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课题二化学实验的绿色追求,第1课时化学实验的绿色追求,1.了解绿色化学的概念。2.树立绿色化学思想,形成环境保护的意识。3.能在实验中贯彻绿色化学的思想。,一,二,一、绿色化学1.绿色化学的含义绿色化学又称环境友好化学或清洁化学,是从源头上防止污染产生或把化学过程对环境的负面影响降低到最低程度的化学。绿色化学要求原料和产品无害,在化学过程中不产生“三废”或使“三废”降低到最低程度。这些原则不仅适用于化工生产,同样是化学实验与日常生活中使用化学品时所应遵循的原则。2.化学实验的绿色追求化学实验的绿色化就是以绿色化学的理念和原则来指导实验工作,使实验室的“三废”排放降低到最低程度并能得到妥善的处理,实验室的安全性和环境质量得到提升,师生的绿色化学和环保意识得到强化。,一,二,化学实验绿色化的途径有以下几个方面:(1)开发绿色实验,如实验室以H2O2分解制氧取代氯酸钾分解法,实现原料和反应过程的绿色化;(2)防止实验过程中尾气、废物等对环境的污染,实验中有危害性气体产生时要加强尾气吸收,对实验产物尽可能再利用等;(3)在保证实验效果的前提下,尽量减少实验试剂的用量(如降低试剂浓度,减少用量等),使实验小型化、微型化;(4)对于危险或反应条件苛刻,污染严重或仪器、试剂价格昂贵的实验,可采用计算机模拟化学实验或观看实验录像等办法;(5)妥善处置实验产生的废物,防止污染环境。,一,二,二、电解水的微型实验当电池两极与电极联通电解开始后,溶液中的H+在阴极放电生成H2,OH-在阳极放电,生成O2。井穴水面上的气泡内为氢氧混合气体,用点着的火柴靠近气泡,可听到尖锐的爆鸣声。在实验中使用5%NaOH溶液是为了增大水的导电能力,也可用稀硫酸或硫酸钠等溶液来代替稀NaOH溶液。电解水的微型实验与初中电解水的实验相比,有哪些优点?从哪些方面体现了化学实验的绿色化?提示:与初中电解水的实验相比,电解水的微型实验装置小,药品的用量少,减少了实验的危险性,节约了能源,但是实验现象和实验的结果都没有改变,实验效果很好。从减少实验试剂的用量等方面体现了化学实验绿色化。,一,二,一、绿色化学1.绿色化学的目标、特点和意义绿色化学既是用化学的技术和方法去消灭或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂在生产过程中的使用,同时也要在生产过程中不产生有毒有害的副产物、废物和产品。(1)绿色化学的目标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。研究和寻找能充分利用的无毒害原材料,最大限度地节约能源,在化工生产各个环节都实现净化和无污染的反应途径。,一,二,(2)绿色化学的特点绿色化学的主要特点是原子经济性,即在获取新物质的化学过程中充分利用每种原料原子,既充分利用资源,又不产生污染。在始端采用预防实际污染的科学手段,其过程和终端均为零排放和零污染。(3)绿色化学的研究意义绿色化学是人类和自然界的生物和谐相处的化学,是对环境更友善的化学。这种绿色意识是人类追求自然完善的一种高级表现。从科学观点看,绿色化学是化学科学基础内容的更新;从环境观点看,它是从源头上消除污染;从经济观点看,它合理利用资源和能源,降低生产成本,符合经济可持续发展的要求。,一,二,2.绿色化学示意图,一,二,3.原子经济性和原子利用率的计算(1)原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。化学反应的“原子经济性”概念是绿色化学的核心内容之一。(2)原子利用率:在化学反应中有多少反应物的原子变成了目标产物。,一,二,二、微型实验起源于20世纪80年代的微型化学实验是国际公认的一种在微型化的条件下进行化学实验的新技术和新方法。微型实验以尽可能少的药品用量来获取最有效的实验信息,其特点是:在保证不影响,一,二,实验室中,许多在试管中完成的物质的性质实验,在不影响实验观察的前提下可以改用微型实验,如硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应,硫酸铜溶液与氯化钡溶液反应,硫酸铝溶液与氨水反应,氯化铁溶液与KSCN溶液反应等,均可以在点滴板中进行。有些气体的制备实验可以改为微型实验,如我们可以将医用带橡胶塞的针剂小瓶作反应容器,用空圆珠笔芯作导管进行实验。,知识点1,知识点2,知识点1绿色化学【例题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.实验室制取氯气时直接将尾气排放到大气中解析:绿色化学要求原料和产品无害,在化学过程中不产生“三废”或使“三废”降低到最低程度。氯气有毒,不能直接排放到大气中去,因此D不符合绿色化学思想。本题易误选A,水性涂料是安全无毒、节约资源的涂料。答案:D,知识点1,知识点2,点拨绿色化学的概念提出不久便受到了极大的重视。近几年高考中,为适应绿色化学教育的需求,有关绿色化学的试题不断升温,目的是使学生通过解题,树立绿色意识。,知识点1,知识点2,知识点2化学实验绿色化【例题2】某兴趣小组设计出右图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验,以探究化学实验的绿色化。,(1)实验前,关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c,其目的是。(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸,c中反应的化学方程式是。再由a向c中加2mL蒸馏水,c中的实验现象是。,知识点1,知识点2,(3)下表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是,理由是。(4)该小组还用上述装置进行实验证明氧化性:KMnO4Cl2Br2,操作步骤为,实验现象为,但此实验的不足之处是。,知识点1,知识点2,解析:(1)根据题目的叙述可以知道,这样操作的目的是检验装置的气密性,按题目所述若d试管内有气泡,且冷却后导管中有一段水柱,说明气密性良好。(2)c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸时发生反应为Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O;若再由a向c中加2mL蒸馏水,浓硝酸的浓度变小,所以反应变得缓慢,并逐渐生成NO,气体颜色变浅。,知识点1,知识点2,(4)若用上述装置进行实验证明氧化性:KMnO4Cl2Br2,根据氧化还原反应的规律可以得出应先用KMnO4制Cl2,再用Cl2制Br2。所以实验的操作步骤为向d中加入KBr溶液,向c中加入固体KMnO4,由a向c中加入浓盐酸;其中实验的现象为c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为棕黄色。但是由于Cl2和Br2蒸气均为有毒的气体,所以需要处理尾气。,知识点1,知识点2,答案:(1)检验装置气密性(2)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O反应变慢,气体颜色变淡(3)丙耗酸量最少,无污染(4)向d中加入KBr溶液,c中加入固体KMnO4,由a向c中加入浓盐酸c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为棕黄色没有处理尾气点拨本题改进教材中“铜与硝酸反应”实验,题中改进装置图已给出,且提出甲、乙、丙三种实验方案,解题时应围绕装置图及三种实验方案作答。,1234,1下列符合化学实验绿色化的有()在萃取操作的演示实验中,将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水在铜与浓硝酸反应的实验中,将铜片改为可调节高度的铜丝将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放A.B.C.D.解析:此题对中学化学教学有很好的导向作用,要求我们在实验中探究更合理的实验方案。溴水有挥发性,溴蒸气有毒;利用铜丝可控制反应,同时反应快一些;酸碱液对环境有腐蚀性,故应中和后再排放。三组实验都体现了绿色化学思想。答案:D,1234,2绿色化学核心是利用化学原理,从源头上减少或消除化学工业对环境的污染。据此判断,下列不属于绿色化学考虑的内容是()A.尽可能通过最小的成本取得最大的利润B.化工生产的原料和产品尽可能无毒、无害或毒性极小C.反应在无毒、无公害的条件下进行,如采用无毒无害的溶剂和催化剂D.尽可能采用可再生原料,且原料的利用率尽可能最大化,副产品或废料尽可能最少解析:绿色化学要求化工生产的原料和产品尽可能无毒、无害或毒性极小,反应在无毒、无公害的条件下进行,如采用无毒无害的溶剂和催化剂,并尽可能采用可再生原料,且原料的利用率尽可能最大化,副产品或废料尽可能最少。所以“尽可能通过最小的成本取得最大的利润”不属于“绿色化学”考虑的内容。答案:A,1234,3下列说法不正确的是()A.利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色化学方法B.蔗糖、淀粉、油脂及其水解产物均为非电解质C.通过红外光谱分析可以区分乙醇和乙酸乙酯D.石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量;石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃解析:在催化剂作用下,水吸收太阳能发生分解生成H2和O2,将光能转化为化学能,A项正确;油脂水解生成的高级脂肪酸属于电解质,B项不正确;乙醇和乙酸乙酯有不同的官能团和化学键,它们在红外光谱图上有不同的吸收频率,C项正确;石油催化裂化的主要目的就是为了提高汽油等轻质油的产量,裂解的主要目的是获得乙烯、丙烯等短链气态烃,D项正确。答案:B,1234,4实验证明在低温下铜不能与O2发生反应,也不能与稀硫酸反应,但工业上却是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断地通入空气来制取CuSO4溶液。铜屑在此状态下发生反应的化学方程式为,利用铜与浓硫酸在加热条件下也能制备CuSO4溶液,其化学方程式为,以上两种方法前者好还是后者好?原因是什么?。解析:在稀硫酸存在的条件下,Cu及其所含杂质构成原电池:铜为负极失去电子变成铜离子,O2在正极得电子后与氢离子结合成水;第二种方法是在加热条件下铜与浓硫酸反应,硫酸会被还原为SO2,硫酸利用率低且生成的气体有毒。,1234,答案:前一种方法好。原因是:制得相同质量的产品,前一种方法消耗硫酸少;后一种方法生成的SO2会造成大气污染;前一种方法节省能源,
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