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第三节 环境保护与绿色化学
[核心素养发展目标] 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，培养保护环境的科学态度和社会责任。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，加强环境保护意识并培养绿色化学的理念。
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”(废气、废水、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，能从根本上解决环境问题。
2.大气污染物来源及次生污染物的形成
3.污水的处理
(1)常用的污水处理方法：物理法、化学法和生物法等。
(2)污水处理的常用化学方法：中和法、氧化还原法、沉淀法等。
(3)污水处理的流程
思考含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为在城市和农村出现这种水体污染各有什么特点？请查阅资料，了解有关的污染及治理情况，并与同学交流。
提示导致水华、赤潮现象的原因，从农村方面来说，主要是人们的日常生活、水产及禽畜养殖等产生的污水或固体废弃物未经处理排放，化肥的不当施用等；从城市方面来说，主要是人们的生活污水及工业生产废水的排放等。
水华、赤潮现象达到一定程度，会使饮用水(淡水)水源受到威胁，水生生物大量减少，生态遭到破坏，水产养殖业更是面临毁灭性打击。预防水华、赤潮现象的发生，一要少用或不用含氮、磷的洗涤剂，合理施用化肥，适量向水产养殖区投放饲料等；二要对产生的含氮、磷的废水、固体废弃物做科学合理的处理。
4.固体废物的处理
(1)处理原则：无害化、减量化和资源化。
(2)目的：减少环境污染和资源回收利用。
1.判断正误
(1)化学工作者进行的环境质量监测工作可有可无，有污染治理就行( )
(2)化石燃料燃烧产生的CO、NOx、SO2为次生污染物( )
(3)“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量( )
(4)工业废渣和生活垃圾等固体废弃物对环境影响不大，可不必处理( )
(5)污水的一级处理通常采用化学法和生物法将难溶解的污染物除去( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2.(2024·广东汕头月考)下列措施不利于实现“碳中和”的是( )
A.加大植树造林面积
B.加大化石能源的消费比重
C.研究CO2转化为葡萄糖的技术
D.践行节能低碳的生活方式
答案 B
解析加大化石能源的消费比重，排放大量二氧化碳等气体，不利于实现碳中和，故选B。
3.(2023·济南高一阶段检测)下列氧化物的主要来源与其引起的环境问题对应正确的是( )
选项 | 氧化物 | 环境问题 | 主要来源 |
A | CO2 | 酸雨 | 化石燃料的燃烧 |
B | SO2 | 光化学烟雾 | 汽车尾气的排放 |
C | NO2 | 温室效应 | 工厂废气的排放 |
D | CO | 煤气中毒 | 煤炭的不完全燃烧 |
答案 D
解析化石燃料的燃烧产生的CO2过度排放不会形成酸雨，只会形成温室效应，A不符合题意；汽车尾气主要成分不是SO2，且SO2不会产生光化学烟雾污染，应该是汽车尾气中产生的氮氧化物，引起光化学烟雾，B不符合题意；工业废气中的氮氧化物不会造成温室效应，C不符合题意；煤炭的不完全燃烧产生CO，会引起煤气中毒即CO中毒，D符合题意。
二、绿色化学
1.核心思想
绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。
2.原子经济性反应：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，原子利用率达到100%。
思考以乙烯合成环氧乙烷有以下两种方法：
方法一：CH2==CH2+Cl2+Ca(OH)2
2+H2O
方法二：2CH2==CH2+O2
(1)①方法一的原子利用率是多少？写出计算式：。
②方法二的原子利用率是。
(2)从绿色化学的思想分析方法2的优点是。
(3)我们学过的四种基本反应类型中，最符合绿色化学原子经济性反应的是，在有机化学反应中有。
答案 (1)①原子利用率=
≈25.4%
②100% (2)不使用有毒原料Cl2，原子利用率100%，更符合原子经济性反应
(3)化合反应 加成反应、加聚反应
3.绿色化学对化学反应的要求
4.开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则)：
减量化、再利用和再循环。
1.判断正误
(1)“绿色化学”就是污染后有效治理的化学思想( )
(2)“绿色化学”就是指在化工生产中不排放任何有害物质( )
(3)利用阳光发电、光解水制氢气是解决能源危机，实现可持续发展的有效途径( )
答案 (1)× (2)√ (3)√
2.(2024·福建三明高一下期末)绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列反应符合“原子经济性”要求的是( )
A.用乙烯为原料，与水反应制乙醇
B.乙烷与氯气反应制备氯乙烷
C.乙醇与乙酸反应制备乙酸乙酯
D.利用油脂的碱性水解反应制肥皂
答案 A
解析 B项，乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应制备氯乙烷，同时生成HCl，还有副产物二氯乙烷、三氯乙烷等产生；D项，油脂在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐(肥皂的主要成分)和甘油，不符合“原子经济性”要求。
3.(2024·湖南岳阳高一下段考)“绿色化学”的主要内容之一是从技术、经济上设计可行的化学反应，使原子充分利用，不产生污染物。下列化学反应符合“绿色化学”理念的是( )
A.制Cu(NO3)2：Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
B.制Cu(NO3)2：3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
C.制CuSO4：2Cu+O2
2SO4(稀)===CuSO4+H2O
D.制CuSO4：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
答案 C
解析铜与稀硝酸反应生成气体NO，NO在空气中转化为有害气体NO2，铜与浓硝酸反应直接生成NO2，铜与浓硫酸反应生成有害气体SO2，都不符合“绿色化学”理念，A、B、D错误。
1.(2024·海口高一下月考)2024年全国两会第一次将“新质生产力”写进政府工作报告。新质生产力包括“新能源”。下列不属于新能源的是( )
A.太阳能B.氢能
C.海洋能D.可燃冰
答案 D
解析太阳能、 风能、氢能、海洋能和地热能均属于新能源，可燃冰的主要成分是CH4，是化石能源。
2.(2024·太原高一下期末)十四届全国人大一次政府工作报告会议中提出：“推动发展方式绿色转型，持续打好蓝天、碧水、净土保卫战”。下列措施不能实现绿色转型的是( )
A.火力发电燃煤中加石灰石，减少温室气体排放
B.大力开发地热能、氢能等新能源
C.大力发展风力发电、水力发电、光伏发电、生物质能发电
D.加大对林业、水电、特色生物等产业的扶持力度
答案 A
解析火力发电燃煤中加石灰石，可减少二氧化硫的排放，但不能减少温室气体排放，故选A。
3.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.推广使用可降解塑料及布袋购物，以减少“白色污染”
C.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
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
答案 D
解析 焚烧秸秆会污染大气，增加雾霾的产生，D项符合题意。
4.绿色化学是预防污染的根本手段，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各个环节中都实现净化和无污染。
(1)下列各项符合“绿色化学”要求的是
(填字母)。
A.处理废弃物B.治理污染点
C.减少有毒物D.杜绝污染源
(2)某化工厂排放的污水中含有Mg2+、Fe3+、Cu2+、Hg2+四种离子。某同学设计了从该污水中回收纯净的金属铜的方案。
在回收金属铜的方案中，操作会导致环境污染，为防止污染，应采取的措施是。
答案 (1)D (2)③ 增加冷凝回收装置
解析(1)根据题干描述“绿色化学是预防污染的根本手段”可知，“绿色化学”要求从“源头”上杜绝污染源。(2)因为汞的沸点低，易挥发，且汞有毒，所以操作③会造成环境污染。
课时对点练[分值：100分]
(选择题1~12题，每小题6分，共72分)
题组一化学与环境保护
1.(2024·河北张家口高一下月考)下列相关说法错误的是( )
A.“酸雨”主要是大量排放氮氧化物、硫的氧化物引起的
B.“光化学烟雾”主要是由氮氧化物引起的
C.“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高引起的
D.“白色垃圾”主要是大量纸张的铺张浪费引起的
答案 D
解析“白色垃圾”主要是塑料大量使用引起的，故选D。
2.(2021·湖南，1)下列有关湘江流域的治理和生态修复的措施中，没有涉及化学变化的是( )
A.定期清淤，疏通河道
B.化工企业“三废”处理后，达标排放
C.利用微生物降解水域中的有毒有害物质
D.河道中的垃圾回收分类后，进行无害化处理
答案 A
3.(2024·河南信阳高一下段考)绿水青山就是金山银山，下列有关环境保护的说法不正确的是( )
A.农村推广风力发电、光伏发电有利于“碳达峰、碳中和”
B.向煤中加入适量石灰石，在燃烧时SO2最终生成CaSO3，可减少酸雨
C.努力开发太阳能、氢能等多种形式能源，降低化石燃料需求量，控制CO2排放量
D.汽车排气管上装有“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2，有利于酸雨的防治
答案 B
解析向煤中加入适量石灰石，在燃烧时SO2先生成CaSO3，后被空气中的氧气氧化为CaSO4，故选B。
4.(2024·江苏兴化高一期末)研究表明，酸雨对铝和重金属有溶出活化效应，进而危害生物圈。下列说法不正确的是( )
A.过度燃煤会造成降雨中H2SO4含量升高
B.稀硫酸能将土壤中Al2O3转化为可溶盐
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