第二节　资源综合利用　环境保护优质课教学设计

第五部分

环境保护与绿色化学（自学）

阅读教材P100二、环境保护与绿色化学，回答下列问题：

一、环境问题与环境保护

1、环境问题主要是指由于人类不合理地

而造成的

，以及

所造成的环境污染。

2、大气污染物主要来自

和

及其携带的

。

3、工业上的三废是指：

、

、

。

4、酸雨：空气中

和

是形成酸雨的主要物质。正常雨水的PH=5.6（由于溶解了空气中二氧化碳的缘故）。只有PH值小于5.6的才称为酸雨。酸雨放置的时间越长，酸性越强（原因：2H2SO3+O2=2H2SO4）。

酸雨的危害：①酸雨能湖泊酸化，导致水生生物死亡。②酸雨浸渍土壤，使土壤变贫瘠。③长期的酸雨侵蚀，使森林大面积死亡。④还可使地下水中的重金属元素含量增加，危害人体健康。⑤加速建筑物、桥梁、工业设备，运输工具及电信电缆的腐蚀。

5、水体富营养化：

（1）定义：水体中氮和磷等植物营养物质过多蓄积引起的污染，称为水体富营养化。

（2）危害：水体富营养化会使水中微生物和藻类过度生长形成“赤潮”和“水华”。这些藻类和鱼类争夺溶解氧，同时有的藻类还分泌一些毒素造成鱼类大面积死亡，使水质变坏。

6、白色污染：

（1）定义：指难降解的塑料对环境造成的污染。

（2）危害：塑料可以破坏土壤结构，使土壤的透水、透气性变差；塑料在水浸泡时其中的有毒物质会释放出来；以不恰当的方式焚烧塑料会造成空气质量恶化。

P101思考与交流答案：

1.酸雨是指pH≤5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等的大范围危害。酸雨主要是由化石燃料的燃烧、金属矿物的冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）所造成的。

利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，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污染主要成因，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下使氮氧化物还原，转化为N2、CO2、H2O等无害气体。

CH4 + 4NO24NO+CO2+2H2O

CH4+4NO2N2+CO2+2H2O 2. 环境污染是指工农业生产和人类活动排放的物质超过了环境的自净能力，环境质量就发生不良变化，危害人类健康和生存。

（1）环境污染的分类

： ①按环境要素分：大气污染、水体污染、土壤污染； ②按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染； ③按造成污染的性质分：化学污染、生物污染、物理污染、固体废弃物污染、能源污染。 （2）大气污染的来源、危害、治理 主要污染物: 二氧化硫、碳氧化物、氮氧化物、碳氢化物、飘尘、煤尘、放射性物质等 ①煤、石油的燃烧,矿石冶炼,汽车尾气,工业废气等 ②危害：危害人类健康、影响植物生长、破坏建筑材料、改变地球气候。

③治理: 调整资源结构，开发新能源（太阳能、氢能、风能、地热等）

，减少使用煤、石油、天然气等化石燃料，减少工业废气排放，对废气进行回收净化再利用等。大力植树造林，严禁乱砍滥伐。政府部门合理规划、制定标准、加强监测。 （3）水污染的来源、危害、治理 ① 石油炼制、工业废水、生活废水、使用过农药、化肥的农田排水、降水淋洗大气污染物和地面淋洗固体垃圾等。

例如，含有大量氮、磷的污水排向湖泊、水库和近海海域，造成了水体的富营养化，出现藻类大量繁殖形成赤潮、水华等严重污染问题。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。

②危害：污染水源，改变水质，加剧水源危害。造成水体富营养化，破坏海滨风景区。 ③治理:控制污水任意排放，对污水进行净化处理，改善用水制度，研究无污染新工业，合理、科学地施用化肥、农药。 （4）居室污染的来源、危害及防治措施 ① 煤、石油、液化气、天然气等的燃烧，煎、炒、烘、烤等高温烹调加工中产生的烟雾，烟草的燃烧，电器发出的电磁波，地毯中的螨虫，建筑装潢材料产生的甲醛、放射性稀有气体氡，化妆品，日用化学品，家宠等。 ②危害：引起人体呼吸道、消化道等疾病，导致各种癌症、皮肤病、传染病，影响婴幼儿智力和发育等。 ③治理:保持室内清洁通风、对电器辐射采取防护措施 ,并保持距离、厨房要有通风换气设施、宠物要经常洗浴,养成良好的排便习惯,并注意及时清除。女性朋友要慎用化妆品和日常化学用品、建议男士少抽烟或不抽烟

3.化学实验中污染物产生的原因：

化学实验室的废弃物包括液体、气体、固体三大类。

(1) 液体废弃物

化学实验室液体废弃物按成分可分为有机和无机两种，其中有机废弃物比无机废弃物污染的范围更广，带来的危害更严重。

许多学校化学实验室对这些

废弃物不加任何处理就直接排人下水道或倒入厕所，

日积月累必然对水体造成严重危害。

有机污染物排人水体后可引起两种效应，一是生态效应，引起生物在种类和数量上的变化;另一个是溶解氧效应，造成水质的恶化，从而危及水生生物的生长、繁殖，甚至导致水生生物死亡及物种的灭绝。

（2）气体废弃物

实验室产生的废气包括试剂和样品的挥发物、分析过程中间产物、泄漏和排空气体等。在成分上包括酸雾、甲醛、苯系物、各种有机溶剂等常见污染物和汞蒸汽等污染物。通常实验室中直接产生有毒、有害气体的实验都要求在通风橱内进行，这固然是保证室内空气质量、保护分析人员健康安全的有效办法，但由于它们是通过通风橱直接排到大气中，因此严重污染了环境空气。

（3）固体废弃物

化学实验室产生的固体废物包括多余样品、合成的生成物、消耗或破损的实验用品(如玻璃器皿等) 、残留或失效的化学试剂等。

这些固体废弃物成分复杂，涵盖各类化学污染物，尤其是不少过期失效的化学试剂，处理稍有不慎，很容易导致严重的污染事故。

化学实验中污染物处理方法：

首先，分类收集。

由于每个实验的内容不同，所用的试剂不同，经过反应后又产生各种不同的化合物，复杂的化学物质很难处理。

但对于每个实验而言，其污染物成分相对要简单一些，易于处理。

其次，区别对待。

对少量的有毒气体可通过通风设备排出室外，通风管道应有一定高度，使排出的气体被空气稀释。

产生的毒气量大时，必须经过吸收处理，然后才能排出室外，如氮、硫、磷等酸性氧化物气体，可用导管通人碱液中，使其被吸收后排出。

对于某些数量较少，浓度较高又无法回收使用的有机毒物，可于燃烧炉中供给充分的氧气使其完全燃烧，生成二氧化碳和水。

对高浓度废酸、废碱液要经中和至接近中性时排放。

对于含有少量高浓度有机溶剂废液应回收再用。

剧毒、易燃、易爆药品的废液，其贮存应按危险品管理规定办理。

废液禁止混合贮存，并应避光，远离热源，以免加速化学反应。

贮存废液的容器必须贴上标签，写明种类、贮存时间等，并且贮存时间不易太长，贮存数量不宜太多。

二、绿色化学

1、核心是：

。

2、范围：研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品、化学工艺。

3、目标：研究和寻找能充分利用无害材料，最大限度地节约能源，在化工生产的各种环节都实现净化和无污染的反应途径。

4、特点：（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。

三、原子经济

1、定义：原子经济是

。也就是说，在化学反应过程中不产生任何废物。

2、原子利用率=期望产物的总质量100%

生成物的总质量

3、应用：应用此知识在解决实际污染问题时，应从污染的源头分析，遵循绿色化学的特点进行处理。在实验中尾气的处理，应注意分析尾气的成分及性质，根据具体情况采用溶液吸收、点燃、或收集的方法处理。

P101思考与交流答案：

答：（1）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：

m(环氧乙烷)100%25.4%

m(环氧乙烷)m(CaCl2)m(H2O)采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为：100％。

（2）原子利用率100%的化学反应类型和实际例子如下：

化学反应类型：化合反应、加成反应、加聚反应等。如：

H2+Cl2点燃2HCl

2H2+O2点燃2H2O 2Na+O2Na2O2



CH3CH2OH

CH2=CH2+H2O催化剂一定条件

（3）原子的利用率和产率是两个不相同的概念。

所求公式不相同：

原子利用率=期望产物的总质量100%

生成物的总质量

产率实际得到产物的质量100%

理论上得到产物的质量

过去人们一直使用产率来评价一个合成过程的效率。但该方法存在缺陷，它没有考虑最终产品以外的其他产品的产生。例如，一个合成路线的产率为100%，但却生成了比所需产品更多的废物。这是因为产率的计算是基于单位摩尔原料所产生的产品的量的数，如果1mol原料生产了1mol产品，则该合成方法的产率为100%，似乎是一个完美的合成方法。但该合成方法却可以产生1mol和更多的废物。因此，用产率来评价一个合成过程的效率与效益是不完全的，所以才提出了原子的利用率的绿色化学概念。

（4）绿色化学对化学、化工提出了以下挑战：

绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子100％转化成产物，实现“零

排放”。

不仅充分利用资源，而且不产生污染；并采用无毒无害的溶剂，助剂和催化剂，生产有利于环境保护，社群安全和人身健康的环境友好产品。

挑战一：如何采用绿色化学原理实行清洁生产，尽最大限度避免污染。清洁生产可以概括为：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。

挑战二：如何采用绿色化学理念调动全社会共同努力，将资源的开发利用和环境保护做到可持持续发展。我们只有一个地球，环境问题已成为全球性问题，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美好的未来。

布置作业：

P103 7、8、9、10、11、

P105 3、4、5、6、7、8、9、10、