环境保护与绿色化学 导学案 高中化学新人教版必修第二册(2022年)

第八章化学与可持续发展
第三节环境保护与绿色化学
1．了解常见的环境问题，认识保护自然环境对人类可持续发展的重要性。

2．了解绿色化学和原子经济的有关知识，加强环境保护意识并培养绿色化学的理念。

一．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。

全球性和区域性环境问题包括： 酸雨 、 臭氧层破坏 、 温室效应 等。

此外，还应了解光化学烟雾主要是由 碳氢化合物 、 氮氧化物 等造成的， 白色污染 即聚乙烯(或聚苯乙烯)塑料的大量使用所造成的污染， 水华、赤潮 是由含磷洗衣粉的大量使用及废水的任意排放造成的等等。

2．工业“三废”问题：“三废”是指 废气 、 废水 、 废渣 。

除了自然因素外，大气污染主要来自 化石燃料 的燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物；工业生产中废水的任意排放会导致土壤、水源的污染；废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染和资源回收利用两个重要目的。

中学常见的污染环境的气体及其防治
SO 2：工业上用 石灰乳 吸收，实验室用 氢氧化钠溶液 吸收。

NO x ：用 氢氧化钠溶液 吸收。

H 2S ：用 氢氧化钠溶液 吸收。

Cl 2、Br 2、HCl ：用 氢氧化钠溶液 吸收，Cl 2、Br 2还可用 二氧化硫水溶液 吸收。

CO ：用 搜集燃烧 的方法除去。

二．原子经济和绿色化学
1．原子经济：原子经济要求反应物的原子 全部 转化为目标产物，原子利用率达到 100% ，也就是说在化学反应过程中不产生任何废弃物。

化学反应的原子经济性好坏是用原子利用率来衡量的。

原子利用率＝期望产物的总质量生成物的总质量
×100% 其特点是：①最大限度地利用原料；②最大限度地减少废物排放。

2．绿色化学
“绿色化学”的核心就是 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 。

其特点是：
①开发绿色反应，将原子利用率提高到100%；②使用无毒无害的原料；③选用无毒无害的催化剂；④使用
无毒无害的溶剂；⑤发展“绿色工艺”；⑥开发和生产绿色产品。

【特别提醒】
无机反应中的化合反应和有机反应中的加成反应、加聚反应的原子利用率均为100%。

绿色化学：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。

按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是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% 。

【七大环境问题】
环境问题主要污染物主要危害
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、NO x土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层破坏氟氯代烷、NO x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、NO x刺激人体器官,特别是人的呼吸系统,使人生病甚至死亡
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。

③易被动物当作食物吞入,导致动物死亡
赤潮和水华废水中含氮、磷元
素的营养物质
使水体富营养化,导致水中藻类疯长,消耗水中溶解的氧,使水体变得浑浊、
水质恶化
PM2.5 颗粒物污染空气,形成雾霾天气,增加交通事故,危害人体健康
1．下列有关化学与生活、生产的叙述错误的是（ ）
A ．推广“低碳经济”，减少温室气体的排放
B ．利用晶体硅制作的太阳能电池将太阳能直接转化为电能
C ．采用催化设施，将汽车尾气中CO 和NO 转化为无害气体
D ．推进小火力发电站的兴建，缓解地方用电困难，促进地方经济的快速发展
【答案】D
【解析】A ．推广“低碳经济”，节约化石能源，合理的开发新能源，推广清洁能源，促进人与自然环境的和谐，故A 正确；B ．硅属于半导体材料，利用晶体硅制作的太阳能电池能将太阳能直接转化为电能，故B 正确；C ．安装有汽车尾气催化光解设施，它能将汽车尾气中CO 和NO 反应222CO 2NO N 2CO +=+催化剂生成可参与大气生态环境循环的无毒气体氮气和二氧化碳，有利于节能减排、保护环境，故C 正确；D ．火力发电是将煤的化学能转化为水的内能，水蒸气膨胀做功转化为汽轮机的机械能，汽轮机带动发电机转动将机械能转化为电能，煤的主要成分中含有碳元素，另外还含有少量硫、氮元素，在燃烧过程中，煤中的硫、氮元素会转化成二氧化硫、二氧化氮，释放到大气中，形成酸雨，同时产生粉尘和其它有害气体，造成环境污染，所以小火力发电站不应推进，故D 错误；答案选D 。

2．“可持续发展问题对科学的挑战——绿色化学”是目前化学发展的主题之一。

下列不属于绿色化学科技内容的是（ ）
A ．在厂房周边多种草、种树、种花
B ．以绿色意识为指导，采用对环境无污染的、经济上可行的化学生产过程
C ．利用无毒原料，在生产的各个环节都实现无环境污染的生产工艺
D ．生产过程中，充分利用原料的全部原子，实现零排放和零污染
【答案】A
【解析】A.在厂房周边多种草、种树、种花可美化环境、净化空气，但与“绿色化学”无关，A 符合题意；
B.以绿色意识为指导，采用对环境无污染的、经济上可行的化学生产过程，就可以减少对环境的污染和破坏，符合“绿色化学”要求，B 不符合题意；
C.利用无毒原料，在生产的各个环节都实现无环境污染的生产工艺，就可以在生产各个环境减少对环境的污染，符合“绿色化学”要求，C 不符合题意；
D.生产过程中，充分利用原料的全部原子，实现零排放和零污染，杜绝了环境污染，符合“绿色化学”要求，D 不符合题意；故合理选项是A 。

3．由氯乙烯（CH 2=CHCl ）制得的聚氯乙烯（
）可用来制造多种包装材料，下列有关说法
错误的是（ ）
A ．聚氯乙烯属于高分子化合物
B．氯乙烯可由乙烯与氯化氢加成制得
C．由氯乙烯制得聚氯乙烯符合“原子经济”
D．大量使用聚氯乙烯塑料可造成白色污染
【答案】B
【解析】A.聚氯乙烯的分子式为(C2H3Cl)n，其相对分子质量一般很大，其本身就属于高分子化合物，A正确；B.乙烯和氯化氢加成得到的是氯乙烷，氯乙烯是由乙炔和氯化氢加成制得，B错误；C.氯乙烯制得聚氯乙烯的过程中，没有其他产物生成，所有原子都构成了目标产物，所以这个过程符合“原子经济”，C正确；D正确；故合理选项为B。

4．2017年4月22日是第48个“世界地球日”，我国的宣传主题为：“珍惜地球资源，转变发展方式，倡导低碳生活”。

下列有关活动或行为不符合这一主题的是（）
A．采用绿色化学工艺，使原料尽可能转化为产品B．大量开采煤和石油，以满足生产和生活的要求
C．对燃料进行脱硫处理，对工业废气进行净化后再排放D．节约能源，提高能源利用率
【答案】B
【解析】A.采用绿色化学工艺，使原料尽可能转化为产品，符合绿色环保要求，A正确；B.大量开采煤和石油，就会造成化石能源浪费，同时会造成环境污染，不符合绿色环保要求，B错误；C.对燃料进行脱硫处理，对工业废气进行净化后再排放，不仅保护了环境，同时也使废物资源化，符合绿色环保要求，C正确；D.节约能源，提高能源利用率，既满足了人们对资源的利用，同时也保护了环境，D合理；故合理选项是B。

5．十九大报告指出:建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。

必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念.....，实行最严格的生态环境保护制度，形成绿色发展方式和生活方式。

则下列说法不正确的是A．PM2.5是指粒径不大于2.5µm的可吸入悬浮颗粒物
B．以液化石油气代替燃油可减少大气污染
C．生活污水可灌溉庄稼，所以能排放到自然界水体中
D．创新生产工艺，实现电动机车替代燃油机车符合绿色发展方式
【答案】C
【解析】A．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5μm的悬浮颗粒物，它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重，选项A正确；B．液化石油气含有杂质少，燃烧更充分，燃烧时产生的一氧化碳少，对空气污染小，减少大气污染，选项B正确；C．生活污水可导致水体污染，若是含磷污水会造成水体富营养化，导致水华、赤潮等，选项C不正确；D、燃油中含有碳元素，燃烧会释放
出大量的二氧化碳，因此实现电动机车替代燃油机车符合绿色发展方式，选项D正确。

答案选C。

6．光化学烟雾的形成机理如图所示。

下列叙述错误的是（）
A．光化学烟雾的分散剂是空气
B．氧原子是产生光化学烟雾的催化剂
C．PAN（）属于有机物
D．光化学烟雾与氮氧化物和碳氢化合物大量排放有关
【答案】B
【解析】A．光化学烟雾的二次污染物O3、醛类、PAN及硝酸分散在空气中，分散剂为空气，故A正确；B．根据示意图，氧原子是中间体，不是产生光化学烟雾的催化剂，故B错误；C．PAN()
中含有碳元素，属于有机物，故C正确；D．由图示知光化学烟雾的形成与氮氧化合物和碳氢化合物的大量排放有关，故D正确；答案选B。

7．下列有关生活和生产中的化学知识描述正确的是（）
A．合成纤维和光导纤维都是有机高分子化合物
B．铝合金的大量使用归功于人们能使用焦炭等还原剂从氧化铝中获得铝
C．发电厂的燃煤在燃烧时加入适量石灰石，有利于环境保护
D．因为食盐能使细菌等蛋白质发生变性，所以用食盐腌制过的食品能较长时间不变质
【答案】C
【解析】A．合成纤维是有机高分子化合物，光导纤维的成分是二氧化硅，不是有机高分子化合物，故A 错误；B．一般来说，活泼金属用电解法；铝是活泼金属，所以采用电解法冶炼，故B错误；C．CaCO3分解生成CaO和CO2，CaO与SO2反应生成的是CaSO3，亚硫酸钙，亚硫酸钙再进一步氧化才会生成硫酸钙，可以减少SO2的排放，故C正确；D．食盐不能使蛋白质发生变性，故D错误｡故选C｡
8．下列措施不符合节能减排的是（）
A．大力发展火力发电，解决电力紧张问题
B．在屋顶安装太阳能热水器为居民提供生活用热水
C．用石灰对煤燃烧后形成的烟气脱硫，并回收石膏
D．用杂草、生活垃圾等有机废弃物在沼气池中发酵产生沼气，作家庭燃气
【答案】A
【解析】A、火力发电不能减少有害物质的排放，不符合节能减排，选项A错误；B、太阳能热水器是将太阳能转化为热能，不会产生环境污染，选项B正确；C、用石灰对煤燃烧后形成的烟气脱硫，可以将有害气体二氧化硫转化为硫酸钙，减少环境污染，选项C正确；D、沼气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧后产生水和二氧化碳，对空气无污染，选项D正确。

答案选A。

9．下列说法正确的是（）
A．白色污染是指橡胶造成的污染
B．硫和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质
C．汽车尾气的排放是造成温室效应的主要原因
D．含磷洗涤剂的使用是造成水体富营养化的主要原因
【答案】B
【解析】A、白色污染是指难降解的塑料垃圾(多指塑料袋)所造成的污染，故A错误；B、硫和氮的氧化物，与水反应可生成H2SO4和HNO3，是形成酸雨的主要物质，故B正确；C、CO2的排放是造成温室效应的主要原因，故C错误；D、大量的氮、磷、钾等元素大量进入水中，造成水体富营养化，故D错误。

故选B。

10．化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。

下列说法正确的是（）
A．为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药
B．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
C．实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源
D．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用
【答案】D
【解析】A.化肥和农药虽然能提高农作物产量和质量，但会污染环境、影响人体健康，不能大量使用，A
错误；B.绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除对环境的污染，B错误；C.化石燃料属于不可再生能源，故仍需开发新能源缓解能源缺乏的问题，C错误；D.垃圾可分类回收利用，节约能源，D正确。

答案选D。

11．环境污染已成为人类社会面临的重大威胁,各种污染数不胜数。

下列名词与环境污染无关的是（）①温室效应②赤潮③酸雨④光化学污染⑤臭氧层空洞⑥水俣病⑦潮汐⑧大脖子病
A．①②③B．⑦⑧C．①④⑥D．②⑤⑦
【答案】B
【解析】①温室效应：人类活动使空气中CO2含量大幅度提高，造成全球气候变暖，发生自然灾害，与环境污染有关；②赤潮和水华：大量含氮、磷肥料的生产和使用，含磷洗涤剂产生的污水未经处理即行排放，使海水、湖水中富含N、P等植物所需的营养物质，致使水体生态平衡被破坏，水中含氧量急剧减少，水生动、植物大量死亡。

若发生在淡水中称“水华”，发生在海水中称“赤潮”，与环境污染有关；③酸雨：空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下形成了酸雨，与环境污染有关；④光化学污染：氮的氧化物(NO、NO2)
和碳氢化合物在光照下发生一系列复杂反应，产生有毒烟雾，与环境污染有关；⑤臭氧空洞：人类大量使用的制冷剂氟利昂等氟氯代烃，破坏臭氧层，使臭氧层变薄或局部出现空洞，威胁生物的安全，与环境污染有关；⑥水俣病：含汞的工业废水污染水体，使鱼中毒，人食用有毒的鱼后造成汞中毒，与环境污染有关；⑦潮汐：一种自然现象，与环境污染无关；⑧大脖子病：人类由于摄取碘量太少而得的一种缺碘性疾病，与环境污染无关。

故选B。

12．化学与科技、社会、环境密切相关。

下列有关说法正确的是（）
A．pH小于7的雨水被称为酸雨
B．明矾溶于水可产生具有吸附性的胶体粒子，常用于饮用水的杀菌消毒
C．推广使用燃煤脱硫技术，主要是为了防治SO2污染
D．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米(2.5×10－6m)的细小可吸入颗粒物，其与空气形成的分散系属于胶体
【答案】C
【解析】A.pH小于5.6的雨水被称为酸雨,故A错误；B.明矾常用于饮用水的净化，不能消毒，故B错误；
C.推广使用燃煤脱硫技术，减少SO2的排放，故C正确；
D.PM2.5的直径大于胶体的直径，不属于胶体，故D错误；答案选C。

13．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，是为了防止白色污染
【答案】B
【解析】A.用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约能源，减少污染物的排放，有利于环境保护，所以A选项是正确的；B.食品添加剂不全对人体有害，但对人体有害的应严格控制用量，并不是一盖杜绝，故B错误；C.废旧电池中含有汞、镉和铅等重金属元素，对人体有害，应积极开发废电池的综合利用技术，充分回收利用，所以C选项是正确的；D.塑料袋的主要分成为聚乙烯，难以降解，易导致白色污染，应控制使用，所以D选项是正确的。

答案选B。

14．为减轻大气污染，必须要加强对工业废气和汽车尾气的治理，根据所学知识回答下列问题：
(1)化石燃料包括煤、石油和________。

(2)酸雨是指pH____(填“>”“<”或“=”)5.6的降水，煤的燃烧是导致酸雨形成的主要原因，而正常雨水的pH
约为5.6，原因是__________________(用化学方程式表示)。

(3)煤的气化是高效、清洁利用煤的重要途径，可将煤炼成焦炭，再将焦炭在高温下与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的化学方程式为_________，该反应的基本类型是_________。

(4)在汽车尾气排放口加装“三效催化净化器”，在不消耗其他物质的情况下，可将尾气中的一氧化碳、一氧
化氮转化为参与大气循环的气体和无毒的气体，该反应的化学方程式为__________________。

(5)在新能源汽车未普及时，如图所示为一种“节能减排”的有效措施，以下对乙醇作汽车燃料的描述错误的是__________(填字母)。

A．原料来源丰富B．是可再生能源C．燃烧完全没有污染
【答案】天然气<CO2+H2O=H2CO3C+H2O(g)CO+H2置换反应
2CO+2NO2CO2+N2C
【解析】煤、石油、天然气属于化石燃料；二氧化碳能和水反应生成碳酸，碳酸显酸性；置换反应是指由一种单质和一种化合物反应，生成另外一种单质和一种化合物的反应；根据反应物和生成物及其质量守恒定律可以写出化学方程式，结合乙醇的产生及燃烧产物分析判断。

(1)化石燃料包括煤、石油和天然气；(2)酸雨是指pH<5.6的降水，煤的燃烧是导致酸雨形成的主要原因，而正常雨水的pH约为5.6，原因是空气中的二氧化碳溶于水生成碳酸，反应方程式为CO2+H2O=H2CO3；(3)焦炭在高温下与水蒸气反应，得到CO和H2，反应方程式为：C+H2O(g)CO+H2。

在该反应中，反应物和生成物都是一种单质和一种化合物，因此反应类型属于置换反应；(4)一氧化碳和一氧化氮反应能生成二氧化碳和氮气，该化学反应的方程式为：2CO+2NO2CO2+N2；(5)绿色植物通过光合作用消耗CO2和水，产生淀粉、纤维素等，这些有机物水解产生葡萄糖，葡萄糖在酒化酶的作用下反应产生乙醇，乙醇燃烧产生CO2和水，又可作为植物光合作用的原料，因此乙醇作汽车燃料，原料来源丰富，且是可再生能源，这样就可以减少由于汽油完全燃烧产生的C、CO等造成的大气污染，空气中CO2含量过多，会导致温室效应，因此不能说燃烧完全没有污染，故合理选项是C。

15．按要求回答问题：
(1)石灰法是目前应用最广泛的工业废气脱硫方法，过程如下：通过煅烧石灰石得到生石灰，以生石灰为脱硫剂，在吸收塔中与废气中的SO2反应而将硫固定，其产物可作建筑材料。

有关反应的化学方程式
____________，_____________，___________。

(2)汽车燃料中一般不含氮元素，尾气中所含的NO是如何产生的？说明原因并写出有关方程式
___________________________________________________。

(3)治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是，在汽车的排气管上装一个催化转化装置，使NO和CO反应，生成无毒的物质。

反应的化学方程式是__________________。

【答案】CaCO3CaO+CO2↑CaO+SO2CaSO32CaSO3+O22CaSO4
放电时空气中的N2与O2反应产生NON2+O22NO2NO+2CO N2+2CO2
【解析】(1)通过煅烧石灰石得到生石灰，生石灰和废气中的SO2反应，生成亚硫酸钙，进一步氧化成硫酸钙；(2)空气中的N2、O2在电火花作用下反应产生NO；(3)NO和CO在催化剂存在时反应产生N2和CO2。

(1)煅烧石灰石分解得到生石灰和二氧化碳，生石灰和废气中的SO2反应，生成亚硫酸钙，亚硫酸钙进一步
被氧化成硫酸钙，反应的方程式为CaCO3CaO+CO2↑，CaO+SO2CaSO3，2CaSO3+O22CaSO4；
(2)空气中的氮气在放电时或高温下反应产生NO，反应方程式为N2+O22NO；(3)NO和CO都是大气污染物，在催化剂存在时反应产生无毒、无害的N2和CO2，反应方程式为：
2NO+2CO N2+2CO2 。