學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精專題講座四環境保護與綠色化學[考綱要求］1.了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的來源、性質和危害，體會化學對環境保護的重要意義。2。了解化工生產過程中產生的“三廢”對環境的危害，樹立綠色化學的觀念。3.原子經濟性的概念和原子利用率的計算。一、環境污染及其防治1．環境污染與化學相關的環境污染問題主要包括如下幾個方面。一是大氣污染問題：是指由空氣中的顆粒物、硫的氧化物(SO2、SO3）、氮的氧化物(NO、NO2等）、CO、碳氫化合物、氟氯代烷等造成的污染(其中SO2、NOx主要來源于化石類燃料的大量使用)。大氣污染的具體表現主要有：形成酸雨、酸霧；臭氧層空洞;光化學煙霧；室內空氣污染（指家用燃料的燃燒、烹調、吸煙產生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各種建筑材料和裝飾材料釋放出的甲醛、苯等有機物造成的污染等，其中CO與血紅蛋白作用會使血液失去輸氧能力，導致CO中毒）。二是水體污染：是指過量有害物質進入水中造成的污染。導致水體污染的物質主要有兩大類,一類是重金屬污染，如重金屬Hg、Cd、Pb、Cr等進入水中形成的污染，這些重金屬主要來自于化工、冶金、電子、電鍍等排放的工業廢水。另一類是植物營養物質污染：水中高濃度的N、P等植物營養物質，導致水體富營養化而形成的污染.它主要是由進入水中腐爛的含蛋白質的物質、含磷洗滌劑及大量使用磷肥造成的。三是固體廢棄物造成的污染：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。垃圾污染范圍廣泛，對環境及生物的不良影響途徑多樣。思考：當今環境污染存在以下幾方面問題：(用物質化學式或元素名稱填寫相關原因)(1)酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。（2）光化學煙霧—-主要是氮氧化合物、碳氫化合物造成的。(3)臭氧空洞-—主要是氟氯代烷、氮氧化合物等的排放引起的.(4)溫室效應--主要是由于大氣中CO2等的含量的不斷增加造成的。（5)白色污染——聚乙烯等難降解塑料的大量使用.(6)赤潮—-含磷洗衣粉的大量使用，工、農業及城市生活污水的任意排放。2．環境保護的措施（1)工業廢氣攜帶顆粒物的回收利用。(2）工業、生活污水經處理達標后排放，限制使用含磷洗滌劑。(3)回收、限制難降解塑料，研制可降解塑料.【例1】環境問題及解決措施Ⅰ.臭氧層空洞大氣平流層中O2吸收紫外線可變成臭氧（O3)，而冰箱中的制冷劑氟里昂在紫外線作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，從而破壞平流層中的臭氧層。同樣超音速飛機的尾氣及發動機尾氣中的NO也能加快O3的分解，反應式如下:NO＋O3→NO2＋2O；NO2＋O→NO＋O2.請你寫出總的反應式：______________；其中NO的作用是______________和____________.解析通過化學反應方程式的加和可以得到總的反應式：O3eq\o（→，\s\up7(NO))O2＋O.通過第一個反應式可知NO作還原劑，由總反應式可知NO作催化劑.答案O3eq\o（→,\s\up7(NO））O2＋O還原劑催化劑Ⅱ。水源污染（富營養化）（1）工、農業及城市生活污水中含磷。家用洗滌劑是污水中磷的一個重要來源（洗滌劑中含有磷酸鈉）.關于處理污水時要不要除去磷的說法正確的是 ()A．磷是生物所需的營養元素,不必除去B．含磷的污水是很好的肥料，不必除去C．含磷污水排到自然水中引起藻類增殖，使水變質,必須除去D．磷對人無毒，除去與否都無關緊要解析含磷的污水是水污染的重要來源之一，這種富含營養元素（N、P等)的污水排入自然水中，會使水中微生物和藻類大量繁殖、生成、腐敗，從而使水中的溶解氧大量減少，引起水中生物死亡、水質惡化，降低了水的使用價值.答案C(2)赤潮我國沿海出現了大面積赤潮，赤潮是紅藻、藍藻等在較短時間內大量繁殖形成的,它造成的嚴重后果是____________________。赤潮是水體富營養化的結果,主要是因為__________________等,使水中含有大量的______________元素對應的離子。為了防止水污染,我國許多地區已經對洗衣粉的成分加以限制，不得再銷售含有______________(從下述選項中選)的洗衣粉。A．硅酸鈉 B．烷基苯磺酸鈉C．三聚磷酸鈉 D．蛋白質答案藻類消耗水中的溶解氧，造成水質惡化和魚類死亡濫用氮肥、磷肥、農藥和城鎮廢水任意排放氮、磷CⅢ。酸雨(1)自然界“酸雨”形成的原因主要是 （）A．未經處理的工業廢水的任意排放B．大氣中二氧化碳含量增多C．工業上大量燃燒含硫的燃料和金屬礦石的冶煉D．汽車排放的尾氣和燃料不完全燃燒產生的氣體解析自然界中的酸雨主要是硫酸型酸雨，這是由于大氣中SO2和SO3含量過高造成的，形成這種情況的主要原因是工業上大量燃燒含硫的燃料和金屬礦石的冶煉，汽車尾氣的排放不是主要原因。答案C（2)SO2主要來自于硫酸工廠廢氣和含硫礦物的燃燒。①若用Na2SO3溶液來吸收工廠的SO2尾氣，加熱吸收液可獲得高濃度的SO2，變廢為寶。你能寫出主要的化學方程式嗎？②為除去燃料中的硫，可采用如圖脫硫工藝。你能寫出主要的化學方程式嗎？答案①SO2＋H2O＋Na2SO3eq\o(=,\s\up7(△））2NaHSO3②CaO（s)＋SO2(g）eq\o（=，\s\up7(高溫））CaSO3(s)，2CaSO3(s）＋O2（g)eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4(s)Ⅳ.光化學煙霧:大氣污染物一氧化氮、二氧化氮和某些碳氫化合物在太陽光的照射下，在低空大氣中發生復雜的光化學反應(大氣中的氧氣也參加了反應)，形成白色或淺藍色有特殊氣味的光化學煙霧。光化學煙霧中主要含二次污染物，如醛類、酮類、臭氧、過氧乙酰硝酸酯等。光化學煙霧嚴重危害人體健康，損害植物及橡膠制品等.汽車尾氣污染：汽車尾氣(含有烴類、CO、SO2與NO等物質）是城市空氣的污染源之一。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個“催化轉換器”(用鉑、鈀合金作催化劑）。它的特點是使CO和NO反應，生成可參與大氣生態環境循環的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒及SO2的轉化.(1)寫出一氧化碳與一氧化氮反應的化學方程式___________________________。（2)“催化轉換器"的缺點是在一定程度上提高空氣的酸度,其原因是__________________________________________________________________。（3)控制城市空氣污染源的方法可以有________.A．開發氫能源 B．使用電動車C．植樹造林 D．戴上呼吸面具答案(1）2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化劑））N2＋2CO2（2)SO2轉化成SO3，SO3遇水生成硫酸(3)ABC二、綠色化學1．綠色化學有關概念(1)核心: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.又稱為“環境無害化學”、“環境友好化學”、“清潔化學”。綠色化學的理想在于不再使用有毒有害的物質，不再產生廢物，不再處理廢物，這是一門從源頭上減少或消除污染的化學。(2）綠色化學的研究主要圍繞化學反應、原料、催化劑、溶劑和產品的綠色化開展的，因此化學反應及其產物具有以下特征：a．采用無毒、無害的原料；b．在無毒、無害的條件（包括催化劑、溶劑)下進行；c．產品應該是環境友好的；d．具有“原子經濟性"，即反應具有高選擇性、極少副產物，甚至實現“零排放”。此外，它還應當滿足“物美價廉”的傳統標準。2．原子經濟性原子經濟性在化學合成特別是有機合成中，減少廢物的關鍵是提高選擇性問題,即選擇最佳反應途徑，使反應物原子盡可能多地轉化成產物原子，最大限度地減少副產物，才會真正減少廢物的生成。美國著名有機化學家B。M。Trost在1991年首先提出“原子經濟性”的概念：認為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結合到目標分子中(如完全的加成反應：A＋B=C)，達到零排放.原子經濟性可用原子利用率來衡量，其定義可表示為原子利用率＝eq\f(期望產品的總質量，生成物的總質量）×100%。經濟性的反應有兩個顯著優點：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地減少了廢物的排放。【例2】在下列制備環氧乙烷的反應中，原子利用率最高的是 （）解析根據原子利用率內涵，副產物越少原子利用率越高。C項的副產物為0,則原子利用率為100%,答案為C。也可以分別計算其他方法的原子利用率，再比較。A項原子利用率:eq\f（44，44＋60)×100％≈42。3%；B項原子利用率：eq\f(44，111＋44＋18)×100％≈25。4%;C項原子利用率：eq\f（44，44）×100％＝100％;D項原子利用率：eq\f(44，44＋106＋36)×100%≈23.7%。所以原子利用率大小：C＞A＞B＞D。答案C【例3】工業上合成氨的原料之一為氫氣，其來源之一是利用石油氣的有關成分如丙烷（C3H8)制取。以下途徑，假設反應都能進行，從經濟效益考慮最合理的反應是(）A．C3H8eq\o（→,\s\up7（極高溫））3C＋4H2B．C3H8eq\o(→,\s\up7（高溫））C3H6＋H2C．C3H8＋6H2Oeq\o(→，\s\up7（高溫)）3CO2＋10H2D．2H2Oeq\o(=,\s\up7（電解)）2H2↑＋O2↑答案C【例4】下列幾種生產乙苯（)的方法中，原子經濟性最好的是(反應均在一定條件下進行） ()答案C【例5】在“綠色化學工藝”中，理想狀態是原子利用率為100％.在用CH3C≡CH合成CH2=C(CH3）COOCH3的過程中，欲使原子利用率達到最高,還需要其他的反應物有 A．CO和CH3OH B．CO2和H2OC．H2和CO2 D．CH3OH和H2解析從原子守恒和綠色化學的思想出發：CH3C≡CH＋其他的反應物→CH2=C（CH3)COOCH3，則其他的反應物的原子組成為C2H4O2答案A三、無機非金屬材料的應用及環境保護無機化工原理在考查方面的另外一個著力點是以全新的信息考查化學反應原理在合成氨、工業制H2SO4、氯堿工業及無機非金屬材料方面的應用。中學化學需要掌握的重要的化工生產原理如下:【例6】工業合成氨與制備硝酸一般可連續生產，流程如下：(1）簡述原料氣N2、H2的來源：______________________________________________。（2）下列可以代替硝酸鎂加入到蒸餾塔中的是______________________________。A．濃硫酸B．氯化鈣C．氯化鎂D．生石灰（3)氨氣和氧氣145℃就開始反應,在不同溫度和催化劑條件下生成不同產物(如圖所示4NH3＋5O24NO＋6H2OK1＝1×1053(900℃）4NH3＋3O22N2＋6H2OK2＝1×1067（900℃)溫度較低時以生成______________為主,溫度高于900℃時，NO產率下降的原因：________________.吸收塔中需要補充空氣的原因：_____________________________________________________________________。(4）尾氣處理時，小型化工廠常用尿素作為氮氧化物的吸收劑，此法運行費用低,吸收效果好，不產生二次污染,吸收后尾氣中NO和NO2的去除率高達99。95％。其主要的反應為氮氧化物混合氣與水反應生成亞硝酸，亞硝酸再與尿素［CO（NH2)2］反應生成CO2和N2,請寫出有關反應的化學方程式：____________________，____________________。解析硝酸鎂是吸水劑，四個選項中各物質都具有吸水性，但只有濃硫酸對產物沒有影響，生石灰可與硝酸反應，氯化鈣、氯化鎂中的Cl－會與H＋結合生成HCl，在加熱時易揮發而混在硝酸中。答案(1）N2來源于空氣，H2來源于焦炭與水蒸氣的反應(2）A（3)N2生成NO的反應為放熱反應,升高溫度,平衡向逆反應方向移動，NO的產率下降提高氨氣的轉化率,進一步與NO反應，盡可能多的生成所需產品(4）NO＋NO2＋H2O=2HNO2CO（NH2）2＋2HNO2=CO2↑＋2N2↑＋3H2O【例7】“低碳”既是時尚，也是環保要求。“低碳"在工業生產中意義重大，充分利用原材料，不排放或減少排放“三廢”，不同工廠今后聯合生產等都是很好的“低碳”生產方式。下面是幾個工廠利用廢氣、廢渣（液)聯合生產化肥硫酸銨的工藝：請回答下列問題：(1）工藝操作①、②分別為____________、____________。(2）工業合成氨的化學方程式為________________________________________。(3)寫出生成“產品”的離子方程式:_________________________________________________________。(4）在實驗室中檢驗合成氨廠排出的廢氣中是否含有氨氣的方法是________________________________________________________________________________。（5)副產品的化學式為______________________。該聯合生產工藝中可以循環使用的物質是______________________.解析(1）合成氨的原料之一氮氣來源于空氣,分離方法是將空氣液化后蒸發分離出氧氣，獲得氮氣。(2）工業合成氨的條件是高溫、高壓和催化劑。(3）“產品"是硫酸銨，反應物是硫酸鈣懸濁液、二氧化碳、氨氣等，產物除產品硫酸銨外，還有碳酸鈣沉淀。(4）氨氣溶于水顯堿性，實驗室中可以用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗,或利用氨氣與氯化氫化合為氯化銨的反應進行檢驗等。(5）分析框圖中各物質的關系可知“副產品”為CaO，能夠循環使用的物質是CO2。答案（1）將空氣液化后蒸發分離出氧氣，獲得氮氣過濾(2）N2＋3H2eq\o（，\s\up7（高溫、高壓）,\s\do5（催化劑）)2NH3(3）CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O=CaCO3↓＋2NHeq\o\al(＋,4）＋SOeq\o\al（2－，4)（4）將濕潤的紅色石蕊試紙放在導氣管口,若試紙變藍，則證明有NH3（或其他可行的方法）(5）CaO【例8】Ⅰ.某硝酸廠附近的空氣中的主要污染物為氮的氧化物。為了保護環境和綜合利用，可采用氨—堿兩級吸收法。此法兼有堿吸收和氨吸收兩法的優點，其吸收工藝流程如下：（1）排空物質的主要成分為_____________________________________________.（2）進入吸收塔以前加一個緩沖器的目的是_______________________________.（3）從吸收塔排出的混合液的用途之一為_________________________________。Ⅱ.空氣中的主要污染物為硫的氧化物和氮的氧化物。研究人員設計了同時凈化廢氣中二氧化硫和氮的氧化物的方法，將其轉化為硫酸和硝酸，工藝流程如下:各室中發生的反應如下：氧化室:NO2(g)＋SO2（g)＋H2O(l）=H2SO4（aq）＋NO(g)ΔH＝akJ·mol－1。清除室:NO(g）＋NO2（g)=N2O3(g)ΔH＝bkJ·mol－1;N2O3(g）＋2H2SO4(aq）=2NOHSO4（s)＋H2O（l)ΔH＝ckJ·mol－1。分解室：4NOHSO4（s)＋O2(g）＋2H2O（l)=4H2SO4（aq)＋4NO2（g）ΔH＝dkJ·mol－1。回答下列問題：（1)物質①和②分別為(寫化學式)________、__________。(2）寫出SO2、O2和H2O反應生成H2SO4的熱化學方程式：______________________.解析Ⅰ。(1)排空物質是無污染的氣體，主要成分為N2、O2。（2）進入吸收塔以前加一個緩沖器的目的是使氨氣和污染的空氣充分混合，使氮的氧化物與氨氣充分反應，從而轉化為無毒的N2。(3）從吸收塔排出的混合液含有銨鹽,可以作為氮肥.Ⅱ.（1)根據各室中的反應，物質①、②分別為分解室中NOHSO4與O2、H2O反應生成的NO2、H2SO4。(2）設3個室中發生的4個反應依次為①、②、③、④,根據蓋斯定律，反應2SO2(g)＋O2（g）＋2H2O（l）=2H2SO4(aq)可以通過①×2＋②×2＋③×2＋④得到，則該反應的ΔH＝（2a＋2b＋2c＋d)kJ·mol－1答案Ⅰ。(1)N2、O2(只填N2也算對）(2)使氨氣和污染的空氣充分混合(3)用作肥料Ⅱ。（1)NO2H2SO4(2）2SO2（g）＋O2（g)＋2H2O（l)=2H2SO4(aq)ΔH＝(2a＋2b＋2c＋d）

1．（2012·四川理綜,6)下列關于“化學與健康"的說法不正確的是 （）A．服用鉻含量超標的藥用膠囊會對人體健康造成危害B．食用一定量的油脂能促進人體對某些維生素的吸收C．“血液透析"利用了膠體的性質D．光化學煙霧不會引起呼吸道疾病答案D解析鉻是重金屬，鉻含量超標的藥用膠囊是有毒的，故A正確；有些維生素是脂溶性的，油脂能促進其吸收，故B正確；血液透析是指血液中的一些廢物通過半滲透血液透析膜除去，血液透析是一種較安全、易行、應用廣泛的血液凈化方法之一，故C正確；光化學煙霧是大氣中的氮氧化物與碳氫化合物經過紫外線照射發生反應形成的，光化學煙霧的成分非常復雜，具有強氧化性，刺激人的眼睛和呼吸道黏膜，傷害植物葉子，加速橡膠老化，并使大氣能見度降低，故D錯.2．(2011·四川理綜,6）下列“化學與生活”的說法不正確的是 (）A．硫酸鋇可用于鋇餐透視B．鹽鹵可用于制豆腐C．明礬可用于水的消毒，殺菌D．醋可用于除去暖水瓶中的水垢答案C解析硫酸鋇難溶于水，不溶于酸，醫療上常用于鋇餐透視，A正確；鹽鹵中的電解質可以使豆漿(膠體）中膠粒聚沉，B正確；明礬可用于凈水,但不能用于水的消毒、殺菌，C錯誤；水垢的主要成分是碳酸鈣和氫氧化鎂，故用醋可以除去暖水瓶中的水垢，D正確。3．(2011·天津理綜，1）化學在人類生活中扮演著重要角色，以下應用正確的是(）A．用浸泡過高錳酸鉀溶液的硅土吸收水果釋放的乙烯，可達到水果保鮮的目的B．為改善食物的色、香、味并防止變質，可在其中加入大量食品添加劑C．使用無磷洗衣粉，可徹底解決水體富營養化問題D．天然藥物無任何毒副作用，可長期服用答案A解析A項硅土的表面積較大，具有較強的吸附能力,可以吸附乙烯，高錳酸鉀溶液可將乙烯氧化；B項使用食品添加劑時,要嚴格控制其用量，如大量使用防腐劑NaNO2可引起中毒；C項水體中的N、P元素均可引起水體富營養化；D項天然藥物也有一定的毒副作用，要遵照醫囑合理使用。4．(2011·重慶理綜，6)“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．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，讓環境更宜居答案A解析風力發電是利用自然界中的動能,屬于物理變化，與化學無關，因此A項不能直接體現題給主旨；合成光纖、合成藥物、環保涂料確實體現了“化學,讓生活更美好”的主旨。5．（2011·福建理綜，6)下列關于化學與生產、生活的認識不正確的是 （)A．CO2、CH4、N2等均是造成溫室效應的氣體B．使用清潔能源是防止酸雨發生的重要措施之一C．節能減排符合低碳經濟的要求D．合理開發利用可燃冰(固態甲烷水合物)有助于緩解能源緊缺答案A解析造成溫室效應的氣體包含CO2和CH4，但不包含N2.6．(2012·廣東理綜，7）化學與生活息息相關,下列說法不正確的是 ()A．用食醋可除去熱水壺內壁的水垢B．淀粉、油脂和蛋白質都是高分子化合物C．自行車鋼架生銹主要是電化學腐蝕所致D．新型復合材料使手機、電腦等電子產品更輕巧、實用和新潮答案B解析結合各選項中敘述的物質的組成、結構、性質及反應來分析、解決問題。A項熱水壺內壁的水垢主要成分是CaCO3和Mg（OH)2，加入食醋會生成可溶性醋酸鈣和醋酸鎂；B項淀粉、蛋白質是高分子化合物，油脂不是高分子化合物；C項自行車鋼架在潮濕的空氣中發生吸氧腐蝕而生銹;D項新型復合材料具有質量輕、硬度大、耐腐蝕等優點,被廣泛應用于手機、電腦等電子產品.7．(2011·江蘇，1）化學與人類生活、社會可持續發展密切相關。下列措施有利于節能減排、保護環境的是 (）①加快化石燃料的開采與使用；②研發易降解的生物農藥；③應用高效潔凈的能源轉化技術；④田間焚燒秸稈；⑤推廣使用節能環保材料。A．①③⑤ B．②③⑤C．①②④ D．②④⑤答案B解析研發易降解的生物農藥、應用高效潔凈的能源轉化技術、推廣使用節能環保材料均有利于節能減排、保護環境.8．（2010·江蘇，1)化學與能源開發、環境保護、資源利用等密切相關。下列說法正確的是 ()A．為提高農作物的產量和質量，應大量使用化肥和農藥B．綠色化學的核心是應用化學原理對環境污染進行治理C．實現化石燃料清潔利用，就無需開發新能源D．垃圾是放錯地方的資源，應分類回收利用答案D解析化肥和農藥雖然能提高農作物的產量和質量,但會污染環境，影響人體健康，不能大量使用，A錯誤；綠色化學的核心是利用化學原理從源頭上減少和消除對環境的污染,B錯誤；化石燃料屬于不可再生能源,故仍需開發新能源緩解能源缺乏的問題,C錯誤；垃圾可分類回收利用，節約能源，D正確。9．(2012·江蘇，1)化學在資源利用、環境保護等與社會可持續發展密切相關的領域發揮著積極作用。下列做法與社會可持續發展理念相違背的是 （)A．改進汽車尾氣凈化技術，減少大氣污染物的排放B．開發利用可再生能源，減少化石燃料的使用C．研發可降解高分子材料，減少“白色污染”D．過度開采礦物資源,