資源簡介

第三節　環境保護與綠色化學
基礎課時24　環境保護與綠色化學
學習目標　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,知道其在利用資源、保護環境中的重要意義。
一、化學與環境保護
(一)知識梳理
1.環境問題: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。工業“三廢”通常指廢氣、廢水和廢渣。
2.大氣污染
(1)污染來源:除了自然因素外,大氣污染物主要來自化石燃料的燃燒和工業生產過程產生的廢氣及其攜帶的顆粒物。
(2)次生污染:
在一定的天氣條件下會造成酸雨、霧霾、光化學煙霧等污染現象。
3.污水處理方法
(1)污水處理方法:物理法、化學法、生物法。污水處理的常用化學方法:中和法、氧化還原法、沉淀法等。
(2)污水的“三級”處理
4.固體廢物處理
(1)原則:遵循無害化、減量化和資源化的原則。
(2)目的:減少環境污染和資源回收利用。
(二)互動探究
含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物質。為了防治酸雨,工業上常采用“鈣基固硫”和“活性炭聯合脫硫脫硝技術”。
Ⅰ.鈣基固硫
整個“固硫”過程涉及的反應有①SO2+CaOCaSO3?、?CaSO3+O22CaSO4。
Ⅱ.活性炭聯合脫硫脫硝技術
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,其工作示意圖如下所示:
【問題討論】
問題1　鈣基固硫涉及的反應類型有哪些
提示　化合反應、氧化還原反應、非氧化還原反應。
問題2　你認為把工廠的煙囪造高能減少酸雨嗎 你認為減少酸雨需要采取哪些措施
提示　不能減少酸雨,因為燃煤并沒有減少。措施有:少用煤作燃料,開發新能源等(合理即可)。
問題3　活性炭聯合脫硫脫硝技術中,a處SO2在活性炭表面被氧化最終生成硫酸,寫出反應的化學方程式。
提示　2SO2+O22SO3、SO3+H2O===H2SO4(或2SO2+O2+2H2O===2H2SO4)。
問題4　活性炭聯合脫硫脫硝技術中,b處吸收塔加入NH3后,主要與廢氣中的NO、NO2反應轉化為無污染氣體,寫出反應的化學方程式。
提示　4NH3+6NO===5N2+6H2O 、8NH3+6NO2===7N2+12H2O 。
問題5　活性炭聯合脫硫脫硝技術中,c處主要發生NH3和a處生成的H2SO4反應轉化為銨鹽,寫出反應的化學方程式?；钚蕴康脑靸r較高,工業上一般選用活性焦作為吸附劑來脫硫脫硝,活性焦來自煤干餾產品,從煤干餾產品中獲取苯、二甲苯的操作方法是什么
提示　2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4或NH3+H2SO4===NH4HSO4。蒸餾(分餾) 。
【探究歸納】
1.“七大”環境問題
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
臭氧層 破壞 氟氯代烷、 NOx 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、 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 N、P元素的 營養物質 使水體富營養化,導致水中藻類瘋長,消耗水中溶解的氧,使水體變成渾濁綠色,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.含硫氧化物的消除
(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:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O
方案Ⅱ:石灰—石膏法
發生反應的化學方程式:
Ca(OH)2+SO2===CaSO3↓+H2O,2CaSO3+O22CaSO4
方案Ⅲ:雙堿法
發生反應的化學方程式:
2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,Na2SO3+Ca(OH)2===CaSO3↓+2NaOH,2CaSO3+O22CaSO4
(2)燃煤脫硫
工業上常利用在煤炭中加入CaCO3進行脫硫,對應的化學反應方程式:
CaCO3CaO+CO2↑,CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.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;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;工業廢氣中的氮氧化物NOx不會造成溫室效應;煤炭的不完全燃燒產生CO,會引起煤氣中毒,即CO中毒。
2.化學與環境密切相關,下列有關說法正確的是 (　　)
A.CO2屬于大氣污染物
B.酸雨是pH小于7的雨水
C.CO2、NO2或SO2都會導致酸雨的形成
D.大氣中CO2含量的增加會導致溫室效應加劇
答案　D
解析　二氧化碳不屬于大氣污染物,A錯誤;酸雨是pH小于5.6的降雨,B錯誤;酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的,二氧化碳不會引起酸雨,C錯誤;全球氣溫變暖的溫室效應,城市中的熱島效應,還有海洋中的厄爾尼諾現象和拉尼娜現象等,其產生都和二氧化碳的排放有關系,D正確。
3.工業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 (　　)
選項 污染物 處理措施 方法類別
A 含Cr2的廢水 加FeSO4沉降 物理法
B 含純堿的廢水 加石灰水反應 化學法
C 含Cu2+等重金屬離子的廢水 加硫酸鹽沉降 化學法
D 含復雜有機物的廢水 通過微生物代謝 生物法
答案　D
解析　A項,加FeSO4沉降含Cr2廢水,發生氧化還原反應,是化學方法;B項,Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH,溶液堿性更強,污染更嚴重;C項,CuSO4不是沉淀,處理措施錯誤;D項,通過微生物代謝含復雜有機物的廢水,是生物法。
二、綠色化學
(一)知識梳理
1.核心思想
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.綠色化學的原則——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%。原子利用率=×100%。
3.綠色化學示意圖
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。
(二)互動探究
以乙烯制環氧乙烷,有兩種方法
方法一:CH2==CH2+Cl2+H2O
+Ca(OH)2+CaCl2+2H2O
總反應為CH2==CH2+Cl2+Ca(OH)2
+CaCl2+H2O
方法二:2CH2CH2+O2
【問題討論】
問題1　已知原子利用率為×100%,你能計算兩種方法的原子利用率嗎
提示　方法一的原子利用率為×100%≈25.43%,方法二的原子利用率為×100%=100%。
問題2　請你從反應物、產物對環境的影響,生產工藝,原子經濟性反應,催化劑選擇性等角度分析兩方法的優劣
提示　方法一　反應物Cl2和Ca(OH)2對環境及設備有很大的污染性和腐蝕性,生產工藝分兩步,產率和原子利用率低,成本高,反應的選擇性低,產物中有大量的非期望物質。
方法二　反應物中O2無毒無污染、生產工藝簡單,原子利用率為100%,催化劑選擇性高、產率高、成本低,因此方法二更優。
問題3　我們學過的四種基本反應類型中,最符合綠色化學原子經濟性反應的是哪一類型 在有機化學反應中有哪些類型
提示　化合反應　加成反應、加聚反應 。
【探究歸納】
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%。
　　　　　　　　　　　　　　　　
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項符合綠色化學理念;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項符合綠色化學理念;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,故D項符合綠色化學理念。
2.下列生產工藝能體現“綠色化學”或節能環保思想的是 (　　)
A.工業制氫氣:用天然氣發電再電解水制得
B.工業制硫酸:提高尾氣排放的煙囪高度
C.工業制膽礬:向稀硫酸中吹空氣并加熱溶解銅
D.降低PM2.5:用油改煤技術,推廣優質煤的使用范圍
答案　C
解析　用天然氣發電再電解水制氫氣,會造成能量的損耗,故A錯誤;提高尾氣排放的煙囪高度不能減少有害氣體的排放,故B錯誤;加熱銅使之生成氧化銅,再與稀硫酸反應生成硫酸銅,硫酸利用率高,無污染,故C正確;推廣優質煤的使用范圍,不會降低PM2.5,故D錯誤。
3.“綠色化學實驗”已走進課堂,下列做法符合“綠色化學”要求的是 (　　)
①實驗室收集氨氣采用圖1所示裝置?、趯嶒炇易雎葰馀c鈉的反應實驗時采用圖2所示裝置?、蹖嶒炇矣貌ＡО舴謩e蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸反應生成銨鹽的實驗?、軐嶒炇抑胁捎脠D3所示裝置進行銅與稀硝酸的反應
A.②③④ B.①②③
C.①②④ D.①③④
答案　C
解析　實驗①可防止氨氣污染空氣,實驗②對尾氣進行吸收處理,可有效防止氯氣污染空氣,實驗④中,銅絲可以活動,能有效地控制反應的發生與停止,用氣球收集反應產生的污染性氣體,防止污染空氣,故實驗①②④均符合“綠色化學”的思想;實驗③中,氨氣與氯化氫氣體直接擴散到空氣中,會對空氣造成污染,不符合“綠色化學”的思想。
4.綠色化學提倡化工生產應提高原子利用率。原子利用率表示目標產物的質量與生成物總質量之比。在下列制備環氧乙烷的反應中,原子利用率最高的是 (　　)
A.CH2==CH2++CH3COOH
B.CH2==CH2+Cl2+Ca(OH)2+CaCl2+H2O
C.2CH2==CH2+O2
D.+HOCH2CH2—O—CH2CH2OH+2H2O
答案　C　
解析　A項,×100%≈42%;B項,×100%≈25%;C項,×100%=100%;D項,×100%≈24%。
　　　　　　　　　　　　　　　　
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)化學與環境保護
1.大氣中CO2含量的增加會加劇“溫室效應”。下列活動會導致大氣中CO2含量增加的是 (　　)
A.燃燒煤炭供熱 B.利用風力發電
C.增加植被面積 D.節約用水用電
答案　A
解析　燃燒煤炭供熱會產生CO2,A正確;利用風力發電不會產生CO2,B錯誤;增加植被面積,會增加植物的光合作用,減少大氣中CO2的含量,C錯誤;節水節電不會增加CO2的排放,D錯誤。
2.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 (　　)
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
答案　B
解析　加大石油、煤炭的開采速度,增加化石燃料的供應量,會加劇大氣污染物的排放,不利于“藍天工程”建設。
3.下列有關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.聚氯乙烯制品易造成環境污染,可采用焚燒法處理
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,用其放出熱分解氫氣,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,不是高分子材料,故B錯誤;焚燒聚氯乙烯制品會產生大量的含氯污染物,故C錯誤。
4.下列有關湘江流域的治理和生態修復的措施中,沒有涉及化學變化的是 (　　)
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。
(二)綠色化學
5.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,降低汽車噪聲
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,降低汽車噪聲,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。
6.在“綠色化學”工藝中,理想狀態是反應物原子全部轉化為欲制的產物,即原子利用率為100%。以下反應最符合綠色化學原子經濟要求的是 (　　)
A.乙烯聚合為聚乙烯高分子材料
B.甲烷與氯氣制備一氯甲烷
C.以銅和濃硝酸為原料生產硝酸銅
D.用二氧化硅制備高純硅
答案　A
解析　A項,屬于乙烯的加聚反應,符合原子利用率100%的特點;B項,屬于取代反應,還生成HCl等;C項,銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮、水;D項,屬于置換反應,用碳還原二氧化硅制備高純硅的產物還有CO。
7.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?、藜泳鄯磻、啧セ磻?br/>A.②⑤⑥ B.②④⑤
C.只有⑥ D.只有⑥⑦
答案　A
解析　根據四種基本反應類型的定義即可判斷出只有化合反應產物唯一。在有機反應類型中,取代反應、酯化反應、水解反應的產物均不唯一,而加成反應、加聚反應的產物唯一。產物唯一的反應中反應物的原子全部轉化成期望的最終產物,即原子利用率為100%。
8.我國科學家在綠色化學領域取得了新進展,利用雙催化劑Cu和Cu2O,在水溶液中用H原子將CO2高效還原為重要工業原料之一的甲醇,反應機理如圖所示。下列有關說法不正確的是 (　　)
A.CO2生成甲醇是通過多步還原反應實現的
B.催化劑Cu結合氫原子,催化劑Cu2O結合含碳微粒
C.該催化過程中只涉及化學鍵的形成,未涉及化學鍵的斷裂
D.有可能通過調控反應條件獲得甲醛(HCHO)等有機物
答案　C
解析　CO2COOH,既有C==O鍵的斷裂也有O—H鍵的形成,C項不正確。
9.綠色化學是“預防污染”的根本手段,它的目標是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料,最大限度地節約能源,在化工生產各個環節中都實現凈化和無污染。
(1)下列各項符合“綠色化學”要求的是　　　　。
A.處理廢棄物 B.治理污染點
C.減少有毒物 D.杜絕污染源
(2)在我國西部大開發中,某地為籌建一大型化工基地,征集到下列方案,其中你認為可行的是　　　　。
A.建在西部干旱區可以脫貧致富
B.應建在水資源豐富和交通方便且遠離城市的郊區
C.企業有權自主選擇廠址
D.不宜建在人口稠密的居民區
(3)某化工廠排放的污水中含有Mg2+、Fe3+、Cu2+、Hg2+四種離子。某同學設計了從該污水中回收純凈的金屬銅的方案。
在能制得純銅的方案中,哪一步操作會導致環境污染 　　　　　　;應增加哪些措施防止污染　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)D　(2)BD　(3)第③步　增加冷凝回收裝置
解析　 (1)根據題干描述:綠色化學是“預防污染”的根本手段,因此應從“源頭”上杜絕。(2)化工基地的籌建首先不宜建在人口稠密的居民區,同時要考慮水資源和交通問題。(3)第③步由于汞的沸點低、易揮發、有毒,因此會造成環境污染。
B級　素養培優練
10.某市擬投資建設一個工業酒精廠,目的是用工業酒精與汽油混合制成“乙醇汽油”。已知制酒精的方法有三種:
①CH2==CH2+H2OCH3CH2OH
②CH3CH2Br+H2OCH3CH2OH+HBr
③
2C2H5OH+2CO2↑
從綠色化學(“原子利用率”最大化)的角度看,制酒精最好的方法是 (　　)
A.① B.③
C.①③ D.①②③
答案　A
解析　加成反應的原子利用率為100%,符合“綠色化學”思想,所以從原子利用率角度,制酒精最好方法為①。
11.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。下列說法不正確的是 (　　)
A.吸收H2S的反應的離子方程式為2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
B.吸收H2S的反應的離子方程式為2Fe3++3H2S===2Fe2++3S↓+6H+
C.實驗室不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　B
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項正確,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項正確;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。
12.“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不正確的是 (　　)
A.能耗小是該方法的一大優點
B.整個過程中,有兩種物質可以循環利用
C.“反應分離”環節中,分離物質的基本操作是過濾
D.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
答案　A
解析　根據題中信息可知,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,碳酸鈣高溫分解生成CaO和CO2。A項,碳酸鈣高溫分解需要消耗大量的能量,不正確;B項,氧化鈣與氫氧化鈉可以循環使用,正確;C項,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,正確;D項,工業上可以用CO2合成甲醇,正確。
13.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　　　　(填字母)。
A.CH2==CH2+HClCH3CH2Cl
B.CH3CH2OH+HClCH3CH2Cl+H2O
C.CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
D.CH2==CHCl+H2CH3CH2Cl
由上述四個反應可歸納出,原子經濟性最高的是　　　　(填反應類型)。
(2)有毒物質的無害化處理也是綠色化學研究的內容之一。ClO2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ClO2將廢水中的CN-氧化成無毒氣體的離子方程式:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　, 該方法的優點是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(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:
活性炭的作用是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　;
O3消毒的優點是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)AD　加成反應
(2)2ClO2+2CN-===2CO2+N2+2Cl-　產物為無毒無害的Cl-、CO2和N2
(3)吸附水中的有機物(或除去水中的異味)　反應產物無毒無害
解析　(1)原子經濟性高,即理論上原子的利用率盡可能達到100%,沒有副產物。A、D兩項中的原子利用率都是100%。(2)把CN-氧化成無毒氣體,說明C、N分別生成了CO2、N2,ClO2的還原產物應該是無毒的Cl-。(3)活性炭能吸附水中的有機物,從而除去異味。用O3消毒時,其產物為無毒無害的O2。第三節　環境保護與綠色化學
基礎課時24　環境保護與綠色化學
學習目標　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,知道其在利用資源、保護環境中的重要意義。
一、化學與環境保護
(一)知識梳理
1.環境問題: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環境污染。工業“三廢”通常指　　　　、　　　　和　　　　。
2.大氣污染
(1)污染來源:除了自然因素外,大氣污染物主要來自　　　　的燃燒和工業生產過程產生的廢氣及其攜帶的顆粒物。
(2)次生污染:
在一定的天氣條件下會造成　　　　、　　　　　　　　　　　　、
光化學煙霧等污染現象。
3.污水處理方法
(1)污水處理方法:物理法、　　　　法、生物法。污水處理的常用化學方法:　　　　、　　　　　　　　　　　　、　　　　等。
(2)污水的“三級”處理
4.固體廢物處理
(1)原則:遵循無害化、減量化和資源化的原則。
(2)目的:減少環境污染和資源回收利用。
(二)互動探究
含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物質。為了防治酸雨,工業上常采用“鈣基固硫”和“活性炭聯合脫硫脫硝技術”。
Ⅰ.鈣基固硫
整個“固硫”過程涉及的反應有①SO2+CaOCaSO3?、?CaSO3+O22CaSO4。
Ⅱ.活性炭聯合脫硫脫硝技術
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,其工作示意圖如下所示:
【問題討論】
問題1　鈣基固硫涉及的反應類型有哪些
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　你認為把工廠的煙囪造高能減少酸雨嗎 你認為減少酸雨需要采取哪些措施
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　活性炭聯合脫硫脫硝技術中,a處SO2在活性炭表面被氧化最終生成硫酸,寫出反應的化學方程式。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題4　活性炭聯合脫硫脫硝技術中,b處吸收塔加入NH3后,主要與廢氣中的NO、NO2反應轉化為無污染氣體,寫出反應的化學方程式。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題5　活性炭聯合脫硫脫硝技術中,c處主要發生NH3和a處生成的H2SO4反應轉化為銨鹽,寫出反應的化學方程式。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,活性焦來自煤干餾產品,從煤干餾產品中獲取苯、二甲苯的操作方法是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.“七大”環境問題
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
臭氧層 破壞 氟氯代烷、 NOx 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、 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 N、P元素的 營養物質 使水體富營養化,導致水中藻類瘋長,消耗水中溶解的氧,使水體變成渾濁綠色,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.含硫氧化物的消除
(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:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O
方案Ⅱ:石灰—石膏法
發生反應的化學方程式:
Ca(OH)2+SO2===CaSO3↓+H2O,2CaSO3+O22CaSO4
方案Ⅲ:雙堿法
發生反應的化學方程式:
2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,Na2SO3+Ca(OH)2===CaSO3↓+2NaOH,2CaSO3+O22CaSO4
(2)燃煤脫硫
工業上常利用在煤炭中加入CaCO3進行脫硫,對應的化學反應方程式:
CaCO3CaO+CO2↑,CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4。
1.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
2.化學與環境密切相關,下列有關說法正確的是 (　　)
A.CO2屬于大氣污染物
B.酸雨是pH小于7的雨水
C.CO2、NO2或SO2都會導致酸雨的形成
D.大氣中CO2含量的增加會導致溫室效應加劇
3.工業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 (　　)
選項 污染物 處理措施 方法類別
A 含Cr2的廢水 加FeSO4沉降 物理法
B 含純堿的廢水 加石灰水反應 化學法
C 含Cu2+等重金屬離子的廢水 加硫酸鹽沉降 化學法
D 含復雜有機物的廢水 通過微生物代謝 生物法
二、綠色化學
(一)知識梳理
1.核心思想
改變“先污染后治理”的觀念和做法,利用　　　　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.綠色化學的原則——原子經濟性反應
反應物的原子　　　　　　為期望的最終產物,這時原子利用率為　　　　　　。原子利用率=×100%。
3.綠色化學示意圖
4.開發和利用自然資源遵循的三原則(3R原則):　　　　、　　　　和　　　　。
(二)互動探究
以乙烯制環氧乙烷,有兩種方法
方法一:CH2==CH2+Cl2+H2O—→
+Ca(OH)2—→+CaCl2+2H2O
總反應為CH2==CH2+Cl2+Ca(OH)2—→+CaCl2+H2O
方法二:2CH2==CH2+O2
【問題討論】
問題1　已知原子利用率為×100%,你能計算兩種方法的原子利用率嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　請你從反應物、產物對環境的影響,生產工藝,原子經濟性反應,催化劑選擇性等角度分析兩方法的優劣
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　我們學過的四種基本反應類型中,最符合綠色化學原子經濟性反應的是哪一類型 在有機化學反應中有哪些類型
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
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%。
　　　　　　　　　　　　　　　　
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
2.下列生產工藝能體現“綠色化學”或節能環保思想的是 (　　)
A.工業制氫氣:用天然氣發電再電解水制得
B.工業制硫酸:提高尾氣排放的煙囪高度
C.工業制膽礬:向稀硫酸中吹空氣并加熱溶解銅
D.降低PM2.5:用油改煤技術,推廣優質煤的使用范圍
3.“綠色化學實驗”已走進課堂,下列做法符合“綠色化學”要求的是 (　　)
①實驗室收集氨氣采用圖1所示裝置?、趯嶒炇易雎葰馀c鈉的反應實驗時采用圖2所示裝置
③實驗室用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸反應生成銨鹽的實驗?、軐嶒炇抑胁捎脠D3所示裝置進行銅與稀硝酸的反應
A.②③④ B.①②③
C.①②④ D.①③④
4.綠色化學提倡化工生產應提高原子利用率。原子利用率表示目標產物的質量與生成物總質量之比。在下列制備環氧乙烷的反應中,原子利用率最高的是 (　　)
A.CH2==CH2+—→+CH3COOH
B.CH2==CH2+Cl2+Ca(OH)2—→+CaCl2+H2O
C.2CH2==CH2+O2
D.+HOCH2CH2—O—CH2CH2OH+2H2O
:課后完成　第八章　基礎課時24(共60張PPT)
第三節　環境保護與綠色化學
基礎課時 　環境保護與綠色化學
24
第八章
化學與可持續發展
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,知道其在利用資源、保護環境中的重要意義。
學習目標
一、化學與環境保護
二、綠色化學
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、化學與環境保護
對點訓練
(一)知識梳理
1.環境問題: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環境污染。工業“三廢”通常指______、______和______。
2.大氣污染
(1)污染來源:除了自然因素外,大氣污染物主要來自__________的燃燒和工業生產過程產生的廢氣及其攜帶的顆粒物。
生態環境
廢氣
廢水
廢渣
化石燃料
(2)次生污染:
在一定的天氣條件下會造成______、______、光化學煙霧等污染現象。
酸雨
霧霾
3.污水處理方法
(1)污水處理方法:物理法、______法、生物法。污水處理的常用化學方法: ________、____________、________等。
(2)污水的“三級”處理
化學
中和法
氧化還原法
沉淀法
4.固體廢物處理
(1)原則:遵循無害化、減量化和資源化的原則。
(2)目的:減少環境污染和資源回收利用。
【問題討論】
問題1　鈣基固硫涉及的反應類型有哪些
提示　化合反應、氧化還原反應、非氧化還原反應。
問題2　你認為把工廠的煙囪造高能減少酸雨嗎 你認為減少酸雨需要采取哪些措施
提示　不能減少酸雨,因為燃煤并沒有減少。措施有:少用煤作燃料,開發新能源等(合理即可)。
問題3　活性炭聯合脫硫脫硝技術中,a處SO2在活性炭表面被氧化最終生成硫酸,寫出反應的化學方程式。
問題4　活性炭聯合脫硫脫硝技術中,b處吸收塔加入NH3后,主要與廢氣中的NO、NO2反應轉化為無污染氣體,寫出反應的化學方程式。
提示　4NH3+6NO===5N2+6H2O 、8NH3+6NO2===7N2+12H2O 。
問題5　活性炭聯合脫硫脫硝技術中,c處主要發生NH3和a處生成的H2SO4反應轉化為銨鹽,寫出反應的化學方程式?；钚蕴康脑靸r較高,工業上一般選用活性焦作為吸附劑來脫硫脫硝,活性焦來自煤干餾產品,從煤干餾產品中獲取苯、二甲苯的操作方法是什么
提示　2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4或NH3+H2SO4===NH4HSO4。蒸餾(分餾) 。
【探究歸納】
1.“七大”環境問題
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
臭氧層 破壞 氟氯代烷、NOx 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、 NOx 刺激人體器官,特別是人的呼吸系統,使人生病甚至死亡
環境問題 主要污染物 主要危害
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N、P元素的營養物質 使水體富營養化,導致水中藻類瘋長,消耗水中溶解的氧,使水體變成渾濁綠色,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
(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:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O
2.含硫氧化物的消除
D
1.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
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;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;工業廢氣中的氮氧化物NOx不會造成溫室效應;煤炭的不完全燃燒產生CO,會引起煤氣中毒,即CO中毒。
2.化學與環境密切相關,下列有關說法正確的是 (　　)
A.CO2屬于大氣污染物
B.酸雨是pH小于7的雨水
C.CO2、NO2或SO2都會導致酸雨的形成
D.大氣中CO2含量的增加會導致溫室效應加劇
解析　二氧化碳不屬于大氣污染物,A錯誤;酸雨是pH小于5.6的降雨,B錯誤;酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的,二氧化碳不會引起酸雨,C錯誤;全球氣溫變暖的溫室效應,城市中的熱島效應,還有海洋中的厄爾尼諾現象和拉尼娜現象等,其產生都和二氧化碳的排放有關系,D正確。
D
3.工業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
選項 污染物 處理措施 方法類別
A 含Cr2的廢水 加FeSO4沉降 物理法
B 含純堿的廢水 加石灰水反應 化學法
C 含Cu2+等重金屬離子的廢水 加硫酸鹽沉降 化學法
D 含復雜有機物的廢水 通過微生物代謝 生物法
解析　A項,加FeSO4沉降含Cr2廢水,發生氧化還原反應,是化學方法;B項, Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH,溶液堿性更強,污染更嚴重;C項,CuSO4不是沉淀,處理措施錯誤;D項,通過微生物代謝含復雜有機物的廢水,是生物法。
二、綠色化學
對點訓練
(一)知識梳理
1.核心思想
改變“先污染后治理”的觀念和做法,利用__________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.綠色化學的原則——原子經濟性反應
反應物的原子__________為期望的最終產物,這時原子利用率為__________。原子利用率=×100%。
化學原理
源頭
全部轉化
100%
3.綠色化學示意圖
4.開發和利用自然資源遵循的三原則(3R原則):________、________和________。
減量化
再利用
再循環
【問題討論】
問題1　已知原子利用率為×100%,你能計算兩種方法的原子利用率嗎
提示　方法一的原子利用率為×100%≈25.43%,方法二的原子利用率為×100%=100%。
問題2　請你從反應物、產物對環境的影響,生產工藝,原子經濟性反應,催化劑選擇性等角度分析兩方法的優劣
提示　方法一　反應物Cl2和Ca(OH)2對環境及設備有很大的污染性和腐蝕性,生產工藝分兩步,產率和原子利用率低,成本高,反應的選擇性低,產物中有大量的非期望物質。
方法二　反應物中O2無毒無污染、生產工藝簡單,原子利用率為100%,催化劑選擇性高、產率高、成本低,因此方法二更優。
問題3　我們學過的四種基本反應類型中,最符合綠色化學原子經濟性反應的是哪一類型 在有機化學反應中有哪些類型
提示　化合反應　加成反應、加聚反應 。
【探究歸納】
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%。
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
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項符合綠色化學理念;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項符合綠色化學理念;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,故D項符合綠色化學理念。
2.下列生產工藝能體現“綠色化學”或節能環保思想的是 (　　)
A.工業制氫氣:用天然氣發電再電解水制得
B.工業制硫酸:提高尾氣排放的煙囪高度
C.工業制膽礬:向稀硫酸中吹空氣并加熱溶解銅
D.降低PM2.5:用油改煤技術,推廣優質煤的使用范圍
解析　用天然氣發電再電解水制氫氣,會造成能量的損耗,故A錯誤;提高尾氣排放的煙囪高度不能減少有害氣體的排放,故B錯誤;加熱銅使之生成氧化銅,再與稀硫酸反應生成硫酸銅,硫酸利用率高,無污染,故C正確;推廣優質煤的使用范圍,不會降低PM2.5,故D錯誤。
C
3.“綠色化學實驗”已走進課堂,下列做法符合“綠色化學”要求的是 (　　)
①實驗室收集氨氣采用圖1所示裝置　②實驗室做氯氣與鈉的反應實驗時采用圖2所示裝置?、蹖嶒炇矣貌ＡО舴謩e蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸反應生成銨鹽的實驗?、軐嶒炇抑胁捎脠D3所示裝置進行銅與稀硝酸的反應
A.②③④
B.①②③
C.①②④
D.①③④
C
解析　實驗①可防止氨氣污染空氣,實驗②對尾氣進行吸收處理,可有效防止氯氣污染空氣,實驗④中,銅絲可以活動,能有效地控制反應的發生與停止,用氣球收集反應產生的污染性氣體,防止污染空氣,故實驗①②④均符合“綠色化學”的思想;實驗③中,氨氣與氯化氫氣體直接擴散到空氣中,會對空氣造成污染,不符合“綠色化學”的思想。
4.綠色化學提倡化工生產應提高原子利用率。原子利用率表示目標產物的質量與生成物總質量之比。在下列制備環氧乙烷的反應中,原子利用率最高的是 (　　)
C
解析　A項,×100%≈42%;B項,×100%≈25%;C項,×100%=100%;D項,×100%≈24%。
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)化學與環境保護
1.大氣中CO2含量的增加會加劇“溫室效應”。下列活動會導致大氣中CO2含量增加的是(　　)
A.燃燒煤炭供熱 B.利用風力發電
C.增加植被面積 D.節約用水用電
A
解析　燃燒煤炭供熱會產生CO2,A正確;利用風力發電不會產生CO2,B錯誤;增加植被面積,會增加植物的光合作用,減少大氣中CO2的含量,C錯誤;節水節電不會增加CO2的排放,D錯誤。
2.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 (　　)
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
解析　加大石油、煤炭的開采速度,增加化石燃料的供應量,會加劇大氣污染物的排放,不利于“藍天工程”建設。
B
3.下列有關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.聚氯乙烯制品易造成環境污染,可采用焚燒法處理
D.光化學煙霧、硝酸型酸雨的形成都與氮氧化合物有關
解析　煤燃燒會產生大量的SO2等污染物,用其放出熱分解氫氣,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,不是高分子材料,故B錯誤;焚燒聚氯乙烯制品會產生大量的含氯污染物,故C錯誤。
D
4.下列有關湘江流域的治理和生態修復的措施中,沒有涉及化學變化的是 (　　)
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
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
(二)綠色化學
5.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,降低汽車噪聲
D.用稀硝酸和銅反應制取Cu(NO3)2
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,降低汽車噪聲,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。
6.在“綠色化學”工藝中,理想狀態是反應物原子全部轉化為欲制的產物,即原子利用率為100%。以下反應最符合綠色化學原子經濟要求的是 (　　)
A.乙烯聚合為聚乙烯高分子材料
B.甲烷與氯氣制備一氯甲烷
C.以銅和濃硝酸為原料生產硝酸銅
D.用二氧化硅制備高純硅
解析　A項,屬于乙烯的加聚反應,符合原子利用率100%的特點;B項,屬于取代反應,還生成HCl等;C項,銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮、水;D項,屬于置換反應,用碳還原二氧化硅制備高純硅的產物還有CO。
A
7.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?、诨戏磻、鄯纸夥磻、苋〈磻、菁映煞磻、藜泳鄯磻、啧セ磻?br/>A.②⑤⑥ B.②④⑤ C.只有⑥ D.只有⑥⑦
解析　根據四種基本反應類型的定義即可判斷出只有化合反應產物唯一。在有機反應類型中,取代反應、酯化反應、水解反應的產物均不唯一,而加成反應、加聚反應的產物唯一。產物唯一的反應中反應物的原子全部轉化成期望的最終產物,即原子利用率為100%。
A
8.我國科學家在綠色化學領域取得了新進展,利用雙催化劑Cu和Cu2O,在水溶液中用H原子將CO2高效還原為重要工業原料之一的甲醇,反應機理如圖所示。下列有關說法不正確的是 (　　)
A.CO2生成甲醇是通過多步還原反應實現的
B.催化劑Cu結合氫原子,催化劑Cu2O結合含碳微粒
C.該催化過程中只涉及化學鍵的形成,未涉及化學鍵的斷裂
D.有可能通過調控反應條件獲得甲醛(HCHO)等有機物
C
9.綠色化學是“預防污染”的根本手段,它的目標是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料,最大限度地節約能源,在化工生產各個環節中都實現凈化和無污染。
(1)下列各項符合“綠色化學”要求的是　　　　。
A.處理廢棄物 B.治理污染點 C.減少有毒物 D.杜絕污染源
(2)在我國西部大開發中,某地為籌建一大型化工基地,征集到下列方案,其中你認為可行的是　　　　。
A.建在西部干旱區可以脫貧致富
B.應建在水資源豐富和交通方便且遠離城市的郊區
C.企業有權自主選擇廠址
D.不宜建在人口稠密的居民區
D
BD
(3)某化工廠排放的污水中含有Mg2+、Fe3+、Cu2+、Hg2+四種離子。某同學設計了從該污水中回收純凈的金屬銅的方案。
在能制得純銅的方案中,哪一步操作會導致環境污染 　　　　　　;應增加哪些措施防止污染　　　　　　　　　　。
第③步
增加冷凝回收裝置
解析　 (1)根據題干描述:綠色化學是“預防污染”的根本手段,因此應從“源頭”上杜絕。(2)化工基地的籌建首先不宜建在人口稠密的居民區,同時要考慮水資源和交通問題。(3)第③步由于汞的沸點低、易揮發、有毒,因此會造成環境污染。
B級　素養培優練
10.某市擬投資建設一個工業酒精廠,目的是用工業酒精與汽油混合制成“乙醇汽油”。已知制酒精的方法有三種:
從綠色化學(“原子利用率”最大化)的角度看,制酒精最好的方法是 (　　)
A.① B.③
C.①③ D.①②③
解析　加成反應的原子利用率為100%,符合“綠色化學”思想,所以從原子利用率角度,制酒精最好方法為①。
A
11.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。下列說法不正確的是 (　　)
A.吸收H2S的反應的離子方程式為
2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
B.吸收H2S的反應的離子方程式為2Fe3++3H2S===2Fe2++3S↓+6H+
C.實驗室不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
B
12.“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不正確的是 (　　)
A.能耗小是該方法的一大優點
B.整個過程中,有兩種物質可以循環利用
C.“反應分離”環節中,分離物質的基本操作是過濾
D.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
解析　根據題中信息可知,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,碳酸鈣高溫分解生成CaO和CO2。A項,碳酸鈣高溫分解需要消耗大量的能量,不正確;B項,氧化鈣與氫氧化鈉可以循環使用,正確;C項,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,正確;D項,工業上可以用CO2合成甲醇,正確。
13.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:
AD
加成反應
(2)有毒物質的無害化處理也是綠色化學研究的內容之一。ClO2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ClO2 將廢水中的CN-氧化成無毒氣體的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　 　　　,
該方法的優點是　　　　　　　　　　　 　　　　。
2ClO2+2CN-===2CO2+N2+2Cl-
產物為無毒無害的Cl-、CO2和N2
(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:
活性炭的作用是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　
O3消毒的優點是　　　　　　　　　　。
吸附水中的有機物(或除去水中的異味)
反應產物無毒無害
解析　(1)原子經濟性高,即理論上原子的利用率盡可能達到100%,沒有副產物。A、D兩項中的原子利用率都是100%。(2)把CN-氧化成無毒氣體,說明C、N分別生成了CO2、N2,ClO2的還原產物應該是無毒的Cl-。(3)活性炭能吸附水中的有機物,從而除去異味。用O3消毒時,其產物為無毒無害的O2。

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