化学必修 第二册环境保护与绿色化学学案

这是一份化学必修 第二册环境保护与绿色化学学案，共10页。学案主要包含了教材挖掘等内容，欢迎下载使用。
知识点一 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”（ 废气 、 废水 、 废渣 ）。
2.大气污染物来源及次生污染物的形成
3.污水的处理
（1）常用的污水处理方法： 物理法 、 化学法 和 生物法 等。
（2）污水处理的常用化学方法： 中和法 、 氧化还原法 、 沉淀法 等。
（3）污水处理的流程
4.固体废物的处理
（1）处理原则： 无害化 、 减量化 和 资源化 。
（2）目的： 减少环境污染 和 资源回收利用 。
【教材挖掘】
含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。工业上常利用在煤炭中加入CaCO3进行脱硫，写出此方法所依据反应的化学方程式和反应类型。
提示：CaCO3高温 CaO＋CO2↑，分解反应；
CaO＋SO2高温 CaSO3，化合反应；
2CaSO3＋O2高温 2CaSO4，化合反应（或氧化还原反应）。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）化学工作者进行的环境质量监测工作可有可无，有污染治理就行。（ × ）
（2）化石燃料燃烧产生的CO、NOx、SO2为次生污染物。（ × ）
（3）“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量。（ √ ）
（4）工业废渣和生活垃圾等固体废弃物对环境影响不大，可不必处理。（ × ）
（5）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。（ × ）
2.下列措施不利于实现“碳中和”的是（ ）
A.加大植树造林面积
B.加大化石能源的消费比重
C.研究CO2转化为葡萄糖的技术
D.践行节能低碳的生活方式
解析：B 加大化石能源的消费比重，排放大量二氧化碳等气体，不利于实现“碳中和”。
归纳总结
“七大”环境问题
知识点二 绿色化学
1.绿色化学
（1）概念
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）核心思想
从源头减少或消除环境污染。
2.原子经济性反应
（1）概念
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，这时原子利用率为 100％ 。
（2）原子利用率
①绿色化学可用原子利用率来衡量，原子利用率＝期望产物的总质量生成物的总质量×100％，原子利用率越高，反应产生的废弃物就越少，对环境造成的污染也就越小。
②原子利用率为100％的反应有化合反应、加成反应、加聚反应。
注意：与原子利用率相似的几个概念：纯度＝纯净物的质量样品混合物的质量×100％；产率＝实际产量理论产量×100％；转化率＝已反应的反应物的量反应物总量×100％。
【教材挖掘】
以乙烯为原料生产环氧乙烷，有以下两种方法：
方法一：CH2 CH2＋Cl2＋Ca（OH）2 ＋CaCl2＋H2O
方法二：2CH2 CH2＋O2
（1）①方法一的原子利用率是多少？写出计算式： 。
②方法二的原子利用率是 。
（2）从绿色化学的思想分析方法二的优点是
。
（3）我们学过的四种基本反应类型中，最符合绿色化学原子经济性反应的是 ，在有机化学反应中有 。
提示：（1）①原子利用率＝m（环氧乙烷）m（环氧乙烷）＋m（CaCl2）＋m（H2O）≈25.4％
②100％ （2）不使用有毒原料Cl2，原子利用率100％，更符合原子经济性反应
（3）化合反应 加成反应、加聚反应
3.绿色化学示意图
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）“绿色化学”就是污染后有效治理的化学思想。（ × ）
（2）利用阳光发电、光解水制氢气是解决能源危机，实现可持续发展的有效途径。（ √ ）
（3）“3R”原则（减量化、再利用和再循环）是开发和利用自然资源的基本原则。（ √ ）
2.（2025·湖南娄底月考）绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”新概念及要求。理想的原子经济性反应是反应物的原子全部转化为期望的最终产物。下列反应符合“原子经济性”要求的是（ ）
A.用乙烯为原料，与水反应制乙醇
B.乙烷与氯气反应制备氯乙烷
C.乙醇与乙酸反应制备乙酸乙酯
D.利用油脂的碱性水解反应制肥皂
解析：A B项，乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应制备氯乙烷，同时生成HCl，还有副产物二氯乙烷、三氯乙烷等产生；C项，乙醇与乙酸反应，除了生成乙酸乙酯，还产生水；D项，油脂在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐（肥皂的主要成分）和甘油。
3.“绿色化学”的主要内容之一是从技术、经济上设计可行的化学反应，使原子充分利用，不产生污染物。下列化学反应符合“绿色化学”理念的是（ ）
A.制Cu（NO3）2：Cu＋4HNO3（浓） Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O
B.制Cu（NO3）2：3Cu＋8HNO3（稀） 3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O
C.制CuSO4：2Cu＋O2 △ 2CuO；CuO＋H2SO4（稀） CuSO4＋H2O
D.制CuSO4：Cu＋2H2SO4（浓） △ CuSO4＋SO2↑＋2H2O
解析：C 铜与稀硝酸反应生成气体NO，NO在空气中转化为有害气体NO2，铜与浓硝酸反应直接生成NO2，铜与浓硫酸反应生成有害气体SO2，都不符合“绿色化学”理念，A、B、D错误。
归纳总结
绿色化学核心思想
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。
（1）从环境观点看，它强调从源头上消除污染。
（2）从经济观点看，它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。
1.2024年全国两会第一次将“新质生产力”写进政府工作报告。新质生产力包括“新能源”。下列不属于新能源的是（ ）
A.太阳能B.氢能
C.海洋能D.可燃冰
解析：D 太阳能、 风能、氢能、海洋能和地热能均属于新能源，可燃冰是CH4的水合物，是化石能源。
2.下列氧化物的主要来源与其引起的环境问题对应正确的是（ ）
解析：D 化石燃料的燃烧产生的CO2过度排放不会形成酸雨，只会形成温室效应，A不符合题意；汽车尾气主要成分不是SO2，且SO2不会产生光化学烟雾污染，应该是汽车尾气中产生的氮氧化物，引起光化学烟雾，B不符合题意；工业废气中的氮氧化物不会造成温室效应，C不符合题意；煤炭的不完全燃烧产生CO，会引起煤气中毒即CO中毒，D符合题意。
3.“绿色化学实验”已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”要求的是（ ）
①实验室收集氨气采用图1所示装置
②实验室做氯气与钠的反应实验时采用图2所示装置
③实验室用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验
④实验室中采用图3所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A.②③④B.①②③
C.①②④D.①③④
解析：C 实验①可防止氨气污染空气，实验②对尾气进行吸收处理，可有效防止氯气污染空气，实验④中，铜丝可以活动，能有效地控制反应的发生与停止，且用气球收集反应产生的污染性气体，防止污染空气，故实验①②④均符合“绿色化学”的思想；实验③中，氨气与氯化氢气体直接扩散到空气中，会对空气造成污染，不符合“绿色化学”的思想。
4.下列有关“绿色化学”及“绿色食品”的描述均正确的组合是（ ）
①“绿色化学”是指绝对无污染的化学过程
②“绿色化学”是指依靠绿色植物来完成的化学过程
③“绿色化学”是没有或尽可能少污染的化学过程
④治理工业“三废”属于“绿色化学”范畴
⑤开发利用氢能源属于“绿色化学”
⑥富含叶绿素的食品属于“绿色食品”
⑦贴有“绿色”防伪标志的食品属于“绿色食品”
⑧“绿色食品”是指安全、无公害的食品
A.①③⑥B.①②④
C.②⑥⑦D.③⑤⑧
解析：D 绿色化学的核心是从源头减少或消除环境污染，所以①中的“绝对无污染”、②中的“依靠绿色植物”、④中的治理“三废”等内容都是错误的或不属于绿色化学范畴。
题组一 化学与环境保护
1.（2025·山东济南期末）空气中的首要污染物是可吸入颗粒物、二氧化硫、一氧化碳。下列对其形成的主要原因分析不合理的是（ ）
A.燃油汽车排放的尾气B.植被破坏，粉尘随风飘扬
C.生活污水的随意排放D.生活和生产以原煤为燃料
解析：C 燃油汽车排放的尾气含有一氧化碳等有毒的气体，造成空气污染，A不符合题意；植被破坏，粉尘随风飘扬，导致空气中可吸入颗粒物增多，造成空气污染，B不符合题意；生活污水的随意排放会造成水体污染，不是造成空气污染的原因，C符合题意；生活和生产以原煤为燃料，燃烧后会产生大量的二氧化硫、一氧化碳等污染物，D不符合题意。
2.环境问题与我们的日常生活息息相关，下列与环境相关说法错误的是（ ）
A.“酸雨”主要是大量排放氮氧化物、硫的氧化物引起的
B.“光化学烟雾”主要是由氮氧化物引起的
C.“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高引起的
D.“白色垃圾”主要是大量纸张的铺张浪费引起的
解析：D “白色垃圾”主要是塑料大量使用引起的。
3.化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是（ ）
A.CO2属于大气污染物
B.酸雨是pH小于7的雨水
C.CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成
D.大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧
解析：D 二氧化碳不属于大气污染物，A项错误；酸雨是pH小于5.6的雨水，B项错误；酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的，二氧化碳不会引起酸雨，C项错误；全球气温变暖的温室效应与二氧化碳的排放有关系，D项正确。
4.为了保护自然环境，提高人民的生活质量，必须重视处理“白色污染”。该“白色污染”指的是（ ）
A.冶炼厂的白色烟尘B.石灰窑的白色粉末
C.聚氯乙烯等塑料垃圾D.白色建筑材料
解析：C 白色污染是指聚氯乙烯等塑料垃圾，难以降解，在颜色上不一定为白色，题中白色烟尘、粉末以及白色建筑材料都不属于白色污染，分别为粉尘污染和建筑垃圾。
5.下列关于垃圾分类的说法正确的是（ ）
A.废电池、过期药品属于有害垃圾，无需回收，为防止污染环境应当深埋处理
B.其他垃圾包括使用过的一次性口罩、烟头等物品无法利用，应当弃去不要
C.废纸类、废塑料、废玻璃、废金属、废油漆桶等属于可回收物
D.厨余垃圾经生化处理转化为沼气和有机肥料，从而生产绿色有机食品和清洁燃料
解析：D 废电池、过期药品属于有害垃圾，需要回收经过特殊处理，A错误；使用过的一次性口罩为医疗垃圾，应回收经过特殊处理，B错误；废油漆桶为有害垃圾，不属于可回收物，C错误；厨余垃圾可以生化处理或者制作堆肥，减少环境污染，同时变废为宝，D正确。
题组二 绿色化学
6.（2025·广东深圳高一期末）氰化物广泛用于湿法冶金和电镀，工业上通常把废水中的CN－氧化为无污染的CO2和N2。下列试剂中无法达到该目的的是（ ）
A.NH3B.H2O2
C.O3D.NaClO
解析：A 需要氧化剂把废水中的CN－氧化为无污染的CO2和N2，当元素化合价为最高价态时，物质只具有氧化性，元素化合价为中间价态时，物质既具有氧化性又具有还原性，处于最低价态时，只具有还原性，氨气具有还原性，过氧化氢、臭氧、次氯酸钠具有氧化性，A正确。
7.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，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
A.①②B.②⑤
C.②④D.①③
解析：B 上述反应中，②化合反应、⑤加成反应中反应产物只有一种，原子利用率达到100％，而置换反应、分解反应、取代反应生成物不止一种，不能满足原子利用率为100％。
8.“绿水青山就是金山银山”的发展理念与化学上的“绿色化学”相吻合。下列说法正确的是（ ）
A.“绿色化学”就是污染后有效治理的化学思想
B.“绿色化学”中的“3R”原则（减量化、再利用和再循环）是开发和利用自然资源的基本原则
C.植物秸秆含大量钾元素，焚烧后作钾肥符合“绿色化学”的思想
D.将废弃塑料焚烧处理符合“绿色化学”的理念
解析：B “绿色化学”的核心是将污染消灭在生产的源头，是污染前有效治理的化学思想，A错误；农作物秸秆露天焚烧、将废弃塑料焚烧都会引起大气的严重污染，不符合“绿色化学”的思想，C、D错误。
9.（2025·福建名校联盟大联考）“绿色化学”实验是指在“绿色化学”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.将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离
B.将锌和稀硫酸反应后的废液倒入下水道中
C.将跟氧气反应后剩余的硫黄放在空气中燃烧完全
D.将一氧化碳还原氧化铜的尾气排入空气中
解析：A 将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离，防止残余物对环境的污染，符合绿色化学实验操作，A正确；将锌和稀硫酸反应后的废液倒入下水道中，会造成污染，不符合绿色化学实验操作，B错误；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，会污染空气，不符合绿色化学实验操作，C错误；一氧化碳还原氧化铜的尾气中含有一氧化碳，一氧化碳会污染空气，不符合绿色化学实验操作，D错误。
10.（2025·广东汕头高一月考）为解决大气污染物SO2的排放问题，某实验小组模拟工业烟气脱硫步骤，设计如图工艺流程，下列有关说法正确的是（ ）
A.吸收塔内发生的反应为氧化还原反应
B.沉淀室内发生主要反应：Na2SO4＋Ca（OH）2 2NaOH＋CaSO4↓
C.氧化室内每生成136 g CaSO4时理论上可消耗1 ml O2
D.流程中可循环利用的物质为NaOH溶液
解析：D 吸收塔内发生的反应是SO2与NaOH溶液的反应，属于非氧化还原反应，A错误；沉淀室内发生主要反应：Na2SO3＋Ca（OH）2 2NaOH＋CaSO3↓，B错误；氧化室内反应方程式为2CaSO3＋O2 2CaSO4，每生成136 g CaSO4时理论上可消耗0.5 ml O2，C错误；由图可知，流程中可循环利用的物质为NaOH溶液，D正确。
11.CuSO4是一种重要的化工原料，制备途径如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A.将途径①反应所得气体循环利用体现了绿色化学思想
B.途径②制备0.1 ml CuSO4，被还原的硫酸的物质的量为0.1 ml
C.途径③制备CuSO4，当Cu过量时H2SO4也不能完全反应
D.生成等量的CuSO4，三种途径中参加反应的H2SO4的物质的量为①＝②＜③
解析：B 途径①反应中产生一氧化氮有害气体，循环使用，体现了绿色化学思想，A正确；途径②铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与硫酸发生非氧化还原反应，B错误；随反应不断进行，浓硫酸变为稀硫酸，反应不能继续进行，Cu过量时H2SO4不能完全反应，C正确；根据反应方程式，生成等量的CuSO4，三种途径中参加反应的H2SO4的物质的量为①＝②＜③，D正确。
12. （2025·青海西宁高一期末）“绿水青山就是金山银山”，除尘脱硫在环境保护中有着重要的作用。双碱法脱硫过程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.过程Ⅰ中，SO2表现出酸性氧化物的性质
B.过程Ⅱ中，0.5 ml O2可氧化1 ml Na2SO3
C.双碱法脱硫过程中，Ca（OH）2可以循环利用
D.总反应为2Ca（OH）2＋2SO2＋O2 2CaSO4＋2H2O
解析：C 过程Ⅰ的化学方程式为SO2＋2NaOH Na2SO3＋H2O，即酸性氧化物与碱反应生成盐和水，SO2表现出酸性氧化物的性质，A正确；过程Ⅱ中，O2中氧元素的化合价从0价降低到－2价，则O2作氧化剂，1 ml O2可得到4 ml电子，Na2SO3中硫元素的化合价从＋4价升高到＋6价，则1 ml Na2SO3被氧化时，失去2 ml电子，根据得失电子守恒可知，0.5 ml O2可氧化1 ml Na2SO3，B正确；双碱法脱硫过程中，过程Ⅰ消耗NaOH，过程Ⅱ会生成NaOH，NaOH参与了反应，可循环利用，C错误；总反应的反应物为Ca（OH）2、SO2和O2，生成物为CaSO4，O2中氧元素的化合价从0价降低到－2价，SO2中硫元素的化合价从＋4价升高到＋6价，根据元素化合价升降总数守恒可知，O2和SO2的系数比为1∶2，若O2的系数为1，则SO2的系数为2，依次根据硫原子、钙原子守恒可知，CaSO4的系数为2，Ca（OH）2的系数为2，最后根据氢原子和氧原子守恒可知，生成物还有H2O，系数为2，所以总反应为2Ca（OH）2＋2SO2＋O2 2CaSO4＋2H2O，D正确。
13.爱护水资源，落实长江大保护。
（1）树立保护水体意识。下列做法正确的有 ABC （填字母）。
A.节约用水B.工业用水重复利用
C.洗衣污水集中处理
（2）掌握水的净化方法。日常生活中，我们常使用活性炭制作净水器滤芯，是利用活性炭的 吸附 性，为降低水的硬度，我们常选择的方法是 加热煮沸 。
（3）学习净水材料制备。高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型非氯高效水处理消毒剂，主要用于饮用水处理，制备高铁酸钾的一种模拟流程如图（部分反应条件未标出）：
①K2FeO4中铁元素的化合价为 ①＋6 。
②反应A、B、C、D中属于复分解反应的是B、D。
③反应A的化学方程式是2NaOH＋Cl2 NaCl＋NaClO＋H2O。
解析：（2）活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味；加热煮沸是生活中常用的硬水软化的方法。
（3）①根据化合物中各元素的化合价之和为0，设K2FeO4中铁元素的化合价为x，1×2＋x＋（－2）×4＝0，解得x＝＋6。②反应A有单质氯气参加反应，故A一定不属于复分解反应；反应C中产物K2FeO4中铁元素的化合价为＋6，故化合价发生了变化，不可能为复分解反应。③氯气与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH＋Cl2 NaCl＋NaClO＋H2O。
14. SO2是常见的大气污染物之一，我国规定空气中SO2含量不得超过0.02 mg·L－1。
（1）酸雨的罪魁祸首是大气中的SO2和氮的氧化物，它们的主要来源是煤和石油的燃烧。
①SO2可在空气中受光照等因素作用而被氧化，最终与雨水形成硫酸型酸雨。试写出这两个反应的化学方程式： 2SO2＋O22SO3 ， SO3＋H2O H2SO4 。
②汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气中都含有氮的氧化物。NO2溶于水生成 HNO3 和NO。
③为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃料中的硫化物进行 脱硫处理 ，对废气中的氮的氧化物用 碱液 吸收。
（2）某化学兴趣小组选用如图所示的实验装置，测定工业原料气（含SO2、N2、O2）中SO2的含量。
①若原料气从左向右流时，上述装置连接的顺序是原料气→ c→d→b→a→e （用字母和箭头表示）。
②写出装置B中发生反应的离子方程式： I2＋SO2＋2H2O 2I－＋SO42－＋4H＋ ；当装置B中出现 溶液由蓝色恰好变成无色 现象时，立即停止通气。
③若碘的淀粉溶液的浓度为0.05 ml·L－1，体积为20 mL，收集到的N2与O2的体积为297.6 mL（已折算为标准状况下的体积）。那么SO2的含量是否超标？ 是 （填“是”或“否”）。
解析：（1）①根据信息可以写出化学方程式：2SO2＋O22SO3，SO3＋H2O H2SO4。②NO2与水反应生成HNO3与NO，化学方程式为3NO2＋H2O 2HNO3＋NO。③为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃料进行脱硫处理，对废气中的氮的氧化物用碱液吸收。
（2）因废气中的SO2能与I2发生化学反应：SO2＋I2＋2H2O H2SO4＋2HI，当装置B中溶液由蓝色恰好变成无色时，说明SO2恰好完全反应，根据消耗I2的物质的量即可求出SO2的体积，剩余气体N2和O2的体积可用排水法（短管进，长管出）测出，故装置的连接顺序为原料气→c→d→b→a→e。由条件知n（SO2）＝n（I2）＝0.05 ml·L－1×0.02 L＝0.001 ml，即SO2体积为22.4 mL，所以工业原料气总体积为297.6 mL＋22.4 mL＝320 mL，其中SO2的质量为0.001 ml×64 g·ml－1＝0.064 g，故SO2的含量为64 mg0.32 L＝200 mg·L－1＞0.02 mg·L－1，所以SO2含量超标。1.了解环境污染的成因、危害及防治措施的化学原理，体会化学原理对环境保护的作用，说明化学科学在生产、生活中的应用价值。
2.树立“绿色化学”的观念，并能运用“绿色化学”思想分析和讨论化工生产的相关问题，形成节约和循环利用的可持续发展的意识。
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
光化学烟雾
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N、P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，使水体变成浑浊的绿色，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
选项
氧化物
环境问题
主要来源
A
CO2
酸雨
化石燃料的燃烧
B
SO2
光化学烟雾
汽车尾气的排放
C
NO2
温室效应
工厂废气的排放
D
CO
煤气中毒
煤炭的不完全燃烧