第8章 第3节 环境保护与绿色化学（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高一化学必修第二册同步学案（人教版）

本讲义聚焦环境保护与绿色化学核心知识点，系统梳理工业三废治理、大气污染来源与次生污染物、污水处理三级方法（物理法、生物法、化学法）及固体废弃物处理原则，进而过渡到绿色化学从源头减少污染的核心及原子经济性100%的反应类型，构建从末端治理到源头预防的知识脉络，辅以“想想”“思考”等问题支架引导探究。 资料特色在于融合问题链探究与实例分析，通过“思考CO₂是否为污染物”等问题引导设计探究方案（科学探究与实践），结合烟气脱硫循环装置、氯乙烷制备反应分析等实例培养可持续发展意识（科学态度与责任），例题中原子经济性推理提升科学思维。课中辅助教师引导学生深度探究，课后练习题助力巩固知识、查漏补缺。

第三节　环境保护与绿色化学 课标要求 素养目标 1.结合具体的环境问题，了解常见的环境污染问题，以及化学在环境保护中的作用，树立绿色化学的观念。 2.通过常见的有机合成反应，了解原子利用率的含义，以及了解合成路线选择的重要性。 1.能结合具体的环境问题，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究。（科学探究与创新意识） 2.通过对常见环境问题的学习，形成节约资源、保护环境的可持续发展意识，培养学生能从自身做起，形成简约适度、绿色低碳的生活方式。（科学态度与社会责任） 一、环境保护 随着人类活动的不断扩展，环境污染问题日益严重，已对人类可持续发展造成很大影响，如何减少和避免环境污染是一个很重要的课题。 1．环境保护 (1)工业三废是指：废气、废水、废渣。 (2)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料。 【想想】 工业废气的任意排放会造成哪些环境问题？ 提示：酸雨、雾霾、光化学烟雾等。 2．大气污染 (1)污染物主要来源：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。 (2)次生污染物的形成： 【思考】 CO2能引起温室效应，故CO2属于大气污染物之一，所以应最大限度地杜绝CO2的排放。这种观点对吗？ 提示：观点错误。CO2不属于大气污染物，大气污染物是指大气中危害人类和环境的人为污染物和天然污染物。CO2参与光合作用，所以CO2还是有一定作用的。当然，为减少温室效应，可以适当减少CO2的排放。 3．污水的处理方法 (1)常用的污水处理方法有物理法、化学法和生物法等。 (2)污水处理的常用化学方法有中和法、氧化还原法、沉淀法等。 (3)污水处理的流程。 ①一级处理：通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶性的污染物。经一级处理后的水一般达不到排放标准，一级处理作为预处理。 ②二级处理：采用生物方法（又称微生物法）及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。经二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。 ③三级处理：主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。经三级处理后水可用于绿化和景观用水等。 4．固体废弃物的处理 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 什么是“绿色化学”？在全球工业化迅猛发展的今天，“绿色化学”有何意义？ 1．核心 利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。 2．原子经济性 反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。 【想想】 哪些化学反应能够做到原子利用率为100%? 提示：化合反应、加成反应等。 　环境保护和绿色化学 1．直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在如图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。 (1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有哪些？ 提示：温室效应、酸雨、粉尘污染等。 (2)在烟气脱硫时控制浆液的pH，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙，写出反应的化学方程式。 提示：Ca(HSO3)2＋O2===CaSO4＋H2SO4。 2．在汽车的排气管上安装“催化转化器”（用铂钯合金作催化剂），可以把汽车尾气中的有害气体CO、NO催化生成可参与大气生态循环的无毒气体CO2和N2，这种尾气处理的方法是否符合绿色化学的理念？ 提示：不符合。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。这种尾气处理的方法是被动地治理污染，不符合绿色化学的理念。 绿色化学理念 (1)核心：利用化学原理和技术手段从源头上减少或消除产品在生产和应用中对环境的污染。 (2)从环境上：强调从源头上消除污染，从一开始就要避免污染物的产生。 (3)从经济上：提倡合理利用资源和能源，降低生产成本，尽可能提高原子利用率，最高目标是原子利用率为100%，即反应物原子全部转化为期望产物。 　以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题，请根据已知信息回答下列问题： (1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是　　　　（填字母）。 A．CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl B．CH3CH2OH＋HClCH3CH2Cl＋H2O C．CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl D．CH2===CHCl＋H2CH3CH2Cl 由上述四个反应可归纳出，原子经济性最高的是　　　　　（填反应类型）。 (2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂，它可将废水中少量的CN－等有毒的酸根离子氧化而除去。请写出用ClO2将废水中的CN－氧化成无毒气体的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，该方法的优点是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)某饮用水厂由天然水制备纯净水（去离子水）的工艺流程示意图如下： 活性炭的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； O3消毒的优点是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)原子经济性高，即理论上原子的利用率尽可能达到100%，没有副产物。A、D两项中的原子利用率都是100%。 (2)把CN－氧化成无毒气体，说明C、N分别生成了CO2、N2，ClO2的还原产物应该是无毒的Cl－。 (3)活性炭能吸附水中的有机物，从而除去异味。用O3消毒时，其产物为无毒无害的O2。 【答案】　(1)AD　加成反应 (2)2ClO2＋2CN－===2CO2＋N2＋2Cl－　产物为无毒、无害的Cl－、CO2和N2 (3)吸附水中的有机物（或除去水中的异味）　反应产物无毒、无害 【练】　下列活动不符合“如何应对气候变化，提升经济绿色水平，实现人类可持续发展”这一主题的是(　　) A．机动车实行限行措施是减少雾霾的途径之一 B．积极推广风能、太阳能、氢能等新型能源的使用 C．通过吸收空气中CO2并利用廉价能源合成汽油可推广“绿色自由”计划 D．将秸秆焚烧可得富含钾肥的草木灰，焚烧是一种较为理想的秸秆处理办法 【解析】　选D。机动车实行限行措施可以减少雾霾，A项不符合题意；推广风能、太阳能、氢能等新型能源的使用，可以降低污染，B项不符合题意；通过吸收空气中的CO2并利用廉价能源合成汽油可推广“绿色自由”计划，C项不符合题意；焚烧秸秆会增加雾霾的产生，D项符合题意。 1．化学与生活、社会密切相关。下列说法不正确的是(　　) A．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源，保护环境 B．凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，不可食用 C．为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术 D．提倡人们购物时不用塑料袋，是为了减少白色污染 【解析】　选B。利用太阳能可减少SO2、CO2的排放，保护环境，且节约了资源，A正确；有些食品添加剂如保鲜剂对人体健康有害，但也有一些调味、调色添加剂来自绿色植物，对人体无害，B错误；废电池含有重金属，易对土壤和水体产生污染，如果能够进行综合利用，可以节省资源，减少污染，C正确；生活中的塑料袋是白色污染的重要来源，D正确。 2．“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是(　　) A．MgMg(NO3)2 B.MgMgCl2Mg(OH)2Mg(NO3)2 C.MgMgOMg(NO3)2 D．MgMgSO4Mg(NO3)2 【解析】　选C。A方案虽然步骤少，但反应过程中会产生大量氮氧化合物，污染空气，另外消耗原料也多，不符合“绿色化学”的要求；B方案步骤烦琐，原料种类多，不符合“绿色化学”的要求；C方案步骤较少，节约原料，无污染，符合“绿色化学”的要求；D方案消耗原料较多，在第一步还会产生大量的SO2气体，污染空气，不符合“绿色化学”的要求。 3．下列化学实验符合“绿色化学”的有(　　) ①在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水 ②在铜和浓硝酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝 ③将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放 A．①②③　　　　　　　　B．①③ C．②③ D．①② 【解析】　选A。溴水有挥发性，溴蒸气有毒；利用铜丝可控制反应，避免产生太多的氮氧化物污染空气；酸、碱液对环境有腐蚀性，故应中和后排放。 4．碳中和是指一定时间内产生的二氧化碳总量与吸收的总量相等，达到相对“零排放”。中国政府提出努力争取2060年前实现碳中和。下列行为有利于减少二氧化碳排放的是(　　) A．燃煤发电 B．植树造林 C．废水处理 D．高炉炼铁 【解析】　选B。A.燃煤发电需要燃烧化石燃料，会产生大量二氧化碳，不利于减少二氧化碳排放，故A不选；B.植树造林可利用植物的光合作用吸收二氧化碳，有利于减少二氧化碳排放，故B选；C.废水处理和减少二氧化碳排放无关，故C不选；D.高炉炼铁过程中焦炭转化为二氧化碳，不利于减少二氧化碳排放，故D不选。 5．“保护我们生存的环境，因为地球只有一个”，这已成为各国的共识。全球环境面临的三大热点问题是酸雨、臭氧层的破坏、温室效应。 (1)酸雨形成的主要原因是人们向空气中排放了大量的(　　) A．二氧化硫 B．二氧化碳 C．一氧化碳 D．硫化氢 (2)臭氧层易被破坏的原因是(　　) A．臭氧氧化性强，不稳定 B．臭氧还原性强，不稳定 C．臭氧被紫外线破坏 D．臭氧与氢气合成雨水 (3)目前地球气温普遍上升是由温室效应而引起的，引起温室效应的主要原因是(　　) A．CO2能放出能量，使大气层中空气的温度升高 B．植物的光合作用需要CO2，可促进光合作用 C．CO2可产生温室效应，使地球温度升高 D．CO2能阻挡太阳光由地面反射回高空的红外辐射 【解析】　酸雨的主要成分是H2SO4和HNO3，其中H2SO4含量较高。酸雨的形成是大量含硫物质燃烧和汽车尾气所致，2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。氮氧化物、氟氯代烃是破坏臭氧层的主要物质。 【答案】　(1)A　(2)A　(3)D 学科网（北京）股份有限公司 $