第八章第三節(jié)環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)

高一年級(jí)化學(xué)

宇宙中有一顆湛藍(lán)色星球，仿佛披著薄薄的白色紗衣，它神秘而獨(dú)特、它美麗而廣博，它就是我們?nèi)祟愘囈陨娴募覉@——地球。環(huán)境問題自然因素人為因素

通常所說的環(huán)境問題，主要是指由于人類不合理的開發(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。

主要包括：全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、淡水資源危機(jī)、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(zāi)、有毒化學(xué)品污染。一、化學(xué)與環(huán)境保護(hù)1.環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)通過對(duì)污染物的存在形態(tài)、含量進(jìn)行分析和測(cè)定，為控制和消除污染提供可靠的數(shù)據(jù)，是進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和污染治理的基礎(chǔ)。

環(huán)境監(jiān)測(cè)通常包括背景調(diào)查、確定方案、現(xiàn)場(chǎng)采樣、樣品運(yùn)送、實(shí)驗(yàn)分析、數(shù)據(jù)收集、分析綜合等過程?？偟膩碚f，就是計(jì)劃-采樣-分析-綜合的獲得信息的過程?！叭龔U”：是指工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣、廢水和廢渣對(duì)環(huán)境的污染。2.大氣污染及防治（1）大氣污染

除了自然因素，大氣污染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作用下，經(jīng)過復(fù)雜變化形成次生污染物。在一定的天氣條件下，會(huì)造成酸雨、霧霾、光化學(xué)煙霧等污染現(xiàn)象。（2）大氣污染的治理①改革能源結(jié)構(gòu)，采用無污染能源，如太陽能、風(fēng)力、水力，或低污染能源，如天然氣、沼氣、酒精。②對(duì)燃料進(jìn)行預(yù)處理，如燃料脫硫、煤的液化和氣化，以減少燃燒時(shí)產(chǎn)生污染大氣的物質(zhì)。③改進(jìn)燃燒裝置和燃燒技術(shù)，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(yè)生產(chǎn)工藝，如不用或少用易引起污染的原料，采用閉路循環(huán)工藝等。

煤燃燒可以提供能量，但也會(huì)產(chǎn)生污染性物質(zhì)。那么工廠中如何解決煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫，以降低酸雨的形成呢？結(jié)合已學(xué)知識(shí)進(jìn)行思考，也可結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的資料深入學(xué)習(xí)。有氧化性用還原劑吸收是酸性氧化物用堿性物質(zhì)吸收思考與討論有還原性用氧化劑吸收有還原性SO2+4

結(jié)合工業(yè)實(shí)際，吸收二氧化硫還需考慮如下因素：原料廉價(jià)易得、不產(chǎn)生新的污染物。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。SO2+CaOCaSO32CaSO3+O22CaSO4思考與討論吸收SO2NaOHNa2SO3堿液吸收法：吸收SO2Ca(OH)2CaSO3氧化O2CaSO4石灰-石膏法：雙堿法：吸收SO2NaOH氧化O2CaSO4Na2SO3Ca(OH)2CaSO3NaOH防腐劑：由于二氧化硫的抗菌性質(zhì)，有時(shí)用作干杏和其它干果的防腐劑。釀酒：二氧化硫在葡萄酒中的作用主要有兩點(diǎn)，其一就是作為抗氧化劑，防止葡萄酒在釀造的過程中變味。另一點(diǎn)就是作為葡萄酒中的保鮮劑，在葡萄榨好還未發(fā)酵之時(shí)進(jìn)行保鮮。漂白劑：工業(yè)上常用二氧化硫來漂白紙漿、毛、絲、草帽等。二氧化硫與被漂白物反應(yīng)生成無色的不穩(wěn)定的化合物，加熱時(shí)該化合物會(huì)分解，恢復(fù)原來的顏色，因此二氧化硫的漂白屬于暫時(shí)性漂白。脫氯：在處理城市的污水時(shí)，利用二氧化硫的還原性來處理排放前的含氯污水。用途多樣的SO2（1）水體污染

水體污染是指排入水體的污染物在數(shù)量上超過了該物質(zhì)在水體中的本底含量和自凈能力即水體的環(huán)境容量，破壞了水中固有的生態(tài)系統(tǒng)，破壞了水體的功能及其在人類生活和生產(chǎn)中的作用，降低了水體的使用價(jià)值和功能的現(xiàn)象。3.水體污染及防治常見的水體污染物酸、堿、鹽等無機(jī)物污染重金屬污染難降解有機(jī)物污染植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染需氧有機(jī)物污染赤潮水華

生活污水和某些工業(yè)廢水中經(jīng)常含有一定量的氮和磷元素，過度施用氮肥、磷肥的農(nóng)田水中也常含有氮、磷元素。水體中過量的氮和磷為水中微生物和藻類提供了營(yíng)養(yǎng)，使得紅藻和藍(lán)綠藻迅速生長(zhǎng)，形成赤潮和水華。藻類的繁殖、生長(zhǎng)、腐敗，引起水中氧氣大量減少，導(dǎo)致魚蝦等水生生物死亡、水質(zhì)惡化。(2)化學(xué)與污水處理①污水的“三級(jí)”處理②污水處理常用方法：物理法、化學(xué)法和生物法等

在二級(jí)處理中加入硫酸亞鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁等混凝劑，可使廢水中的細(xì)小懸浮物聚集成較大的顆粒，然后經(jīng)沉淀、過濾除去?；瘜W(xué)法與污水處理4.化學(xué)與“廢渣”及生活垃圾處理原則：無害化、減量化和資源化，達(dá)到減少環(huán)境污染和資源回收利用兩個(gè)目的。環(huán)保行動(dòng)——垃圾分類可回收物：報(bào)紙、紙箱、書本、廣告單、塑料瓶、塑料玩具、油桶、酒瓶、玻璃杯、易拉罐、舊鐵鍋、舊衣服、舊數(shù)碼產(chǎn)品、舊家電等有害垃圾：廢電池（充電電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、紐扣電池等）、廢油漆、消毒劑、熒光燈管、含汞溫度計(jì)、廢藥品及其包裝物等其他垃圾：餐盒、餐巾紙、濕紙巾、衛(wèi)生間用紙、塑料袋、食品包裝袋、污染嚴(yán)重的紙、煙蒂、紙尿褲、一次性杯子、大骨頭、貝殼、花盆等廚余垃圾：丟棄的菜葉、剩菜、剩飯、果皮、蛋殼、茶渣、碎骨頭環(huán)境關(guān)系你我他垃圾分類靠大家二、綠色化學(xué)1.核心思想

改變“先污染后治理”的觀念和做法，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(shí)現(xiàn)從源頭減少或消除環(huán)境污染。

原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)高選擇性反應(yīng)綠色化學(xué)示意圖無毒無害原料可再生資源提高能源的利用率應(yīng)用無毒、無害的溶劑應(yīng)用無毒、無害的催化劑環(huán)境友好產(chǎn)品（安全、能降解、可再利用）安全的生產(chǎn)工藝反應(yīng)物反應(yīng)過程反應(yīng)產(chǎn)物2.原子經(jīng)濟(jì)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(shí)原子利用率為100%。原子利用率=期望產(chǎn)物總質(zhì)量生成物總質(zhì)量2CH2CH2+O2Ag2H2CCH2O以乙烯為原料生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的兩種途徑：ClCH2CH2OHCH2+Cl2+H2O+HClCH2+H2OCH2CH2+Cl2+Ca(OH)2H2CCH2O+CaCl22ClCH2CH2OH+Ca(OH)22H2CCH2O+CaCl2+H2O①氯代乙醇法：包括以下兩步反應(yīng)總反應(yīng)可表示為：②銀催化法：思考與討論①氯代乙醇法：兩種方法的原子利用率分別為m(環(huán)氧乙烷)m(環(huán)氧乙烷)+m(CaCl2)+m(H2O)=25.4%②銀催化法：原子利用率100%同學(xué)們能否總結(jié)一下原子利用率為100%的化學(xué)反應(yīng)類型？化合反應(yīng)、加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)思考與討論綠色化學(xué)的思想對(duì)化學(xué)研究和化工生產(chǎn)提出了哪些新的挑戰(zhàn)？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(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段。②在反應(yīng)路線的選擇上提出了新要求。開發(fā)應(yīng)用“原子經(jīng)濟(jì)性”的反應(yīng)路線，最大限度的利用反物分子中的每一個(gè)原子，充分利用資源，實(shí)現(xiàn)廢物的零排放。③在反應(yīng)條件的選擇上提出了新要求。生產(chǎn)過程應(yīng)盡量在溫和的溫度和壓力下進(jìn)行，節(jié)約能源，尋找新型、高效、對(duì)環(huán)境友好、可回收、高選擇性的催化劑。思考與討論思考延伸為制備硝酸銅，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下四種方案：Cu濃HNO3Cu(NO3)2

Cu稀HNO3Cu(NO3)2

Cu稀HNO3Cu(NO3)2O2CuOCuAgNO3溶液Cu(NO3)2

試從“綠色化學(xué)”、經(jīng)濟(jì)效益等角度評(píng)價(jià)，大量制備硝酸銅應(yīng)采用哪種方法？原因是什么？應(yīng)采用方案產(chǎn)生污染性氣體NO2產(chǎn)生污染性氣體NO，且耗酸量大原料價(jià)格高，不經(jīng)濟(jì)3.開發(fā)和利用自然資源遵循的三原則(3R原則)減量化(reduce)、再利用(reuse)、再循環(huán)(recycle)踐行綠色發(fā)展理念，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，需要全社會(huì)共同努力。化學(xué)與職業(yè)環(huán)境保護(hù)工程師在檢測(cè)站點(diǎn)查看PM2.5監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)化學(xué)與環(huán)境保護(hù)綠色化學(xué)課堂小結(jié)化學(xué)在三廢處理中的作用工業(yè)三廢核心思想：從源頭上減少或消除環(huán)境污染原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)：原子利用率100%的反應(yīng)課堂練習(xí)[練習(xí)]下列說法不正確的是（）A.“光化學(xué)煙霧”“硝酸型酸雨”的形成都與氮氧化物有關(guān)

B.綠色化學(xué)的核心是應(yīng)用化學(xué)原理對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行治理

C.石油催化裂化的主要目的是提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)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(guān)B[練習(xí)]有關(guān)CuSO4制備途徑及性質(zhì)如圖所示，下列說法不正確的是（）A.將CuSO4溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可制得膽礬晶體B.

相對(duì)于途徑①③，途徑②更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)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課堂練習(xí)CuCuSO4濃H2SO470%H2SO4O2稀H2SO4/HNO3

過量NaOH溶液

1100℃Cu2