專題講座四 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)1.了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的來源、性質(zhì)和危害，體會(huì)化學(xué)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要意義。2.了解化工生產(chǎn) 過程中產(chǎn)生的“三廢”對(duì)環(huán)境的危害，樹立綠色化學(xué)的觀念。3.了解原子經(jīng)濟(jì)性的概念和原子利用率的計(jì)算。一、環(huán)境污染及其防治二、綠色化學(xué)探究高考明確考向一、環(huán)境污染及其防治1.空氣污染空氣污染物通常指以氣態(tài)形式進(jìn)入近地面或低層大氣環(huán)境的外來物質(zhì)。如氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物以及飄塵、懸浮顆粒物等，有時(shí)還包括甲醛、氡以及各種有機(jī)溶劑，其對(duì)人體或生態(tài)系統(tǒng)具有不良效應(yīng)?？諝馕廴疚镏饕校阂谎趸?CO)、氮氧化合物(NOx)、碳?xì)浠衔?、硫氧化合物和顆粒物(PM)等。大氣污染的具體表現(xiàn)主要有：形成酸雨、酸霧；臭氧層空洞；光化學(xué)煙霧；室內(nèi)空氣污染(指家用燃料的燃燒、烹調(diào)、吸煙產(chǎn)生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各種建筑材料和裝飾材料釋放出的甲醛、苯等有機(jī)物造成的污染等，其中CO與血紅蛋白作用會(huì)使血液失去輸氧能力，導(dǎo)致CO中毒)。霧霾霧和霾的統(tǒng)稱?？諝庵械幕覊m、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成視覺障礙的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及顆粒物(PM)這三項(xiàng)是霧霾主要污染物，前兩者為氣態(tài)污染物，最后一項(xiàng)顆粒物才是加重霧霾天氣污染的罪魁禍?zhǔn)住?.水體污染水體污染是指過量有害物質(zhì)進(jìn)入水中造成的污染。導(dǎo)致水體污染的物質(zhì)主要有兩大類，一類是重金屬污染，如重金屬Hg、Cd、Pb、Cr等進(jìn)入水中形成的污染，這些重金屬主要來自于化工、冶金、電子、電鍍等排放的工業(yè)廢水。另一類是植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染：水中高濃度的N、P等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化而形成的污染。它主要是由進(jìn)入水中腐爛的含蛋白質(zhì)的物質(zhì)、含磷洗滌劑及大量使用磷肥造成的。3.固體廢棄物造成的污染主要是指生活垃圾、工業(yè)廢料隨意堆放造成的污染，目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及廢舊電池造成的重金屬污染。垃圾污染范圍廣泛，對(duì)環(huán)境及生物的不良影響途徑多樣。4.環(huán)境保護(hù)的措施(1)工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。(2)工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放，限制使用含磷洗滌劑。(3)回收、限制難降解塑料，研制可降解塑料。答案深度思考當(dāng)今環(huán)境污染主要存在以下幾方面問題：(用物質(zhì)化學(xué)式或元素名稱填寫相關(guān)原因)(1)酸雨形成原因主要是_和_。(2)光化學(xué)煙霧主要是_、碳?xì)浠衔镌斐傻摹?3)臭氧空洞主要是_、氮氧化合物等的排放引起的。(4)溫室效應(yīng)主要是由于大氣中_等的含量的不斷增加造成的。(5)白色污染_等難降解塑料的大量使用。(6)赤潮含_洗衣粉的大量使用，工、農(nóng)業(yè)及城市生活污水的任意排放。SO2氮氧化合物氮氧化合物氟氯代烴CO2聚乙烯磷題組一臭氧層空洞題組一臭氧層空洞1.大氣平流層中O2吸收紫外線可變成臭氧(O3)，而冰箱中的制冷劑氟利昂在紫外線作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，從而破壞平流層中的臭氧層。同樣超音速飛機(jī)的尾氣及發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的NO也能加快O3的分解，反應(yīng)式如下：NOO3=NO22O；NO2O=NOO2。請(qǐng)寫出總的反應(yīng)式：_；其中NO的作用是_和_。解析答案解析答案題組二題組二 水源污染水源污染(富營(yíng)養(yǎng)化富營(yíng)養(yǎng)化)2.工、農(nóng)業(yè)及城市生活污水中含磷。家用洗滌劑是污水中磷的一個(gè)重要來源(洗滌劑中含有磷酸鈉)。關(guān)于處理污水時(shí)要不要除去磷的說法正確的是()A.磷是生物所需的營(yíng)養(yǎng)元素，不必除去B.含磷的污水是很好的肥料，不必除去C.含磷污水排到自然水中引起藻類增殖，使水變質(zhì)，必須除去D.磷對(duì)人無毒，除去與否都無關(guān)緊要解析解析含磷的污水是水污染的重要來源之一，這種富含營(yíng)養(yǎng)元素(N、P等)的污水排入自然水中，會(huì)使水中微生物和藻類大量繁殖、生成、腐敗，從而使水中的溶解氧大量減少，引起水中生物死亡、水質(zhì)惡化，降低了水的使用價(jià)值。答案答案C答案3.我國沿海出現(xiàn)了大面積赤潮。赤潮是紅藻、藍(lán)藻等在較短時(shí)間內(nèi)大量繁殖形成的，它造成的嚴(yán)重后果是_。赤潮是水體富營(yíng)養(yǎng)化的結(jié)果，主要是因?yàn)開等，使水中含有大量的_元素對(duì)應(yīng)的離子。為了防止水污染，我國許多地區(qū)已經(jīng)對(duì)洗衣粉的成分加以限制，不得再銷售含有_(填字母)的洗衣粉。A.硅酸鈉 B.烷基苯磺酸鈉C.三聚磷酸鈉 D.蛋白質(zhì)藻類消耗水中的溶解氧，造成水質(zhì)惡化和魚類死亡濫用氮肥、磷肥、農(nóng)藥和城鎮(zhèn)廢水任意排放氮、磷C解析答案題組三酸雨形成及治理題組三酸雨形成及治理4.自然界中“酸雨”形成的原因主要是() A.未經(jīng)處理的工業(yè)廢水的任意排放B.大氣中二氧化碳含量增多C.工業(yè)上大量燃燒含硫的燃料和金屬礦石的冶煉D.汽車排放的尾氣和燃料不完全燃燒產(chǎn)生的氣體解析解析自然界中的酸雨主要是硫酸型酸雨，這是由于大氣中SO2和SO3含量過高造成的，形成這種情況的主要原因是工業(yè)上大量燃燒含硫的燃料和金屬礦石的冶煉，汽車尾氣的排放不是主要原因。C答案5.某研究性學(xué)習(xí)小組計(jì)劃研究當(dāng)?shù)厮嵊甑男纬蛇^程，于是取來雨水作水樣進(jìn)行測(cè)定，隨時(shí)間的推移，多次測(cè)定該樣品的pH，得到如下數(shù)據(jù)：(1)雨水樣品放置時(shí)pH變化的主要原因?yàn)開(用化學(xué)方程式表示)。由此可以得出酸雨的形成過程可能是_。時(shí)間(h)開始81624324048pH5.04.84.54.34.24.04.02H2SO3O2=2H2SO4雨水溶解二氧化硫生成亞硫酸，亞硫酸又被空氣中的氧氣氧化為硫酸，降落下來形成酸雨答案(2)如果將剛?cè)拥纳鲜鲇晁妥詠硭嗷旌?，pH將_(填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是_，二氧化硫表現(xiàn)_性。減小自來水中的氯氣(或次氯酸)把還原亞硫酸氧化成硫酸6.SO2主要來自于硫酸工廠的廢氣和含硫礦物的燃燒。答案(1)若用Na2SO3溶液來吸收工廠的SO2尾氣，加熱吸收液可獲得高濃度的NaHSO3，變廢為寶。寫出主要的化學(xué)方程式：_。(2)為除去燃料中的硫，可采用如圖脫硫工藝。寫出主要的化學(xué)方程式：_。答案題組四汽車題組四汽車尾氣尾氣7.汽車尾氣(含有烴類、CO、SO2與NO等物質(zhì))是城市空氣的污染源之一。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”(用鉑、鈀合金作催化劑)。它的特點(diǎn)是使CO和NO反應(yīng)，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒及SO2的轉(zhuǎn)化。( 1 ) 寫 出 一 氧 化 碳 與 一 氧 化 氮 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式_。答案(2)“催化轉(zhuǎn)換器”的缺點(diǎn)是在一定程度上提高空氣的酸度，其原因是_。(3)控制城市空氣污染源的方法可以有_(填字母)。A.開發(fā)氫能源 B.使用電動(dòng)車C.植樹造林 D.戴上呼吸面具SO2轉(zhuǎn)化成SO3，SO3遇水生成硫酸ABC返回二、綠色化學(xué)1.綠色化學(xué)有關(guān)概念(1)核心：利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的污染。又稱為“環(huán)境無害化學(xué)”、“環(huán)境友好化學(xué)”、“清潔化學(xué)”。綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物，這是一門從源頭上減少或消除污染的化學(xué)。(2)綠色化學(xué)的研究主要圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化開展的，因此化學(xué)反應(yīng)及其產(chǎn)物具有以下特征：a.采用無毒、無害的原料；b.在無毒、無害的條件(包括催化劑、溶劑)下進(jìn)行；c.產(chǎn)品應(yīng)該是環(huán)境友好的；d.具有“原子經(jīng)濟(jì)性”，即反應(yīng)具有高選擇性、極少副產(chǎn)物，甚至實(shí)現(xiàn)“零排放”。此外，它還應(yīng)當(dāng)滿足“物美價(jià)廉”的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。2.原子經(jīng)濟(jì)性原子經(jīng)濟(jì)性在化學(xué)合成特別是有機(jī)合成中非常重要，在合成反應(yīng)中減少廢物的關(guān)鍵是提高選擇性問題，即選擇最佳反應(yīng)途徑，使反應(yīng)物原子盡可能多地轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物原子，最大限度地減少副產(chǎn)物，才會(huì)真正減少廢物的生成。美國著名有機(jī)化學(xué)家B.M.Trost在1991年首先提出“原子經(jīng)濟(jì)性”的概念：認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使之結(jié)合到目標(biāo)分子中(如完全的加成反應(yīng)：AB=C)，達(dá)到零排放。原子經(jīng)濟(jì)性可用原子利用率來衡量，其定義可表示為原子利用率 100%。經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地減少了廢物的排放。答案1.工業(yè)上合成氨的原料之一為氫氣，其來源之一是利用石油氣的有關(guān)成分如丙烷(C3H8)制取。以下途徑，假設(shè)反應(yīng)都能進(jìn)行，從經(jīng)濟(jì)效益考慮最合理的反應(yīng)是()C解析答案2.在“綠色化學(xué)工藝”中，理想狀態(tài)是原子利用率為100%。在用CH3CCH合成CH2=C(CH3)COOCH3的過程中，欲使原子利用率達(dá)到最高，還需要其他的反應(yīng)物有()A.CO和CH3OHB.CO2和H2OC.H2和CO2D.CH3OH和H2解析解析從原子守恒和綠色化學(xué)的思想出發(fā)：CH3CCH其他的反應(yīng)物 CH2=C(CH3)COOCH3，則其他的反應(yīng)物的原子組成為C2H4O2，只有選項(xiàng)A中的物質(zhì)按等物質(zhì)的量混合符合題意。A解析答案返回3.“綠色化學(xué)”又稱環(huán)境無公害化學(xué)。下列敘述符合“綠色化學(xué)”原則的是()A.綠色化學(xué)的核心是利用化學(xué)原理對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染進(jìn)行治理B.大量用純液態(tài)有機(jī)物代替水作溶劑C.研制新型殺蟲劑，使它只對(duì)目標(biāo)昆蟲有毒殺作用而對(duì)其他昆蟲無害D.工業(yè)上用廢銅制取膽礬CuSO45H2O：D解析解析“綠色化學(xué)”要求從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，不產(chǎn)生廢棄物，原子利用率為100%，A項(xiàng)錯(cuò)；純液態(tài)有機(jī)溶劑一般有毒，代替水作溶劑，會(huì)加劇環(huán)境污染，B項(xiàng)錯(cuò)。解析答案1.(2015江蘇，1)“保護(hù)環(huán)境”是我國的基本國策。下列做法不應(yīng)該提倡的是()A.采取低碳、節(jié)儉的生活方式B.按照規(guī)定對(duì)生活廢棄物進(jìn)行分類放置C.深入農(nóng)村和社區(qū)宣傳環(huán)保知識(shí)D.經(jīng)常使用一次性筷子、紙杯、塑料袋等解析解析D項(xiàng)，經(jīng)常使用一次性筷子、紙杯會(huì)浪費(fèi)木材，破壞森林，塑料袋的使用會(huì)造成“白色污染”，不應(yīng)該提倡。D解析答案2.(2015福建理綜，6)下列制作鉛筆的材料與相應(yīng)工業(yè)不對(duì)應(yīng)的是()A.橡皮擦橡膠工業(yè) B.鋁合金片冶金工業(yè)C.鉛筆芯電鍍工業(yè) D.鉛筆漆涂料工業(yè)解析解析A項(xiàng)，橡皮擦的原料是橡膠，屬于橡膠工業(yè)制品，正確；B項(xiàng)，鋁合金片的材料是金屬，涉及金屬的冶煉，與冶金工業(yè)有關(guān)，正確；C項(xiàng)，鉛筆芯的主要原料是石墨，其制造與電鍍工業(yè)無關(guān)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鉛筆桿外邊刷的油漆屬于涂料，與涂料工業(yè)有關(guān)，正確。C解析答案3.(2015天津理綜，1)下列有關(guān)“化學(xué)與生活”的敘述不正確的是()A.點(diǎn)燃爆竹后，硫燃燒生成SO3B.中國古代利用明礬溶液的酸性清除銅鏡表面的銅銹C.服用阿司匹林出現(xiàn)水楊酸反應(yīng)時(shí)，用NaHCO3溶液解毒D.使用含鈣離子濃度較大的地下水洗衣服，肥皂去污能力減弱解析解析A項(xiàng)，硫燃燒生成的產(chǎn)物為SO2 ，不是SO3 ，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，明礬溶液因Al3 水解而呈酸性，銅銹的成分主要是Cu2(OH)2CO3，Cu2(OH)2CO3能溶于酸性溶液，故可用明礬溶液的酸性清除銅鏡表面的銅銹，正確；C項(xiàng)，水楊酸中含有羧基，可與NaHCO3溶液反應(yīng)放出CO2，故服用阿司匹林出現(xiàn)水楊酸反應(yīng)時(shí)，可用NaHCO3溶液解毒，正確；D項(xiàng)，使用含鈣離子濃度較大的地下水洗衣服時(shí)，肥皂中的有效成分高級(jí)脂肪酸鈉會(huì)與鈣離子反應(yīng)生成高級(jí)脂肪酸鈣沉淀，從而使肥皂去污能力減弱，正確。答案答案A解析答案4.(2015四川理綜，1)下列物質(zhì)在生活中應(yīng)用時(shí)，起還原作用的是()A.明礬作凈水劑B.甘油作護(hù)膚保濕劑C.漂粉精作消毒劑D.鐵粉作食品袋內(nèi)的脫氧劑解析解析A項(xiàng)，明礬作凈水劑是因?yàn)樗苡谒傻腁l(OH)3膠體具有較大的表面積，能夠吸附水中的懸浮物而沉降，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，甘油作護(hù)膚保濕劑是因?yàn)樗哂形鼭裥?，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，漂粉精作消毒劑是因?yàn)樗哂袕?qiáng)氧化性，能夠殺死水中的細(xì)菌和病毒，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鐵粉作食品袋中的脫氧劑是因?yàn)殍F粉具有還原性，能夠和氧氣發(fā)生反應(yīng)，降低食品袋中的氧氣濃度，正確。答案答案D解析答案5.(高考選項(xiàng)組合題)化學(xué)與日常生活密切相關(guān)。下列說法錯(cuò)誤的是()A.燃料的脫硫脫氮、SO2的回收利用和NOx的催化轉(zhuǎn)化都是減少酸雨產(chǎn)生 的措施 (2015浙江理綜，7D)B.裝飾材料釋放的甲醛會(huì)造成污染(2014海南，1D)D.福爾馬林可作食品的保鮮劑 (2014四川理綜，1C)解析解析酸雨的形成主要是SO2和氮氧化物的過度排放造成的，燃料的脫硫脫氮、SO2的回收利用和氮氧化物的催化轉(zhuǎn)化都可以減少SO2、氮氧化物的排放，可以減少酸雨的產(chǎn)生，A項(xiàng)正確；銨根及氨氣中的氮元素均是3價(jià)，利用氧化劑將其氧化為氮?dú)?，可以進(jìn)行廢水處理也可以借助于電解法轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，C項(xiàng)正確；福爾馬林是甲醛的水溶液，甲醛有毒，不能作食品的保鮮劑，D項(xiàng)不正確。答案答案D解析答案6.(2014天津理綜，1)化學(xué)與生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性B.用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可減少白色污染C.大量燃燒化石燃料是造成霧霾天氣的一種重要因素D.含重金屬離子的電鍍廢液不能隨意排放解析解析鐵表面鍍鋅，發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，Zn作負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e作正極，O2、H2O在其表面得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，鐵受到保護(hù)，A正確；聚乳酸塑料能自行降解，聚乙烯塑料則不能，因此用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料將加劇白色污染，B不正確；燃燒化石燃料時(shí)，產(chǎn)生大量煙塵、CO等有害物質(zhì)，是造成霧霾天氣的原因之一，C正確；重金屬離子有毒性，含有重金屬離子的電鍍廢液隨意排放，易引起水體污染和土壤污染，應(yīng)進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后再排放，D正確。答案答案B7.2012四川理綜，29(1)(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題，將煙氣通過裝有石灰石漿液的脫硫裝置可以除去其中的二氧化硫，最終生成硫酸鈣。硫酸鈣可在下圖所示的循環(huán)燃燒裝置的燃料反應(yīng)器中與甲烷反應(yīng)，氣體產(chǎn)物分離出水后得到幾乎不含雜質(zhì)的二氧化碳，從而有利于二氧化碳的回收利用，達(dá)到減少碳排放的目的。解析答案請(qǐng)回答下列問題：(1)煤燃燒產(chǎn)生的煙氣直接排放到空氣中，引發(fā)的主要環(huán)境問題有_(填字母)。A.溫室效應(yīng) B.酸雨C.粉塵污染 D.水體富營(yíng)養(yǎng)化解析解析煤燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有的粉塵會(huì)造成粉塵污染，含有的二氧化硫(與空氣接觸可產(chǎn)生三氧化硫)會(huì)造成酸雨，二氧化碳可以造成溫室效應(yīng)，故應(yīng)選A、B、C。ABC解析答案(2)在煙氣脫硫的過程中，所用的石灰石漿液在進(jìn)入脫硫裝置前，需通一段時(shí)間的二氧化碳，以增加其脫硫效率；脫硫時(shí)控制漿液的pH，此時(shí)漿液含有的亞硫酸氫鈣可以被氧氣快速氧化生成硫酸鈣。二氧化碳與石灰石漿液反應(yīng)得到的產(chǎn)物為_。解析解析因CO2CaCO3H2O=Ca(HCO3)2，故二氧化碳與石灰石漿液反應(yīng)得到的產(chǎn)物為Ca(HCO3)2；Ca(HCO3)2(或碳酸氫鈣)解析答案亞硫酸氫鈣被足量氧氣氧化生成硫酸鈣的化學(xué)方程式為_。解析解析1 mol Ca(HSO3)2被氧氣氧化肯定生成1 mol CaSO4，根據(jù)S元素守恒，還要有H2SO4生成，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(HSO3)2O2=CaSO4H2SO4。Ca(HSO3)2O2=CaSO4H2SO4返回