《環境保護與綠色化學》化學與可持續發展PPT
第一部分內容：必備知識·素養奠基
一、化學與環境保護
1.環境保護
(1)環境問題:主要是指由于人類不合理地開發和利用自然資源而造成的生態環境破壞,以及工農業生產和人類生活所造成的環境污染。
(2)環境保護的任務
①環境監測:對污染物的存在形態、含量等進行分析和鑒定,提供可靠的分析數據。
②治理工業三廢(_____、_____、_____)。
③尋找源頭治理環境污染的生產工藝:杜絕污染物的排放,能從根本上解決環境問題。
2.大氣污染
(1)污染物主要來源:除了自然因素外,大氣污染物主要來自_______________和工業生產過程產生的廢氣及其攜帶的顆粒物。
【微思考】CO2能引起溫室效應,故CO2屬于大氣污染物之一,所以應最大限度地杜絕CO2的排放。這種觀點對嗎?
提示:觀點錯誤。CO2不屬于大氣污染物,大氣污染物是指大氣中危害人類和環境的人為污染物和天然污染物。CO2參與光合作用,所以CO2還是有一定作用的。當然,為減少溫室效應,可以適當減少CO2的排放。
3.污水的處理方法
(1)常用的污水處理方法有_______、_______、和_______等。
(2)污水處理的常用化學方法_______、___________、_______等。
(3)污水處理的流程
①一級處理:通常采用_____方法,即用格柵間、沉淀池等除去污水中不溶性的污染物。經一級處理后的水一般達不到排放標準,一級處理作為預處理。
②二級處理:采用_____方法(又稱_______法)及某些化學方法,除去水中的可降解有機物等污染物。經二級處理后的水一般可以達到國家規定的排放標準。
③三級處理:主要采用___________、___________、___________和_________等,對污水進行深度處理和凈化。經三級處理后水可用于綠化和景觀用水等。
4.固體廢棄物的處理
工業廢渣和生活垃圾等固體廢物的處理應遵循_______、_______和_______的原則,達到_____________和_____________這兩個重要目的。
二、綠色化學
1.“綠色化學”可以詮釋為環境友好化學,它的核心內涵是在反應過程和化工生產中,盡量減少或徹底消除使用和產生有害物質。它研究對環境沒有任何副作用的化學試劑、化學制品和化學工藝。
2.綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境造成的污染。按照綠色化學的原則,最理想的“原子經濟性反應”就是______________________________________(即沒有副反應,不生成副產物,更不能產生廢棄物),這時原子利用率為100%。
【情境·思考】
在汽車的排氣管上安裝“催化轉化器”(用鉑、鈀合金作催化劑),可以把汽車尾氣中的有害氣體CO與NO催化生成可參與大氣生態循環的無毒氣體CO2和N2,這種尾氣處理的方法符合綠色化學的概念嗎?
提示:綠色化學的核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染。而此處理污染方式是被動地治理污染,不符合綠色化學的概念。
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環境保護與綠色化學PPT，第二部分內容：關鍵能力·素養奠基
知識點 常見環境問題與綠色化學
【重點釋疑】
1.常見環境問題
2.綠色化學
(1)綠色化學的含義:綠色化學的目的在于不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物。
①從科學觀點看,它是化學科學基礎內容的更新。
②從環境觀點看,它強調從源頭上消除污染。
③從經濟觀點看,它提倡合理利用資源和能源,降低生產成本。
(2)綠色化學的核心:利用化學原理從源頭上減少或消除工業生產對環境的污染,即預防污染優于治理污染。
(3)原子經濟性反應:按照綠色化學的原則,最理想的原子經濟性反應就是反應物的原子全部轉化為期望的最終產物,這時原子利用率為100%。
【案例示范】
【典例】以下是與綠色化學、環境保護和人類健康息息相關的三個主題,請根據已知信息回答下列問題:
(1)下列制備氯乙烷的反應中原子經濟性最高的是________(填字母)。
A.CH2＝CH2+HCl→CH3CH2Cl
B.CH3CH2OH+HCl CH3CH2Cl+H2O
C.CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl
D.CH2＝CHCl+H2 CH3CH2Cl
由上述四個反應可歸納出,原子經濟性最高的是________(填反應類型)。
(2)有毒物質的無害化處理也是綠色化學研究的內容之一。ClO2是一種性能優良的消毒劑,它可將廢水中少量的CN-等有毒的酸根離子氧化而除去。請寫出用ClO2將廢水中的CN-氧化成無毒氣體的離子方程式: ________________________,該方法的優點是________________________。
(3)某飲用水廠由天然水制備純凈水(去離子水)的工藝流程示意圖如下:
【解題指南】解答本題需注意以下兩點:
(1)明確原子經濟性的含義;
(2)能夠讀懂題目信息,從題目信息中獲取解題的方法和思路。
【解析】(1)原子經濟性高,即理論上原子的利用率盡可能達到100%,沒有副產物。A、D兩項中的原子利用率都是100%。
(2)把CN-氧化成無毒氣體,說明C、N分別生成了CO2、N2,ClO2的還原產物應該是無毒的Cl-。
(3)活性炭能吸附水中的有機物,從而除去異味。用O3消毒時,其產物為無毒無害的O2。
【遷移·應用】1.以下非金屬氧化物與其引起的環境問題及主要來源對應正確的是( )
【解析】選C?；剂先紵饕欧哦趸細怏w,與溫室效應有關,而與破壞臭氧層無關,故A錯誤;工廠廢氣的排放產生大量二氧化硫氣體,是形成酸雨的主要污染物,而溫室效應是由二氧化碳引起的,故B錯誤;汽車尾氣排放大量的氮氧化物,氮氧化物是形成光化學煙霧的主要污染物,故C正確;形成酸雨與二氧化硫及氮的氧化物有關,CO是一種有毒氣體,與酸雨無關,故D錯誤。
2.綠色化學實驗是指在綠色化學的思想指導下,對常規實驗進行改革而形成的實驗新方法。下列符合綠色化學實驗操作的是( )
A.將一氧化碳還原氧化銅的尾氣直接排入空氣中
B.將鋅和稀硫酸反應后的廢液直接倒入下水道中
C.將跟氧氣反應后剩余的硫黃放在空氣中燃燒完全
D.將氯酸鉀和二氧化錳共熱后的殘余物回收分離
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環境保護與綠色化學PPT，第三部分內容：課題探究·素養提升
課題任務:從干海帶中提取碘
【情境創設】
海帶,海藻類植物之一,是一種在低溫海水中生長的大型海生褐藻植物,屬于褐藻門布科,為大葉藻科植物,因其生長在海水中,柔韌似帶而得名。海帶是一種含碘量很高的海藻,一般含碘3‰～5‰,多可達7‰～10‰。
從中提取制得的碘和褐藻酸,廣泛應用于醫藥、食品和化工。碘是人體必需的元素之一,缺碘會患甲狀腺腫大,多食海帶能防治此病,還能預防動脈硬化,降低膽固醇與脂的積聚。
【素養解讀】
1.核心素養—科學探究與創新意識:能發現和提出有探究價值的問題;從問題和假設出發,依據探究目的,設計探究方案,運用化學實驗等方法進行實驗探究。
2.素養目標:通過“從干海帶中提取碘”,學會物質分離與提純的方法, 通過實驗設計與實驗操作培養科學探究與創新意識。
【素養探究】
【探究任務一:方案設計】
(1)海帶中的碘元素主要以I-的形式存在,怎樣設計實驗證明海帶中含有碘?
提示:①用剪刀剪碎海帶,用酒精濕潤,放入坩堝中。②灼燒海帶至完全成灰,停止加熱,冷卻。③將海帶灰加蒸餾水溶解,攪拌、煮沸、過濾。④在濾液中滴加稀硫酸及H2O2,然后加入幾滴淀粉溶液。如果淀粉溶液變藍色則證明海帶中含有碘元素。
(2)寫出實驗過程中無機態碘離子轉化為碘單質的離子方程式。
提示:離子方程式為2I-+H2O2+2H+====I2+2H2O。
(3)使用什么樣的試劑、采用什么樣的方法可以將生成的I2從碘水中提取出來?
提示:采用萃取的方法,利用 CCl4將I2從碘水中提取出來。
(4)設計實驗流程,將海帶中提取碘的流程整理出來:
【探究任務二:反思歸納】
(1)實驗中除去海帶表面的雜質一般用刷子刷凈,不用水清洗,原因是什么?
提示:海帶中碘元素以碘離子的形式存在,且易溶于水,為防止碘元素的損失,除去海帶表面的雜質一般用刷子刷凈,不用水清洗。
(2)你認為是否可以使用Cl2將I-轉化成I2?請從多角度進行分析?
提示:不可以。① 雙氧水是綠色氧化劑,環保。氯氣對環境有一定污染 。②氯氣一旦過量可能會進一步把碘氧化成更高價的碘酸根,雙氧水則不會。③使用雙氧水不會引入新雜質,使用氯氣會引入新的雜質。
【素養評價】
1.科學探究與創新意識—水平1:能對“從干海帶中提取碘”提出可能的實驗方案。
2.科學探究與創新意識—水平2:能依據設計的實驗方案,組裝實驗儀器,完成實驗操作。
3.科學態度與社會責任—水平3:能對“從干海帶中提取碘”提出探究的問題和假設,基于現象和數據分析并得出結論。
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