环境保护与绿色化学化学与可持续发展课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,7/22/2020,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/7/22,#,第八章化学与可持续发展,第,三,节,环,境保护与绿色化学,第八章化学与可持续发展,1,一、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。,一、化学与环境保护,2,(2),环境保护的任务,环境监测,:,对污染物的存在形态、含量等进行分析和,鉴定,提供可靠的分析数据。,治理工业三废,(_,、,_,、,_),。,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。,废水,废气,废渣,(2)环境保护的任务废水废气废渣,3,2.,大气污染,(1),污染物主要来源,:,除了自然因素外,大气污染物主要,来自,_,和工业生产过程产生的废气及其,携带的颗粒物。,化石燃料的燃烧,2.大气污染化石燃料的燃烧,4,(2),次生污染物的形成,(2)次生污染物的形成,5,【,微思考,】,CO,2,能引起温室效应,故,CO,2,属于大气污染物之一,所以应最大限度地杜绝,CO,2,的排放。这种观点对吗,?,【微思考】CO2能引起温室效应,故CO2属于大气污染物之一,6,提示,:,观点错误。,CO,2,不属于大气污染物,大气污染物是指大气中危害人类和环境的人为污染物和天然污染物。,CO,2,参与光合作用,所以,CO,2,还是有一定作用的。当然,为减少温室效应,可以适当减少,CO,2,的排放。,提示:观点错误。CO2不属于大气污染物,大气污染物是指大气中,7,3.,污水的处理方法,(1),常用的污水处理方法有,_,、,_,、和,_,等。,(2),污水处理的常用化学方法,_,、,_,、,_,等。,物理法,化学法,生物法,中和法,氧化还原法,沉淀法,3.污水的处理方法物理法化学法生物法中和法氧化还原法沉淀法,8,(3),污水处理的流程,一级处理,:,通常采用,_,方法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶性的污染物。经一级处理后的水一般达不到排放标准,一级处理作为预处理。,物理,(3)污水处理的流程物理,9,二级处理,:,采用,_,方法,(,又称,_,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。,三级处理,:,主要采用,_,、,_,、,_,和,_,等,对污水进行深度处理和,净化。经三级处理后水可用于绿化和景观用水等。,生物,微生物,化学沉淀法,氧化还原法,离子交换法,反渗透法,二级处理:采用_方法(又称_法)及某些,10,4.,固体废弃物的处理,工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循,_,、,_,和,_,的原则,达到,_,和,_,这两个重要目的。,无害化,减量化,资源化,减少环境污染,资源回收利用,4.固体废弃物的处理无害化减量化资源化减少环境污染资源回收利,11,二、绿色化学,1.“,绿色化学”可以诠释为环境友好化学,它的核心内涵是在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。,二、绿色化学,12,2.,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造成的污染。按照绿色化学的原,则,最理想的“原子经济性反应”就是,_,_(,即没有副反应,不生成副产,物,更不能产生废弃物,),这时原子利用率为,100%,。,反应物的原子全,部转化为期望的最终产物,2.绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和反应物的原子,13,【,情境,思考,】,在汽车的排气管上安装“催化转化器”,(,用铂、钯合金作催化剂,),可以把汽车尾气中的有害气体,CO,与,NO,催化生成可参与大气生态循环的无毒气体,CO,2,和,N,2,这种尾气处理的方法符合绿色化学的概念吗,?,【情境思考】,14,提示,:,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。而此处理污染方式是被动地治理污染,不符合绿色化学的概念。,提示: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,15,知识点常见环境问题与绿色化学,【,重点释疑,】,1.,常见环境问题,知识点常见环境问题与绿色化学,16,环境问题,主要污染物,主要危害,温室效应,CO,2,造成全球气候变暖,水位上升,陆地面积减小等,酸雨,SO,2,、,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,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,17,环境问题,主要污染物,主要危害,白色污染,废弃塑料制品,在土壤中影响农作物吸收水分和养分,导致农作物减产。,混入生活垃圾中难处理、难回收。,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,环境问题主要污染物主要危害白色污染废弃塑料制品在土壤中影响,18,环境问题,主要污染物,主要危害,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,环境问题主要污染物主要危害PM2.5颗粒物污染空气,形成雾霾,19,2.,绿色化学,(1),绿色化学的含义,:,绿色化学的目的在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物。,从科学观点看,它是化学科学基础内容的更新。,从环境观点看,它强调从源头上消除污染。,从经济观点看,它提倡合理利用资源和能源,降低生产成本。,2.绿色化学,20,(2),绿色化学的核心,:,利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染,即预防污染优于治理污染。,(3),原子经济性反应,:,按照绿色化学的原则,最理想的原子经济性反应就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,这时原子利用率为,100%,。,(2)绿色化学的核心:利用化学原理从源头上减少或消除工业生产,21,【,思考,讨论,】,为减少和消除煤炭燃烧产生的,SO,2,人们向煤炭中加入,生石灰作为固硫剂,你知道其反应原理是什么吗,?,提示,:,CaO+SO,2,CaSO,3,;2CaSO,3,+O,2,2CaSO,4,总反应式,:2CaO+2SO,2,+O,2,2CaSO,4,。,【思考讨论】,22,【,案例示范,】,【,典例,】,以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题,请根据已知信息回答下列问题,:,(1),下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是,_(,填字母,),。,A.CH,2,CH,2,+HClCH,3,CH,2,Cl,B.CH,3,CH,2,OH+HCl CH,3,CH,2,Cl+H,2,O,催化剂,【案例示范】催化剂,23,C.CH,3,CH,3,+Cl,2,CH,3,CH,2,Cl+HCl,D.CH,2,CHCl+H,2,CH,3,CH,2,Cl,由上述四个反应可归纳出,原子经济性最高的是,_(,填反应类型,),。,催化剂,光,C.CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl催,24,(2),有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。,ClO,2,是一种性能优良的消毒剂,它可将废水中少量的,CN,-,等有毒的酸根离子氧化而除去。请写出用,ClO,2,将废水中的,CN,-,氧化成无毒气体的离子方程式,: _,该方法的优点是,_,。,(2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。ClO,25,(3),某饮用水厂由天然水制备纯净水,(,去离子水,),的工艺流程示意图如下,:,(3)某饮用水厂由天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意,26,活性炭的作用是,_; O,3,消毒的优点是,_,。,活性炭的作用是_,27,【,解题指南,】,解答本题需注意以下两点,:,(1),明确原子经济性的含义,;,(2),能够读懂题目信息,从题目信息中获取解题的方法和思路。,【解题指南】解答本题需注意以下两点:,28,【,解析,】,(1),原子经济性高,即理论上原子的利用率尽可能达到,100%,没有副产物。,A,、,D,两项中的原子利用率都是,100%,。,(2),把,CN,-,氧化成无毒气体,说明,C,、,N,分别生成了,CO,2,、,N,2,ClO,2,的还原产物应该是无毒的,Cl,-,。,(3),活性炭能吸附水中的有机物,从而除去异味。用,O,3,消毒时,其产物为无毒无害的,O,2,。,【解析】(1)原子经济性高,即理论上原子的利用率尽可能达到1,29,答案,:,(1)AD,加成反应,(2)2ClO,2,+2CN,-,=2CO,2,+ N,2,+2Cl,-,产物为无毒无害的,Cl,-,、,CO,2,和,N,2,(3),吸附水中的有机物,(,或除去水中的异味,),反应产物无毒无害,答案:(1)AD加成反应(2)2ClO2+2CN-=,30,【,迁移,应用,】,1.,以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是,(,),选项,氧化物,环境问题,主要来源,A,CO,2,破坏臭氧层,化石燃料的燃烧,B,SO,2,温室效应,汽车尾气的排放,C,NO,2,光化学烟雾,工厂废气的排放,D,CO,酸雨,汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧,【迁移应用】1.以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来,31,【,解析,】,选,C,。化石燃料燃烧主要排放二氧化碳气体,与温室效应有关,而与破坏臭氧层无关,故,A,错误,;,工厂,废气的排放产生大量二氧化硫气体,是形成酸雨的主要,污染物,而温室效应是由二氧化碳引起的,故,B,错误,;,汽,车尾气排放大量的氮氧化物,氮氧化物是形成光化学烟,雾的主要污染物,故,C,正确,;,形成酸雨与二氧化硫及氮的,氧化物有关,CO,是一种有毒气体,与酸雨无关,故,D,错误。,【解析】选C。化石燃料燃烧主要排放二氧化碳气体,32,2.,绿色化学实验是指在绿色化学的思想指导下,对常规实验进行改革而形成的实验新方法。下列符合绿色化学实验操作的是,(,),A.,将一氧化碳还原氧化铜的尾气直接排入空气中,B.,将锌和稀硫酸反应后的废液直接倒入下水道中,C.,将跟氧气反应后剩余的硫黄放在空气中燃烧完全,D.,将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离,2.绿色化学实验是指在绿色化学的思想指导下,对常规实验进行改,33,【,解析,】,选,D,。一氧化碳还原氧化铜的尾气中含有的未,反应的一氧化碳是有毒气体,对环境有害,A,项不符合绿,色化学实验操作,;,将锌和稀硫酸反应后的废液直接倒入,下水道中,会腐蚀下水道,污染水资源,B,项不符合绿色,化学实验操作,;,将跟氧气反应后剩余的硫黄放在空气中,燃烧完全,产生的二氧化硫有毒,污染空气,C,项不符合,【解析】选D。一氧化碳还原氧化铜的尾气中含有的未,34,绿色化学实验操作,;,将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离,防止了残余物对环境的污染,符合绿色化学实验操作,故,D,项正确。,绿色化学实验操作;将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离,35,【,补偿训练,】,绿色化学是指从技术、经济上设计可行的化学反应,尽,可能减少对环境的副作用。下列化学反应不符合绿色,化学概念的是,(,),A.,消除硫酸厂尾气排放,:SO,2,+2NH,3,+H,2,O=(NH,4,),2,SO,3,B.,消除硝酸厂的氮氧化物污染,:,NO,2,+NO+2NaOH=2NaNO,2,+H,2,O,【补偿训练】,36,C.,制,CuSO,4,:Cu+2H,2,SO,4,(,浓,) CuSO,4,+SO,2,+2H,2,O,D.,制,CuSO,4,:2Cu+O,2,2CuO,CuO+H,2,SO,4,(,稀,)=CuSO,4,+H,2,O,C.制CuSO4:Cu+2H2SO4(浓) CuS,37,【,解析,】,选,C,。,C,项在生成,CuSO,4,的同时,还生成了,SO,2,会污染大气。,【解析】选C。C项在生成CuSO4的同时,还生成了SO2,会,38,【,素养提升,】,直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题,将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫,最终生成硫酸钙。硫酸钙可在如图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应,气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳,从而有利于二氧化碳的回收利用,达到减少碳排放的目的。,【素养提升】,39,(1),煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中,引发的主要环境问题有哪些,?,提示,:,温室效应 、酸雨、粉尘污染。,(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中,引发的主要环境问题有,40,(2),在烟气脱硫时控制浆液的,pH,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙,写出反应化学方程式。,提示,:,Ca(HSO,3,),2,+O,2,=CaSO,4,+H,2,SO,4,。,(2)在烟气脱硫时控制浆液的pH,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可,41,【,课堂回眸,】,【课堂回眸】,42,课题任务,:,从干海带中提取碘,【,情境创设,】,海带,海藻类植物之一,是一种在低温海水中生长的大,型海生褐藻植物,属于褐藻门布科,为大叶藻科植物,因,其生长在海水中,柔韧似带而得名。海带是一种含碘量,很高的海藻,一般含碘,3,5,多可达,7,10,。,课题任务:从干海带中提取碘,43,从中提取制得的碘和褐藻酸,广泛应用于医药、食品和化工。碘是人体必需的元素之一,缺碘会患甲状腺肿大,多食海带能防治此病,还能预防动脉硬化,降低胆固醇与脂的积聚。,从中提取制得的碘和褐藻酸,广泛应用于医药、食品和化工。碘是人,44,【,素养解读,】,1.,核心素养,科学探究与创新意识,:,能发现和提出有探究价值的问题,;,从问题和假设出发,依据探究目的,设计探究方案,运用化学实验等方法进行实验探究。,2.,素养目标,:,通过“从干海带中提取碘”,学会物质分离与提纯的方法,通过实验设计与实验操作培养科学探究与创新意识。,【素养解读】,45,【,素养探究,】,【,探究任务一,:,方案设计,】,(1),海带中的碘元素主要以,I,-,的形式存在,怎样设计实验证明海带中含有碘,?,【素养探究】,46,提示,:,用剪刀剪碎海带,用酒精湿润,放入坩埚中。灼烧海带至完全成灰,停止加热,冷却。将海带灰加蒸馏水溶解,搅拌、煮沸、过滤。在滤液中滴加稀硫酸及,H,2,O,2,然后加入几滴淀粉溶液。如果淀粉溶液变蓝色则证明海带中含有碘元素。,提示:用剪刀剪碎海带,用酒精湿润,放入坩埚中。灼烧海带至,47,(2),写出实验过程中无机态碘离子转化为碘单质的离子方程式。,提示,:,离子方程式为,2I,-,+H,2,O,2,+2H,+,=I,2,+2H,2,O,。,(2)写出实验过程中无机态碘离子转化为碘单质的离子方程式。,48,(3),使用什么样的试剂、采用什么样的方法可以将生成的,I,2,从碘水中提取出来,?,提示,:,采用萃取的方法,利用,CCl,4,将,I,2,从碘水中提取出来。,(3)使用什么样的试剂、采用什么样的方法可以将生成的I2从碘,49,(4),设计实验流程,将海带中提取碘的流程整理出来,:,(4)设计实验流程,将海带中提取碘的流程整理出来:,50,【,探究任务二,:,反思归纳,】,(1),实验中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗,原因是什么,?,提示,:,海带中碘元素以碘离子的形式存在,且易溶于水,为防止碘元素的损失,除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗。,【探究任务二:反思归纳】,51,(2),你认为是否可以使用,Cl,2,将,I,-,转化成,I,2,?,请从多角度进行分析,?,提示,:,不可以。 双氧水是绿色氧化剂,环保。氯气对环境有一定污染 。氯气一旦过量可能会进一步把碘氧化成更高价的碘酸根,双氧水则不会。使用双氧水不会引入新杂质,使用氯气会引入新的杂质。,(2)你认为是否可以使用Cl2将I-转化成I2?请从多角度进,52,【,素养评价,】,1.,科学探究与创新意识,水平,1:,能对“从干海带中提取碘”提出可能的实验方案。,2.,科学探究与创新意识,水平,2:,能依据设计的实验方案,组装实验仪器,完成实验操作。,【素养评价】,53,3.,科学态度与社会责任,水平,3:,能对“从干海带中提取碘”提出探究的问题和假设,基于现象和数据分析并得出结论,。,3.科学态度与社会责任水平3:能对“从干海带中提取碘”提出,54,1,、是追求，让我们希望不灭；是追求，让我们愈挫愈坚；是追求，让我们谱写人生的美丽篇章；也是追求。让无数伟人为人类社会作出巨大贡献，推动社会前进。,2,、现实的世界里一片狼藉，物欲横流，流尽了血汗；彩灯闪烁，烁干了安宁。素琴吟风的高雅不再，短笛赏月的古韵难留，现代人创造的物质文明中心灵的安宁难以寻求。,3,、为生命留下一点空白，为这个骄躁不安的世界留一点空白，哪怕只是一点点，却能挽救无数溺水的精神失陷者。,4,、,生活是由苦乐、美丑交织而成的经纬网，它穿越时空而光芒犹在。需要我们不断探索和思考人生，只要我们能够在思考之中不断添加沙子、水和石头，人生就变得充实。,5,、我站在金急雨的花树下，将那颗好奇心小心翼翼地放进心中的角落，用她给我的充满爱的心温暖自己。,6,、对你唯有惊鸿一瞥，却窥见了一种平淡致远的处世态度，淡罢，淡罢，绝不为万物所主宰，我独逍遥于濯浊之外，蝉蜕去拖累，只愿抱明月而长终。江边一蓑烟草，一片缟素。,7,、天空不留下飞鸟的痕迹，但它已飞过。飞翔不是为了留下痕迹，而是在飞翔中尽情享受自由和快乐,!,8,、这是个下着小雨的清晨，我们行走在泥泞的山路上。山不高，有溪水流淌而去，寒风扑面。,1、是追求，让我们希望不灭；是追求，让我们愈挫愈坚；是追求，,55,