1、专题讲座六 环境保护与绿色化学考纲解读 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：这是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO 2、SO 3)、氮的氧化物(NO、NO 2 等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烃等造成的污染(其中 SO2、NO x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
2、用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的 CO、CO 2、NO、NO 2、SO 2 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：这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，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的磷肥造成的。三是
3、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。思考：1.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_和_。(2)光化学烟雾主要是_、碳氢化合物造成的。(3)臭氧空洞主要是_、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_ _等的含量的不断增加造成的。(5)白色污染_等难降解塑料的大量使用。(6)赤潮含_洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放。2环境保护的措施(1)工业废气携带颗粒
4、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_ 洗涤剂。(3)回收、限制难降解塑料，研制_塑料。【例 1】 环境问题及解决措施.臭氧层空洞高空大气中 O2 吸收紫外线可变成臭氧 (O3)，而冰箱中的致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：NOO 3 NO 22O；NO 2O NOO 2。请你写出总的反应式： _；其中 NO 的作用是_和_ 。. 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( 洗涤剂中含有
5、磷酸钠)。关于处理污水时要不要除去磷的说法正确的是 ( )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(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_。赤潮是水体富营养化的结果，主要是因为_等，使水中 含有大量的_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_(从下述选项中选 )的洗衣粉。A硅酸钠 B烷基苯磺酸钠C三聚磷酸钠 D蛋白质. 酸雨(1)自然界“酸雨”形成的原因主要是 ( ) A未
6、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(2)SO2 主要来自于硫酸工厂废气和含硫矿物的燃烧。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？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？. 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、
7、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。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)“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_。(3)控制城市空气污染源的方法可以有 。A开发氢能源 B使用电动车C植树造林 D戴上呼吸面具二、绿色化学1绿色化学有关概念
8、(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” 。来源:学。科。网 Z。X。X。K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
9、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： AB =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 100%。期 望 产 品 的 总 质 量生 成 物 的 总 质 量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
10、物的排放。【例 2】 在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是 ( )ACH 2=CH2CCH 3OOOH(过氧乙酸) CH 2OCH2CH 3COOHBCH 2=CH2Cl 2Ca(OH) 2 CH 2OCH2CaCl 2H 2OC2CH 2=CH2O 2 2CH2OCH2 催 化 剂 D3CH 2OHCH2OH HOCH2CH2OCH2CH2OHCH 2OCH22H 2O 催 化 剂 【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 ( )AC 3H8 3C4H 2 极 高 温
11、BC 3H8 C3H6H 2 高 温 CC 3H86H 2O 3CO210H 2 高 温 D2H 2O 2H2O 2 通 电 【例 4】 下列几种生产乙苯( )的方法中，原子经济性最好的是(反应均在一定条件下进行) ( )【例 5】 在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为 100%。在用 CH3CCH 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( )ACO 和 CH3OH BCO 2 和 H2OCH 2 和 CO2 D CH3OH 和 H2三、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
12、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：化学工业来源:学_科_网来源:学科网【例 6】 工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：(1)简述原料气 N2、H 2 的来源：_。(2)下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是_。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=11053(900 ) 来源:学科网 ZXXK4NH3+3O2 2N2+6H2O K2=11067(900 )温度较低时以生成 为主，
13、温度高于 900 时，NO 产率下降的原因： 。吸收塔中需要补充空气的原因：_。(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：_ _，_ _。【例 7】 “低碳”既是时尚，也是环保要求。 “低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废” ，不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液) 联合
14、生产化肥硫酸铵的工艺：请回答下列问题：(1)工艺操作、分别为_、_。(2)工业合成氨的化学方程式为_ 。(3)写出生成“产品”的离子方程式：_ _。(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是_。(5)副产品的化学式为_。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是_。【例 8】 .某硝酸厂附近的空气中的主要污染物为氮的氧化物。为了保护环境和综合利用，可采用氨碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点，其吸收工艺流程如下：(1)排空物质的主要成分为_。(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是_。(3)从吸收塔排出的混合液的用途之一为_。.空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研
15、究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法，将其转化为硫酸和硝酸，工艺流程如下：来源:Zxxk.Com各室中发生的反应如下：氧化室：NO 2(g)SO 2(g)H 2O(l)=H2SO4(l)NO(g) H a k Jmol1 。清除室：NO(g)NO 2(g)=N2O3(g) H b kJmol1 ；N 2O3(g)2H 2SO4(l)=2NOHSO4(s)H 2O(l)Hc kJmol1 。分解室：4NOHSO 4(s)O 2(g)2H 2O(l)=4H2SO4(l)4NO 2(g) Hd kJmol 1 。回答下列问题：(1)物质和分别为(写化学式 )_、_。(2)写出 SO2
16、、O 2 和 H2O 反应生成 H2SO4 的热化学方程式：_。1(2011福建理综，6)下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是 ( )ACO 2、CH 4、N 2 等均是造成温室效应的气体B使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一C节能减排符合低碳经济的要求D合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺2(2010天津理综，1)以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是 ( )A发展氢能和太阳能B限制塑料制品的使用C提高原子利用率，发展绿色化学D尽量用纯液态有机物代替水作溶剂3(2010江苏，1)化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切
17、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4(2010四川理综，6)节能减排对发展经济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少二氧化碳排放的是 ( )A利用太阳能制氢B关停小火电企业C举行“地球一小时”熄灯活动D推广使用煤液化技术5(2010重庆理综，6)减缓温室气体排放是 2009 年哥本哈根气候变化会议的议题。下列反应不产生温室气体的是 ( )A用纯碱制玻璃 B用煤炭作燃料C用铁矿石炼铁 D用氨制碳酸铵6(2010上海，1)下列做法不
18、能体现低碳生活的是 ( )A减少食物加工过程B注意节约用电C尽量购买本地的、当季的食物D大量使用薪柴为燃料答案1思考(1)SO2 氮氧化合物 (2)氮氧化合物 (3)氟氯代烃 (4)CO 2 (5)聚乙烯 (6)磷2(2)含磷 (3)可降解【例 1】 .O 3 O2O 还原剂 催化剂 NO .(1)C (2)藻类分泌毒素，并且消耗水中的溶解氧，造成水质恶化和鱼类死亡 滥用氮肥、磷肥、农药和城镇废水任意排放 氮、磷 C. (1)C (2)SO 2H 2ONa 2SO3 2NaHSO3= = = = = CaO(s) SO 2(g) CaSO3(s)，= = = = =高 温 2CaSO3(s)O
19、 2(g) 2CaSO4(s)= = = = = . (1)2CO2NO N22CO 2= = = = =催 化 剂 (2)SO2 转化成 SO3，SO 3 遇水生 成硫酸(3)ABC【例 2】 C 【例 3】 C【例 4】 C【例 5】 A 【例 6】 (1)N 2 来源于空气， H2 来源于焦炭与水蒸气的反应(2)A(3)N2 生成 NO 的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO 的产率下降 提高氨气的转化率，进一步与 NO 反应，尽可能多的生成所需产品(4 )NONO 2H 2O=2HNO2CO(NH2)22HNO 2=CO22N 23H 2O【例 7】 (1)将空气液化后蒸馏分离出氧气，获得氮气 过滤(2)N23H 2 2NH3高 温 、高 压 催 化 剂(3)CaSO4CO 22NH 3H 2O=CaCO32NH4SO24(4)将湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有 NH3(或其他可行的方法)(5)CaO CO2【例 8】 .(1)N 2、O 2(只填 N2 也算对)(2)使氨气和污染的空气充分混合(3)用作肥料.(1)NO 2 H 2SO4(2)2SO2(g)O 2(g)2H 2O(l)=2H2SO4(l)H(2a2b2c d) kJmol 1专题集训能力提升1A 2.D3D 4D5D 6D
