎內容的更新。
②從環境觀點看，它強調從源頭上消除污染。
③從經濟觀點看，它提倡合理利用資源和能源，降低生產成本。
(2)綠色化學的核心：利用化學原理從源頭上減少或消除工業生產對環境的污染，即預防污染優于治理污染。
(3)原子經濟性反應：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，這時原子利用率為100%。
【變式練2-1】綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上減少或消除工業生產對環境的污染。下列不符合綠色化學理念的是(　　)
A．盡可能使用無毒無害的原材料
B．盡可能減少生產過程中的能量消耗
C．治理產生的污染優于防治污染的產生
D．盡可能采用對人類和環境低毒或無毒的合成路線
【變式練2-2】下列實驗或敘述符合綠色化學理念的是(　　)
A．加熱Cu和濃硫酸的混合物制備CuSO4
B．催化劑作用下乙烯和水反應制備乙醇
C．使用含鉛汽油，降低汽車噪音
D．用稀硝酸和銅反應制取Cu(NO3)2
【基礎強化】
1．十九大報告提出：必須樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，你認為下列做法與這一理念不相符的是(　　)
A．工業廢水經處理達標后排放
B．植樹造林，增大綠化面積
C．將廢棄塑料焚燒處理
D．對含硫燃料預先進行脫硫處理，使能源更清潔
2．下列有關湘江流域的治理和生態修復的措施中，沒有涉及到化學變化的是(　　)
A．定期清淤，疏通河道
B．化工企業“三廢”處理后，達標排放
C．利用微生物降解水域中的有毒有害物質
D．河道中的垃圾回收分類后，進行無害化處理
3．下列有關環境保護與綠色化學的敘述不正確的是(　　)
A．形成酸雨的主要物質是硫的氧化物和氮的氧化物
B．大氣污染物主要來自化石燃料燃燒和工業生產過程產生的廢氣
C．綠色化學的核心就是如何對被污染的環境進行無毒無害的治理
D．燃煤煙氣脫硫的石灰石-石膏法，可將煙氣中的二氧化硫轉化為硫酸鈣
4．下列活動不符合“如何應對氣候變化、提升經濟綠色水平，實現人類可持續發展”這一主題的是(　　)
A．機動車實行限行措施是減少霧霾的途徑之一
B．推廣使用可降解塑料及布袋購物，以減少“白色污染”
C．通過吸收空氣中的CO2并利用廉價能源合成汽油，可推廣“綠色自由”計劃
D．將秸稈焚燒可得富含鉀肥的草木灰，焚燒是一種較為理想的秸稈處理辦法
5．下列有關有機化合物的說法正確的是(　　)
A．利用煤燃燒放出熱量使水分解產生氫氣，是氫能開發的研究方向
B．“白色垃圾”“地溝油”均屬于高分子材料，都對環境有害
C．聚氯乙烯制品可傾倒在海洋中處理
D．光化學煙霧、硝酸型酸雨的形成都與氮氧化合物有關
6．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欲制得的產物，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?、诨戏磻、鄯纸夥磻、苋〈磻、菁映煞磻?br/>A．①② B．②⑤ C．②④ D．①③
7．下列不符合“綠色發展，保護生態環境”理念的是(　　)
A．含酶洗衣粉代替含磷洗衣粉
B．含汞廢舊電池有毒，應直接掩埋
C．用秸稈、糞便生產沼氣，實現垃圾資源化
D．將廢舊塑料制品制成再生制品
8．化學與人類生產、生活、社會可持續發展密切相關，下列說法不正確的是(　　)
A．“天宮一號”中使用的碳纖維，是一種新型無機非金屬材料
B．為防止富脂食品氧化變質，常在包裝袋中放入生石灰
C．開發新能源，減少對化石燃料的依賴，可以促進低碳經濟
D．“靜電除塵”“燃煤固硫”“汽車尾氣催化凈化”都能提高空氣質量
9．下列關于垃圾分類的說法正確的是(　　)
A．廢電池、過期藥品屬于有害垃圾，無需回收，為防止污染環境應當深埋處理
B．其他垃圾包括防新型冠狀病毒用的口罩、煙頭等物品無法利用，應當棄去不要
C．廢紙類、廢塑料、廢玻璃、廢金屬、廢油漆桶等屬于可回收物
D．廚余垃圾經生化處理轉化為沼氣和有機肥料，從而生產綠色有機食品和清潔燃料
10．(1)“綠色化學”的最大特點在于它是在始端就采用預防實際污染的科學手段，因而過程和終端均為零排放和零污染，具有“原子經濟性”，下列化學反應不符合“綠色化學”思想的是________(填字母)。
A．制備乙醇：CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH
B．制備硫酸銅：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
C．制備甲醇：2CH4＋O22CH3OH
D．制備硝酸銅：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(2)工業上目前使用兩種方法制取乙醛——“乙炔水化法”和“乙烯氧化法”。下面兩表提供生產過程中原料反應條件、原料平衡轉化率和產量等的有關信息：
表一：原料、反應條件、平衡轉化率、日產量
乙炔水化法 乙烯氧化法
原料 乙炔、水 乙烯、空氣
反應條件 HgSO4、100～125 ℃ PdCl2－CuCl2、100～125 ℃
平衡轉化率 乙炔平衡轉化率90%左右 乙烯平衡轉化率80%左右
日產量 2.5噸(某設備條件下) 3.6噸(相同設備條件下)
表二：原料來源生產工藝
原料生產工藝過程
乙炔 CaCO3CaOCaC2C2H2
乙烯 來源于石油裂解氣
從兩表中分析，現代工業上“乙烯氧化法”將逐步取代“乙炔水化法”的可能原因。
①從產率和產量角度分析：______________________________________________________。
②從環境保護和能耗角度分析：_______________________________________________。
【能力提升】
1．“綠色化學”是當今社會提出的一個新概念。在“綠色化學”工藝中，理想狀態是反應中原子全部轉化為欲制得的產物，即原子利用率為100%。下列反應中最符合“綠色化學”概念的是(　　)
A．溴乙烷在堿性條件下制備乙醇：CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr
B．合成甲基丙烯酸甲酯：CH3C≡CH＋CO＋CH3OHCH2==C(CH3)COOCH3
C．以銅和濃硝酸為原料生產硝酸銅：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
D．FeCl3溶液制Fe(OH)3膠體：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl
2．如圖是某研究小組采用電解法處理石油煉制過程中產生的大量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的反應的離子方程式為Fe3＋＋H2S===Fe2＋＋S↓＋2H＋
B．吸收H2S的反應的離子方程式為2Fe3＋＋3H2S===2Fe2＋＋3S↓＋6H＋
C．實驗室可用點燃的方法消除H2S對環境的污染
D．該工藝流程體現了綠色化學思想
3．“碳捕捉技術”是指通過一定的方法將工業生產中產生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO2，其基本過程如圖所示(部分條件及物質未標出)。
下列有關該方法的敘述正確的是(　　)
①能耗小是該方法的一大優點
②整個過程中，有兩種物質可以循環利用
③“反應分離”環節中，分離物質的基本操作是過濾、蒸發、結晶
④該方法可減少碳排放，捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產品
A．①③ B．②④ C．③④ D．①④
4．研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關(如圖所示)。下列敘述錯誤的是(　　)
A．霧和霾的分散劑相同
B．霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨
C．NH3是形成無機顆粒物的催化劑
D．霧霾的形成與過度施用氮肥有關
5．SO2是常見的大氣污染物之一，我國規定空氣中SO2含量不得超過0.02 mg·L－1。
(1)酸雨是降水呈酸性(pH小于5.6)的統稱，個別地方甚至低于2.1(食醋的pH＝3)。引起酸雨的罪魁禍首是大氣中的SO2和氮的氧化物。它們的主要來源是煤和石油的燃燒，全世界每年排放1.5億噸的SO2。
①SO2可在空氣中受光照等因素作用而被氧化，最終與雨水形成硫酸型酸雨。試寫出這兩個反應的化學方程式：_________________________________，___________________________。
②汽車排放的尾氣、硝酸廠和化肥廠的廢氣中都含有氮的氧化物，全世界每年排放量約為5×107 kg。NO2溶于水生成________和NO。
③酸雨可導致的危害有________(填字母)。
A．腐蝕建筑物 B．導致樹木枯萎
C．造成洪澇災害 D．惡化人類環境
④為了減少酸雨的形成，必須減少SO2的排放量，對燃料中的硫化物進行______________，對廢氣中的氮的氧化物用________吸收。
(2)某化學興趣小組選用如圖所示的實驗裝置，測定工業原料氣(含SO2、N2、O2)中SO2的含量(已知碘能氧化H2SO3生成 H2SO4)。
①若原料氣從左向右流時，上述裝置連接的順序是：原料氣____________(用字母和箭頭表示)。
②寫出裝置B中發生反應的離子方程式：_______________________________________；當裝置B中出現____________________________現象時，立即停止通氣。
③你認為下列試劑中，可以用來代替試管中碘的淀粉溶液的是________(填字母)。
A．酸性KMnO4溶液 B．NaOH溶液
C．溴水 D．氨水
④若碘溶液的濃度為0.05 mol·L－1，體積為20 mL，收集到的N2與O2的體積為297.6 mL(已折算為標準狀況下的體積)。那么SO2的含量是否超標？______________(填“是”或“否”)。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第三節 環境保護與綠色化學
第1課時 環境保護與綠色化學
1．了解環境污染的主要因素、危害及防治的方法，認識化學對環境保護的重要意義。 2．了解“綠色化學”“原子經濟性反應”的內涵，知道它們在對利用資源、保護環境中的重要意義。
一、化學與環境保護
1．環境保護
(1)環境問題：主要是指由于人類不合理地開發和利用自然資源而造成的生態環境破壞，以及工農業生產和人類生活所造成的環境污染。
(2)環境保護的任務
①環境監測：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。
②治理工業“三廢”(廢氣、廢水、廢渣)。
③尋找源頭治理環境污染的生產工藝，杜絕污染物的排放，能從根本上解決環境問題。
2．小氣污染物來源及次生污染物的形成
小氣污染物主要來自化石燃料的燃燒和工業生產過程中產生的廢氣及其攜帶的顆粒物。
CO NOx SO2 酸雨 霧霾 光化學煙霧
3．污水的處理
(1)常用的污水處理方法：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、氯化還原法、沉淀法等。
4．固體廢物的處理
(1)處理原則：無害化、減量化和資源化。
(2)目的：減少環境污染和資源回收利用。
【歸納整理】
1．常見的環境問題與危害
環境問題 主要污染物 主要危害
溫室效應 CO2 造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小等
酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等
臭氯層破壞 氟氯代烷、NOx 到達地球表面的紫外線明顯增少，給人類健康及生態環境帶來少方面危害
光化學煙霧 碳氫化合物、NOx 刺激人體器官，特別是人的呼吸系統，使人生病甚至死亡
白色污染 廢棄塑料制品 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
赤潮和水華 廢水中含氮、磷元素的營養物質 使水體富營養化，導致水中藻類瘋長，消耗水中溶解的氯，使水體變得渾濁、水質惡化
PM2.5 顆粒物 污染空氣，形成霧霾天氣，增加交通事故，危害人體健康
2．含硫氯化物的消除
(1)工業廢氣中SO2的消除
方案Ⅰ：堿液吸收法
發生反應的化學方程式：2NaOO+SO2===Na2SO3+O2O
方案Ⅱ：石灰—石膏法
發生反應的化學方程式：
Ca(OO)2+SO2===CaSO3↓+O2O，2CaSO3+O22CaSO4
方案Ⅲ：雙堿法
發生反應的化學方程式：
2NaOO+SO2===Na2SO3+O2O，Na2SO3+Ca(OO)2===CaSO3↓+2NaOO，2CaSO3+O22CaSO4
(2)燃煤脫硫
工業上常利用在煤炭中加入CaCO3進行脫硫，寫出此方法所依據的化學反應方程式和反應類型。
CaCO3CaO＋CO2↑，分解反應
CaO＋SO2CaSO3，化合反應
2CaSO3＋O22CaSO4，化合反應(或氧化還原反應)
二、綠色化學
1．核心思想
綠色化學也稱環境友好化學，其核心思想就是改變“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。
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，原子利用率達到100%。
原子利用率＝×100%
3．綠色化學對化學反應的要求
4．開發和利用自然資源遵循的三原則(3R原則)
減量化、再利用和再循環。
問題一 化學與環境保護
【典例1】活性炭聯合脫硫脫硝技術(AC)是一種比較成熟的脫硫脫硝技術，可以在較低的溫度下，將廢氣中的SO2、NOx通過一系列反應生成銨鹽，從而變廢為寶，其工作示意圖如圖所示：
(1)SO2在活性炭表面被氧化最終生成硫酸，反應的化學方程式為________________________。
(2)吸收塔加入NH3后，可脫除廢氣中的NO、NO2，寫出NO和NO2分別和NH3反應的化學方程式：
___________________________________、________________________________。
(3)NH3和吸收塔中生成的H2SO4反應，會生成銨鹽，寫出反應的化學方程式：
__________________________________________。
(4)活性炭的造價較高，工業上一般選用活性焦作為吸附劑來脫硫脫硝，活性炭來自煤干餾產品，煤的干餾為________(填“物理”或“化學”)變化，從煤干餾產品中獲取苯、二甲苯的操作方法為__________。
答案：(1)2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4(或2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4)
(2)4NH3＋6NO===5N2＋6H2O　8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O
(3)2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4(或NH3＋H2SO4===NH4HSO4)
(4)化學　蒸餾(或分餾)
解析：(1)在反應中，SO2可以在活性炭表面被O2氧化為SO3，進而和H2O反應生成H2SO4。
(2)NH3和NO、NO2反應時，NH3為還原劑，NO、NO2為氧化劑最終生成N2和H2O。
(3)NH3和生成的H2SO4反應可生成(NH4)2SO4或NH4HSO4。
(4)煤的干餾為化學變化，從煤焦油中獲取苯及二甲苯等原料應采取蒸餾或分餾的方法。
【變式練1-1】“打贏藍天保衛戰，建設美麗中國”。下列做法與這一理念不相符的是(　　)
A．將廢舊電池進行直接填埋，減少對環境的污染
B．開發核能、太陽能、風能等新能源，減少對礦物能源的依賴
C．將煤進行氣化處理，既提高煤的綜合利用效率，又可減少酸雨的危害
D．利用微生物發酵技術，將植物秸稈、動物糞便等制成沼氣
答案：A
解析：A項，廢舊電池做填埋處理，電池中的重金屬離子會對土壤造成污染，符合題意；B項，開發新能源，減少對礦物能源的依賴，有利于保護環境，不符合題意；C項，將煤進行氣化處理，可以提高煤的綜合利用效率，減少污染性氣體的排放，減少酸雨的危害，不符合題意；D項，利用微生物發酵技術，將植物秸稈、動物糞便等制成沼氣以替代液化石油氣，減少污染性氣體的排放，不符合題意。
【變式練1-2】以下氧化物的主要來源與其引起的環境問題對應正確的是(　　)
選項 氧化物 環境問題 主要來源
A CO2 酸雨 化石燃料的燃燒
B SO2 光化學煙霧 汽車尾氣的排放
C NO2 溫室效應 工廠廢氣的排放
D CO 煤氣中毒 煤炭的不完全燃燒
答案：D
解析：化石燃料的燃燒產生的CO2過度排放不會產生酸雨污染，只會形成溫室效應，A不符合題意；汽車尾氣主要成分不是SO2，且SO2污染不會產生光化學煙霧污染，應該是汽車尾氣中產生的氮氧化物，引起光化學煙霧，B不符合題意；工業廢氣中的氮氧化物NOx不會造成溫室效應，C不符合題意；煤炭的不完全燃燒產生CO，會引起煤氣中毒即CO中毒，D符合題意。
問題二 綠色化學
【典例2】乙烯大量用來生產環氧乙烷，生產工藝主要有兩種。
工藝一：CH2==CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O；
工藝二：2CH2==CH2＋O22。
試回答下列問題：
(1)根據綠色化學原則，理想的生產工藝是原子經濟性好的反應，上述工藝一的原子利用率________(填“高”或“低”，下同)；工藝二的原子利用率_______，因此，在實際生產中，應采用工藝________更環保、更經濟。
(2)下列有機反應中最符合“綠色化學”思想的為________(填序號)。
①CH2==CH2＋―→＋CH3COOH
②3＋＋2H2O
③nCH2==CH2
④CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH3＋H2O
⑤CH3—C≡CH＋CO＋CH3OH―→
答案：(1)低　高　二　(2)③⑤
解析：(2)最符合“綠色化學”思想的反應為滿足原子經濟性反應，原子利用率為100%的反應，因此選擇③⑤。
【歸納小結】
(1)綠色化學的含義：綠色化學的目的在于不再使用有毒、有害的物質，不再產生廢物。
①從科學觀點看，它是化學科學基礎內容的更新。
②從環境觀點看，它強調從源頭上消除污染。
③從經濟觀點看，它提倡合理利用資源和能源，降低生產成本。
(2)綠色化學的核心：利用化學原理從源頭上減少或消除工業生產對環境的污染，即預防污染優于治理污染。
(3)原子經濟性反應：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，這時原子利用率為100%。
【變式練2-1】綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上減少或消除工業生產對環境的污染。下列不符合綠色化學理念的是(　　)
A．盡可能使用無毒無害的原材料
B．盡可能減少生產過程中的能量消耗
C．治理產生的污染優于防治污染的產生
D．盡可能采用對人類和環境低毒或無毒的合成路線
答案：C
解析：生產中使用無毒無害的原材料，可有效減少生產過程中對環境的污染，故A正確；減少生產過程中能量損耗，可以減少化石燃料的利用，可有效防止環境污染，故B正確；綠色化學理念應是從源頭上防止或減少污染而不是先污染后治理，故C項不符合綠色化學理念；制造產品時，采用對人類和環境低毒或無毒的合成路線，可有效減少生產過程對環境的污染，符合綠色化學理念，故D正確。
【變式練2-2】下列實驗或敘述符合綠色化學理念的是(　　)
A．加熱Cu和濃硫酸的混合物制備CuSO4
B．催化劑作用下乙烯和水反應制備乙醇
C．使用含鉛汽油，降低汽車噪音
D．用稀硝酸和銅反應制取Cu(NO3)2
答案：B
解析：Cu和濃硫酸反應生成CuSO4、SO2和H2O，SO2污染空氣，故不選A；催化劑作用下乙烯和水發生加成反應生成乙醇，原子利用率為100%，符合綠色化學理念，故選B；鉛是重金屬，能污染土壤，使用含鉛汽油，降低汽車噪音，容易引起重金屬污染，故不選C；稀硝酸和銅反應生成Cu(NO3)2、NO和H2O，NO污染空氣，故不選D。
【基礎強化】
1．十九大報告提出：必須樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，你認為下列做法與這一理念不相符的是(　　)
A．工業廢水經處理達標后排放
B．植樹造林，增大綠化面積
C．將廢棄塑料焚燒處理
D．對含硫燃料預先進行脫硫處理，使能源更清潔
答案：C
解析：工業廢水經處理達標后排放可減少水體污染；植樹造林，增大綠化面積，改善空氣質量，也可以減少水土流失；將塑料焚燒會污染空氣，方法不合理；對含硫燃料預先進行脫硫處理，可以減少SO2等污染氣體的排放，使能源更清潔。
2．下列有關湘江流域的治理和生態修復的措施中，沒有涉及到化學變化的是(　　)
A．定期清淤，疏通河道
B．化工企業“三廢”處理后，達標排放
C．利用微生物降解水域中的有毒有害物質
D．河道中的垃圾回收分類后，進行無害化處理
答案：A
解析：定期清淤，疏通河道，保證河流暢通，沒有涉及化學變化，A符合題意；工業生產中得到產品的同時常產生廢氣、廢水和廢渣(簡稱“三廢”)，常用化學方法進行處理，如石膏法脫硫、氧化還原法和沉淀法等處理廢水，廢渣資源回收利用等過程均有新物質生成，涉及化學變化，B不符合題意；可通過微生物的代謝作用，將廢水中有毒有害物質尤其是復雜的有機污染物降解為簡單的、無害物質，所以微生物法處理廢水有新物質的生成，涉及化學變化，C不符合題意；河道中的垃圾回收分類后，適合焚化處理的垃圾，利用現代焚化爐進行燃燒，消滅各種病原體，把一些有毒、有害物質轉化為無害物質，同時可回收熱能，用于供熱和發電等，此過程涉及化學變化，D不符合題意。
3．下列有關環境保護與綠色化學的敘述不正確的是(　　)
A．形成酸雨的主要物質是硫的氧化物和氮的氧化物
B．大氣污染物主要來自化石燃料燃燒和工業生產過程產生的廢氣
C．綠色化學的核心就是如何對被污染的環境進行無毒無害的治理
D．燃煤煙氣脫硫的石灰石-石膏法，可將煙氣中的二氧化硫轉化為硫酸鈣
答案：C
解析：酸雨一般是硫酸型和硝酸型兩種，硫的氧化物二氧化硫排放到空氣中最終被氧氣氧化成三氧化硫，再與水結合形成硫酸，而氮的氧化物二氧化氮與水結合產生硝酸，故A正確；大氣污染物主要是粉塵顆粒和有害氣體的排放導致，而化石燃料燃燒時會有粉塵和二氧化硫，再比如硫酸工業尾氣中含有二氧化硫，硝酸工業尾氣中含有氮的氧化物均是大氣污染物，故B正確；綠色化學的核心是從源頭上杜絕污染產生，而不是先污染后治理，故C錯誤；石灰石高溫時分解成的生石灰與煤燃燒時產生的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣，最終被氧化成硫酸鈣而起到處理硫的目的，故D正確。
4．下列活動不符合“如何應對氣候變化、提升經濟綠色水平，實現人類可持續發展”這一主題的是(　　)
A．機動車實行限行措施是減少霧霾的途徑之一
B．推廣使用可降解塑料及布袋購物，以減少“白色污染”
C．通過吸收空氣中的CO2并利用廉價能源合成汽油，可推廣“綠色自由”計劃
D．將秸稈焚燒可得富含鉀肥的草木灰，焚燒是一種較為理想的秸稈處理辦法
答案：D
解析：機動車實行限行措施可以減少霧霾，A項不符合題意；通過吸收空氣中的CO2并利用廉價能源合成汽油，可推廣“綠色自由”計劃，C項不符合題意；焚燒秸稈會污染大氣，增加霧霾的產生，D項符合題意。
5．下列有關有機化合物的說法正確的是(　　)
A．利用煤燃燒放出熱量使水分解產生氫氣，是氫能開發的研究方向
B．“白色垃圾”“地溝油”均屬于高分子材料，都對環境有害
C．聚氯乙烯制品可傾倒在海洋中處理
D．光化學煙霧、硝酸型酸雨的形成都與氮氧化合物有關
答案：D
解析：煤燃燒會產生大量的SO2等污染物，用其放出的熱分解水產生氫氣，效益低，故A錯誤；“白色垃圾”主要成分為塑料，屬于高分子材料，“地溝油”主要成分為油脂，不屬于高分子材料，故B錯誤；聚氯乙烯制品不易降解，不能傾倒在海洋中處理，故C錯誤。
6．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欲制得的產物，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?、诨戏磻、鄯纸夥磻、苋〈磻、菁映煞磻?br/>A．①② B．②⑤ C．②④ D．①③
答案：B
解析：上述反應中，②化合反應、⑤加成反應中反應產物只有一種，原子利用率達到100%，而置換反應、分解反應、取代反應生成物不止一種，不能滿足原子利用率為100%。
7．下列不符合“綠色發展，保護生態環境”理念的是(　　)
A．含酶洗衣粉代替含磷洗衣粉
B．含汞廢舊電池有毒，應直接掩埋
C．用秸稈、糞便生產沼氣，實現垃圾資源化
D．將廢舊塑料制品制成再生制品
答案：B
解析：含酶洗衣粉代替含磷洗衣粉可減少水體富營養化、水華、赤潮等水污染，A不符合題意；廢舊電池中含有重金屬等金屬離子，直接掩埋會造成土壤污染、水體污染等，B符合題意；植物秸稈、枝葉、雜草含有生物質能，可通過發酵制取甲烷，從而有效利用生物質能，實現垃圾資源化，C不符合題意。
8．化學與人類生產、生活、社會可持續發展密切相關，下列說法不正確的是(　　)
A．“天宮一號”中使用的碳纖維，是一種新型無機非金屬材料
B．為防止富脂食品氧化變質，常在包裝袋中放入生石灰
C．開發新能源，減少對化石燃料的依賴，可以促進低碳經濟
D．“靜電除塵”“燃煤固硫”“汽車尾氣催化凈化”都能提高空氣質量
答案：B
解析：碳纖維的成分為碳單質，為無機物，是一種新型無機非金屬材料，A正確；生石灰只能吸收水分，不能吸收氧氣，所以加入生石灰不能防止富脂食品被氧化變質，B錯誤；開發新能源，減少對化石燃料的依賴，可以促進低碳經濟，C正確；“靜電除塵”“燃煤固硫”“汽車尾氣催化凈化”都可減少污染氣體的排放，能提高空氣質量，D正確。
9．下列關于垃圾分類的說法正確的是(　　)
A．廢電池、過期藥品屬于有害垃圾，無需回收，為防止污染環境應當深埋處理
B．其他垃圾包括防新型冠狀病毒用的口罩、煙頭等物品無法利用，應當棄去不要
C．廢紙類、廢塑料、廢玻璃、廢金屬、廢油漆桶等屬于可回收物
D．廚余垃圾經生化處理轉化為沼氣和有機肥料，從而生產綠色有機食品和清潔燃料
答案：D
解析：廢電池、過期藥品屬于有害垃圾，需要回收經過特殊處理，故A錯誤；防新型冠狀病毒用的口罩為醫療垃圾，屬于有害垃圾，應回收經過特殊處理，故B錯誤；廢油漆桶為有害垃圾，不屬于可回收物，故C錯誤；廚余垃圾富有營養，可以生化處理或者堆肥，減少環境污染，同時變廢為寶，故D正確。
10．(1)“綠色化學”的最大特點在于它是在始端就采用預防實際污染的科學手段，因而過程和終端均為零排放和零污染，具有“原子經濟性”，下列化學反應不符合“綠色化學”思想的是________(填字母)。
A．制備乙醇：CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH
B．制備硫酸銅：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
C．制備甲醇：2CH4＋O22CH3OH
D．制備硝酸銅：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(2)工業上目前使用兩種方法制取乙醛——“乙炔水化法”和“乙烯氧化法”。下面兩表提供生產過程中原料反應條件、原料平衡轉化率和產量等的有關信息：
表一：原料、反應條件、平衡轉化率、日產量
乙炔水化法 乙烯氧化法
原料 乙炔、水 乙烯、空氣
反應條件 HgSO4、100～125 ℃ PdCl2－CuCl2、100～125 ℃
平衡轉化率 乙炔平衡轉化率90%左右 乙烯平衡轉化率80%左右
日產量 2.5噸(某設備條件下) 3.6噸(相同設備條件下)
表二：原料來源生產工藝
原料生產工藝過程
乙炔 CaCO3CaOCaC2C2H2
乙烯 來源于石油裂解氣
從兩表中分析，現代工業上“乙烯氧化法”將逐步取代“乙炔水化法”的可能原因。
①從產率和產量角度分析：______________________________________________________。
②從環境保護和能耗角度分析：_______________________________________________。
答案：(1)BD　(2)①雖然乙烯氧化法的轉化率略小于乙炔水化法，但反應快、日產量比其高得多?、趦烧叻磻獥l件溫度相當，但乙炔水化法制乙醛使用的是汞鹽催化劑，毒性大；乙炔的制取要經過多步反應制得，且消耗大量的熱能、電能；乙烯來源于石油裂解氣，消耗的總能量比乙炔少，且較容易獲得
解析：(1)反應屬于加成反應，原子利用率高達100%，且產物無污染，故A符合；制備硫酸銅的過程中硫酸的利用率低，且生成的二氧化硫是有毒氣體，故B不符合；反應屬于化合反應，原子利用率高達100%，且產物無污染，故C符合；銅與稀硝酸反應制備硝酸銅的過程中硝酸的利用率低，且生成的一氧化氮是有毒氣體，故D不符合。
【能力提升】
1．“綠色化學”是當今社會提出的一個新概念。在“綠色化學”工藝中，理想狀態是反應中原子全部轉化為欲制得的產物，即原子利用率為100%。下列反應中最符合“綠色化學”概念的是(　　)
A．溴乙烷在堿性條件下制備乙醇：CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr
B．合成甲基丙烯酸甲酯：CH3C≡CH＋CO＋CH3OHCH2==C(CH3)COOCH3
C．以銅和濃硝酸為原料生產硝酸銅：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
D．FeCl3溶液制Fe(OH)3膠體：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl
答案：B
解析：溴乙烷在堿性條件下制備乙醇，除了乙醇外還有副產物NaBr，不符合原子利用率為100%，A項錯誤；合成甲基丙烯酸甲酯，所有反應物均變成產物，原子利用率為100%，B項正確；以銅和濃硝酸為原料生產硝酸銅，會有副產物NO2和H2O，C項錯誤；FeCl3溶液制Fe(OH)3膠體，有副產物HCl，D項錯誤。
2．如圖是某研究小組采用電解法處理石油煉制過程中產生的大量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的反應的離子方程式為Fe3＋＋H2S===Fe2＋＋S↓＋2H＋
B．吸收H2S的反應的離子方程式為2Fe3＋＋3H2S===2Fe2＋＋3S↓＋6H＋
C．實驗室可用點燃的方法消除H2S對環境的污染
D．該工藝流程體現了綠色化學思想
答案：D
解析：FeCl3有氧化性，H2S有還原性，二者在溶液中發生反應的離子方程式為2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，A、B項錯誤；若點燃H2S，則發生反應：2H2S＋3O22SO2＋2H2O，燃燒產物SO2也是大氣污染物，C項錯誤；電解的產物又重新用來吸收石油煉制過程中產生的大量H2S廢氣，物質得到充分利用，該工藝流程體現了綠色化學思想，D項正確。
3．“碳捕捉技術”是指通過一定的方法將工業生產中產生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO2，其基本過程如圖所示(部分條件及物質未標出)。
下列有關該方法的敘述正確的是(　　)
①能耗小是該方法的一大優點
②整個過程中，有兩種物質可以循環利用
③“反應分離”環節中，分離物質的基本操作是過濾、蒸發、結晶
④該方法可減少碳排放，捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產品
A．①③ B．②④ C．③④ D．①④
答案：B
解析：根據題中信息可知，基本過程中有兩個反應：①二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應；②碳酸鈣的高溫分解，循環利用的物質有CaO和NaOH兩種物質，捕捉室中的反應為二氧化碳與氫氧化鈉反應，得到Na2CO3，Na2CO3和CaO在溶液中反應得到NaOH和CaCO3，由此可分析判斷。①碳酸鈣高溫分解需要消耗大量的能量，不正確；②氧化鈣與氫氧化鈉可以循環使用，正確；③碳酸鈣不溶于水，所以“反應分離”環節中，分離物質的基本操作是過濾，不正確；④工業上可以用CO2合成甲醇，正確。
4．研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關(如圖所示)。下列敘述錯誤的是(　　)
A．霧和霾的分散劑相同
B．霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨
C．NH3是形成無機顆粒物的催化劑
D．霧霾的形成與過度施用氮肥有關
答案：C
解析：A對，霧和霾的分散劑都是空氣。B對，霧霾中的無機顆粒物含有硝酸銨和硫酸銨。C錯，NH3參與反應生成銨鹽，是反應物，不是催化劑。D對，過度施用氮肥會增加大氣中氨的含量。
5．SO2是常見的大氣污染物之一，我國規定空氣中SO2含量不得超過0.02 mg·L－1。
(1)酸雨是降水呈酸性(pH小于5.6)的統稱，個別地方甚至低于2.1(食醋的pH＝3)。引起酸雨的罪魁禍首是大氣中的SO2和氮的氧化物。它們的主要來源是煤和石油的燃燒，全世界每年排放1.5億噸的SO2。
①SO2可在空氣中受光照等因素作用而被氧化，最終與雨水形成硫酸型酸雨。試寫出這兩個反應的化學方程式：_________________________________，___________________________。
②汽車排放的尾氣、硝酸廠和化肥廠的廢氣中都含有氮的氧化物，全世界每年排放量約為5×107 kg。NO2溶于水生成________和NO。
③酸雨可導致的危害有________(填字母)。
A．腐蝕建筑物 B．導致樹木枯萎
C．造成洪澇災害 D．惡化人類環境
④為了減少酸雨的形成，必須減少SO2的排放量，對燃料中的硫化物進行______________，對廢氣中的氮的氧化物用________吸收。
(2)某化學興趣小組選用如圖所示的實驗裝置，測定工業原料氣(含SO2、N2、O2)中SO2的含量(已知碘能氧化H2SO3生成 H2SO4)。
①若原料氣從左向右流時，上述裝置連接的順序是：原料氣____________(用字母和箭頭表示)。
②寫出裝置B中發生反應的離子方程式：_______________________________________；當裝置B中出現____________________________現象時，立即停止通氣。
③你認為下列試劑中，可以用來代替試管中碘的淀粉溶液的是________(填字母)。
A．酸性KMnO4溶液 B．NaOH溶液
C．溴水 D．氨水
④若碘溶液的濃度為0.05 mol·L－1，體積為20 mL，收集到的N2與O2的體積為297.6 mL(已折算為標準狀況下的體積)。那么SO2的含量是否超標？______________(填“是”或“否”)。
答案：(1)①2SO2＋O22SO3　SO3＋H2O===H2SO4?、贖NO3?、跘BD?、苊摿蛱幚怼A液　(2)①→c→d→b→a→e?、贗2＋SO2＋2H2O===2I－＋SO＋4H＋　藍色恰好變成無色　③A?、苁?br/>解析：(1)①根據信息可以寫出化學方程式：2SO2＋O22SO3，SO3＋H2O===H2SO4。②NO2與水反應生成HNO3與NO，化學方程式為3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。③酸雨的酸性較強，能腐蝕建筑物，導致樹木枯萎等，從而惡化人類環境，但不會造成洪澇災害。④為了減少酸雨的形成，必須減少SO2的排放量，對燃料進行脫硫處理，對廢氣中的氮的氧化物用堿液吸收。
(2)因廢氣中的SO2能與I2發生化學反應：SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI，當裝置B中藍色恰好變成無色時，說明SO2恰好完全反應，根據消耗I2的物質的量即可求出SO2的體積，剩余氣體N2和O2的體積可用排水法(短管進，長管出)測出，故裝置的連接順序為原料氣→c→d→b→a→e。SO2也能被酸性KMnO4溶液氧化且有明顯的實驗現象，溴水也能與SO2反應，但Br2易揮發，會產生實驗誤差，NaOH溶液、氨水也能消耗SO2，但無明顯實驗現象。由條件知n(SO2)＝n(I2)＝0.05 mol·L－1×0.02 L＝0.001 mol，即其體積為22.4 mL，所以工業原料氣總體積為297.6 mL＋22.4 mL＝320 mL，其中SO2的質量為0.001 mol×64 g·mol－1＝0.064 g，故SO2的含量為＝200 mg·L－1>0.02 mg·L－1，所以SO2含量超標。
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