第二节　资源综合利用　环境保护全国优秀课堂实录

第二节

资源综合利用

环境保护

第3课时

环境保护与绿色化学

[教学目标] 〖知识与技能〗

1．了解造成环境污染的原因及危害，认识环境保护的重要性和必要性。

2．了解在日常生活中，如何最大程度地降低环境污染。

2．了解化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性及原子经济的含义。

〖过程与方法〗

1、通过观看环境污染教育短片及学生对环境问题调查情况，激起学生对环境问题的兴趣和

关注。

2、通过实际环境问题展示，让学生归纳总结环境污染分类。

3、通过活动探究化石燃料对环境的影响和新能源的开发，培养学生归纳能力、比较能力。

〖情感态度与价值观〗

1、重视实验和讨论，培养善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新实践的科学精神。

2、通过对燃料、生活行为等对环境的影响的学习，树立保护环境的意识，体会化学与社会

发展的关系．

[教学重点] 了解一些燃料燃烧对环境有不良影响，应选择使用不污染环境或对环境污染小的燃料．充分认识保护环境的重要意义。

[教学难点] 开发使用不污染环境或对环境污染小的燃料

[教学过程] （播放环境污染短片视频）

〖新课导入〗

随着工业的日益发展，污染的加剧，环境保护问题已经成为不容忽视的问题。我们应该怎样做才能保护我们赖以生存的环境呢？从化学角度来看，必须了解引起环境污染的主要原因是什么？如何消除和控制污染？以及污染物的存在、分布和转化规律？

〖讲述〗

一、环境保护与绿色化学（板书）（提出问题，学生阅读回答）

1、环境问题：指不合理的开发和利用自然资源而造成的资源短缺、环境污染和生态破坏。

2、环境污染：包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染和噪声污染等。

污

染

源：主要来自化石燃料燃烧和工业生产的“三废”（废气、废水、废渣）的排放。

3、环境问题（展示图片，见PPT）阅读探讨各类污染的来源、危害、治理。

二、环境污染的分类

按环境要素分：大气污染、水体污染、土壤污染。

按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、

农业环境污染。

按造成污染的性质、来源分：化学污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、生物污染、固体废物污染、能源污染。

（一）大气污染——当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。即凡是能使空气质量变坏的物质都是大气污染物。

1、酸雨：pH 小于

5.6

的雨水叫做酸雨。pH值低于4.5的酸雨叫重酸雨。

①主要成因：化石燃料燃烧排放到大气中的SO2 \NOX

。

②成分：H2SO3、H2SO4、HNO3

③形成原因：SO2+H2O= H2SO3

2H2SO3+O2=2H2SO4

3NO2+H2O=2HNO3+NO ④危害：毁坏森林、湖泊和土壤，导致渔业和粮食农作物减产。腐蚀文物、设备和建筑物。

⑤防治：a、减少用煤量。b、改善能源结构，大力提倡民用石油气、天然气。c、积极开发新型的清洁能源

〖讲述〗我们也可通过化学的方法控制SO2 \NOX

的危害：

A.固硫：将生石灰跟煤均匀混合，煤燃烧时防除的SO2跟生石灰放映生成CaSO3,CaSO3再被空气氧化成CaSO4（石膏）而被“固化”，从而减少SO2向大气的排放。

SO2+CaO = CaO3

2CaSO3+O2

= 2CaSO4

B.加强对工厂废气排放的监测：硫酸厂通常用氨水吸收二氧化硫

SO2+2NH3+H2O = (NH4)2SO3

(NH4)2SO3+SO2+H2O

= 2NH4HSO3

C.加强对汽车尾气排放的控制：用铂、钯合金催化转化法消除汽车尾气的污染。

2NO+2NO2===3O2+2N2

2NO2+4CO===N2+4CO2

2、温室效应—由于大气层中某些气体对地球辐射的红外线有很强的吸收作用，进而导致地

球温度不断上升，类似温室大棚的一种吸热效应。

①主要成因：CO2、CxHy---含碳燃料燃烧产生的CO2

排放到大气中。

②危害：使环境温度升高，冰川融化，海平面上升，引发酷热、旱涝等。

③防治：a. 改变以煤油、天然气等为主要能源的现状，减少二氧化碳的排放量，大力发展太阳能、风能等绿色能源

b. 绿色植物是自然的调节师，我们应该多进行植树，不胡乱砍伐树木。

3、臭氧空洞：（臭氧层破坏）臭氧层是地球最好的保护伞，它吸收了来自太阳的大部分紫外线。某些大气污染物的排放使得臭氧层密度降低形成空洞的现象。

①主要成因：氟氯烃（氟里昂）、NOx。

NO2、NO

在破坏臭氧层中起催化剂作用。大气平流层中的臭氧层被破坏引起“臭氧空洞”。

②危害：过量的紫外线照射，会破坏植物的生长，使农作物减产。会引起皮肤癌和白内障等。

③防治：a.禁止或限制使用氟利昂

b.汽车尾气安装净化装置

4、光化学烟雾：光化学烟雾的来源：NOx、CxHy

如下图：

空气中的

NO2

在紫外线照射下，发生一系列的

光化学

反应产生一种有毒的烟雾。

①主要成因：NO2主要来自石油产品和煤的燃烧产物、汽车尾气及硝酸厂的废气

②治

理：①硝酸厂的废气经回收处理后再排放

②加强对汽车尾气的治理（汽车排气管上安装转化器）

5、二恶英污染——来自对垃圾的不完全焚烧所产生的烟雾，属于二次污染。二恶英是二苯基1，4－二氧六环及其衍生物的总称。如：

OCl——Cl结构式、、、、

①危害：“二恶英”

是迄今为止毒性最强的化合物，能致癌，毒性相当于氰化钾（KCN）的1000倍，砒霜的900倍。对人体有很强的致畸作用。国际组织已把二恶英从可疑致癌物重新划分为人类一级致癌物。

②防治：减少垃圾污染，进行高温焚烧。

6、城市大气的铅污染：含铅化合物对大气的污染

O

①主要成因：使用含铅汽油（汽油中加入抗爆震剂四乙基铅）的汽车排放的尾气。

②治

理：禁止使用含铅汽油。

（二）、水体污染——指人类在生产、生活过程中产生的有毒有害物质进入水体，其容量超过了水体的自净能力，引起水质恶化，降低了水的使用价值，造成对环境、人体和其它生物的危害现象。

水体污染物的主要来源：①生活废水排放；②含有机农药的废水排放；

③来自化学、电镀、煤气、炼焦等工业废水的排放

赤潮（水华）：水体的富营养化污染（水中的藻类超常繁殖，覆盖在水表面）

主要成因：使用含

磷

洗衣粉的污水的排放。不合理的使用化肥。

治

理：禁止生产使用含

磷

洗衣粉。

（三）白色污染——是人们对塑料垃圾污染环境的一种形象称谓。它是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各类生活塑料制品使用后被弃置成为固体废物，由于随意乱丢乱扔，难于降解处理，以致造成城市环境严重污染的现象。

一些塑料制品废弃物对环境的污染。

主要成因：

聚乙烯

等固体废旧塑料随意丢弃引起土壤及水的污染。

治

理：①减少使用加强回收塑料制品

②开发可降解塑料（淀粉塑料、水溶性塑料、光解塑料）

（四）土壤污染——人们把大地看作处理废弃物的场所，如城市垃圾、工矿企业固体废弃物向土壤倾倒和堆放以及城市污水、工业废水、大气沉降物进入土壤而引起的污染。

【学生阅读资料 见PPT】

①城市污水、工业废水对土壤的危害及治理：城市污水和工业废水中含有汞、铅、镉、砷、酚、氰化物、三氯乙醛、苯并芘等有害污染物，进入土壤使农作物产量和质量下降，土壤盐碱化、环境卫生恶化等。城市污水、工业废水中也含有氮、磷、钾及其他植物的营养成分，可以用来灌溉农田，可使农作物增产。通过污水灌溉，氮、磷及生物能降解的有机物可去除90%以上，一些有毒、有害物质也可以被氧化分解。因此，利用污水灌溉，特别是用工业废水灌溉时，必须要做预处理，以除去其中的有毒、有害物质。合理适度的污水灌溉可节约农业用水，充分利用污水中的营养元素，是一种经济的、节省能源的污水处理方法。

②垃圾及工矿企业固体废弃物对土壤的危害及治理：随着生产的发展和消费的增加，堆放垃圾和工矿企业固体废弃物占用了大量土地。这些废弃物不仅占用土地，损伤地表，而且会污染土壤、水体、大气。固体废弃物经日晒雨淋，它们的渗出液中所含有毒物质渗入土壤后，会改变土壤结构，影响土壤中微生物的活动，妨碍植物根系生长或在植物机体内积累。垃圾堆放地往往也是蚊、蝇孳生地和老鼠猖狂活动地区，这与很多传染病的发生有关。

③工矿企业固体废弃物中含有各种资源，可合理利用：

A.利用矿物废料作建筑材料、道路工程材料、填垫材料及冶金、化工、轻工等工业原料；

B.含碳、油类或其他有机物质的废物，从中回收燃料；

C.含有土壤、植物所需元素的废物，作土壤改良剂和肥料；

D.垃圾焚化回收热能，可供热水和发电等；

E.日本采用高压压缩垃圾，制成垃圾块，用作填海造地材料。

（五）环境的新公害：废旧电池对

水

及

土壤

的污染。

＋

主要成因：废旧电池中含有酸、碱、重金属盐（Pb2+

、Hg2、Ni2+、cd2+）

等污染物，废旧电池的随意丢弃引起的污染。

治

理：设立废旧电池回收站。

（六）居室污染——来自建筑、装饰和家具材料散发出的甲醛、苯、氨气污染起居空间的现象。甲醛对眼、鼻、喉有明显的刺激性，严重时甚至致癌。苯则会抑制人体造血功能，长期

在这种环境下人们会有头疼、失眠，严重者则导致某些血液疾病。已经严重影响了人们的身体健康。

三.绿色化学：（展示绿色化学示意图

PPT）

1、绿色化学的核心：就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。

2、原子经济：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。这时原子的利用率为100% 。

（1）开发绿色反应，提高原子利用率

原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为：

期望产物的总质量

原子利用率

==

×

100%

生成物的总质量

（2）经济性的反应有两个显著优点：①是最大限度地利用了原料；

②是最大限度地减少了废物的排放。

以乙烯为原料生产环氧乙烷为例：

【方法一】经典方法——氯代乙醇法，包括以下两步反应：

①

CH2===CH2

＋

Cl2

＋H2O

ClCH2CH2OH ＋

HCl

O

②ClCH2CH2OH + Cl2 +Ca(OH)2

H2C

CH2

＋CaCl2

＋

2H2O 总反应可表示为：

O

CH2===CH2

＋

Cl2 + Ca(OH)2

H2C

CH2

＋CaCl2

＋

H2O

【方法二】现代石油化工：采用银作催化剂，可以实现一步完成：

O

Ag

2CH2===CH2

＋

O2

2H2C

CH2

（1）试计算两种生产工艺的原子利用率各是多少？

m (C2H4O)

【方法一】原子利用率===

×

100%

m (C2H4O)＋m(CaCl2)＋m(H2O)

=== 25.43% 【方法二】原子利用率=== 100%

（2）举出其他原子利用率为100%的化学反应类型的实际例子：

例如：乙烯的水化反应制乙醇：

CH2===CH2

＋

H2O

CH3－CH2－OH 反应中，原子利用率== 100% （3）原子利用率与产率相同吗？

答：不相同。

期望产物的总质量

原子利用率

==

×

100%

生成物的总质量

产品的实际产量（质量）

产

率

==

×

100%

产品的理论产量（质量）

【试题反思】1、原子利用率与产率相同吗？

2、绿色化学对化学、化工提出了哪些挑战？

【讲述】资源开发利用和保护环境，关系到人类的持续发展。那么化学在环境质量监测，环境保护和清洁生产等方面起着什么作用？体现什么价值？

四、化学与可持续发展

【讲述】结合下图分析在人和自然的关系中，化学所起的作用，体会化学的价值。

（学生讨论回答）

化学与可持续发展

可获得有用的物质

自然资源 化学变化 可获得能量

综合利用自然资源

人 自然

环境保护

[小结] 我们只有一个地球，环境问题已成为全球性问题。需要人们共同努力，为我们子孙后代留下一个美好生活环境和良好的生存空间。

[板书设计] 第二节

资源综合利用

环境保护

第3课时

环境保护与绿色化学

1．环境问题：化学工作者的首要任务

2．大气污染物、工业生产中的废水、废渣等固体废弃物

3．酸雨控制：生石灰脱硫

水体富营养化污染物：氮、磷化合物。

4．清洁生产：绿色化学原子经济性

[作业]：1、P103

4、6、7

2、自命题小论文：写一篇有关

“

化学、人和自然”

的小论文。