8.3 环境保护与绿色化学（讲义）（带答案解析）-2023-2024学年高一化学同步精讲讲义（人教版2019必修第二册）

第三节 环境保护与绿色化学 【学习目标】 1． 了解环境污染的主要因素、危害及防治的方法，认识化学对环境保护的重要意义。 2．了解“绿色化学”“原子经济性反应”的内涵，知道它们在对利用资源、保护环境中的重要意义。 【主干知识梳理】 一、化学与环境保护 1、环境保护 (1)环境问题：主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染 (2)环境保护的任务 ① 环境监测：对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据 ② 治理工业三废(废水、废气、废渣) ③ 寻找源头治理环境污染的生产工艺：杜绝污染物的排放，从根本上解决环境问题 (3)常见的环境污染与危害 2、大气污染 (1)污染物主要来源：除了自然因素外，大气污染物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 (2)次生污染物的形成：这些污染物在太阳辐射等因素作用下，经过复杂变化形成此生污染物。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。具体形成过程如下： (3)酸雨形成及防治 ①正常雨水偏酸性，pH 约为 5.6，这是因为大气中的 CO2溶于雨水中的缘故。酸雨是指pH小于5.6的雨水，CO2不会导致酸雨，NO2或SO2都会导致酸雨，酸雨的形成主要人为排放的氮氧化物和硫氧化物等酸性气体转化而成的 ②硫酸型酸雨及治理 a．硫酸型酸雨(SO2引起)：SO2+H2OH2SO3 2H2SO3+ O2===2H2SO4 (酸雨在空气中酸性增强的原因) b．SO2主要来源：主要是煤等化石燃料的燃烧 c．治理：开发新能源、处理工业废气、燃煤脱硫 石灰石脱硫：在煤中添加石灰石作为脱硫剂，可以减少煤燃烧时产生的SO2，发生反应的化学方程式如下：2CaCO3＋O2＋2SO22CaSO4＋2CO2 用CaO脱硫：CaO＋SO2CaSO3、2CaSO3＋O22CaSO4(或2CaO＋2SO2＋O22CaSO4) 用Ca(OH)2脱硫：Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O、2CaSO3＋O22CaSO4 用氨水脱硫：2NH3·H2O＋SO2===(NH4)2SO3＋H2O(或NH3·H2O＋SO2===NH4HSO3)、 2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4 ③ 硝酸型酸雨及治理 a．硝酸型酸雨(氮氧化合物NO、NO2引起)： 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===HNO3＋NO b．氮氧化物主要来源：煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等 c．治理： 碱液吸收法：NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适用于工业尾气中NOx的处理。2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 催化转化：在催化剂、一定温度下，NOx可与氨反应转化为无毒气体(N2)和H2O或与CO反应转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。NO2与CO反应的方程式为2NO2＋4CON2＋4CO2 3、水污染 (1)污水主要成分：重金属盐、酸、碱等无机化合物；耗氧物质、石油和难降解的有机物以及洗涤剂等 (2)常用的污水处理方法：物理法、化学法、和生物法等 (3)污水处理常用化学方法：中和法、氧化还原法、沉淀法等 方法 常用试剂 原理 混凝法 明矾、聚合氯化铝等 Al3+＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H+，生成的胶体吸附水中悬浮物 中和法 熟石灰、硫酸、CO2 通过加碱中和酸或加酸中和碱进行污水处理， 如Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4↓+2H2O 沉淀法 Na2S等 加沉淀剂使金属离子形成沉淀而除去，如除去Hg2+：Hg2++S2-= HgS↓ 氧化还原法 氧化剂或还原剂 污水中含有还原性物质，可加入氧化剂除去；含有氧化性物质可加入还原性物质除去，注意加入的物质不能对水产生次生污染 (4)废水处理的三级处理方法和程度 处理级数 主要任务 处理方法 处理程度 一级处理 除去污水中不溶解的污染物 通常采用物理法(如格栅间、沉淀池)。如：加入FeSO4、Al2(SO4)3、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 废水的净化程度不高，一般不能直接排放，通常作为预处理 二级处理 除去废水中的可降解有机物等污染物 采用生物方法(又称微生物法)及某些化学法(如：曝气池) 一般可达到国家规定的排放标准 三级处理 进一步除去二级处理未能去除的污染物，其中包括微生物未能降解的有机物、可溶性无机物等 主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交