第二节　资源综合利用　环境保护教案3

第二节 资源综合利用

环境保护(第2课时) 三维目标

知识与技能 1．了解环境污染的分类、危害及防治措施

2．了解绿色化学的含义

过程与方法 通过社会实践，体会可持续发展及建设生态文明的重要性和紧迫性

情感态度与价值观 通过对环境保护和绿色化学有关知识的学习，增强环境保护意识，培养绿色化学理念

教学重点 环境污染及其治理、绿色化学的含义

教学难点

原子经济和绿色化学

教学方法 利用图片、资料、多媒体课件，讨论、归纳。

教学过程

【引课】环境问题是当今世界面临的热点问题之一，环保问题越来越受到人们的广泛关注，你知道洛杉矶和伦敦的烟雾事件吗？你了解绿色化学吗？保护人类的生存环境，实施“可持续发展战略”已经成为国际社会“和平与发展”永恒主题的主要内容之一！人类对大自然的破坏，已经开始自食其果，红色的警报正在拉响... 【板书】二、环境保护与绿色化学

【讲解】通常所说的环境问题，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造成的环境污染。全球性和区域性环境问题包括：气候变暖、臭氧层破坏、酸雨和赤潮等。对环境情况的监测、三废的治理、寻找源头治理环境污染的生产工艺等，都是当今化学工作者面临的重要任务。

【板书】1、环境问题：生态环境破坏和环境污染。

【交流1】自己掌握的有关环境监测的一些内容。

【投影】图4-11大气环境和水环境监测。

【讲解】要了解环境的污染情况，消除和控制污染以及研究污染物的存在、分布和转化规律，就需要对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定，提供可靠的分析数据。化学工作者正承担着繁重的环境监测工作。

【交流2】导致环境污染的主要因素有那些？

【讲解】除了自然因素外，大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物；工业生产中的废水（废液）往往含有复杂成分，任意排放会导致土壤、水源污染，需要经过多步处理才能达到排放标准；废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染和资源回收两个重要目的。化学在治理“三废”（废气、废水、废渣）方面发挥着重要的作用。

【板书】2、环境污染的主要因素：“三废”

——废气、废水、废渣。

【思考与交流】1．硫氧化物（SOX）和氮氧化物（NOX）是形成酸雨的主要物质。工业上常利用与一些廉价易得的化学物质发生反应加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。

【分析】利用化学方法可以控制SOX和NOX，进而控制酸雨等危害。例如，针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3水等吸收脱硫。

CaO(s)+SO2(g)CaSO3(s)

2CaSO3(s)+O2(g)2CaSO4(s)

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

再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，其中的氮氧化物还是光化学烟雾的主要成因，它比硫氧化物的消除难度大，一般用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下将氮氧化物还原，转化为N2、CO2、H2O等无害气体。

PtPtCH4＋4NO2=====4NO＋CO2＋2H2O

CH4＋4NO=====2N2＋CO2＋2H2O 400～500℃400～500℃【板书】3、酸雨控制：化石燃料脱硫和机动车辆尾气无害化处理。

【思考与交流】2．含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海海域，造成了水体的富营养化，出现藻类大量繁殖，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为在农村和城市造成的这种水体污染各有什么特点，并请查阅资料了解有关的污染及治理情况。

【分析】工业生产废水和污水的不适当排放、化肥的不合理使用以及生活污水任意排放会造成严重水体和水源污染。例如，我们日常使用的合成洗涤剂常用多聚磷酸盐作为助洗剂，在水体中经藻类的微生物催化后，容易水解为磷酸盐，成为引起水体富营养化的污染物。

【板书】4、水华、赤潮的形成原因：含氮、磷的大量污水任意排放。

【投影】图4-12水华图片并讲解：水华的形成原理、水华与赤潮的关系。

【思考与交流】3．结合实例，分析和说明在化学实验中如何防止可能造成的室内和室外环境的污染。

【分析】根据SO2、SO3以及氮氧化物、甲醛等对人类环境产生的污染，通过在化学实验中增加尾气处理装置，将有毒、有污染物质转化为无污染的物质，从而消除这些物质对环境的污染。

【讲解】为尽最大限度避免污染，我们应该实行清洁生产及采用绿色化学原理。

清洁生产：采用清洁的能源和原材料，通过清洁的生产过程，制造出清洁的产品。清洁生产把综合预防的环境策略持续应用于生产过程和产品中，从而减少对人类和环境的风险；是推进经济增长方式转变和实现污染物总量控制目标的重要手段。

绿色化学：绿色化学的核心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。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，即原子利用率为100%，实现“零排放”。

【板书】原子经济：原子经济要求反应物的原子全部转化为目标产物，原子利用率达到100%，也就是说在化学反应过程中不产生任何废弃物。

化学反应的原子经济性好坏是用原子利用率来衡量的。

原子利用率＝期望产物的总质量×100% 生成物的总质量其特点是：①最大限度地利用原料；②最大限度地减少废物排放。

【板书】绿色化学：“绿色化学”研究的是对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。其特点是：

①开发绿色反应，将原子利用率提高到100%；

②使用无毒无害的原料；

③选用无毒无害的催化剂；

④使用无毒无害的溶剂；

⑤发展“绿色工艺”；

⑥开发和生产绿色产品。

【投影】图4-13绿色化学示意图：

【特别提醒】无机反应中的化合反应和有机反应中的加成、加聚反应的原子利用率均为100%。

【板书】5、清洁生产——绿色化学：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%，实现“零排放”。

【思考与交流】以乙烯为原料生产环氧乙烷，经典的方法是氯代乙醇法，包括以下两步反应：

①CH2＝CH2＋Cl2＋H2O―→ClCH2CH2OH＋HCl ②ClCH2CH2OH＋HCl＋Ca(OH)2―→H2CCH2＋CaCl2＋2H2O 总的反应表示为：

OCH2＋CaCl2＋H2O CH2＝CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→H2CO

现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成：

2 CH2＝CH2＋O2――→2H2C催化剂CH2

O试计算两种生产工艺的原子利用率分别是多少? 你还能举出其他原子利用率为100%的化学反应类型和实际例子吗? 原子利用率与产率相同吗？仔细分析和体会绿色化学对化学、化工提出了那些新的挑战？

【分析】⑴以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙烷，其原子利用率为＝25.4%。

采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为100%。

(2)无机化学反应中的化合反应和有机化学中的加成反应，产物均唯一，它们的原子利用率为100%，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2；

CH2===CH2＋HCl―→CH3—CH2Cl。

期望产物的总质量期望产物的实际产量(3)原子利用率＝×100%

产率＝×100% 生成物的总质量期望产物的理论产量因为在实际生产中均会有一定的损耗，因此几乎没有产率为100%的过程。

(4)绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。

①绿色化学是化学科学基础内容的更新，为化学工作者提供了宽广的研究空间。

②绿色化学要求从源头上消除污染，势必要求更新化学工艺。

【投影介绍】几种典型的环境污染

⑴温室效应：工农业生产及生活燃烧含碳化合物导致二氧化碳含量升高，造成全球气温上升，水位上升，陆地面积减少。

⑵赤潮：工农业生产(如石油化工、炼焦、化肥等)的废水中所含的氮、磷元素导致水体富营养化，从而使藻类大量繁殖，消耗水中大量的溶解氧，水质腐败变质、变臭，水生生物因缺氧死亡或被污染。淡水中叫水华，海水中叫赤潮。

⑶酸雨：煤炭燃烧排放的二氧化硫和机动车排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素。降水的pH<5.6时，将会对森林、农作物、材料和建筑物产生明显损害。

⑷臭氧空洞：氟氯代烃等物质的排放，使臭氧层被破坏。臭氧层被大量破坏后，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康和生态环境带来多方面的危害。

⑸白色污染：主要是由生活、生产中抛弃使用后的难降解的塑料制品(聚乙烯或聚苯乙烯等)造成的，它们的主要危害：①废旧塑料混在土壤中影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；②废旧塑料易被动物当作食物吞入，导致动物死亡；③混入生活垃圾中的废塑料很难处理、回收，不易分解。

⑹光化学烟雾：主要是由氮氧化合物、碳氢化合物造成的，能刺激人体器官，使人患病甚至死亡。

【课堂小结】资源的开发利用和保护环境关系到人类可持续发展，需要全社会的共同努力。我们只有一个地球，环境问题已经成为全球性问题，需要各国政府和人民共同努力，创造一个清洁、美丽的生活环境，也为我们子孙后代留下一个良好的生存空间和更加美好的未来。

[随堂练习] 1．环境污染已成为人类社会所面临的重大威胁，各种污染数不胜数。下列八个名词中与环境污染无关的是．．(

) ①温室效应

②赤潮

③酸雨

④光化学污染

⑤臭氧层空洞

⑥水俣病

⑦潮汐

⑧大脖子病

A．②③

B．⑦⑧

C．⑥⑦⑧

D．②⑤⑦

2．在“绿色化学”工艺中，理想的状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。下列反应类型中能体现“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

⑥加聚反应

A．①②⑤

B．②⑤⑥

C．③④

D．只有⑥

3．在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应中原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成CH2＝C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，在催化剂作用下还需要的其他反应物是(

) A．CO和CH3OH B．CO2和H2O

C．H2和CO2

D．CH3OH和H2

M环氧乙烷M环氧乙烷＋MCaCl2＋MH2O

4．在以“绿色”为主题的今天，下列对秸秆的处理方法中，不符合“绿色”要求的是(

) ．．．A．就地焚烧

B．发酵后做农家肥

C．加工成精饲料

D．制造沼气

5．为了消除对大气的污染，有科学家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想(示意图如下)。下列物质可做此循环中的燃料的是(

) A．CO2

B．CH3OH C．N2

D．H2O 6．1838年3月纽卡斯尔市的一些园艺家访问大物理学家法拉第，向他请教一个奇特而有趣的问题：为什么别处生长的紫罗兰都是紫色的，而生长在纽卡斯尔市的紫罗兰却是白色的？法拉第经过一番研究，得出结论，后来被化学家证实并在工业上得到广泛的应用。法拉第的结论是(

) A．遗传变异

B．纽卡斯尔市民用自来水浇花

C．施肥不当

D．纽卡斯尔市空气中SO2含量较高

7．近年来，在我国部分海域中出现了大面积的赤潮，给当地渔业造成了重大损失，赤潮直接威胁着人类生存的环境，已经成为我国目前最主要的海洋灾害之一。下列关于赤潮发生原因的叙述中正确的是(

) A．含氯化合物直接排入大海，引起赤潮的发生

B．赤潮发生的根本原因是含氟制冷剂的大量使用导致臭氧层破坏

C．含氮、磷的大量污水直接排入大海，导致某些浮游生物爆发性繁殖是赤潮发生的直接原因

D．空气中二氧化碳浓度升高，导致海洋温度升高，引发了赤潮

8．用甲烷制备乙酸乙酯，欲使其原子利用率达到最高，还需要消耗的其他反应物是(

) A．CO B．CO2和H2O

C．H2O和O2

D．CH3OH 9．温室效应是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。将CO2转化为有机催化剂物可实现碳循环，从而有效地控制了CO2的排放。CO2转化成有机物的例子很多，如：2CO2＋6H2――→

△CH2＝CH2＋4H2O。该反应的原子利用率为(原子利用率＝期望产物的总质量与生成物的总质量之比)(

) A．14% B．28% C．42% D．72% 常见的保鲜膜是一种高分子材料，通常为聚乙烯和聚氯乙烯，它们对环境造成的污染，我们通常称为“白10．色污染”。聚氯乙烯的结构为。

回答下列问题：

(1)写出由氯乙烯生成聚氯乙烯的化学方程式：____________________(不要求标出反应条件)，此反应的反应类型是________。

(2)下列各种说法中与物质的颜色没有关系的是______(填字母，下同)。

A．“白色污染”

B．“绿色食品”

C．“赤潮”

D．“棕色烟雾”

(3)现有大批塑料薄膜，下列对其处理方法中合理的是______。

A．将其进行焚烧处理，以免引起“白色污染”

B．将其进行填埋，以免造成污染

C．将其进行加工，制成新产品

D．将其进行催化、裂解等操作制成燃料

11．“绿色化学”又称为环境友好化学，是当今社会人们提出的一个新概念。它的着眼点是使污染消灭在生产的源头，从根本上消除污染。请回答下列有关问题：

(1)下列叙述中错误的是________(填字母)。

A．“绿色化学”和环境化学都是研究环境保护和治理的

B．“绿色化学”不是被动地治理环境，而是主动地防治环境污染

C．“绿色化学”不仅保护了环境，而且也能给有关企业带来巨大的经济利益

(2)汽车尾气中含有NO、CO气体，在排气管处安装催化转化装置，可使它们转化成N2和CO2，从而减少污染，请写出有关反应的化学方程式：____________________________________。

(3)工厂里常采用NaOH溶液吸收NO、NO2，使其转化为化工产品NaNO2，其化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。这一处理方法是否符合绿色化学概念？______(填“是”或“不是”)。每生成

1 mol NaNO2转移电子的物质的量为______mol。

(4)有人采用下面两种方法制取Cu(NO3)2。

△方法一：2Cu＋O2=====2CuO

CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O 方法二：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

其中符合绿色化学概念要求的生产方法是______(填“方法一”或“方法二”)。

[布置作业]

P103习题6、7、11