8.3环境保护与绿色化学 课件 -2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第三节 环境保护与绿色化学 第1课时 第八章 化学与可持续发展 1 1.认识化学科学与技术的不断创新和发展是解决人类社会发展中遇到的问题、实现可持续发展的有效途径。 2.结合实例认识化学原理、化工技术对于节能环保、清洁生产、清洁能源等产业发展的重要性。 3.树立“绿色化学”的观念，形成资源全面节约、物质和能量循环利用的意识。 学习目标 新课引入 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，带来了一系列的环境问题。 一、化学与环境保护 1.环境问题 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 一、化学与环境保护 1.环境问题 环境问题 主要成因物质 主要危害 温室效应 CO2 造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等 酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等 臭氧层空洞 氟氯代烷、NOx 到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害 光化学烟雾 碳氢化合物、NOx 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡 一、化学与环境保护 1.环境问题 环境问题 主要成因物质 主要危害 白色污染 废弃塑料制品 ①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产； ②混入生活垃圾中难处理、难回收 赤潮和水华 含N、P元素的废水 使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水质恶化 那么，如何控制和消除污染是我们现在迫切解决的问题！ 一、化学与环境保护 2.环境保护的任务 (1)环境监测 声污染监测 水污染监测 大气污染检测 水质检测 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 一、化学与环境保护 2.环境保护的任务 (2)治理工业三废 废渣 废水 废气 “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。 一、化学与环境保护 2.环境保护的任务 (3)寻找源头治理环境污染的生产工艺，杜绝污染物的排放。能从根本上解决环境问题。 一、化学与环境保护 3.大气污染物来源及次生污染物的形成 除了自然因素，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。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。 一、化学与环境保护 3.大气污染物来源及次生污染物的形成 世界上最早出现光化学烟雾污染的城市——洛杉矶，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。 一、化学与环境保护 3.大气污染物来源及次生污染物的形成 工厂尾气 主要成分 处理方式 硫酸厂尾气 SO2、O2、N2等 一般用氨水吸收 硝酸厂尾气 NO、NO2、N2、O2等 一般用NaOH溶液吸收 高炉煤气 CO、CO2、N2等 一般回收利用 炼钢烟气 Fe2O3烟尘、CO等 一般回收利用 焦炉气 H2、CH4、CO、C2H4等 可用作燃料 一、化学与环境保护 4.水污染 工农业生产和生活中产生的污水往往含有复杂的成分(无机物， 重金属盐类，营养物有机物，洗涤剂，石油)，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。 一、化学与环境保护 4.水污染 (1)污水的处理方法 物理法：除去污水中的细小悬浮物可以选择加入混凝剂沉淀、过滤除去； 化学法：溶解在水中的污染物根据其化学性质用中和法、氧化还原法和沉淀法等处理。 生物法：活性污泥法、生物硫化床法、酶制剂处理法等。 污水处理不仅可以减少其对环境的污染，还能对水资源的再利用有着重要的意义。目前，我国乃至整个世界仍处于水资源短缺的状态中，珍惜保护水资源，仍然是我们义不容辞的责任和义务。 流程 方法 目的 一级处理 二级处理 三级处理 可排放的水 物理方法 除去不溶解的污染物 生物及化学方法 除去可降解的有机污染物 化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、反渗透法等。 对污水进行深度净化 一、化学与环境保护 4.水污染 (2)污水处理的流程 未经处理的污水 格栅间：除去污水中的大块物体 曝气沉砂 池：使沙、 水初步分离 初次沉淀 池：使泥、 水分离 曝气池：通过微生物的代谢作用，将污水中各种复杂的有机污染物降解为简单的、无害的物质 二次沉淀池：经过曝气池出来的水在此进行二次沉淀 深度处理 达到一定标准的可排放的水 一、化学与环境保护 一、化学与环境保护 5.“废渣”及生活垃圾的处理 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。 二、绿色化学 1.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。也称环境友好化学。 化学原理 技术手段 生产 应用 源头 二、绿色化学 2.示意图 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： 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 二、绿色化学 3.原子经济性反应 绿色化学的核心内容是__________________，即充分利用反应物中的各个原子，因而既能充分利用资源，又能防止污染。 原子利用率＝ ×100% 期望产物的总质量 生成物的总质量 最理想的“原子经济性反应”要求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_____________。 “原子经济性反应” 可达100% 【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 ―→ 2 Ag 试回答下列问题： (1)试计算两种方法的原子利用率，方法一为_______，方法二为______。 44 44 ＋ 111 ＋ 18 ×100% ≈ 25.43% 二、绿色化学 100% 25.43% (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。 二、绿色化学 (3)哪些类型的化学反应原子利用率可达到100%。 化合反应、加成反应、加聚反应 二、绿色化学 4.开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则) Reuse 再利用 Reduce 减量化 Recycle 再循环 Rejection 拒用有毒有害品 Regeneration 再生 二、绿色化学 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。 1. 下列有关环境问题的说法正确的是(　　) A.改进汽车尾气净化技术，可以减少温室气体的排放 B.PM2.5是指大气中直径大于2.5微米的颗粒物，是雾霾天气产生的主要原因 C.推广燃煤脱硫技术，可以降低SO2对大气的污染 D.CO、SO2、NO、NO2污染性的气体，它们在空气中都能稳定存在 2.下列实验或叙述符合绿色化学理念的是 ( ) A.加热Cu和浓硫酸的混合物制备CuSO4 B.催化剂作用下乙烯和水反应制备乙醇 C.使用含铅汽油，降低汽车噪音 D.用稀硝酸和铜反应制取Cu(NO3)2 课堂检测 C B 3.下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是( ) A.乙烯聚合为聚乙烯高分子材料 B.甲烷与氯气制备一氯甲烷 C.以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜 D.用SiO2制备高纯硅 A 4. 由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，可行而且符合“绿色化学”要求的方案是( ) C 课堂检测 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$