绿色化学第1-3章
绿色化学
Draths K M, Frost J W , JACS 1990, 112:9630; 1991, 113: 9361
以可再生资源为原料
150年前，大多数工业 有机化学品都来自植 物提供的生物质，仅 有少数来自动物。 工业革命采用煤为化工 原料，目前95%以上 有机化学品都是由石油 加工得到。
煤和石油：不可再生资源 生物质：可再生资源
第二章 绿色化学原理
第二章 绿色化学原理
第一节 绿色化学内涵 第二节 化学反应的原子经济学 第三节 原子经济学与环境效益 第四节 绿色化学的任务 第五节 绿色化学十二原则
绿色化学就是利用化学原理和 方法来减少或消除对人类健康、 社区安全、生态环境有害的反应 原料、催化剂、溶剂和试剂、产 物、副产物的使用和产生的新兴 学科 ，是一门从源头上减少或消 除污染的化学。
用生物质作化学化工原料是保护环境和实现可 持续发展的长远和重要发展方向，是绿色化学 的重要研究方向之一。
淀粉 （ 玉米、小麦、 土豆等）
生物质 (Biomass)
木质纤维素 (农业废料、 森林废物、草 类等）
木质纤维素是地球上最丰富的生物质，每年以
1640108吨的速度不断再生，但至今人类仅利 用了不足1.5%。
(一）催化等离子体法
Example 由二氧化碳和甲烷合成燃料油 Traditional way
CO2 + CH4
镍催化剂 高能耗，催化剂易失活 费-托合成
2CO + 2H2
合成气
燃料油
New greener way
CO2 + CH4
（天津大学，刘昌俊）
催化等离子体法
燃料油
(二）电化学方法
高中化学：环境保护与绿色化学章节知识总结+练习
环境保护与绿色化学知识总结+练习一、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。
①治理工业“三废”(废气、废水、废渣)。
①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①一级处理：通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。
经一级处理后的水一般达不到排放标准，通常将一级处理作为预处理。
①二级处理：采用生物方法(又称微生物法)及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。
经二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。
①三级处理：主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。
经三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。
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。
【正误判断】(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、NO x、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(×)一级处理，通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。
经一级处理后的水一般达不到排放标准，通常将一级处理作为预处理。
1．“打赢蓝天保卫战，建设美丽中国”。
第三章药物合成工艺中的绿色化学-3
布洛芬的原合成工艺
H2/Pd——C
CO,Pd
O
OH
COOH
布洛芬绿色合成新工艺 BHC公司获得了1997年美国“总统绿色化学挑战奖”。已采用原子经济性反应有 丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰基化制乙酸、乙烯或丙烯的聚合、丁二烯和氢氰酸 合成己二腈等。
2.采用无毒、无害的原料
为使制得的中间体具有进一步转化所需的官能团和反应性，在 现有化工生产中仍使用剧毒的光气和氢氰酸等作为原料。为了 人类健康和社区安全。 需要用无毒无害的原料代替它们来生 产所需的化工产品。 在代替剧毒的光气作原料生产有机化工原料方面。 Riley等报 道了工业上已开发成功一种由胺类和二氧比碳生产异氰酸酯的 新技术。在特殊的反应体系 中采用一氧化碳直接羰化有机胺 生产异氰酸酯的工业化技术也由Manzer开发成功。Tundo报道 了用二氧化碳代替光气生产碳酸二甲酯的新方法。
●最大限度地使用可更新原料。 ●尽量避免不必要的衍生步骤。 ●催化试剂优于化学计量试剂。 ●化学品应设计成使用后容易降解为无害物质的类型。 ●分析方法应能真正实现在线监测，在有害物质形成前加 以控制。 ●化工生产过程中各种物质的选择与使用，应使化学事故 的隐患最小。
二、绿色化学常用手段
1.原子经济性 l991年，Trost首先提出了原子经济性(Atomic economy 的概念， 即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原 子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，无副 产物或废物的生成。实现废物的"零排放"(Zero emission)。对 于大宗基本有机原料的生产来说，选择原子经济反应十分重要。
1 背景
“绿色”化学的一个极其重要的目标是摒弃有机合成中的挥 发性有机溶剂。无溶剂有机反应使合成更加简单，节省能 量，并防止了废弃物、危害及毒性。
第三章绿色化工GreenChemistry
3
化学工业的主要污染物 ── 废气
污染物
主要来源
硫氧化物 硫酸厂、硝酸厂、染料厂、石化 氮氧化物 厂、化纤厂
卤化物 氯碱厂、制冷剂厂、有机合成厂
有机类废气 石化厂、有机合成厂
固体悬浮物 发电厂、焦化厂
硫化氢 硫醇
石化厂、煤气厂、染料厂
4
化学工业的主要污染物──废液
污染物
主要来源
酸、碱类 硫酸厂、硝酸厂、磷肥厂、纯碱厂、石化厂
13
3.1 绿色化学及其特点
绿色化工有三层含义： 第一，是清洁化工，绿色化工致力于从源头制止污
染，而不是污染后的再治理。 第二，是经济化工，绿色化工的合成过程中不产生或
少产生副产物，绿色化学技术应是低能耗和低原材料 消耗的技术。
第三，是安全化工，在绿色化学过程中尽可能不使用 有毒或危险的化学品，其反应条件尽可能是温和的或 安全的，其发生意外事故的可能性是极低的。
11
环境保护经历的三个时期
(1)20世纪中期以前——稀释废物来防治污染时期 采用稀释废物来防治污染的办法导致了20世纪30年代 以来世界范围内的八大公害事件。
（2）20世纪中期至八十年代末——末端治理时期 处理污染物所需费用十分巨大。1992年，美国化学工业 用于环保的费用为1150亿美元，而美国政府清理已污染 地区的费用更高达7000亿美元。高昂的费用使环境治理 → 比利时马斯河 肺部、咳
谷
嗽… 1. 工厂多工
1948年10月 美国多诺拉
1952年12月 英国伦敦
SO2+烟尘→
业污染物积 聚
硫酸 →肺部、 咳嗽、胸闷、
2.
遇雾天
喉痛、呕吐
7
世界八大公害事件
绿色化学第二版知识点总结
绿色化学第二版知识点总结第一章：绿色化学导论绿色化学是以人为中心的理念，旨在提供环境友好、经济可行和社会可持续的解决方案。
绿色化学的原则包括原子经济、减少有害物质使用、能源效率、生物多样性保护、安全和健康。
第二章：设计绿色合成路线设计绿色合成路线的关键是使用尽可能少的原料，减少废弃物和副产品的产生，并确保合成过程中的安全性和可持续性。
绿色合成路线的设计需要考虑原料的可获得性、反应条件的温和性以及产物的纯度和性能。
第三章：使用可再生原料可再生原料是指那些能够通过自然过程得以更新并得以持续使用的原料。
在绿色化学中，使用可再生原料可以减少对有限资源的依赖，降低对环境的影响，并带来更可持续的生产和消费方式。
第四章：理解绿色溶剂的优势在绿色化学中，选择合适的溶剂非常重要。
绿色溶剂应具有良好的生态和毒理性能，并且在生产和使用过程中能够降低对环境和健康的不利影响。
第五章：开发绿色催化剂绿色催化剂是绿色化学中的重要组成部分，它们可以在较低的温度和压力下促进化学反应的进行，减少能量消耗和废弃物的产生。
绿色催化剂的设计需要考虑其对环境和健康的影响，并确保其在反应过程中的高效性和选择性。
第六章：开发可降解的塑料塑料制品的生产和使用给环境带来了严重的污染和危害。
在绿色化学中，开发可降解的塑料是一个重要的研究方向，它可以减少对有限资源的挥霍，降低对环境的影响，并为循环经济和可持续发展提供可能。
第七章：推广绿色化学理念推广绿色化学理念是绿色化学发展的一个重要环节，它需要政府、企业和公众的共同努力。
通过宣传教育、立法法规和市场激励等方式，推广绿色化学理念，促进绿色产品和技术的应用，为建设美丽中国和美丽世界作出贡献。
第八章：绿色化学的未来展望绿色化学是未来化学发展的重要方向，它将在能源、环境、材料和生命科学等领域发挥越来越重要的作用。
未来，绿色化学将逐渐成为化学领域的主流方向，带来更多的技术创新和商业机会，为人类社会的可持续发展提供更多的可能性。
绿色化学
绿色化学第一章A、绿色化学的定义、目标及特点绿色化学的定义绿色化学又称为环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
它是涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科的一门综合性学科。
它运用现代科学技术的原理、技术和方法来减少或消除化学品的设计、生产和应用中对人类健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等化学品的使用和产生。
也就是降低或消除在化学品设计、制造与应用中的有害物质。
使所设计的化学产品或过程更加环境友好。
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。
绿色化学的目标：利用可持续发展的方法来降低维持人类生活水平及科技进步所需化学产品与过程所使用与产生的有害物质。
绿色化学的特点：理想的绿色化学技术应该是：采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品，不生成或很少生成副产物或废物，实现或接近废物的“零排放”；工艺过程使用无害的原料、溶剂和催化剂；生产环境友好的产品。
B、原子经济性与产品收率原子经济性与产品收率是两个不同的概念。
前者是从传统宏观量上来看化学反应，后者则从原子水平上来看化学反应。
若一个化学反应，反应的产率或收率很高，但反应分子中的原子很少进入最终产品中，即反应的原子经济性很差，则意味着该反应会排出大量的废弃物。
因此，仅仅用反应的产率或收率来衡量一个反应是否理想显然是不充分的。
要消除废弃物的排放，只有通过实现原料分子中的原子百分之百地转变成产物，才能达到不产生副产物或废物，实现废物“零排放”的要求。
所以，应使用产率和原子经济性两个概念作为评估一个化学工艺过程的标准。
C、评价化学工程的方法绿色化学应该最大限度地利用资源最大限度地使用或产生无毒或毒性小的物质最大限度使用可更新原料或可再生的原料产品尽量保持其功效，将毒性降至最小能量使用最小并考虑对经济及环境的影响1.4 绿色化学的基本原理1.污染防止优于污染形成后处理。
2.设计合成方法时应最大限度地使所使用的所有原料都转化到最终产品中。
绿色化学第1章绪论
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2020/3/22
第一节、环境问题
大洋中的一些岛屿、大陆沿海的低洼地就会 被海水淹没。同时，气候变化还会对农业、 林业、水资源、生态环境和人类的生活、健 康等造成广泛、长远而深刻的影响。
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2020/3/22
第一节、环境问题
二、核冬天的威胁
《绿色化学》电子教案
第一章 绪论
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2020/3/22
目录
第一节、环境问题 第二节、资源问题 第三节、健康问题 第四节 可持续发展问题
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2020/3/22
第一章、绪论
化学作为一门“核心、实用、创造性”的 科学，从其诞生到今天，已经取得了巨大的 成就。它的方法、它的结构以及化学反应方 面的研究目前仍在主导其他学科；它在开发 天然资源以满足人类的生活需要方面作出了 巨大的贡献。基于化学的产业利用天然资源 制取大量的化肥、农药、农膜、塑料、钢铁 、水泥等原料，并生产大量的合成纤维和橡 胶等以弥补农业、林业的不足；
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2020/3/22
第一节、环境问题
另一方面，汽车尾气、火力发电厂 的烟气等中所含的 NOx 类化合物臭 氧进入平流层后，会催化的臭氧分 解反应，从而破坏臭氧层。由于人 类向大气中排放的能破坏的物质增 加很快，因而臭氧层的破坏已日趋 严重。目前在南极上空已形成了近 万平方公里的“臭氧空洞”。
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2020/3/22
第一节、环境问题
温室气体主要有二氧化碳、氮氧化物、卤代 烃类等。据估计，如果按照现在各国二氧化 碳排放量增加的速度继续排放， 21 世纪中 叶地球表面的平均温度将升高 1.4 ～ 1 .5 ℃ ，两极冰雪将会加速融化，海平面将上 升 0.25 ～ 0 .65m 。由于海平面的上升， 势必使风暴潮灾害加剧、洪涝威胁增大，导 致海水倒流内侵、海岸内缩，这不仅会增大 排污的难度，而且使现有的江海堤防工程不 能满足需要，因而减灾能力不断降低。
第三章_绿色化学的主要内容_第一节
（3）不对称合成 不对称合成：采用某些方法，使反应生产的两个对映体中 一个过量，甚至全部为单一的对映体，从而避免和减少拆
分过程，有利于节约资源，提高原子利用率。
A、手性诱导的光催化加成 例：5-(R)-(l)-孟氧基-2(5H)-呋喃酮诱导的不对称光化学 加成反应 B、手性催化 例：左旋薄荷醇的生产、L-多巴的生产、舞毒蛾引诱剂右旋 环氧十九烷的合成。
漳州师范学院化学与环境科学系
第三章 绿色化学的主要内容
主讲：张婷
第一节 反应经济化
一、化学反应类型的原子经济性
为评估化学反应可能对环境的影响，反应类型可分为：
重排反应 加成反应 取代反应 消去反应
周环反应
氧化－还原反应
绿色化学 化学与环境科学系
重排反应
重排反应：构成分子的原子只改变它们互相连接的方位、 顺序和化学键而产生新的分子的反应。 反应通式：A→B
绿色化学 化学与环境科学系
1、手性化合物的获得途径
手性化合物的获得途径： （1）从自然界提取 如：天然存在的氨基酸、糖类、羟基酸、萜类、生物碱 等物质及它们的衍生物。该法简单，但可提取的种类有 限，存在稀少。 （2）外消旋体的拆分 通过人工合成可获得大量的手性化合物。但工业合成的 对映体是两种对映体的1:1混合物（外消旋体），需要 通过各种方法来进行拆分，以获得所需的纯的对映体。 该法只能利用合成反应中的一半，原子利用率最大为50 ％，拆分的工作量大。 分离方法有化学法、酶法、超临界流体色谱法等。
绿色化学 化学与环境科学系
（2）采用新催化材料
1）环氧乙烷 经典氯代乙醇法： CH2=CH2+Cl2+H2O→ClCH2CH2OH+HCl ClCH2CH2OH +HCl +Ca(OH)2→C2H4O+CaCl2 +2H2O 总反应： C2H4+Cl2+Ca(OH)2→C2H4O+CaCl2+H2O 分子量 44 111 18 原子利用率=44/173=25% 现在的化工生产中：
绿色化学第三章
原子经济性——原子利用率 原子经济性 原子利用率
原子利用率= 目标产物的摩尔质量 ×100% 按化学方程式计量所得全部物质的摩尔质量
产物
废物或副产物 废物为零
A + B A + B
C + D C +
评估化学反应的效率， 评估化学反应的效率，产生一定量目标产物会产生多少废物 利用原子利用率，可以从理论上初步判断E因子的大小。 利用原子利用率，可以从理论上初步判断E因子的大小。 原子利用率越大， 因子越小。 原子利用率越大，E因子越小。
绿色化学诞生的标志性事件
1991年，绿色化学由美国化学会（ACS, 年 绿色化学由美国化学会（ 美国化学会 American Chemical Society）提出并成为美国国家 ）提出并成为美国国家 环保局（ 环保局（EPA, Environment Protection Agency ） 中心口号。 中心口号。 1995年，美国前总统克林顿设立了“总统绿色化学挑 年 美国前总统克林顿设立了“ 战奖” 战奖”，从1996年开始在华盛顿国家科学院每年颁发 年开始在华盛顿国家科学院每年颁发 一次，这是化学领域唯一的总统级科学奖。 一次，这是化学领域唯一的总统级科学奖。 1999年，世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。 年 世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。 2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。 年 美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。
反应物A 反应物B 反应物 + 反应物 98 276
产物C 副产物D 产物 + 副产物 96 278
缺点：体现不出副产物(废物) 缺点：体现不出副产物(废物)的产生
Sept. 2011 Sep.
Green Chemistry Green Chemistry
《绿色化学》教学大纲
《绿色化学》教学大纲先修课程：无机化学、有机化学、高分子化学与物理、化工原理等大纲执笔人：MH参加人：HJH、HJ、HH大纲审核人：FGC修订时间：2022年8月编写依据：应用化学专业人才培养方案（2022）年版一、课程介绍绿色化学是20世纪90年代中期出现的一门具有重大社会需求和明确科学目标的新兴交叉学科，是当今国际化学化工科学研究的前沿和重要发展领域。
本课程主要研究如何节约能源、开发新资源和从源头上消除污染，是实现循环经济和可持续发展的重要科学技术基础。
开设本课程的目的在于通过在大学生中普及绿色化学基本知识，培养大学生的绿色化学意识，了解如何利用科学技术实现可持续发展。
这对于提高大学生的综合素质，增强社会责任感十分重要。
二、本课程教学在专业人才培养中的地位和作用通过本课程的学习，使同学们较好地了解绿色化学的兴起与发展，掌握绿色化学的基本原理和方法，熟悉化学化工行业中具有先进性、实用性和前瞻性的绿色化学技术及其在现代化学工业中的应用，树立以绿色化学为核心的可持续发展观，为将来从事本专业相关工作和在科学研究过程中时时刻刻以可持续发展的观点考虑问题打下一定的基础。
三、本课程教学所要达到的基本目标理解并掌握本课程中的一些基本概念，基本原理和应用实例。
本课程主要讲授绿色化学的形成与发展状况、基本原理、设计安全有效目标化合物的原理和方法、设计安全有效目标化合物的应用实例、绿色化学方法、绿色化学的应用实例、绿色化学的发展趋势简介等内容，通过课堂讲授、习题课、专题讲座、课堂讨论、演算习题、自学和学生自主命题小论文等教学环节达到本课程的教学目的。
四、学生学习本课程应掌握的方法与技能（1）了解绿色化学这门新兴交叉学科的兴起与发展，掌握绿色化学的研究内容、特点以及在国内外的发展概况；（2）关注人类社会目前面临的主要挑战，资源、环境和健康问题及其化学本质，树立以绿色化学为核心的可持续发展观。
2、教学内容：（1）绿色化学的兴起与发展：生态环境的危机呼唤绿色化学，环境保护的宣传和法规推动绿色化学，化学工业的发展催化绿色化学，可持续发展促进绿色化学，绿色化学和技术成为各国政府和学术界关注的热点；（2）绿色化学的研究内容和特点：绿色化学的含义、绿色化学的研究内容及特点；（3）绿色化学在国内外的发展概况：绿色化学在国外的发展概况，我国十分重视绿色化学的研究工作；（4）绿色化学是我国化学工业可持续发展的必由之路：绿色化学所引发的产业革命，绿色化学是我国化学工业可持续发展的优选模式。
第三章绿色化学
第三章化工生产中的环境影响评估
环境负担因子（ELF）：衡量环境损害指 标 Environment Load Factor 每生产一个单位产品所需的原料、溶剂、 催化剂等的总重量。
第三章化工生产中的环境影响评估
§3.2原子利用率（Atom utilization） 产物分子量占所有反应物分子量之和的比 例。
CH2 CH 2 +Cl 2 +Ca(OH)
2
C 2 H 4 O+CaCl
分子量 44 1112+H 2 O18
原子利用率 =44/(44+111+18)×100%=25%
第三章化工生产中的环境影响评估
催化氧化法：
CH
2
CH 2 +1/2O
Cat.
2
CH
2
CH O
2
原子利用率：100%
第三章化工生产中的环境影响评估
第三章化工生产中的环境影响评估
实验室 开发 库存清 单 工艺控 制 生产 采购 运输 销售分配 设备物 资管理 废物处 理 处理
风险评 估
健康与安全
审计与监督
环境
经营管理
责任管理
图3-1 一个产品的生命周期
第三章化工生产中的环境影响评估
生命周期评价方法 目标和范围定义 应用于： 解 清单分析 释 影响评价 识别产品改进方向 支持战略决策 市场 其他
图3-2 LCA步骤
§3.3环境商（EQ） EQ=E×Q Q:不利商 无毒的盐：Q=1 重金属盐：100～1000
第三章化工生产中的环境影响评估
§3.4工艺研究与开发中的绿色化学量度 安全、操作参数、投入、产出、能耗、能 效、人类健康、溶剂
四川大学《绿色化学》习题答案第三章
第三章作业题答案1、简答人类防止有害化学品毒性的门路、生物放大（齐集）、化学品产生毒性的三因素、毒性载体（ Toxicophore ）和产毒构造（ Toxicogenic ）、 Langmuir 电子等排同性质原理、融化学设计答：（ 1）人类防止有害化学品毒性的门路主要有：i.让化学品不简单进入人的身体；ii.即便进入人体也不会影响生物化学和生理过程（ 2）生物富集（ Bioaccumulation ）和生物放大（ Biomagnification ）即随食品链向上一级进展，化学物质在组织中的浓度增大的现象；（3）化学品产生毒性的三因素：接触致毒、生物汲取致毒、固有毒性致毒（4）毒性载体（ Toxicophore ）：物质的固有毒性是只有毒化学物质惹起正常的细胞性质改变的属性，往常由分子的部分构造惹起，这部分构造往常称为“毒性载体” ；（5）产毒构造（ Toxicogenic ）：有些物质没有直接的毒性，但因为其分子的特别构造，它能在代谢过程中转变成有毒的物质，这类构造特色称为“产毒”构造；（6） Langmuir 电子等排同性质原理：拥有检测分子和电子特色的物质不论其结构能否相像，往常都拥有相像的物理性质和其余性质。
Langmuir 将这一现象称为电子等排同物理性质现象（7）融化学设计：它指的是，拥有生理活性的、治疗上十分实用的，在人身体内达成治疗作用后很快转变成无毒物质的药物，也称为“后辈谢设计”。
2、设计安全有效化学品的外面效应原则的主要内容有哪些?答：“外面”效应原则，主假如指经过分子设计。
改良分子的与其在环境中的散布、人和其余生物机体对它的汲取性质等重要物理化学性质，进而减少它的有害生物效应。
经过分子构造设计，进而增大物质降解速率、降低物质的挥发性、减少分子在环境中的残留时间、减小物质在环境中转变成详细有害生物效应物质的可能性等均是重要的“外面”效应原则的例子。
此外，经过分子设计，进而降低或阻碍人、动物、水生生物对物质的汲取也是“外面”效应原则要面对的问题。
【高中化学】环境保护与绿色化学 2022-2023学年高一化学(人教版2019必修第二册)
2.我国近海海域海水中一些元素含量普遍超标，富营养化十分严重，经常发生“赤
潮”现象。下列生活用品中能引起“赤潮”的是( B )
A.肥皂
B.含磷洗涤剂
C.加酶洗衣粉
D.化妆品
随堂演练
3.下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是( A ) A.乙烯聚合为聚乙烯高分子材料 B.甲烷与氯气制备一氯甲烷 C.以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜 D.用SiO2制备高纯硅 4.“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质 镁制硝酸镁的下列4个方案中，可行而且符合“绿色化学”要求的方案是( C )
随堂演练
5.活性炭联合脱硫脱硝技术(AC)是一种比较成熟的脱硫脱硝技术，可以在较低的温 度下，将废气中的SO2、NOx通过一系列反应生成铵盐，从而变废为宝，其工作示意 图如下所示：
(2)吸收塔加入NH3后，可脱除废气中的NO、NO2，写出NO和NO2分别和NH3反应的 化学方程式：__4_N__H_3_＋__6_N__O_=_=_=_5_N__2＋__6_H__2_O__、_8_N__H_3_＋__6_N_O__2_=_=_=_7_N_2_＋__1_2_H__2O____。
知识梳理
工农业生产和生活中产生的污水往往含有复杂的成分，任意排放会导致土壤和 水体的污染，必须经过多步处理才能达到排放标准。
化学与环境保护
常用的污水处理方法
物理法
盐析法 吸附法 萃取法 液膜分离技术 气提及蒸馏气提法
沉淀法 氧化还原法 离子交换法
生物法
活性污泥法 生物硫化床法 酶制剂处理法
方法二：2CH2==CH2＋O2―A→g 2
2× 44 2× 44
×100%
≈ 100%
试 (1)回已答知下原列子问利题用：率为：期望产物总质量 ×100%，试计算两种方法的原子利用 生成物的总质量
《绿色化学》思考题及参考答案
《绿⾊化学》思考题及参考答案绿⾊化学思考题1.⼆⼗世纪⼈类⾯临的环境危机是什么？○1温室⽓体⼤量排放导致全球变暖○2臭氧层空洞○3⽣物多样性减少○4酸⾬成灾○5森林锐减○6⼟地沙漠化○7⼤⽓污染○8淡⽔资源污染○9海洋污染○10垃圾围城—最严重的城市病○11核冬天(核污染)2.绿⾊化学的定义、特点及其与环境化学和环境治理的区别。
定义：绿⾊化学，⼜称环境⽆害化学、环境友好化学、清洁化学。
它是利⽤化学原理和⽅法来减少或消除对⼈类健康、社区安全、⽣态环境有害的反应原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物的使⽤和产⽣的新兴学科。
是⼀门从源头上减少或消除污染的化学。
特点：从科学观点看，绿⾊化学是对传统化学思维⽅式的创新和发展；从经济观点看，绿⾊化学为我们提供合理利⽤资源和能源、降低⽣产成本、符合经济持续发展的原理和⽅法; 从环境观点看，绿⾊化学是从源头上消除污染，保护环境的新科学和新技术⽅法。
绿⾊化学是更⾼层次的化学。
与环境化学和环境治理的区别：环境化学是⼀门研究污染物的分布、存在形式、运⾏、迁移及其对环境影响的科学。
环境治理则是对已被污染了的环境进⾏治理，即研究污染物对环境的污染情况和治理污染物的原理和⽅法。
⽽绿⾊化学是从源头上阻⽌污染物⽣成的新学科，它是利⽤化学原理来预防污染，不让污染产⽣，⽽不是处理已有的污染物。
3.绿⾊化学的⼗⼆条原则是什么？○1防⽌污染优于污染治理；○2提⾼原⼦经济性；○3尽量减少化学合成中的有毒原料、产物；○4设计安全的化学品；○5使⽤⽆毒⽆害的溶剂和助剂；○6合理使⽤和节省能源；○7利⽤可再⽣资源代替消耗性资源合成化学品；○8减少不必要的衍⽣化步骤；○9采⽤⾼选择性催化剂优于使⽤化学计量助剂；○10产物的易降解性；○11发展分析⽅法，对污染物实⾏在线监测和控制；○12减少使⽤易燃易爆物质，降低事故隐患第⼆章不产⽣三废的原⼦经济反应1.什么是原⼦经济性及如何计算原⼦利⽤率。
绿⾊化学的“原⼦经济性”是指在化学品合成过程中，合成⽅法和⼯艺应被设计成能把反应过程中所⽤的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中；化学反应的“原⼦经济性”（Atom economy）概念是绿⾊化学的核⼼内容之⼀。
第一章绿色化学
BHC公司新发 明的绿色方法
获2019年美国“总统 绿色化学挑战奖”
设计安全化学品奖、 更新合成路线奖、 变更溶剂和反应条件奖、 学术奖和小企业
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高效有机合成法
一瓶多步串联反应
F
形 成 四 个 新 建F 7 个 手 性 中 心
T M S 产 率 6 5 % ～ 7 0 % H
环境因子 （ｋｇ副产物 /ｋｇ主产物）
< 0.1 <1～ 5
5～ 50 2 5～ 1 0 0以上
精细化工生产对生态环境造成的影响最为突出 。
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绿色化学和绿色化工
绿色化学(Green Chemistry) ——环境无害化学 ——环境友好化学 ——清洁化学
绿色化学，即如何从源头上减少、甚至消除污染的产生。其目 标为任何一个化学的活动，包括使用的化学原料、化学和化工 过程、以及最终的产品，对人类的健康和环境都应该是友好的。
这类催化剂的特点： ⑴ 只需通过简单的过滤即可达到与产物的分离； ⑵ 可重复使用，有时达到50次。
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发现新合成方法提高反应的原子经济性
布洛芬—镇静、止痛药 的生产
Boots公司的 Brown方法
原子经济性～40%
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发现新合成方法提高反应的原子经济性
原子经济性 ～99%
Cl
Pd催化剂 3000t Lazabemide
N Cl +CO+H2N(CH2)2NH2 65%
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开发新催化剂提高反应的原子经济性（2）
Baeyer-Villiger反应—用于生产医药、塑料添加剂 ➢ 传统工艺
绿色化学引论：第一章
Welcome to Green Chemistryv v v v v绿色化学 Green Chemistryv秦松, 四川大学副教授，硕士生导师 秦松, 承担国家自然科学基金2项 承担国家自然科学基金2 Email: qinsong@ Tel: 85415608(Lab.) 办公室地址: 第一理科楼 南 201 办公室地址: 化学学院绿色化学导论公选化学学院化学学院教材及参考书主要教材参考书1. 胡常伟，李贤均,《绿色化学原理及应用》 胡常伟，李贤均, 绿色化学原理及应用》 中国石化出版社，2002. 中国石化出版社，2002. 2. Anastas P.T., Williamson T.C. Green Chemistry, Theory and Practice, Practice, London: Oxford University Press,1998 3. Anastas P.T., Heine L. G., Williamson T.C., Green Chemical Synhesis and Processes, ACS Processes, Symposium Series 767, 2000 4. Tundo P., Anastas P. Green Chemistry Challenging Perspectives, Oxford, Perspectives, 1999 5. Clark J., Macquarrie D.Handbook of Green Chemistry and Technology, Technology, Blackwell Science, 2002化学学院化学学院参考书6. Anastas P.T., Williamson T.C. Green Chemistry, Frontiers in Benign Chemical Synthesis and Processes London: Oxford University Press,1998 7. Anastas P.T., Williamson T.C. Green Chemistry—Designing Chemistry for the Environment Washington: American Chemical Society,1996 8. 仲崇立,《绿色化学导论》 仲崇立, 绿色化学导论》 北京:化学工业出版社，2000. 北京: 化学工业出版社，2000. 9. 闵恩泽，吴巍,《绿色化学与化工》 闵恩泽，吴巍, 绿色化学与化工》 北京:化学工业出版社，2000. 北京: 化学工业出版社，2000. 10. 朱宪,《绿色化学工艺》 朱宪, 绿色化学工艺》 北京:化学工业出版社，2001 北京: 化学工业出版社，2001第一章 绪论化学是一门中心的，实用的和创造性的学科。
绿色化工工艺导论_第二章_绿色化学的主要内容
在合成己二酸的过程中，最后一步是利用硝酸氧化 环己酮和环己醇，这一反应的副产物N2O的浓度以 每年10%的水平增长。 N2O在对流层无沉降，因此可上升进入平流层，起 到破坏臭氧层的作用。 这一过程为： N2O与氧原子反应生成NO· ， NO· 自由基作为催化剂消耗臭氧。 NO· 从O3分子中夺取一个氧原子，形成O2和NO2· 然后NO2· 自由基 与一个氧原子反应又生成NO· ， 同时形成一个分子氧。
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
炉 用 质 锅 炉 物 烧 锅 单 简 生 燃 汽 化 生 物 质 IG 燃 CC
效率(%) CO2 R Rate(%)
Processes Design
生物质原料优点：
由生物质衍生所得物质常常已是氧化产物，无需再通
过氧化反应引入氧。
第二章 绿色化学的主要内容
1 2 3 4 5 6 7 8
原料绿色化 试剂绿色化 产品绿色化 反应条件温和化 溶剂绿色化 催化剂绿色化 能量绿色化
过程绿色化
一、原料绿色化
定义：
以相对更加安全，无毒的原料代替传统的有害 化学品作为化学反应的原料，或者采用不含有毒 原料的新方法，新工艺，就是原料的绿色化。 即： 用对人类健康和环境危害小的物质为起始 原料 , 去设计实现某一化学过程 , 则此过程会更 为安全。
生物质的生产有明显的季节性 植物的生长有季节性，在一年中，一定时间种植，一段时间之 后才能收获，这就要求使用生物质作原料的工厂要很好地制定 生产计划。而实际上，现在的化学品生产厂家要求天天有相同 质量的原料供应，改换为生物质之后，很可能年初和年底得到 的原料质量就不尽相同，无疑将对生产产生很大的影响。
2
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小型化学企业 工业与工程化学 化学史 化学教育 化学文献 化学技术员 化学与法律 化学保健与安全 化学毒物学 分析化学 计算化学 无机化学 有机化学 物理化学 生物化学 生物化学技术 石油化学 地质化学 农业与食品化学 农药 环境化学
13
药物化学 高分子化学 胶体与表面化学 燃料化学 橡胶
(1) 手性异构 由一个碳原子连接四个不同基团而引起的异构现象， 可称为手性异构(该碳原子称为手性碳原子，一般用* 标记)。 • 如丙氨酸存在L-丙氨酸和D-丙氨酸，其结构式如下：
CH3 CH3 C CO2H HO2C H NH2
L-丙氨酸
H H2N
C
D-丙氨酸
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第一章 化学
二、化学基础知识 3、同分异构、手性与药物
工作领域 工作领域 占化学家 的比例(%) 食品 石油和天然气 仪器和医用仪器 占化学家的 比例(%) 3 3 6
基础类、专用类和农用化 21 学物质 医药、保健、和生化制品 26 非制造工业 14
其它制造业 橡胶
电子
13 2
2
肥皂和洗涤剂 涂料
塑料
2 4
4
12
第一章 化学
一、化学是一门中心科学
2、化学与其它学科的关系
氟利昂：指用于制冷的饱和碳氢化合物的卤(氟、氯
、溴)代物的总称(商品名)，尤其是氯氟烃类(Chlorofluoron-carbon，缩写CFC)，共数十种。 替代品：二甲醚、氟代烷烃等。
28
第二章 绿色化学的兴起
三、氟利昂----从“制冷明星”到“臭氧杀手”
1、氟利昂称为“臭氧杀手”的秘密
15
H
第一章 化学
二、化学基础知识 3、同分异构、手性与药物
(1) 手性异构 在化学中，对具有相同分子式而结构不同的现象，称 为同分异构。 • 如乙醇和二甲醚，其结构式如下：
H H C H H C H OH H H C H O H C H
16
H
第一章 化学
二、化学基础知识
3、同分异构、手性与药物
绿色工作与绿色经济 绿色伦理与绿色科技观 绿色社会需要人人参与
8
第一部分 化学 ----受到挑战的中心科学
• 第一章 一门中心的、实用的和创造性的
科学----化学
• 第二章 人类十大环境危机中的化学困惑 ----绿色化学的兴起
9
第一章 化学
一、化学是一门中心科学
1、化学与天然存在
• 化学定义：化学是一门试图了解物质的性质和 物质发生反应的科学。 • 化学涉及存在于自然界的一切物质以及人类创 造的新物质。 • 世界上的万物都是由化学物质构成的，多数以 化合物的形式存在。
第一章 化学
二、化学基础知识 1、化学式
化学物质由分子、原子、离子等组成，它们通常都可 以用相应的化学式表示。 • 如氦气(He)、(H2O) (1) 分子组成的化学物质的化学式 • • 如水(H2O)、二氧化碳(CO2)、 甲烷(CH4) 金刚石(C)、氦气(He) 如氯化钠(NaCl)
14
3、医药
人类寿命的延长很大程度上要归功于药物的作用，很 多疾病的治疗都依赖与各种化学药物，但这些化学药 物在生产过程中也会带来环境污染。
31
思考题
一、判断题 1、CH4是比CO2更危险的温室气体。 2、天然气水合物即“可燃冰”，其可能是未来的清洁能源。 3、NO是有害的。 二、选择题 1、（）等都是温室气体。 A、H2O B、CO2 C、NOx D、CH4 2、全球变暖的结果是，导致（）等现象的产生。 A、海平面上升 B、高山雪线上移 C、厄尔尼诺现象 D、非典型肺炎(SARS) 3、（）是形成酸雨的重要污染源。 A、SO2 B、CO2 C、NOx D、CH4 32
2 H2 + O2
KMnO4
2 H2O
COOH COOH 副产物
19
第一章 化学
二、化学基础知识 4、化学反应式与反应方向
(2) 化学反应的方向 决定分子转变为其它分子的化学反应的原理：
(1) 如果反应的产物比起始物质更不稳定(具有更高的能量) 时，这样的反应不会发生。
(2) 即使反应是有利的，产物的能量比起始物质低，混乱 度比起始物质大，反应也不一定进行得很快。 利用催化剂通常可以加快反应。
理产生和发展起来的绿色化学化工技术。
4
开设本课程的目的
• 通过本课程的学习，掌握绿色化学与化工的基本 概念、基本原理，了解化学、化工生产中的资源 与能源合理利用及生态环境可持续性发展间的关 系。
• 达到开阔视野，拓宽知识面，便于从整体上认识 化学学科，树立既保护环境又推动工业生产发展 的新观念。
• 同时及时了解最新最热门的科学技术成果的研究 进展以及国内外发展状况，为成为知识渊博、研 究方向明确的高素质人才打下基础。 5
理调节功能，如有助于控制血压、可进行免疫调节和 神经传递、抑制血小板凝聚等生理功能。 NO昔日的“罪魁祸首”，今朝的“明星分子”。
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第二章 绿色化学的兴起
三、氟利昂----从“制冷明星”到“臭氧杀手”
1、臭氧层破坏的后果
危害：臭氧层被称为地球的保护伞。臭氧层的破坏使 短波紫外线(波长240~329nm)的辐射增强，导致皮肤 癌症者增加，给自然生态系统带来严重影响。 2、氟利昂——制冷届的“昔日明星”
5.顾国维、何澄. 绿色技术及其应用.上海：同济大学出 版社,1999
6.P.T.阿纳斯塔斯， J.C.沃纳.李朝军,王东.绿色化学理 论与应用. 北京：科学出版社, 2002
7
教学内容
• 第一部分
• 第二部分
化学
方兴未艾的绿色化学
• 第三部分
• 第四部分 • 第五部分 • 第六部分
绿色浪潮中的绿色化学
1、化肥
固氮：将空气中的氮气(N2)高效地转化为植物生长所 需的氮元素的过程。 化学固氮——哈伯固氮法
3 H2 + N2
600℃
Os
200bar
2 NH3
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第二章 绿色化学的兴起
四、化肥、农药、医药----人口猛增的“功臣”
2、农药
优点：使用农药是农业增产的重要因素，是解决世界 60多亿人口温饱问题的有力措施。 缺点：由于农药的毒性及残留等因素的影响，其引起 的负面影响也非常严重。
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思考题
一、判断题 1、化学是一门试图了解物质性质和物质发生反应的科学。 2、化学的历史可追溯到有历史记载以前的时期。 3、世界上的万物都是由化学物质构成的。 4、氦(He)是单原子分子。 5、地球上没有“与化学物质无关”的物质。 6、天然物质对人类总是有益的。 7、天然物中没有任何化学物质。 8、化学家也在为化学工业之外的许多领域进行工作。 9、相同分子式的化合物具有相同的结构。 10、“反应停”的教训告诉公众：缺乏对化学的深入了解， 可能会导致严重灾难。 21
烷等烷烃，极易燃烧，俗称“可燃冰”。 存在：海底和北极永久冻土层内，中国南海、东海 也有发现。
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第二章 绿色化学的兴起
二、一氧化氮NO
危害：大气污染物之一，是形成酸雨的重要污染源之
一，能损害人体的呼吸系统。 消除NO的方法：
OH NO
催化剂
N2
新发现：NO是一种重要的信使分子，具有神奇的生
思考题
一、判断题 11、利用催化剂可以加快反应。 12、用箭头表示的化学方程式一定不可以用于计算。 二、选择题 1、化学物质由（）等组成。 A、分子 B、原子 C、离子 D、光子 2、化学与（）等很多的其他科学领域有关，对它们都有重 大的贡献。 A、农业科学 B、生物学 C、药学 D、环境科学 E、计算机科学 F、地质学 G、冶金学 H、物理学 3、化学反应可能向（）的方向进行。 A、能量降低 B、熵增大 C、能量增大 D、混乱度减小
思考题
二、选择题 4、在臭氧变成氧气的反应过程中，氟利昂中氯原子是（）。 A、反应物 B、生成物 C、中间产物 D、催化剂 三、写出下列化学物质的名字并写出与其性质、用途等相关 的一句话。 1. O3 2. N2 3. NO 4. CH4 5. CO2 6. SO2 7.NOx 8. C6H5OH 9. I2 10. NH3 11. C2H5OH 12. C2H5OC2H5 四、问答题 1、请收集酸雨与二氧化硫的资料，判断二氧化硫这种化学物 质的好坏，并说明理由。 2、NO的“遭遇”说明了什么问题？ 3、请收集甲烷的资料，你认为开采“可燃冰”有必要吗？为 33 什么？
水体污染(水资源不足)
臭氧层破坏
生物多样性减少(物种濒危) 森林锐减 土地荒漠化
海洋污染(海洋生态危机)
固体废物(垃圾越来越多) 人口猛增
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第二章 绿色化学的兴起
一、可燃冰
1、温室气体 温室气体种类：H2O、CO2、NOx、CH4等，其中最 重要的是CO2和CH4; 有学者推测：若大气中CO2浓度翻一番，全球将变
(2) 手性与药物 手性异构的存在与认识，对于药物开发具有重要意义。
•
如药物“反应停(Thalidomide)”，其结构式如下：
O
N
*
O
O O
H
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第一章 化学
二、化学基础知识 4、化பைடு நூலகம்反应式与反应方向
(1) 反应物、试剂、产物与条件 对一个化学反应式的理解，需要注意区分反应物、试 剂、产物、条件等(尤其是有机化学的反应)。 • 举例如下。
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第一章 化学
一、化学是一门中心科学
2、化学与其它学科的关系
• 化学是很多学科的基础；
• 化学是一门实用科学，其直接对应的工业为化
学工业；
• 化学是一门创造性科学，其相应的化学研究组
织很庞大，如美国的化学会。