高中化学 专题六 从污染防治到绿色化学 6.2 绿色化学与可持续发展课件 苏教版选修2

(1)设计不使用易挥发的有机溶剂，以水溶液或非挥发性有机溶 剂为介质的涂料。
(2)设计的颗粒状或粉状的产品，微粒直径应大于10 μm，避免 随人的呼吸进入呼吸系统，引起危害。
(3)设计可被微生物降解的塑料，如由乳酸聚合生成的聚乳酸树 脂。
(4)开发清洁能源，如生产异构化烷烃含量高的清洁汽油(它具有 高的辛烷值，即抗爆性强)，取代加有含铅化合物的汽油。
1. 绿色化学的含义
绿色化学要求利用化学原理从源头
，
在化工产品的设计、生产及应用中有消害除物污质染的 减少或消除 。
绿色化学要求
和 使用和产生
过程以“
”(atomeconomy)为基本原则，
在获取新物质的化化学学反反应应中充分利用参与化反学应工的业原料的每个
原子，原实子现经“济
”(Zero emission)。
【例 2】从原料和环境方面的要求看，绿色化学提出一个提高 原子利用率的要求，尽可能不采用那些对产品的化学组成来 说没有必要的原料。现有下列 3 种合成苯酚的反应路线：
其中符合原子节约要求的生产过程是
( )。
A．只有①
B．只有②
C．只有③
D．①②③
解析 ③直接氧化，一步反应的产率更高，而且生成的丙酮也 是重要的化工试剂。
最安全 最具选择 最有效
【慎思1】 产品绿色化的特征是什么？ 提示 产品的使用不会引起人类的健康问题和环境污染问题， 不会对生态环境造成危害；产品失去使用价值后，可以再生 循环利用制造新产品，或者可以在环境中降解为无害物质。 绿色化学的核心内容是什么？ 提示 ①原子的经济性 ②不使用和产生有害、有毒物质生身产的、生活领、域对已生经态离环不境开的 化学产品也，是但不化可 忽视的。唯一的出路是危生害产和使用对人类和环破境坏无害的化学 产品。人们渴望对人类和环境无害的绿色化学产品。
绿色化学产品的特征是：产品的使用不会引起
和
，不会
；产品失去
使用价值后，可以
造成新产品人，类或的者健可康以问题
临相界对二分氧子化质碳量和比液较态小二的氧有化机碳化扩合液散物态速，率如固碳态，原可子以数很在好地 的
脂肪烃、卤代烃、醛、酮、酯等；若快再加入适当 溶解
的石蜡、油脂、，蛋又白可质以、溶重解金许属多等工。业因材此料，，可如以聚用20合超以物内、重油、
或
表面活性剂
代替工业有机溶剂。
液态二氧化碳
临界二氧化碳
(4)设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成 物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。
(5)溶剂和辅料是较安全的——尽量不用辅料(如溶剂或析出剂)， 当不得已使用时，尽可能应是无害的。
(6)设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量， 还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的 温度和压强下进行。
(7)用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的，原料应 能回收而不是使之变坏。
(8)尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于 保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程)，因为进行这 些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。
(9)催化作用——催化剂(尽可能是具有选择性的)比符合化学计量 数的反应物更占优势。
答案 C
提高原子的利用率是指原料分子中的原子尽可能地转移到目标 物质的分子中
【体验 2】绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利
预期产物的分子量 用率表示反应物的原子量总和×100%。在下列制备环氧乙烷
的反应中，原子利用率最高的是
( )。
解析 本题以工业制备环氧乙烷的4种方法为例，以介绍“绿色 化学”和判断 “原子利用率”，是信息迁移型试题，考查自学 能力。由于C项反应式只有一个生成物，其原子利用率为100%， 所以本题不用计算比较立即可得到答案为C。
(10)要设计降解——按设计生产的生成物，当其有效作用完成后， 可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。
(11)防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法， 在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。
(12)特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中， 反应物(包括其特定形态)的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着 火等化学事故的可能性降至最低。
【例1】 下列做法中不符合“绿色化学”思想的是 ( )。 A．以水性涂料代替油性涂料 B．以无磷洗涤剂代替含磷洗涤剂 C．实验后的有毒有害物质应分类收集，统一处理 D．在通风橱中制取氯气时不用NaOH溶液吸收尾气
解析 A．关于水溶性涂料和油性涂料问题：水性涂料水为稀释 剂，油性涂料就会以甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等有机溶剂为稀 释剂，二者用途不同，比如，用在工业建筑大楼，办公大楼内 外墙，就用水性的较好；如用在金属机件上，管道，罐体会用 到防腐隔热的油性涂料，但是后者由于用到有机溶剂来溶解稀 释，会污染环境。B.含磷洗涤剂会导致水体富营养化；D.在通风 橱中制取氯气，多余氯气仍然会排入大气中，因此要进行尾气 处理。
零排放
2．绿色化学的主要原则
一些化学家曾提出绿色化学的12条原则，其中关键的是：使
用
、
的原料或
；生产利
用的无化毒学反应是无原害子经济反应，即可生再产生中资使源用的反应物在反
应中被
，反应物中各元素的原子 转入生成
物中；生产过程使用的催化剂是
，、
性的充，分使利用用的溶剂也应是 、
的全；部生产过程的能
耗需要的物，质最，好应能尽在量使发生无毒下实无现害；选的有择几高化率选学和生择产过程中降
生产过程中
的反应，同时解决 农业性 生物的性问题。
可再生
污染严重
资源枯竭
2．催化剂绿色化
利催用化一剂些的新使的用催提化高剂了，反找应到速了率许、多生新产的效合率成化。合化物学的家反研应究路并 线，减少了化学转化的步骤和使用的试剂，避免了反应废物 的增加。
但是，许多催化剂
，要求的反应条件
。
如何设计和使用高效无害的催化剂，也就成了绿色化学的重
要内容。如一类结晶有型剧的毒
，具有 较的苛微刻孔结构，
能在分子水平上筛分物质，可作为分子筛。分子筛在催化剂
领域中占有重要的地位。
硅铝酸盐
均一
3．溶剂的绿色化
科学家研究发现，温度低于31 ℃、压强超过7.38 MPa时，
二氧化碳处于
(supercritical)状态；当温度低于31 ℃
时，只要压强超足临够界大，就可以得到 或 二氧化碳。超
低到最低程度，得无到毒的产无品害在不能使用后要可 要低成无
害物质。常温常压
化学意外事故
危害性
降解
1.现原代料的绿许色多化有机合成工艺使用不可再生的
为原
料，在生产过程中，尤其在各种氧化反应阶石段油，炼存制在产较品多的污
染严重的反应。化学家研究发现可以使用
、
原
材料等
资源代替石油产品来制备有机化合物，从而避免
答案 C
第二单元 绿色化学与可持续发展
什么是绿色食品？ 提示 绿色食品不是指食品的颜色，这里的绿色是环保、无 毒、无污染。
1．认识什么是绿色化学，理解提出绿色化学的背景和宗旨。
2．能举例说明实施绿色化学的生产方针，了解绿色化学生产的 典型实例。了解实施绿色化学要在哪些方面对传统化工生产 的设计和工艺进行改进。了解什么样的产品才是绿色化学产 品。
在环境中
为无害物质。
环境污染问题
对生态环境造成危害
再循环利用
降解
现在，已有多种绿色化学产品问世。例如，化学杀虫剂的新品
种——二酰基肼，它能模仿昆虫体内一种蜕化素的作用，引发
昆虫蜕皮，调节昆虫发育，从而扰乱昆虫的生长发育，使昆虫
停食死亡。同时，它对其他动物则是安全的，而且用量低，是
目前
、
、
的昆虫控制剂之一。
答案 D
绿色化学的十二条原则中关键是： ①使用无害、无毒原料或可再生资源 ②原子经济性 ③催化剂和溶剂无毒、无害 ④反应低耗能
【体验战1】略举以措节。能下减列排做为法基违础背的发低展碳低经碳济经是济保的持是社会可持( 续发)展。的 A．发展氢能和太阳能 B．限制塑料制品的使用 C．提高原子利用率，发展绿色化学 D．尽量用纯液态有机物代替水作溶剂 解析 纯液态有机物多为烃，用有机物代替水作溶剂与“节 能减排”的思想相违背。 答案 D
【慎思③2物】质可再生，循环使用。 你对“原子的经济性”如何理解？
提示 原子的利用率要尽可能最大(100%)
【慎思3】
(1)防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。
(2)讲原子经济——应该设计这样的合成程序，使反应过程中所用 的物料能最大限度地进到终级产物中。
(3)较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通 的方法，使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很 小最好无毒的物质。