环境保护与绿色化学-讲义.docx

高中化学人教版（2019）必修第二册
【8.3环境保护与绿色化学】
【学习要点】
环境保护
绿色化学
【知识梳理】
1. 化学与环境保护
（1） 大气污染物的处理
①大气污染物的来源：主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。这些污染物在太阳辐射等因素作用下，经过复杂变化形成次生污染物，在一定的天气条件下会造成酸雨、雾霾、光化学烟雾等污染现象。
②大气污染物的处理：工业废气净化后才能排放；实验室中产生的SO2可用NaOH溶液、氨水等吸收，氮氧化物用NaOH溶液吸收等。
（2） 污水的处理
污水的处理办法很多，常用的有物理法、化学法和生物法等。例如，加入硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝等混凝剂，可使污水中的细小悬浮物等聚集成较大的颗粒，然后经沉淀、过滤除去。对其他溶解在水中的污染物，则要根据其化学性质采用中和法、氧化还原法和沉淀法等进行处理。
①形成“水华”的主要原因是含有大量氮和磷的废水、污水进入水体，使藻类大量繁殖，从而引起水质恶化。
②“水华”是淡水水体中藻类大量繁殖的现象，是水体富营养化的一种表现。海水中出现这种现象称作“赤潮”。
（3） 固体废物的处理
工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循无害化、减量化和资源化的原则，达到减少环境污染和资源回收利用这两个重要目的。
2. 绿色化学
（1） 核心思想：就是改变“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。
特别提醒：按照绿色化学的思想，最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率（即期望产物的总质量与生成物的总质量之比）为100%
3. 开发和利用自然资源遵循的原则
开发和利用自然资源，必须遵循减量化、再利用和再循环的原则，践行绿色发展理念，保护生态环境。

【典例分析】
例1.生活习惯好，幸福一辈子！为什么吸烟有害于健康？
【答案】香烟烟气中含有一氧化碳、尼古丁、含苯并芘、二噁英等致癌物的焦油，吸烟，是一种能导致多种慢性、致死性疾病的不良行为．烟雾中的有害物质，可在几年和几十年里缓慢破坏肌 体组织，引起支气管炎、肺气肿、心脑血管病和肺癌等疾病，致千百万人丧生．吸烟不仅危害吸烟者本人，而且还秧及其周围的人．
【解析】解：香烟烟气中含有一氧化碳、尼古丁、含苯并芘、二噁英等致癌物的焦油，吸烟，是一种能导致多种慢性、致死性疾病的不良行为．烟雾中的有害物质，可在几年和几十年里缓慢破坏肌 体组织，引起支气管炎、肺气肿、心脑血管病和肺癌等疾病，致千百万人丧生．吸烟不仅危害吸烟者本人，而且还秧及其周围的人，
例2.我们的生活离不开化学。化学物质在不同的领域发挥着重要的作用。
（1）明矾是常用的一种净水剂，用离子方程式和相应的文字叙述解释其净水的原理：________。
（2）化合物Mg5Al3(OH)19(H2O)4可作环保型阻燃材料，受热时发生如下分解反应：
2Mg5Al3(OH)19(H2O)4 Δ__ 27H2O＋10MgO＋3Al2O3
写出该化合物作阻燃剂的两条依据：________、________。
（3）焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是一种常见的食品抗氧化剂，焦亚硫酸钠中硫元素的化合价为________。
（4）铵盐是重要的化肥，NH4Cl溶液中离子浓度大小顺序是________。
（5）NaHCO3可以中和胃酸又是常用的食品添加剂，室温下pH＝8的NaHCO3溶液中水电离出的OH－浓度为________。
【答案】 （1）Al3++3H2O ⇌ Al(OH)3+3H+ ， 水解生成的Al(OH)3具有强的吸附作用
（2）反应吸热降低温度；固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气（任写2条）
（3）+4
（4）c(Cl－)>c( NH4+ )>c(H+)>c(OH－)
（5）1×10－6 mol/L
【解析】(1)明矾溶于水后，Al3+水解生成氢氧化铝胶体，具有较大的表面积，能吸附水中的悬浮颗粒物并使之沉降，其净水的原理：Al3++3H2O ⇌ Al(OH)3+3H+ ， 水解生成的Al(OH)3具有强的吸附作用。答案为：Al3++3H2O ⇌ Al(OH)3+3H+ ， 水解生成的Al(OH)3具有强的吸附作用；(2)由Mg5Al3(OH)19(H2O)4分解反应方程式可以看出，产物中的MgO、Al2O3具有阻燃作用，H2O具有稀释作用，该化合物作阻燃剂的两条依据：反应吸热降低温度、固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气（任写2条）。答案为：反应吸热降低温度；固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气（任写2条）；(3)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)中，Na显+1价，O显-2价，则硫元素的化合价为+4。答案为：+4；(4)NH4Cl溶液中， NH4+ 发生水解使其浓度减小，且生成H+ ， 使溶液显酸性，离子浓度大小顺序是c(Cl－)>c( NH4+ )>c(H+)>c(OH－)。答案为：c(Cl－)>c( NH4+ )>c(H+)>c(OH－)；(5)室温下pH＝8的NaHCO3溶液中，因 HCO3- 发生水解，从而促进水的电离，使溶液显碱性，则水电离出的OH－浓度为 10-1410-8 mol/L =1×10－6 mol/L。答案为：1×10－6 mol/L。

【能力提升】
1.化学与生产、生活、环境等社会实际密切相关。下列相关叙述正确的是(   )
A. SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体
B. 75%酒精消毒原理和“84”消毒液(主要成分NaClO)消毒的原理相同
C. 纳米铁粉通过物理吸附去除污水中Hg2＋、Pb2＋等重金属离子
D. 汽车尾气中含有的氮氧化物，会加剧酸雨的形成
2.下列说法正确的是（   ）
A. PM2.5是指粒径大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物
B. 光纤的主要成分是晶体硅
C. 燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放
D. 天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料
3.下列相关说法正确的是（   ）
A. 汽车尾气中含有的氮氧化物，是汽油不完全燃烧造成的
B. 棉花、人造丝、蚕丝的主要成分都属于蛋白质
C. 用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土吸收水果中的乙烯，可以实现水果保鲜的目的
D. 食用植物油的主要成分是不饱和高级脂肪酸甘油酯，属于高分子化合物
4.化学知识无处不在。对下列现象或事实的解释正确的是（    ）

现象或事实
解释
A
Al(OH)3用作塑料的阻燃剂
Al(OH)3受热熔化放出大量的热
B
K2FeO4用于自来水的消毒和净化
K2FeO4具有强氧化性，被还原后生成的Fe3+水解生成胶状物，可以软化硬水
C
《梦溪笔谈》对古剑记载：“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”
剂钢指的是铁合金，其硬度比纯铁的大，熔点比纯铁的高
D
《望庐山瀑布》：“日照香炉生紫烟”
胶体的丁达尔效应
A. A      B. B        C. C        D. D
5.绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源。下列能源不属于绿色能源的是(   )
A. 太阳能      B. 煤炭     C. 氢能    D. 地热能

【参考答案】

1.【答案】 D
【解析】A.二氧化碳是形成温室效应的主要气体，故A不符合题意
B.75%酒精可使蛋白质发生变性，“84”消毒液消毒的原理是利用其氧化性，故B不符合题意
C.纳米铁粉，属于胶体，具有吸附性，故C不符合题意
D.汽车尾气中的氮氧化物，可形成硝酸型酸雨，故D项符合题意
故答案为：D
2.【答案】 D
【解析】A．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5μm的悬浮颗粒物，它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重，A不符合题意；
B． 光纤的主要成分是二氧化硅，B不符合题意；
C．加入氧化钙可与煤燃烧生成的二氧化硫在氧气中发生反应生成硫酸钙，二氧化硫排放量减少，但在高温下反应生成二氧化碳，燃煤中加入CaO后可减少酸雨的发生，但不能减少温室气体的排放量，C不符合题意；
D．天然气（CNG）主要成分是甲烷，液化石油气（LPG）的成分是丙烷、丁烷等，这些碳氢化合物完全燃烧生成二氧化碳和水，则这两类燃料是清洁燃料，D符合题意；
故答案为：D。
3.【答案】 C
【解析】A．汽油不完全燃烧生成CO，尾气中的氮氧化物是在气缸中放电条件下氮气和氧气产生的，A不符合题意；
B．人造丝是一种丝质的人造纤维，棉花的成分是纤维素，蚕丝的主要成分属于蛋白质，B不符合题意；
C．乙烯是植物生长调节剂，高锰酸钾溶液能氧化乙烯，所以用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土吸收水果中的乙烯，可以实现水果保鲜的目的，C符合题意；
D．食用植物油的主要成分是不饱和高级脂肪酸甘油酯，不饱和高级脂肪酸甘油酯的相对分子质量较小，不是高分子化合物，D不符合题意；
故答案为：C。
4.【答案】 D
【解析】A.氢氧化铝受热熔化和分解会吸收大量的热量，常用作塑料的阻燃剂，A不符合题意；
B.K2FeO4具有强氧化性，能起自来水的消毒作用，被还原后生成的Fe3+水解生成胶状物，能吸附水中悬浮杂质，达到净水的作用，不能软化硬水，B不符合题意；
C.合金的硬度比各组分都大，熔点比各组分都低，则剂钢硬度比纯铁的大，熔点比纯铁的低，C不符合题意；
D.日照香炉生紫烟中的香炉是指庐山的香炉峰，这个山峰在庐山的西北方向，形状尖尖圆圆的，看起来就像是一个香炉，生紫烟是水蒸气在空气中形成的气溶胶产生的丁达尔效应，D符合题意；
故答案为：D。
5.【答案】 B
【解析】太阳能、风能和潮汐能使用时不会造成污染，属于“绿色能源”；煤炭燃烧时会产生SO2等大气污染物，会污染环境，不属于绿色能源，B符合题意；
故答案为：B。