第八章 化学与可持续发展第三节 环境保护与绿色化学【学习目标】 1.了解环境污染的主要因素、危害及防治的方法，认识化学对环境保护的重要意义，培养保护环境的“科学态度与社会责任”2.了解绿色化学、原子经济性反应的内涵，知道它们在对利用资源、保护环境中的重要意义，加强环境保护意识并培养绿色化学的理念。【基础知识】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。②治理工业三废( 废水、废气、废渣 )。③寻找源头治理环境污染的生产工艺：杜绝 污染物 的排放，从根本上解决环境问题。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 化石燃料 的燃烧和 工业 生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。（2）次生污染物的形成3、污水的处理方法（1）常用的污水处理方法有 物理法 、 化学法 、和 生物法 等。（2）污水处理常用化学方法： 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。②二级处理：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。③三级处理：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。经过三级处理后的水可用于 绿化 和 景观 用水等。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 无害化 、 减量化 和 资源化 的原则，达到 减少环境污染 和 资源回收 利用这两个重要目的。二、绿色化学1、绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变 “先污染后治理” 的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或 消除 产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头 减少或消除 环境污染。2、简单而言，化学反应就是原子重新组合的过程。因此，按照 绿色化学 的思想，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 (即期望产物的总质量与生成物的总质量之比)为 100%。3、常见环境问题环境问题 主要污染物 主要危害 温室效应 CO2造成全球气候 变暖 ，水位上升，陆地面积减小等 酸雨 SO2、NOx土壤酸化、 水源 污染、建筑物被腐蚀等 臭氧层破坏氟氯代烷、NOx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 碳氢化合物、NOx刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死 烟雾 亡 白色污染废弃塑料制品①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产。②混入生活垃圾中难处理、难回收。③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【考点剖析】考点一　化学与环境污染1．下列有关酸雨及形成的说法正确的是(　　)A．pH 小于 7 的降雨通常称为酸雨B．酸雨的形成和空气中 CO2含量增多有直接关系C．大量含硫化石燃料燃烧是形成酸雨的主要原因D．植被破坏、水土流失、生态环境破坏导致了酸雨形成答案　C解析　酸雨是指 pH<5.6 的降雨，故 A 错误；CO2含量增多，导致温室效应，不会导致酸雨形成，故B 错误；含硫化石燃烧会产生大量 SO2，经过系列变化形成酸雨，故 C 正确；植被破坏、水土流失、生态环境破坏不会形成酸雨，D 错误。2．下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是(　　)A．CO2、CH4、N2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答案　A解析　N2不是造成温室效应的气体。3．下列有关燃料的说法错误的是(　　)A．燃料燃烧产物 CO2是温室气体之一B．化石燃料完全燃烧不会造成大气污染C．以液化石油气代替燃油可减少大气污染D．燃料不完全燃烧排放的 CO 是大气污染物之一答案　B解析　形成温室效应的主要原因是 CO2的大量排放，故 A 正确；化石燃料含硫元素，完全燃烧会产生 SO2，会造成大气污染，故 B 错误；液化石油气杂质少，燃烧更充分，产生的 CO 等污染物少，可减少大气污染，故 C 正确；CO 可以和人体中血红蛋白结合损失送氧能力，是大气污染物之一，故 D 正确。4．下列有关有机化合物的说法正确的是(　　)A．利用煤燃烧放出热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向B．“白色垃圾”“地沟油”均属于高分子材料，都对环境有害C．聚氯乙烯制品易造成环境污染，可采用焚烧法处理D．光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化合物有关答案　D解析　煤燃烧会产生大量的 SO2等污染物，用其放出热分解氢气，效益低，故 A 错误；白色垃圾主要成分为塑料，属于高分子材料，“地沟油”主要成分为油脂，不为高分子材料，故 B 错误；焚烧聚氯乙烯制品会产生大量的含氯污染物，故 C 错误。考点二　“绿色化学”理念及应用5．原子利用率＝期望产物的总质量与生成物的总质量之比，原子利用率越高对环境污染越小。在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是(　　)A.B.C. D.答案　D解析　据信息，如果产物完全变为产物，无其他副产品产生，则原子利用率最高，A、B、C 三项反应中都生成了副产品，故原子利用率低。6．绿色化学的核心就是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。下列不符合绿色化学理念的是(　　)A．尽可能使用无毒无害的原材料B．尽可能减少生产过程中的能量消耗C．治理产生的污染优于防治污染的产生D．尽可能采用对人类和环境低毒或无毒的合成路线答案　C解析　生产中使用无毒无害的原材料，可有效减少生产过程中对环境的污染，故 A 正确；减少生产过程中能量损耗，可以减少化石燃料的利用，可有效防止环境污染，故 B 正确；绿色化学理念应是从源头上防止或减少污染而不是先污染后防治，故 C 项不符合绿色化学理念；制造产品时，采用对人类和环境低毒或无毒的合成路线，可有效减少生产过程对环境的污染，符合绿色化学理念，故 D 正确。7．“绿色商品”是指商品从原料、生产到运输、使用等各环节对生态环境无害或危害极小，并有利于资源的保护和再回收的商品。下列肯定不属于“绿色商品”的是(　　)A．一次性餐具B．LED 照明灯具C．“FreeForest”再生纸D．竹制家具答案　A考点三　环境保护与可持续发展8．化学与人类生产、生活、社会可持续发展密切相关，下列说法不正确的是(　　)A．“天宫一号”中使用的碳纤维，是一种新型无机非金属材料B．为防止富脂食品氧化变质，常在包装袋中放入生石灰C．开发新能源，减少对化石燃料的依赖，可以促进低碳经济D．“静电除尘”“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量答案　B解析　碳纤维的成分为碳单质，为无机物，是一种新型无机非金属材料，A 正确；生石灰只能吸收水分，不能吸收氧气，所以加入生石灰不能防止富脂食品被氧化变质，B 错误；开发新能源，减少对化石燃料的依赖，可以促进低碳经济，C 正确；“静电除尘”“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都可减少污染气体的排放，能提高空气质量，D 正确。9．(2017·江苏，1)2017 年世界地球日我国的主题为“节约集约利用资源，倡导绿色简约生活”。下列做法应提倡的是(　　)A．夏天设定空调温度尽可能的低B．推广使用一次性塑料袋和纸巾C．少开私家车多乘公共交通工具D．对商品进行豪华包装促进销售答案　C解析　A 项，空调温度低，能源消耗增多，错误；B 项，一次性塑料袋使用易引起“白色污染”，纸巾的大量使用会造成森林的乱砍乱伐，错误；C 项，少开私家车，一是减少汽车尾气污染，二是节约能源，正确；D 项，过度包装会引起资源浪费，错误。10．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．CH2==CH2＋HCl―→CH3CH2ClB．CH3CH2OH＋HCl―――→CH3CH2Cl＋H2OC．CH3CH3＋Cl2――→CH3CH2Cl＋HClD．CH2==CHCl＋H2―――→CH3CH2Cl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)。(2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。ClO2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 ClO2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_________________________________________________________。(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： 活性炭的作用是_________________________________________________________________；O3消毒的优点是_______________________________________________________________。答案　(1)AD　加成反应(2)2ClO2＋2CN－===2CO2＋N2＋2Cl－　产物为无毒无害的 Cl－、CO2和 N2(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 CO2、N2，ClO2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 O3消毒时，其产物为无毒无害的 O2。11．化学与生活密切相关。下列说法错误的是(　　)A．PM2.5是指粒径不大于 2.5 μm 的可吸入悬浮颗粒物B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染C．燃煤中加入 CaO 可以减少酸雨的形成及温室气体的排放D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料答案　C解析　A 项，PM2.5是指粒径小于或等于 2.5 微米的颗粒物，正确；B 项，绿色化学就是要从源头上消除或减少工业生产对环境的污染，正确；C 项，煤燃烧可生成二氧化硫和二氧化碳等产物，加入的CaO 可与 SO2反应生成 CaSO3，进一步被氧气氧化为 CaSO4，从而减少 SO2的排放量，减少酸雨的形成，但 CaO 与 CO2 反应生成的 CaCO3 在高温下又会分解为 CaO，故不能吸收 CO2 ，不能减少温室气体的排放量，错误；D 项，天然气的主要成分是甲烷，液化石油气的成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等，燃烧产物为 CO2 和 H2O，对环境无污染，所以这两类燃料均是清洁燃料，正确。12．2018 年 4 月 22 日是第 49 个世界地球日。这个地球日活动周主题为“珍惜自然资源　呵护美丽国土”。下列有关说法或做法正确的是(　　)A．推广使用煤、石油、天然气，有利于缓解温室效应B．普通锌锰干电池不含环境污染物，可以随意丢弃C．在生产、流通和消费等过程中实行“减量化、再利用、资源化”D．将高耗能、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，提高贫穷地区居民收入答案　C解析　燃烧化石燃料能产生大量的二氧化碳，所以减少煤、石油、天然气的燃烧能防止温室效应，A 错误；普通锌锰干电池，其中的酸性电解质溶液会影响土壤和水系的 pH，使土壤和水系酸化，而锰等重金属被生物吸收后，形成重金属污染，B 错误；在生产、流通和消费等过程中实行“减量化、再利用、资源化”，是实现可持续发展战略的重要组成部分，推广“减量化、再利用、资源化”有利于环境保护和资源的充分利用，C 正确；将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，虽然能提高居民收入，但会破坏环境，得不偿失，D 错误。13．某市拟投资建设一个工业酒精厂，目的是用工业酒精与汽油混合制成“乙醇汽油”。已知制酒精的方法有三种：① CH2==CH2＋H2O―――→CH3CH2OH② CH3CH2Br＋H2O――→CH3CH2OH＋HBr③(C6H10O5)n(淀粉)＋nH2O―――→nC6H12O6(葡萄糖)C6H12O6(葡萄糖)―――→2C2H5OH＋2CO2↑从绿色化学(“原子利用率”最大化)的角度看，制酒精最好的方法是(　　)A．① B．③ C．①③ D．①②③答案　A解析　加成反应的原子利用率为 100%，符合“绿色化学”思想，所以从原子利用率角度，制酒精最好方法为①。14．CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中 CO2含量上升的是(　　)A．光合作用 B．自然降雨C．化石燃料的燃烧 D．碳酸盐的沉积答案　C解析　光合作用是吸收 CO2生成 O2，不会引起大气中 CO2含量上升，A 错误；自然降雨，会使 CO2部分溶于水，不会引起大气中 CO2含量上升，B 错误；化石燃料为煤、石油、天然气等，都含碳元素，燃烧过程中都产生 CO2气体，故 C 正确；碳酸盐沉积是大气中碳元素减少的过程，不会引起 CO2含量上升，D 错误。 15．研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是(　　)A．雾和霾的分散剂相同B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关答案　C解析　雾和霾的分散剂均为空气，A 项正确；结合图示形成雾和霾的颗粒物中含有 NH4NO3和(NH4)2SO4，B 项正确；据图示可知空气中 NOx、SO2等转化为 HNO3、H2SO4后吸收空气中 NH3生成 NH4NO3和(NH4)2SO4，即 NH3是形成 NH4NO3和(NH4)2SO4的反应物，C 项错误；过度使用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D 项正确。16．全球气候变暖给人类的生存和发展带来了严峻挑战。在此背景下，“新能源”“低碳”“节能减排”“吃干榨尽”等概念愈来愈受到人们的重视。下列有关说法不正确的是(　　)A．太阳能、地热能、生物质能和核聚变能均属于“新能源”B．“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料C．如图所示，甲烷经一氯甲烷生成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”的思想D．让煤变成合成气，把煤“吃干榨尽”，实现了煤的清洁、高效利用答案　B解析　A 项，太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等是新能源，正确；B 项，“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，低碳就是指控制二氧化碳的排放量，错误；C 项，从图示分析，甲烷在温和条件下转化为低碳烯烃，控制了二氧化碳的排放，体现了“节能减排”思想，正确；D 项，让煤变成合成气，实现了煤的清洁、高效利用，正确。