《環(huán)境保護與綠色化學》化學與可持續(xù)發(fā)展PPT
第一部分內(nèi)容：必備知識·素養(yǎng)奠基
一、化學與環(huán)境保護
1.環(huán)境保護
(1)環(huán)境問題:主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞,以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。
(2)環(huán)境保護的任務
①環(huán)境監(jiān)測:對污染物的存在形態(tài)、含量等進行分析和鑒定,提供可靠的分析數(shù)據(jù)。
②治理工業(yè)三廢(_____、_____、_____)。
③尋找源頭治理環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝:杜絕污染物的排放,能從根本上解決環(huán)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(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)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(huán)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(jīng)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(jīng)二級處理后的水一般可以達到國家規(guī)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(jīng)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(yè)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(huán)境友好化學,它的核心內(nèi)涵是在反應過程和化工生產(chǎn)中,盡量減少或徹底消除使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)。它研究對環(huán)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(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染。按照綠色化學的原則,最理想的“原子經(jīng)濟性反應”就是______________________________________(即沒有副反應,不生成副產(chǎn)物,更不能產(chǎn)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(zhuǎn)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(tài)循環(huán)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(yè)生產(chǎn)對環(huán)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(huán)境保護與綠色化學PPT，第二部分內(nèi)容：關(guān)鍵能力·素養(yǎng)奠基
知識點 常見環(huán)境問題與綠色化學
【重點釋疑】
1.常見環(huán)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(zhì),不再產(chǎn)生廢物。
①從科學觀點看,它是化學科學基礎(chǔ)內(nèi)容的更新。
②從環(huán)境觀點看,它強調(diào)從源頭上消除污染。
③從經(jīng)濟觀點看,它提倡合理利用資源和能源,降低生產(chǎn)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(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染,即預防污染優(yōu)于治理污染。
(3)原子經(jīng)濟性反應:按照綠色化學的原則,最理想的原子經(jīng)濟性反應就是反應物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)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(huán)境保護和人類健康息息相關(guān)的三個主題,請根據(jù)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(jīng)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(jīng)濟性最高的是________(填反應類型)。
(2)有毒物質(zhì)的無害化處理也是綠色化學研究的內(nèi)容之一。ClO2是一種性能優(yōu)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(yōu)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(jīng)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(jīng)濟性高,即理論上原子的利用率盡可能達到100%,沒有副產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(huán)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(guān),而與破壞臭氧層無關(guān),故A錯誤;工廠廢氣的排放產(chǎn)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(guān),CO是一種有毒氣體,與酸雨無關(guān),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(guī)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(huán)境保護與綠色化學PPT，第三部分內(nèi)容：課題探究·素養(yǎng)提升
課題任務:從干海帶中提取碘
【情境創(chuàng)設(shè)】
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(yī)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(yǎng)解讀】
1.核心素養(yǎng)—科學探究與創(chuàng)新意識:能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題;從問題和假設(shè)出發(fā),依據(jù)探究目的,設(shè)計探究方案,運用化學實驗等方法進行實驗探究。
2.素養(yǎng)目標:通過“從干海帶中提取碘”,學會物質(zhì)分離與提純的方法, 通過實驗設(shè)計與實驗操作培養(yǎng)科學探究與創(chuàng)新意識。
【素養(yǎng)探究】
【探究任務一:方案設(shè)計】
(1)海帶中的碘元素主要以I-的形式存在,怎樣設(shè)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(tài)碘離子轉(zhuǎn)化為碘單質(zhì)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(shè)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(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)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(huán)保。氯氣對環(huán)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(zhì),使用氯氣會引入新的雜質(zhì)。
【素養(yǎng)評價】
1.科學探究與創(chuàng)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(chuàng)新意識—水平2:能依據(jù)設(shè)計的實驗方案,組裝實驗儀器,完成實驗操作。
3.科學態(tài)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(shè),基于現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析并得出結(jié)論。
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