高三化学一轮总复习第四章常见的非金属及其化合物专题讲座四 环境保护与绿色化学课件新人教版

【思考】当今环境污染存在以下几方面问题：(用物质化学式或元素 名称填写相关原因)
(1)酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。 (2)光化学烟雾——主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。 (3)臭氧空洞——主要是氟氯代烷、氮氧化合物等的排放引起的。 (4)温室效应——主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的。 (5)白色污染——聚乙烯等难降解塑料的大量使用。 (6)赤潮——含磷洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放。
C
【例 5】 在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为 100%。在用
CH3C≡CH 合成 CH2==C(CH3)COOCH3 的过程中，欲使原子利用率达到最
高，还需要其他的反应物有
(A )
A．CO 和 CH3OH
B．CO2 和 H2O
C．H2 和 CO2
D．CH3OH 和 H2
解析 从原子守恒和绿色化学的思想出发：CH3C≡CH＋其他的反应 物―→CH2==C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为 C2H4O2， 只有选项 A 中的物质按等物质的量混合符合题意。
涤剂中含有磷酸钠)。关于处理污水时要不要除去磷的说法正确的是 ( C )
A．磷是生物所需的营养元素，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类增殖，使水变质，必须除去 D．磷对人无毒，除去与否都无关紧要
解析 含磷的污水是水污染的重要来源之一，这种富含营养元素(N、 P 等)的污水排入自然水中，会使水中微生物和藻类大量繁殖、生成、 腐败，从而使水中的溶解氧大量减少，引起水中生物死亡、水质恶化， 降低了水的使用价值。
【例 2】 在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是 ()
解析 根据原子利用率内涵，副产物越少原子利用率越高。C 项的副产物为 0，则原子 利用率为 100%，答案为 C。也可以分别计算其他方法的原子利用率，再比较。A 项原 子利用率：44＋ 4460×100%≈42.3%； B 项原子利用率：111＋4444＋18×100%≈25.4%； C 项原子利用率：4444×100%＝100%； D 项原子利用率：44＋14046＋36×100%≈23.7%。所以原子利用率大小：C＞A＞B＞D。
汽车尾气污染：
汽车尾气(含有烃类、CO、SO2 与 NO 等物质)是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽 车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。它的特点是使 CO 和 NO 反应，
生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及 SO2 的转化。
(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式_2_C__O__＋___2_N__O__=_催_=_化=_=剂_=__N__2_＋__2__C__O__2 __。
温度较低时以生成______N__2______为主，温度高于 900 ℃时，NO 产率下降的原因： _生__成__N__O__的__反__应__为___放__热__反__应___，__升__高__温___度__，__平__衡___向__逆__反___应__方__向__移___动__，__N__O_的____ _产__率___下__降__。 吸收塔中需要补充空气的原因：提__高___氨__气__的__转___化__率__，__进___一__步__与__N__O__反__应__，___尽__可__ _能__多___的__生__成__所___需__产__品___。
Ⅲ. 酸雨 (1)自然界“酸雨”形成的原因主要是 A．未经处理的工业废水的任意排放 B．大气中二氧化碳含量增多 C．工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼 D．汽车排放的尾气和燃料不完全燃烧产生的气体
( C)
解析 自然界中的酸雨主要是硫酸型酸雨，这是由于大气中SO2和SO3 含量过高造成的，形成这种情况的主要原因是工业上大量燃烧含硫的 燃料和金属矿石的冶炼，汽车尾气的排放不是主要原因。
专题讲座四 环境保护与绿色化学
【考纲要求】
1.了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的来源、性质和危 害，体会化学对环境保护的重要意义。
2.了解化工生产过程中产生的“三废”对环境的危害，树 立绿色化学的观念。
3.原子经济性的概念和原子利用率的计算。
一、环境污染及其防治
1．环境污染 与化学相关的环境污染问题主要包括如下几个方面。一是大气污染问 题：是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、 NO2 等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烷等造成的污染(其中 SO2、NOx 主要来源于化石类燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有：形 成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染(指家用燃料 的燃烧、烹调、吸烟产生的 CO、CO2、NO、NO2、SO2 等，各种建筑 材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等，其中 CO 与 血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致 CO 中毒)。二是水体污染： 是指过量有害物质进入水中造成的污染。 导致水体污染的物质主要有两大类：
Ⅳ. 光化学烟雾：
大气污染物一氧化氮、二氧化氮和某些碳氢化合物在太阳光的照射下，在低空大气中发生复杂的
光化学反应(大气中的氧气也参加了反应)，形成白色或浅蓝色有特殊气味的光化学烟雾。
光化学烟雾中主要含二次污染物，如醛类、酮类、臭氧、过氧乙酰硝酸酯等。光化学烟雾严重危
害人体健康，损害植物及橡胶制品等。
(2)SO2 主要来自于硫酸工厂废气和含硫矿物的燃烧。 ①若用 Na2SO3 溶液来吸收工厂的 SO2 尾气，加热吸收液可获得高浓度的 SO2， 变废为宝。你能写出主要的化学方程式吗？ ②为除去燃料中的硫，可采用如图脱硫工艺。你能写出主要的化学方程式吗？
答案 ①SO2＋H2O＋Na2SO3==△===2NaHSO3 ②CaO(s) ＋SO2(g)==高=温==CaSO3(s)， 2CaSO3(s)＋O2(g)==△===2CaSO4(s)
二、绿色化学
1．绿色化学有关概念 (1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。 又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。 绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处 理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。
(2)绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品 的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：
a．采用无毒、无害的原料； b．在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行； c．产品应该是环境友好的； d．具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚 至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。
2．原子经济性
原子经济性在化学合成特别是有机合成中，减少废物的关键是提高选择性问题， 即选择最佳反应途径，使反应物原子尽可能多地转化成产物原子，最大限度地 减少副产物，才会真正减少废物的生成。美国著名有机化学家 B.M.Trost 在 1991 年首先提出“原子经济性”的概念：认为高效的有机合成应最大限度地利用原 料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中(如完全的加成反应：A＋B===C)， 达到零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率 ＝期生望成产物品的的总总质质量量×100%。 经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地 减少了废物的排放。
导致水体污染的物质主要有两大类，一类是重金属污染，如重金属 Hg、Cd、Pb、Cr 等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自于 化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质 污染：水中高浓度的 N、P 等植物营养物质，导致水体富营养化而形 成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂 及大量使用磷肥造成的。三是固体废弃物造成的污染：主要是指生活 垃圾、工业废料随意堆放造成的污染，目前最引人注意的是由塑料制 品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广 泛，对环境及生物的不良影响途径多样。
(1)简述原料气 N2、H2 的来源：_N__2来___源__于__空___气__，__H__2_来__源___于__焦__炭___与__水__蒸___气__的__反__应___。 (2)下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是___A_____。
A．浓硫酸 B．氯化钙 C．氯化镁 D．生石灰 (3)氨气和氧气 145 ℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产 物(如图所示)： 4NH3＋5O2 4NO＋6H2O K1＝1×1053(900 ℃) 4NH3＋3O2 2N2＋6H2O K2＝1×1067(900 ℃)
中 NO 的作用是_还__原__剂____和__催__化__剂___。
解析 通过化学反应方程式的加和可以得到总的反应 式：O3―N―O→O2＋O 。通过第一个反应式可知NO作还原剂，由 总反应式可知NO作催化剂
Ⅱ. 水源污染(富营养化) (1)工、农业及城市生活污水中含磷。家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源(洗
(4)尾气处理时，小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂，此法运行费用低，吸 收效果好，不产生二次污染，吸收后尾气中 NO 和 NO2 的去除率高达 99.95%。其 主要的反应为氮氧化物混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素[CO(NH2)2]反
应生成 CO2 和 N2，请写出有关反应的化学方程式：_N__O__＋__N_O__2_＋__H__2_O_=__=_=__2_H__N_O__2， _C__O_(_N__H_2_)_2_＋__2_H__N_O__2_=_=__=_C_O__2_↑_＋__2_N__2_↑_＋__3_H__2_O_____。
(2)赤潮
我国沿海出现了大面积赤潮，赤潮是红藻、蓝藻等在较短时间内大量繁殖形
成的，它造成的严重后果是_藻__类__消__耗__水__中__的__溶__解__氧__，__造__成__水__质__恶__化__和__鱼___
_类__死__亡____。赤潮是水体富营养化的结果，主要是因为_滥__用__氮__肥__、__磷__肥__、__农__药__
三、无机非金属材料的应用及环境保护
无机化工原理在考查方面的另外一个着力点是以全新的信息考查化学反应 原理在合成氨、工业制H2SO4、氯碱工业及无机非金属材料方面的应用。
中学化学需要掌握的重要的化工生产原理如下：
化 学 工 业
化 学 工 业
【例 6】 工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：
(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是
___S__O__2_转__化___成__S_O__3_，___S_O__3_遇__水___生__成___硫__酸______。 (3)控制城市空气污染源的方法可以有__A__B_C___。
A．开发氢能源
B．使用电动车
C．植树造林
D．戴上呼吸面具
答案 C
【例 3】 工业上合成氨的原料之一为氢气，其来源之一是利用石油气的有关成分如丙烷
(C3H8)制取。以下途径，假设反应都能进行，从经济效益考虑最合理的反应是( C )
A．C3H8―极―高→温 3C＋4H2
B．C3H8―高―温→C3H6＋H2
C．C3H8＋6H2O―高―温→3CO2＋10H2
D．2H2O==电=解==2H2↑＋O2↑
2．环境保护的措施
(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。 (2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用 含磷 洗涤剂。 (3)回收、限制难降解塑料，研制 可降解 塑料。
பைடு நூலகம்
【例 1】 环境问题及解决措施 Ⅰ.臭氧层空洞 大气平流层中 O2 吸收紫外线可变成臭氧(O3)，而冰箱中的制冷剂氟里昂在紫外线作用 下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，从而破坏平流层中的臭氧层。同样超音 速飞机的尾气及发动机尾气中的 NO 也能加快 O3 的分解，反应式如下：NO＋ O3―→NO2＋2O；NO2＋O―→NO＋O2。请你写出总的反应式： O__3_―_N―_O_→__O__2＋__O__；其
_和__城__镇__废__水__任__意__排__放___等，使水中含有大量的__氮__、__磷___元素对应的离子。为
了防止水污染，我国许多地区已经对洗衣粉的成分加以限制，不得再销售含
有______C________(从下述选项中选)的洗衣粉。
A．硅酸钠 C．三聚磷酸钠
B．烷基苯磺酸钠 D．蛋白质