第30講環境愛護與綠色化學模塊一化學與環境愛護一、環境愛護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．環境愛護的任務（1）環境質量監測：對污染物的存在形態、含量等進行分析和測定，為限制和消退污染供應牢靠的數據。（2）治理工業“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）。（3）杜絕污染物的排放，從根本上解決環境問題。二、大氣污染及其治理1．污染物主要來源：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．污染物主要成分：CO、SO2、氮氧化物、揮發性有機物、煙塵等。3．大氣污染問題大氣污染物在太陽輻射等因素作用下，經過困難變更形成次生污染物，詳細形成過程如下：次生污染物可造成酸雨、霧霾、光化學煙霧、臭氧空洞等污染現象。4．大氣污染的治理措施限制和削減污染物的排放，汲取和處理大氣污染物。（1）通過改善燃料質量、改進燃燒裝置和燃燒技術、改進排煙設備、發展干凈煤技術降低燃煤在能源結構中的比例等措施，削減煤等化石燃料燃燒產生的污染；（2）通過推廣運用無鉛汽油、在汽車尾氣系統中安裝催化轉化器、運用燃料電池、乙醇汽油作為汽油代用品、發展電動車等措施，削減汽車等機動車尾氣污染；（3）停止氟氯代烷的生產和運用以愛護臭氧層；（4）通過合理運用煤氣、石油氣或自然氣等家用燃料、運用合格的環保型建筑材料和裝飾材料、禁止在公共場所吸煙等措施降低CO、CO2、NO、NO2、SO2、尼古丁、甲醛、苯及其同系物、氡等污染物含量，改善室內空氣質量等。思索與溝通——酸雨是怎么形成的？三、酸雨的形成及治理1．硫酸型酸雨及治理（1）形成原理：_______________________________________________________________。（2）治理：可在煤中添加生石灰、熟石灰、石灰石，或氨水作為脫硫劑。反應原理如下：①生石灰：___________________________________________________________________。②熟石灰：___________________________________________________________________。③石灰石：___________________________________________________________________。④氨水：_____________________________________________________________________。2．硝酸型酸雨及治理（1）形成原理：_______________________________________________________________。（2）治理：工業尾氣中的NOx一般用燒堿汲取，汽車尾氣一般進行催化轉化。①堿液汲取：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O②催化轉化：2NO2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋4CO2四、水污染及其治理1．水污染的基本概念排放的污染物使水體的物理性質、化學性質發生變更，或使生物群落組成發生變更，從而降低了水體的運用價值。（1）主要污染物：①重金屬、酸、堿、鹽等無機化合物；②耗氧物質、石油和難降解的有機物以及含磷洗滌劑等；③農藥等。（2）水污染現象：水的自凈實力下降，水質渾濁、發黑、臭；赤潮、水華、水俁病等。2．污水的處理方法：物理法、化學法、和生物法等。常用的化學方法包括混凝法、中和法、氧化還原法、沉淀法等化學方法添加試劑反應原理混凝法明礬、硫酸亞鐵等Al3+＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H+，生成的膠體吸附水中懸浮物中和法熟石灰、硫酸加堿中和酸，或加酸中和堿，如Ca(OH)2+H2SO4CaSO4↓+2H2O沉淀法Na2S、H2S等加沉淀劑使金屬離子形成沉淀而除去，如除Hg2+：Hg2++S2-HgS↓氧化還原法氧化劑或還原劑如用Cl2處理電鍍廢水3．污水處理流程（1）一級處理：通常采納物理法（如格柵間、沉淀池等）除去污水中不溶解的污染物，廢水的凈化程度不高，一般不能干脆排放，通常作為預處理。如加入FeSO4、Al2(SO4)3等混凝劑，使污水中的細小懸浮物聚集成較大的顆粒，然后經沉淀、過濾除去。（2）二級處理：采納生物方法（又稱微生物法）及某些化學法（如曝氣池），除去廢水中的可降解有機物等污染物，二級處理后的污水一般可達到國家規定的排放標準。（3）三級處理：主要采納化學沉淀法、氧化還原法、離子交換法和反滲透等，對污水進行深度處理和凈化，進一步除去二級處理未能去除的污染物，包括微生物未能降解的有機物、可溶性無機物等。經過三級處理后的水可用于綠化和景觀用水等。五、固體廢物污染及治理1．常見的固體廢物污染：主要是指生活垃圾、工業廢料隨意堆放造成的污染。2．治理原則：無害化、減量化、資源化的原則，從而達到削減環境污染和資源回收利用這兩個重要目的。環境愛護的措施【例1】“綠水青山就是金山銀山”。下列做法不利于愛護環境的是（）A．推廣運用電動汽車等低碳交通工具B．推廣垃圾分類，電子設備以舊換新C．用生物方法脫除生活污水中的氮和磷D．加大鉛酸蓄電池、含汞鋅錳等電池的生產【變1-1】下列有關節約資源和愛護環境的說法不正確的是（）A．回收塑料及鋼鐵制品可以削減二氧化碳的排放B．運用地熱能、生物質能等非化石能源可削減PM2．5C．開采運用地下可燃冰，可以增加非化石能源消費比例D．創新生產工藝，實現電動機車替代燃油機車符合綠色發展方式環境污染問題【例2】以下非金屬氧化物與其引起的環境問題及主要來源對應正確的是（）選項氧化物環境問題主要來源ACO2破壞臭氧層化石燃料的燃燒BSO2溫室效應汽車尾氣的排放CNO2光化學煙霧工廠廢氣、汽車尾氣的排放DCO酸雨汽車尾氣和化石燃料的不完全燃燒【變2】空氣污染物通常以氣態形式進入地面或低層大氣環境。空氣污染物與其主要來源不對應的是（）污染物來源AHCHO家具生產與運用、質量低劣的涂料的運用BNO和NO2飛機、汽車尾氣C懸浮顆粒物建筑施工、燃煤的運用DSO2雷電時在空氣中產生環境污染與愛護【例3】化學與生活休戚相關，下列關于生活中的化學說法錯誤的是（）A．近期全球爆發了新型冠狀病毒，從化學角度，可用含氯的消毒劑、75%酒精、過氧化氫進行病毒的殺滅B．汽車的排氣管上裝有“催化轉化器”，使有毒的CO和NO反應生成N2和CO2C．大量燃燒化石燃料排放的廢氣中含大量CO2、SO2，造成大氣污染，從而使雨水pH=5.6D．推廣運用燃煤脫硫技術，主要是為了防治酸雨【變3-2】以下說法中不正確的是（）A．大氣中SO2、NO2隨雨水降下可能形成酸雨，酸雨的pH值小于5.6B．冬天燒煤時可在煤中加入生石灰削減二氧化硫的排放C．開發清潔能源汽車能削減和限制汽車尾氣污染D．空氣質量報告的指標中，有可吸入顆粒物、SO2、NO2、CO2等物質的指數【例4】將煤塊粉碎、經脫硫處理、在適當過量的空氣中燃燒，這樣處理的目的是（）①使煤充分燃燒，提高煤的利用率②削減SO2的產生，避開造成“酸雨”③削減有毒的CO產生，避開污染空氣④削減CO2的產生，避開“溫室效應”A．①②③B．②③④C．①③④D．①②③④【例5】某冶金廠廢水的pH為4.5，含超標10倍的Pb2＋。該廠處理廢水的下列設計中，比較合理的是（）A．用離子交換法除去Pb2＋B．在廢水中加硫酸，生成PbSO4沉淀C．在廢水中加NaOH，調整pH到11.0，使Pb2＋轉化為氫氧化物沉淀D．在廢水中加石灰，調整pH到11.0，使Pb2＋轉化為氫氧化物沉淀【例7】Ⅰ．某次采集酸雨樣品，每隔一段時間測定一次pH，得到數據如下：時間起先8小時16小時24小時32小時40小時48小時pH5.04.84.54.34.24.04.0（1）放置時，雨水樣品酸性(填“增加”、“減弱”或“不變”)。酸性變更的緣由是__________________________________________________________（用化學方程式表示）。Ⅱ．汽車尾氣（含有烴類、CO、SO2與NO等物質）是城市空氣的污染源。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與NO反應，生成可參加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。（2）寫出一氧化碳與一氧化氮反應的化學方程式______________________________________________。（3）在“催化轉化器”轉化后的氣體中有CO2、SO2，下列不能鑒別這兩種氣體的是_________。A．KMnO4溶液B．石灰水C．BaCl2溶液 D．品紅溶液（4）有效削減城市污染的方法可以有_________。A．開發氫能源B．運用電動車C．植樹造林 D．戴上呼吸面具模塊二綠色化學一、綠色化學的核心思想綠色化學也稱環境友好化學，其核心思想就是變更“先污染后治理”的觀念和做法，利用化學原理和技術手段，削減或消退在生產和應用中涉及的有害化學物質，實現從源頭削減或消退環境污染。二、原子利用率1．定義：原子利用率＝期望產物的總質量生成物的總質量2．“原子經濟性反應”：依據綠色化學的思想，最志向的“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%。思索與溝通（（1）以乙烯為原料生產環氧乙烷，過去主要運用的是氯代乙醇法，包括以下兩步反應：CH2=CH2＋Cl2＋H2OClCH2CH2OH＋HCl2ClCH2CH2OH＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋2H2O總反應可表示為：CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2O現代石油化工采納銀作催化劑，可以實現一步完成：2CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up9(Ag))這兩種生產工藝的原子利用率分別為多少？（2）回顧所學的化學反應類型，哪些反應的原子利用率為100%？三、綠色化學示意圖綠色化學的核心思想【例8】最近，國際上提出的綠色化學是指化學工業生產中（）A．對廢水、廢氣、廢渣進行嚴格處理B．不排放任何有害物質C．在化工廠四周種草、種樹、種花，使化工廠成為花園式工廠D．以綠色植物為原料，以生物催化劑實現化工生產過程的化學原子經濟性反應【例9】原子利用率＝期望產物的總質量與生成物的總質量之比，原子利用率越高對環境污染越小。在下列制備環氧乙烷的反應中，原子利用率最高的是（）A．B．C．D．【變9-3】“綠色化學”要求從經濟、環保和技術上設計可行的化學反應。據此，由單質鎂制硝酸鎂的下列4個方案中，你認為可行而且符合“綠色化學”要求的方案是（）A．Mgeq\o(→,\s\up7(HNO3))Mg(NO3)2B．Mgeq\o(→,\s\up7(Cl2))MgCl2eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(稀硝酸))Mg(NO3)2C．Mgeq\o(→,\s\up7(O2))MgOeq\o(→,\s\up7(稀硝酸))Mg(NO3)2D．Mgeq\o(→,\s\up7(濃硫酸))MgSO4eq\o(→,\s\up7(BaNO32溶液))Mg(NO3)2綠色化學【例10】以下是與綠色化學、環境愛護和人類健康休戚相關的三個主題，請依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________A．CH2=CH2＋HCl→CH3CH2ClB．CH3CH2OH＋HCleq\o(→,\s\up7(催化劑))CH3CH2Cl＋H2OC．CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3CH2Cl＋HClD．CH2CHCl＋H2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH3CH2Cl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探討的內容之一。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）某飲用水廠由自然水制備純凈水(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__________________________________________________________________。【練1】十九大報告中指出：“綠水青山就是金山銀山。”而利用化學學問降低污染、治理污染，改善人類居住環境是化學工作者當前的首要任務。下列做法不利于環境愛護的是（）A．開發清潔能源B．有效提高能源利用率C．研制易降解的生物農藥D．對廢電池做深埋處理【練2】下列行為中不符合促進“低碳經濟”宗旨的是（）A．發展水電，開發新能源，如核能、太陽能、風能等，削減對礦物能源的依靠B．盡量運用含eq\o\al(12,6)C的產品，削減運用含eq\o\al(13,6)C或eq\o\al(14,6)C的產品C．推廣煤的干餾、氣化、液化技術，供應清潔、高效燃料和基礎化工原料D．推廣利用微生物發酵技術，將植物秸稈、動物糞便等制成沼氣替代液化石油氣【練3】污水處理的主要方法有：①中和法；②化學沉淀法；③氧化還原法；④過濾法。其中屬于化學方法的有（）A．①②③B．①②④C．②③④D．①②③④【練4】當今環境污染已成為人類面臨的重大威逼，下列對應關系不完全正確的是（）A．酸雨——SO2、NO2、CO2等B．光化學煙霧——NO2、CxHy等C．溫室效應——CO2、CH4等D．白色污染——各種顏色的難降解的塑料膜、塑料袋等【練5】化學與生活親密相關，下列說法正確的是（）A．運用填埋法處理未經分類的生活垃圾B．用K2FeO4代替Cl2處理飲用水，既有殺菌消毒作用，又有凈水作用C．向雞蛋清溶液中加入CuSO4溶液，有沉淀析出，該性質可用于蛋白質的分別與提純D．CO2、NO2或SO2的排放是形成酸雨的主要緣由【練6】造成霧霾的重要緣由之一是汽車尾氣的排放，汽車加裝尾氣處理裝置可以削減有害尾氣的排放。在汽車尾氣凈扮裝置里，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如下圖所示。下列說法錯誤的是（）A．NO2是該過程的中間產物B．汽車尾氣的主要污染成分為CO和NOC．NO和O2必需在催化劑表面才能反應D．該催化轉化的總反應方程式：2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up8(催化劑))4CO2＋N2【練7】綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上削減或消退工業生產對環境的污染。下列不符合綠色化學理念的是（）A．盡可能運用無毒無害的原材料B．盡可能削減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．盡可能采納對人類和環境低毒或無毒的合成路途【練8】煤是一種常用的燃料，但由于燃燒產生的廢氣中含有的SO2、NO2和NO等多種有害氣體和煙塵會對環境造成污染，因此須要對煤進行加工后再燃燒，或將廢氣凈化后再排放。（1）將煤干脆進行燃燒，造成環境污染的表現之一是形成硝酸型酸雨。①有關物質轉化為硝酸的反應中，原子利用率為100%的反應的化學方程式為_____________。②以下是對硝酸型酸雨的評價，其中正確的是________(填字母)。a．能殺死水中的浮游生物，削減魚類食物來源，破壞生態系統b．對電線、鐵軌、橋梁、房屋等均會造成嚴峻損害c．破壞臭氧層（2）如圖所示是對煤燃燒產生的廢氣進行常溫脫硫處理的基本流程示意圖，試寫出在廢氣脫硫并形成副產物的過程中所發生的主要反應的化學方程式：______________________________________________________________________________________