人教版 (2019)环境保护与绿色化学导学案及答案

这是一份人教版 (2019)环境保护与绿色化学导学案及答案，共6页。学案主要包含了化学与环境保护，绿色化学等内容，欢迎下载使用。
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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 、 等进行 和 ，为控制和消除污染提供可靠的数据。
②治理工业“三废”： 、 、 。
③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
化石燃料的燃烧
烟尘
CO、NOx、SO2等
挥发性有机物
次生污染物
阳光、空气和水蒸气等的作用
雾霾
酸雨
光化学烟雾
一定的天气条件下

3．污水的处理
（1）常用的污水处理方法： 法、 法和 法等。
（2）污水处理的常用化学方法： 法、 法、 法等。
（3）污水处理的流程
4．固体废弃物的处理
（1）处理原则： 化、 化和 化。
（2）目的： 和 。
二、绿色化学
1．绿色化学也称 化学。
2．核心思想：改变“ ”的观念和做法，利用 和 ，减少或消除产品在 和 中涉及的有害化学物质，实现从 减少或消除环境污染。
3．绿色化学对化学反应的要求
4．原子经济性反应：反应物的原子全部转化为 的最终产物，原子利用率达到 。
原子利用率＝ ×100%
【思考与讨论】以乙烯为原料生产环氧乙烷，过去主要使用的是氯代乙醇法，包括以下两步反应：
CH2===CH2＋Cl2＋H2O→ClCH2CH2OH＋HCl
2ClCH2CH2OH＋Ca(OH)2→2eq \(H2C\\al(\s\d5(—),\s\up11(\a(／\s\up6(O)＼)))CH2) ＋CaCl2＋2H2O
总的反应可表示为：CH2===CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→eq \(H2C\\al(\s\d5(—),\s\up11(\a(／\s\up6(O)＼)))CH2)＋CaCl2＋H2O
现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成：
2CH2===CH2＋O2eq \(――→,\s\up9(Ag))eq \(H2C\\al(\s\d5(—),\s\up11(\a(／\s\up6(O)＼)))CH2)
（1）两种生产工艺的原子利用率分别为______，______。
（2）列出原子利用率为100%的化学反应类型及其实际例子的方程式：
____________________________________，_____________________________。
（3）原子利用率与产率是否相同？________(填“是”或“否”)。
（4）试从反应物、产物对环境的影响，生产工艺，原子经济性反应，催化剂选择性等角度分析两方法的优劣。
5．开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则)： 、 和 。
预习检验：
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
（1）在汽车排气管上安装“催化转化器”把CO、NO催化生成N2和CO2，符合绿色化学的理念( )
（2）化石燃料燃烧产生的CO、NOx、SO2为次生污染物( )
（3）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( )
（4）“绿色化学”就是污染后有效治理的化学思想( )
（5）“绿色化学”就是指在化工生产中不排放任何有害物质( )
（6）废电池中含有重金属离子，应对废电池做深埋处理( )
（7）pH小于7的降雨通常称为酸雨( )
（8）光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化合物有关( )
2．十九大报告中提出“我们要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化”，下列说法正确的是( )
A．在田间焚烧秸秆，以增加草木灰肥料从而减少化肥的使用
B．推广使用可降解塑料及布袋购物，以减少“白色污染”
C．用氯气处理水中的Cu2＋、Hg2＋等重金属离子
D．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放
3．在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是( )
①置换反应 ②化合反应 ③分解反应 ④取代反应 ⑤加成反应 ⑥加聚反应 ⑦酯化反应
A．②⑤⑥ B．②④⑤ C．只有⑥ D．只有⑥⑦
4．下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是( )
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
5．在绿色化学工艺中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物。如用CH3C≡CH合成CH2==C(CH3)COOCH3，欲使原子利用率达到最高，还需要的反应物是( )
A．H2和CO2 B．CO2和H2O
C．CO和CH3OH D．CH3OH和H2
6．请根据已知信息回答下列问题：
（1）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_____________________________________________________。
（2）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________________________________________________________。
（3）高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型水处理剂，它有比高锰酸钾更强的氧化性，在水中反应被还原为Fe3＋。
①高铁酸钠中铁元素的化合价为________；高铁酸钠能消毒杀菌，这是基于它的什么性质________。
②高铁酸钠用于水处理，除了能消毒杀菌外，它还能沉降水中的悬浮杂质，起到净水作用，请说明其净水原理：__________________________________________________。
参考答案与解析
1.（1）×（2）×（3）×（4）×（5）√（6）×（7）×（8）√
2. B〔解析〕A项，在田间焚烧秸秆会产生大量的烟和粉尘颗粒造成空气污染，对环境不利，错误；B项，“白色垃圾”是难降解的塑料制品，大量使用会造成土壤的污染，推广使用可降解塑料及布袋购物，可以减少“白色污染”，正确；C项，氯气用来杀菌消毒，重金属离子一般采用加硫化物沉淀的方法处理，错误；D项，燃煤产生大量二氧化碳，同时有二氧化硫，氧化钙可以与二氧化硫反应产生亚硫酸钙最终被氧化成硫酸钙，可以减少酸雨形成，但是氧化钙与二氧化碳的反应产生的碳酸钙受热又分解成氧化钙和二氧化碳，并不能减少二氧化碳的排放，错误。
3. A〔解析〕根据四种基本反应类型的定义即可判断出只有化合反应产物唯一。在有机反应类型中，取代反应、酯化反应、水解反应的产物均不唯一，而加成反应、加聚反应的产物唯一，反应物中的原子全部转化成期望的最终产物，即原子利用率为100%。
4. A〔解析〕A项，反应为加聚反应，原子利用率为100%，正确；B项，甲烷和氯气反应为取代反应，有副产品HCl生成，错误；C项，Cu和浓HNO3生产Cu(NO3)2，产生有毒气体NO2，错误；D项，SiO2和C制备高纯硅有副产品CO生成，错误。
C〔解析〕原子利用率达到最高，即CH3C≡CH与选项中的物质化合完全转化成CH2==C(CH3)COOCH3，根据原子守恒可知，只有C项符合题意。
6.（1）2ClO2＋2CN－===2CO2＋N2＋2Cl－ 产物为无毒无害的Cl－、CO2和N2
（2）吸附水中的有机物(或除去水中的异味) 反应产物无毒无害
（3）①＋6 强氧化性
②高铁酸钠的还原产物是Fe3＋，Fe3＋可发生水解，生成Fe(OH)3胶体，它可吸附水中悬浮的杂质或泥沙胶粒等一起凝聚而沉降，达到净水的效果
〔解析〕（1）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－。
（2）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。
（3）Na2FeO4因强氧化性而能杀菌消毒；其铁元素的还原产物为Fe3＋，Fe3＋可发生水解，生成Fe(OH)3胶体，故有类似于明矾的净水作用。处理级数
主要任务
处理方法
处理程度
一级处理
除去污水中不溶解的污染物
通常采用 法（如格栅间、沉淀池）。例如：加入FeSO4、Al2(SO4)3、 等混凝剂，可使污水中的细小悬浮物等聚集成较大的颗粒，然后经沉淀、过滤除去。
废水的净化程度不高，一般不能直接排放，通常作为预处理。
二级处理
除去废水中的可降解有机物等污染物
采用生物方法（又称 法）及某些化学法（如曝气池）。
一般可达到国家规定的排放标准。
三级处理
进一步除去二级处理未能去除的污染物，其中包括微生物未能降解的有机物、可溶性无机物等
主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透等方法。
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。