第八章第三节环境保护与绿色化学导学案--高一下学期人教版(2019)化学必修第二册.docx

人教版化学必修二第八章第三节环境保护与绿色化学 知识链接Hi，在开始挑战之前，先来热下身吧！1、煤的组成:从组成物质方面来说，煤是由结构复杂的多种有机物和多种无机物组成的复杂混合物。从组成元素方面来说，煤中最主要的元素是碳，其次是氢，还含有少量的硅、 、钙、铁、氧、 、铝等。2、石油的组成：石油是由多种不同物质组成的混合物。石油所含的物质里大多数是烃，其组成元素主要是C、H，碳和氢在石油中的质量分数之和可达97%98%，另外，还含有少量的 、O、 等元素。学习任务（一）读教材，首战告捷让我们一起来阅读教材，并做好色笔区分吧。（二） 试身手， 初露锋芒让我们来试试回答下面的问题和小练习吧。问题1、中学化学涉及的环境保护知识（1）环境污染：主要包括 污染、水污染、土壤污染等，还包括固体废弃物、放射性、噪声等污染。（2）工业三废：废液、 、废渣。（3）粉尘：指 、矿石等固体物料在运输、筛选、粉碎、卸料等机械处理过程中产生的或是由风扬起的灰尘等。 （4）“白色污染”指的是聚乙烯等 垃圾引起的污染。（5）光化学烟雾形成的主要原因是 排出的碳氢化合物、氮氧化物等。 （6）引起赤潮的原因：工农业及城市生活污水中含大量的氮、 。 （7）空气质量检测：空气质量日报的主要内容包括“空气污染指数”、“空气质量级别”、“首要污染”等。目前计入空气污染指数的项目暂定为：二氧化硫、二氧化氮和 等。问题2、绿色化学（1）绿色化学的核心：利用化学原理从 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”。（2）绿色化学研究的四个重点：一是设计对人类健康和环境危害小的无毒反应起始物；二是选择最佳的反应条件，以实现最大限度的节能和零排放；三是研究最佳的转换和良性试剂或催化剂；四是设计生产对人类健康和环境更安全的产品。（3）原子利用率：期望产物的总质量与 之比，称为原子利用率。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”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 。 练习1下列措施不符合节能减排的是（ ）A大力发展火力发电，解决电力紧张问题B在屋顶安装太阳能热水器为居民提供生活用热水C为了减少二氧化硫和二氧化氮的排放，工业废气排放到大气之前必须回收处理D用杂草、生活垃圾等有机废弃物在沼气池中发酵产生沼气，作家庭燃气能源【思路点拨】节能减排重在节约能源，减少污染物的排放，因此只要是能对节能减排起作用的相关措施均是正确的。举一反三：【变式1】为了减少大气污染，许多城市推广汽车使用清洁燃料，目前使用的清洁燃料主要有两类：一类是压缩天然气，一类是液化石油气的主要成分。据此信息解答下列问题。（1）这类燃料的主要成分都是（ ）A碳水化合物 B碳氢化合物C氢气 D醇类（2）这类燃料之所以被称为“清洁燃料”，其原因解释中正确的是（ ）A使用这类燃料的汽车不会排放对环境有害的气体B这类燃料燃烧不会产生对环境有害的气体C使用这类燃料的汽车所排放的有害气体比使用普通燃料少D这种清洁燃料比普通燃料燃烧更充分（三）攻难关，自学检测让我们来挑战吧！你一定是最棒的！1绿色化学是从源头上防止污染产生或将化学过程对环境的负面影响降低到最低限度的化学。不仅化工生产应遵循绿色化学的原则，化学实验也应遵循绿色化学的原则，实现原料和过程的绿色化。下列实验或实验过程遵循绿色化学原则的是()A用过量的氯气进行性质实验B用双氧水代替高锰酸钾制氧气C用溴水代替碘水进行萃取实验D用铜粉代替铜丝进行Cu和浓HNO3的反应【思路点拨】理解绿色化学原则的本质，仔细分析各个选项采用替代实验后是否做到了环保、经济。【答案】B举一反三：【变式】“绿色化学”是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应，不符合绿色化学理念的是（）A消除硝酸工业尾气的氮氧化物：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2OB制Cu(NO3)2：3Cu+8HNO3(稀)=3 Cu(NO3)2+2NO+4H2OC将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放，如：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2OD制CuSO4：2Cu+O22CuO CuO+ H2SO4(稀)= CuSO4+H2O （四）找规律，方法总结测一测，大显身手一、选择题（每小题只有1个选项符合题意）1人们把食品分为绿色食品、蓝色食品、白色食品等。绿色植物通过光合作用转化的食品叫绿色食品，海洋提供的食品叫蓝色食品，通过微生物发酵制得的食品叫白色食品。下面属于白色食品的是()A酱油 B面粉 C海带 D菜油 2下列有关环境问题的说法正确的是()A燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量B臭氧的体积分数超过104%的空气有利于人体健康CpH在5.67.0之间的降水通常称为酸雨D含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染3最近，国际上提出的“绿色化学”是指化学工业生产中的（ ）A对废水、废气、废渣进行严格处理B化学生产中不排放任何有害物质C化工厂及周围种草、种树、种花，使工厂成为花园式工厂D以绿色植物为原料，以生物催化剂实现化工生产过程的化学4现有以下几种措施：对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理，少用原煤作燃料，燃煤时鼓入足量空气，开发清洁能源。其中能减少酸雨产生的措施是（ ）A BC D5三峡工程是目前世界上最大的水利枢纽，它所提供的清洁、廉价、再生的水电，相当于每年烧5000万吨原煤的火力发电厂产生的电能，因此三峡工程的建成和使用有助于控制（ ）氮氧化物的排放酸雨的形成臭氧层空洞扩大温室效应白色污染ABCD6已知天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应前者大，下面是有关天然气的几种叙述：天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；等质量的CH4与CO2产生的温室效应也是前者大；燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是（ ）A B只有C和 D只有7当前我国环保亟待解决的“白色污染”通常是指（ ）A金属冶炼厂排放的白色烟尘 B白色建筑材料 C烧制石灰时的白色粉尘 D聚乙烯等塑料垃圾8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 9我国已在一些城市推广车用乙醇汽油的使用。有关乙醇汽油的叙述中错误的是（ ）A乙醇汽油是一种新型的化合物B用高粱玉米为原料制取乙醇C使用乙醇汽油可以促进农业生产D汽车使用乙醇汽油能减少有害气体的排放二、填空题10当前城市空气质量恶劣的重要原因之一是汽车尾气的超标排放，你能否应用氮元素的单质和化合物之间的转化关系，设计除去汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物(一氧化氮、二氧化氮等)的理论构想？其中包括：确定无害化过程及其产物，选择无害化试剂及反应条件等。（1）将有害物质转化为什么物质即可完成无害化过程？_。（2）应依据什么化学原理完成无害化过程？_。（3）在完成无害化的过程中，选择试剂的原则是什么？_。（4）对无害化过程反应条件的确定原则是什么？_。（5）如果无害化过程是在充分利用汽车尾气中自有的成分在有催化剂的条件下发生化学反应而实现的，则：写出有关化学反应的方程式_。这种构想还存在的缺陷可能是_；纠正这种缺陷的措施是_。参考答案 知识链接Hi，在开始挑战之前，先来热下身吧！1、煤的组成:从组成物质方面来说，煤是由结构复杂的多种有机物和多种无机物组成的复杂混合物。从组成元素方面来说，煤中最主要的元素是碳，其次是氢，还含有少量的硅、硫、钙、铁、氧、氮、铝等。2、石油的组成：石油是由多种不同物质组成的混合物。石油所含的物质里大多数是烃，其组成元素主要是C、H，碳和氢在石油中的质量分数之和可达97%98%，另外，还含有少量的S、O、N等元素。学习任务（二） 试身手， 初露锋芒让我们来试试回答下面的问题和小练习吧。问题1、中学化学涉及的环境保护知识（1）环境污染：主要包括大气污染、水污染、土壤污染等，还包括固体废弃物、放射性、噪声等污染。（2）工业三废：废液、废气、废渣。（3）粉尘：指煤、矿石等固体物料在运输、筛选、粉碎、卸料等机械处理过程中产生的或是由风扬起的灰尘等。（4）“白色污染”指的是聚乙烯等塑料垃圾引起的污染。（5）光化学烟雾形成的主要原因是汽车排出的碳氢化合物、氮氧化物等。（6）引起赤潮的原因：工农业及城市生活污水中含大量的氮、磷。（7）空气质量检测：空气质量日报的主要内容包括“空气污染指数”、“空气质量级别”、“首要污染”等。目前计入空气污染指数的项目暂定为：二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物等。问题2、绿色化学（1）绿色化学的核心：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”。（2）绿色化学研究的四个重点：一是设计对人类健康和环境危害小的无毒反应起始物；二是选择最佳的反应条件，以实现最大限度的节能和零排放；三是研究最佳的转换和良性试剂或催化剂；四是设计生产对人类健康和环境更安全的产品。（3）原子利用率：期望产物的总质量与生成物的总质量之比，称为原子利用率。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”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%。 练习1【答案】A【解析】A项火力发电会产生大量的二氧化碳和其他污染物，消耗大量的能源，故A错误； B项安装太阳能热水器提供生活用热水不需要消耗能源也没有污染物排放，故B正确；C项工业废气排放到大气之前必须回收处理，可以减少二氧化硫和二氧化氮的排放，故C正确；D项在沼气池中发酵产生沼气，作家庭燃气能源，符合节能减排，故D正确。【总结升华】本题考查节能减排，解题的关键是抓住节能减排这一主题即可，难度不大，并注重了与生活的联系。举一反三：【变式1】【答案】（1）B （2）CD【解析】（1）天然气主要成分是甲烷，而液化石油气的主要成分是烷烃和烯烃的混合物。由此判断压缩天然气和液化石油气的主要成分都是碳氢化合物，答案为B。（2）清洁燃料是相对于普通燃料而言，燃烧更充分，排放的有害气体较少，答案选CD。（三）攻难关，自学检测让我们来挑战吧！你一定是最棒的！1【思路点拨】理解绿色化学原则的本质，仔细分析各个选项采用替代实验后是否做到了环保、经济。【答案】B【解析】A项，氯气有毒，倡导进行氯气性质的微型实验；B项，用双氧水代替高锰酸钾制氧气，提高了原子的利用率；C项，溴水易挥发，溴蒸气有毒，萃取操作时用碘水代替溴水能减少实验室的环境污染；D项，用铜丝进行Cu和浓HNO3的反应可随时控制反应的进行，减少氮氧化合物对大气的污染，所以新教材中采用铜丝和浓HNO3进行实验。【总结升华】绿色化学是新课程倡导的新化学思想之一，也是化学研究的新方向。本题以几个常见反应为例，让学生体会化学实验也应遵循绿色化学原则，从而养成科学的思维方法，对中学化学教学有一定的导向作用。举一反三：【变式】【答案】B【解析】B项生成的NO能导致大气污染，不符合绿色化学理念；其他选项均不产生大气污染物。 u 测一测，大显身手【答案与解析】一、选择题1A【解析】根据题中分类的标准，A是通过微生物发酵制得的食品。2A 【解析】A项中，CaCO3CaOCO2，2CaO2SO2O22CaSO4；B项中，低空臭氧浓度过大对人体有害；C项中，酸雨的pH<5.6；D项中，水体含磷量高，会导致水体富营养化。3B 【解析】绿色化学的研究重点有四个：一是设计对人类健康和环境危害小的，淘汰有毒的反应起始物（原材料）；二是选择最佳的反应（生产)条件，以实现最大限度地节能和零排放；三是研究最佳的转换反应和良性的试剂（含催化剂）；四是设计对人类健康和环境更安全的目标化合物（最终产品）。所以B项不正确。4C【解析】形成酸雨的原因是硫的氧化物和氮的氧化物的排放，其中在工业城市中主要是由于含硫煤的燃烧所引起的，要减少硫的氧化物的排放，我们可以对煤燃烧所产生的尾气进行脱硫处理，如利用碱石灰吸收等；从能源的综合利用角度最好少用原煤直接作燃料，这样既可提高煤燃烧的热效率，又可解决燃煤引起的污染，还能分离出煤中的化学原料，一举多得；开发新能源，也是减少硫排放的一种重要途径。燃煤时鼓入足量空气只能使煤充分燃烧，无法减少SO2等的排放。5B【解析】减少了原煤的燃烧，就减少了二氧化碳和二氧化硫的排放。二氧化硫的排放是导致酸雨的主要原因，二氧化碳的排放是加剧温室效应的主要原因。6C【解析】天然气(CH4)燃烧后的产物是CO2和H2O，对环境无污染，所以天然气是一种清洁的能源，正确；等质量的CH4与CO2比较；CH4的物质的量多于CO2，故产生的温室效应据题给信息可知，CH4大于CO2，正确；酸雨是由于硫的氧化物及氮的氧化物随雨水落下而形成的，与CO2无关，故不正确。7D 【解析】白色污染是指由塑料等引起的污染，不是指白色污染物引起的污染。8D【解析】所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。发展氢能和太阳能，限制塑料的使用和发展绿色化学，都符合低碳经济，只有D选项不符合。9A【解析】乙醇汽油是在通常的汽油中掺入乙醇的汽油，可以说乙醇汽油是一种新型的混合物，但它不是新型的化合物。二、填空题10（1）将一氧化碳转化为二氧化碳，将一氧化氮和二氧化氮转化为氮气。（2）根据氧化还原反应原理，利用氧化剂将一氧化碳氧化，利用还原剂将一氧化氮和二氧化氮还原。（3）试剂要具有足够强的氧化性或还原性，并且反应条件易控制；不产生二次污染；物质易得，成本适度。（4）化学反应所需要的温度和压强都较低，最好是常温、常压，必须时要使用催化剂。（5）2NO2CON22CO22NO24CON24CO22COO22CO2一氧化碳、一氧化氮和二氧化氮中的某一种或几种不一定能完全转化为无毒的物质要对汽车尾气取样进行定量分析，根据分析的结果，适当补充氧化剂或还原剂【解析】题中指出，汽车尾气中重要的有害成分是一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮等。一氧化碳有毒，二氧化碳无毒；一氧化氮和二氧化氮都有毒，氮气无毒。将一氧化碳氧化成二氧化碳，一氧化氮和二氧化氮还原为氮气都是科学的。因此，利用氧化还原反应将一氧化碳氧化为二氧化碳，将一氧化氮和二氧化氮还原为氮气，可完成汽车尾气的无害化过程。将有害变为无害是汽车尾气处理的目的。因此，选择无害化试剂的原则：一是试剂要具有相应的化学性质，并且化学反应易被控制；二是不产生二次污染；三是物质易得，成本适度。汽车是一种快速行使的交通、运输工具，其尾气排放管又较小，不便于再安装大型设备。因此，汽车尾气无害化反应条件确定的原则是：化学反应所需要的温度和压强都相对较低。从一氧化碳到二氧化碳、一氧化氮和二氧化氮到氮气的转化过程来看，一氧化碳与一氧化氮、一氧化碳与二氧化氮之间都可发生无害化的化学反应。汽车尾气中还含有一定量的氧气，它也可以与一氧化碳发生无害化的化学反应。一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮和氧气在汽车尾气中相对含量不能确定，因此，一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮是否都能完全转化为无毒的物质，这是这种构想中存在的缺陷。要克服这种缺陷，就要对汽车尾气进行定量的分析，然后对症下药。 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