第三节 环境保护与绿色化学（精品课件）-【备课无忧】2023-2024学年高一化学下学期同步教学课堂（人教版2019必修第二册）

第三节 环境保护与绿色化学 第八章 化学与可持续发展 1 2 1 本节重点 本节难点 化学与环境保护 绿色化学 知识导航 有人曾说过，人类只是地球的一个过客，地球不会毁灭，毁灭的是人类，人类正以光速探索地球、消耗资源。一组令人难以置信的环境破坏照片，值得人类深思… 加拿大亚伯达的油砂区鸟瞰图，这里的采矿和尾矿池非常庞大，在太空中都可看到 俄罗斯的和平号矿是世界上最大的钻石矿 孟加拉国的垃圾场 美国内华达州沙漠中堆积成山的废旧轮胎 美国俄勒冈州威拉姆特国家森林被砍伐殆尽 美国加州克恩河油田已经枯竭 挪威斯瓦尔巴群岛的东北地岛冰帽正在融化 新课导入 人类和其他生物生存的生物圈与大气圈、水圈和岩石圈不断地进行着物质和能量的交换，共同构成了地球生态系统。通常所说的环境问题，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。 水源污染 空气污染 土壤污染 海洋污染 新课讲授 4 思考：如何控制和消除污染是我们现在迫切解决的问题？！ 新课讲授 化学与环境保护 环境保护的任务 通过对污染物的 、 进行分析和测定，为 和 污染提供可靠的数据，是进行 和 的基础。 存在形态 含量 控制 消除 环境质量评价 污染治理 声污染监测 水污染监测 大气污染检测 水质检测 环境监测 新课讲授 治理工业三废 “三废”，处理不当就会污染环境。化学在“三废”治理方面发挥着重要的作用 化学与环境保护 环境保护的任务 新课讲授 污染物来源 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 大气 污染物 化学与环境保护 大气污染 CO NOx SO2 烟尘 挥发性 有机物 新课讲授 酸雨 雾霾 光化学烟雾 次生污染物 酸雨不仅包括雨水，还有雪霜雾雹等不用形式的降水 污染物来源 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 次生 污染物 化学与环境保护 大气污染 CO、 NOx、SO2 烟尘 挥发性有机物 阳光、空气和水蒸气等作用 新课讲授 世界上最早出现光化学烟雾污染的城市 该事件导致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产；损失就达15亿美元；因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；约有75%以上的市民患上了红眼病 新课讲授 工农业生产和生活中产生的污水往往含有复杂的成分，任意排放会导致土壤和水体的污染，必须经过多步处理才能达到排放标准。 新课讲授 物理法 化学法 生物法 化学与环境保护 污水的处理 常用的污水处理方法 盐析法 吸附法 萃取法 液膜分离技术 气提及蒸馏气提法 中和法 沉淀法 氧化还原法 活性污泥法 生物硫化床法 酶制剂处理法 离子交换法 新课讲授 污水处理的流程 一级 处理 二级 处理 三级 处理 可排放 的水 方法：物理方法 目的：除去不溶解的污染物 方法：生物及化学方法 目的：除去可降解的有机污染物 方法：化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、反渗透法等 目的：对污水进行深度净化 化学与环境保护 污水的处理 新课讲授 污水处理的流程示意图 化学与环境保护 污水的处理 新课讲授 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。 化学与环境保护 “废渣”及生活垃圾的处理 新课讲授 【例1】为了防治酸雨，减少煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上采用生石灰和含硫的煤混合使用以“固硫”(避免硫的化合物进入大气)，最后生成石膏。试回答： (1)整个“固硫”过程涉及的反应有 SO2＋CaO CaSO3　 2CaSO3＋O2 2CaSO4， 涉及的反应类型有__________(填序号)。 ①化合反应　②分解反应　③置换反应　④复分解反应　⑤氧化还原反应　⑥非氧化还原反应　⑦离子反应　⑧非离子反应(分子反应) ①⑤⑥⑧ 典例精讲 【例1】为了防治酸雨，减少煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上采用生石灰和含硫的煤混合使用以“固硫”(避免硫的化合物进入大气)，最后生成石膏。试回答： (2)比较此法与石灰石粉末和含硫煤混合法哪个更好些______ (A.生石灰　B.石灰石)，原因是 ________________________________________________________________。 (3)你认为减少酸雨产生可采取的措施是________(填字母)。 ①少用煤作燃料　②把工厂的烟囱造高　③先将燃料煤脱硫　④在土壤中加石灰防止酸化　⑤开发新能源，避免含S、N的氧化物大量排放 A.①②③ B.②③④⑤ C.①③⑤ D.①③④⑤ A CaCO3分解为CaO需要消耗很高的能量，浪费煤，使生产成本提高 C 典例精讲 长期以来，科学技术为人类带来了巨大的物质财富，而社会发展却面临着越来越大的环境压力。如何协调资源开发利用与环境保护的关系，实现人类社会的可持续发展？ 新课讲授 绿色化学 核心思想 改变“先污染后治理”的观念和做法，利用__________和__________，减少或消除产品在______和______中涉及的有害化学物质，实现从______减少或消除环境污染。 化学原理 技术手段 生产 应用 源头 绿色化学的理论和实践为人类解决环境问题提供了全新的思路 新课讲授 反应物的原子 为期望的最终产物，这时原子利用率为 。 全部转化 100% 绿色化学 原子经济性反应 提高能源的利用率 反应过程 反应物 反应产物 无毒、无害原料可再生资源 环境友好产品 (安全、可降解和再利用) 原子经济性反应高选择性反应 安全的生产工艺 应用无毒、无害的催化剂 应用无毒、无害的溶剂 绿色化学示意图 新课讲授 开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则) “绿色化学”或“环境友好型”化学整个合成过程和生产过程对环境友好。 Reuse 循环使用 Reduction 减量使用原料 Recycling 回收 Rejection 拒用有毒有害品 Regeneration 再生 5R 02 05 01 03 04 新课讲授 【例1】以乙烯制环氧乙烷，有两种方法 方法一：CH2==CH2＋Cl2＋H2O―→ ＋Ca(OH)2―→ ＋CaCl2＋2H2O 总反应为：CH2==CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→ ＋CaCl2＋H2O 方法二：2CH2==CH2＋O2―→ Ag 试回答下列问题： (1)已知原子利用率为： ×100%，试计算两种方法的原子 利用率，方法一为________%，方法二为________%。 期望产物总质量 生成物的总质量 方法一的原子利用率： 环氧乙烷 ＋ 氯化钙 ＋ 水 环氧乙烷 ×100% 方法二的原子利用率： 2× 44 2× 44 ×100% ≈ 100% 2 44 44 ＋ 111 ＋ 18 ×100% ≈ 25.43% 典例精讲 (2)试从反应物、产物对环境的影响，生产工艺，原子经济性反应，催化剂选择性等角度分析两方法的优劣。 方法一：反应物Cl2和Ca(OH)2对环境及设备有很大的污染性和腐蚀性，生产工艺分二步，产率和原子利用率低，成本高，反应的选择性低，产物中有大量的非期望物质。 方法二：反应物中O2无毒无污染、生产工艺简单，原子利用率为100%，催化剂选择性高、产率高、成本低，因此方法二更优。 典例精讲 (3)下列有机反应中最符合“绿色化学”思想的为________(填序号)。 ③⑤ 典例精讲 人工光合作用 人工光合作用是模仿植物光合作用实现对太阳能的转化、存储和利用。 2003年美国启动“太阳神计划”，用半导体制成光化学二极管加上不同的催化剂，实现太阳能的吸收，把二氧化碳和水变成我们需要的化合物， 2014年第一个人工光合作用集成系统诞生，再到近几年的光合酶与人工合成的纳米材料结合实现太阳能的转化，都为人工光合系统的构建和利用奠定了重要基础。 2020年5月8日，德国马普所和法国波尔多大学的研究人员以一半天然，一半合成的人造“叶绿体”，并利用光和该系统实现了CO2的固定。 拓展延伸 1．“绿水青山就是金山银山”下列做法中，不利于改善水质的是． A．回收废水中的重金属 B．除去水体中的有机污染物 C．规范水产养殖的用药 D．污水未经处理直接排放 【答案】D 随堂演练 2．绿色发展是新质生产力的内在要求，化学在绿色发展方面发挥着重要作用。下列有关叙述不正确的是 A．推广使用煤炭、石油脱硫技术，可以减少酸雨 B．推广碳捕集和储存技术，助力碳达峰、碳中和 C．推广使用有机高分子材料石墨烯，让电池更轻薄、充电更快速 D．推广光触媒技术，将汽车尾气中的NO和CO转化为无毒气体 【答案】C 随堂演练 3．“零碳”指计算碳的排放量，使碳总量相互抵消。下列措施可以实现“零碳”目标的是 A．燃煤脱硫 B．使用无铅汽油 C．开采可燃冰 D．研发CO2制淀粉 【答案】D 随堂演练 4．新材料让世界更美好。下列有关新材料的叙述错误的是 A．C919大规模采用第三代铝锂合金，铝锂合金具有强度高、耐腐蚀、密度小等优点 B．“天宫”实验舱太阳能电池采用砷化镓(GaAs)，砷化镓属于金属材料 C．量子通讯卫星采用螺旋碳纳米管，该材料属于新型无机非金属材料 D．无人机机身采用玻璃纤维增强聚酯树脂，该材料属于复合材料 【答案】B 随堂演练 5．有中国“人造太阳”之称的EAST成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。EAST全称为全超导托卡马克核聚变实验装置，该装置中真空杜瓦的制作材料含304L不锈钢和玻璃钢。下列有关说法正确的是 A．全超导托卡马克装置发电时将化学能转化为电能 B．制作真空杜瓦的304L不锈钢中所含元素均为金属元素 C．玻璃钢能有效地保持绝热空间的真空度，玻璃钢属于无机非金属材料 D．核聚变将为我们提供绿色的、没有任何排放的、安全的、可以无限利用的能源 【答案】D 随堂演练 第三节 环境保护与绿色化学 环境监测 化学与环境保护 治理工业三废 绿色化学 核心思想 原子经济性反应 污染物来源 污水的处理 “废渣”及生活垃圾的处理 课堂小结 THANKS 32 $$