1、专题四化学科学与人类文明第二单元 化学是社会可持续发展的基础看起来明明是块木地板，但它却跟木头没有任何联系；拎起来很轻，但用它做成的房屋却能抗住 8、9 级地震遇到这样的神奇建材，就连做了多年的建筑商都以为是特殊材料，但其实它仅是中国铝业公司山西铝厂近年来变废为宝、综合利用资源开发的几个新产品之一。该建材生产过程无毒无害、施工过程简单快捷、无污染、拆迁后无建筑垃圾，完全符合循环经济发展要求。1能运用具体事例说明化学为其他科学技术的发展提供了物质基础和技术支持，认识化学是现代科学技术发展的坚实基础。2认识化学正在帮助人们认识并克服人类活动对环境产生的负面影响。能运用实例说明化学是环保事业的强大支
2、柱，了解绿色化学的基本要求及其对社会可持续发展的重要意义。3能列举事实论述化学与科学、技术、社会的关系，认识化学是社会可持续发展的基础。4了解温室效应、光化学烟雾、酸雨等产生的原因、危害及改善环境的相关措施，并从中培养学生的归纳总结能力，以及分析问题、解决问题的能力。课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基础巩固一、现代科学技术的发展离不开化学1化学与人类的密切关系(1)化学与人们的生活有着密切的联系。(2)化学与信息、生命、材料、地球、空间科学和核科学等新兴学科密切联系。(3)化学合成和分离技术为其他技术的发明提供了不可或缺的基础。环境能源物质2化学科学的发展对人类的三大贡献(1)
3、解决工农业生产中的技术问题；(2)创造、合成具有特定性能的材料；(3)开发高效的洁净能源。3化学科学的发展对人类贡献的具体实例(1)印刷线路板的制作原理：(2)信息技术的发展：铺设光纤通讯线路的材料光导纤维。光导纤维又称光学纤维，是能传导光信号的纤维材料，主要成分SiO2。制造芯片的半导体材料晶体硅。制造原理：SiO22C=高温 Si(粗硅)2CO，Si(粗硅)2Cl2=SiCl4，SiCl42H2=Si(高纯硅)4HCl。(3)天然橡胶与合成橡胶：天然橡胶的相对分子质量分布在 10 万180 万之间，平均相对分子质量在 70 万左右。以石油产品为主要原料，应用化学反应合成性能类似于甚至超过天
4、然橡胶的一类有机高分子化合物叫做合成橡胶。(4)纳米材料：指用晶粒尺寸为纳米级的微小颗粒制成的各种材料，其纳米颗粒的大小不应超过 100 nm，而通常情况下，不应超过 10 nm。包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种粉末材料。二、解决环境问题需要化学科学1环境问题生活垃圾及工业“三废”：、等给环境带来严重的危害。废气废液废渣2化学对环境保护的贡献(1)燃煤烟气的脱硫：石灰石石膏法脱硫的原理(写出化学方程式)：SO2 CaOH2aCaSO3O2bCaSO4，aSO2Ca(OH)2=CaSO3H2O，b2CaSO3O2=2CaSO4。氨水法脱硫的原理：aSO22NH3H2O=(NH4)2SO3
5、，bSO2NH3H2O=NH4HSO3，c2(NH4)2SO3O2=2(NH4)2SO4。燃煤烟气脱硫优点：a消除大气污染物 SO2；b得到副产品和。(2)消除汽车尾气对环境的污染：原料上：a进行石油的处理；b用新的无害的汽油添加剂代替含铅汽油添加剂；c使用代替部分或全部燃油；d使用“零排放”以为燃料的电动汽车。石膏硫酸铵脱硫酒精或天然气氢尾气中：(有害气体)CO、NO、NO2、硫氢化合物处理装置CO2、N2、H2Og(无毒气体)(3)回收二氧化碳：用 CO2和环氧丙烷制造可降解高聚物：3绿色化学探究点一 化学与环境问题一、环境问题1环境问题的含义：通常所说的环境问题，主要是指由于人类不合理地
6、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所造成的环境污染。2化学在解决环境问题中的任务：(1)环境检测：化学科学在物质的鉴别与鉴定中具有独特的作用。利用化学技术和设备，对环境污染物的存在形态、含量、危害程度等进行分析和鉴定，可为环境治理提供可靠的分析数据，使环境治理有的放矢，提高效率。(2)“三废”治理：废液、废气、废渣统称为工业三废，它是主要的环境污染物。工业三废的治理可以应用酸碱中和法、氧化还原法、沉淀反应法等。更重要的是可以利用化学方法将废弃物转化为资源来利用。(3)寻找源头治理环境污染的生产工艺：从人类生产活动的角度来说，污染物的排放大都是从物质的工业生产制造开
7、始的。实施绿色化学战略，杜绝污染物的排放，就能从根本上解决环境问题。二、化学对环境保护的贡献1燃煤烟气的脱硫(1)燃煤烟气的污染燃煤过程中释放出的烟气中含有 SO2 等酸性气体，会对大气造成污染。(2)消除污染的措施燃煤烟气脱硫的方法很多，如石灰石石膏法、氨水法等。石灰石石膏法脱硫的原理：SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O2CaSO3O2=2CaSO4氨水法脱硫的原理：SO22NH3H2O=(NH4)2SO3SO2NH3H2O=NH4HSO32(NH4)2SO3O2=2(NH4)2SO4通过上述过程，既可以消除燃煤烟气中的 SO2，又可以得到副产品石膏和硫酸铵。2消除汽车尾气对环境的污染(
8、1)汽车尾气的成分：CO、NO、NO2、碳氢化合物、颗粒物等。(2)主要危害：造成空气污染，破坏生态循环，特别是 NOx会形成光化学烟雾。(3)消除污染的措施在石油炼制过程中进行石油的脱硫处理；发明汽车尾气处理装置，使汽车尾气中的有害成分在催化剂作用下转化为 N2、CO2和水蒸气排出；用新的无害的汽油添加剂代替能产生污染的四乙基铅抗震剂；使用酒精、天然气代替部分或全部燃油；用氢作汽车燃料，用燃料电池作动力，使汽车全部成为“零排放”的电动汽车，也是科学家所努力的研究方向。3回收二氧化碳(1)二氧化碳的危害：大气中二氧化碳的浓度不断增加，温室效应日益严重。(2)消除污染的措施：利用二氧化碳制造全降
9、解塑料。如用二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下可生成一种可降解高聚物：三、常见的环境污染的形成与防治1光化学烟雾：(1)成因：在强日照和低湿度条件下，大气中的烃类与 NOx在阳光辐射下发生光化学反应，产生的二次污染物与一次污染物混合形成光化学烟雾。(2)危害：光化学烟雾为淡蓝色，使能见度降低；由于它有特殊的刺激性，可使人眼睛红肿流泪，刺激黏膜与呼吸道，并诱发其他疾病；具有强氧化性，可使金属腐蚀、橡胶干裂、植物叶片发黄。(3)治理：汽车尾气是形成光化学烟雾的主要原因，应加以控制以减少尾气中 NOx的排放；用清洁能源代替化石燃料。2其他常见污染的形成和防治(见下表)：环境污染污染源污染物防治措施酸雨
10、煤、石油等化石燃料的燃烧，汽车尾气等SO2、NOx开发利用新能源；化石燃料脱硫或固硫，用碱液吸收废气温室效应煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧CO2 等温室气体减少化石燃料的使用、开发利用新能源；植树造林臭氧层空洞使用含氟氯烃的冰箱、空调等氟氯烃限制或停止氟氯烃的使用赤潮含一定量氮和磷等植物营养物质的生活污水、工业废水氮、磷等营养物质工业、生活污水处理后再排放，限制使用含磷洗涤剂白色污染难以降解的塑料的排放废弃塑料减少使用和加强回收；研制开发降解塑料防止白色污染的措施有哪些？提示：(1)塑料的回收利用(2)使用可降解塑料使用可降解塑料可以消除塑料造成的环境污染。【例 1】下列措施有利于节能减排、
11、改善环境质量的有()在大亚湾核电站已安全运行多年的基础上，广东将继续发展核电，以减少火力发电带来的二氧化硫和二氧化碳排放问题积极推行“限塑令”，加快研发利用二氧化碳合成的聚碳酸酯类可降解塑料加速建设地铁、轻轨等轨道交通，促进珠三角城市一体化发展，减少汽车尾气排放A发展低碳经济、循环经济，推广可利用太阳能、风能的城市照明系统使用生物酶降解生活废水中的有机物，使用填埋法处理未经分类的生活垃圾A BC D【思路分析】环境污染包括：大气污染、水体污染、土壤污染，所以保护环境要从上述几个方面进行。【解析】核电可减少污染物，如 SO2等排放，可改善环境质量，正确，则排除 D 选项；地铁可减少汽车的数量，从
12、而减少尾气排放，有利于改善环境，正确，则排除 B、C 选项。中“填埋法”不能改善环境质量，相反会造成土壤污染。环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列各项中与环境污染无关的是()温室效应；赤潮；酸雨；光化学污染；臭氧层空洞；水俣病；潮汐现象；水华；地方性甲状腺肿大。A B C DD解析：赤潮与水华均属水体富营养化引起的水体污染现象；温室效应指大量 CO2 的排放引起的大气变暖现象；光化学烟雾则是由汽车尾气大量排放有害气体所导致的一种空气污染现象；酸雨是化石燃料的燃烧等引起的污染现象；地方性甲状腺肿大是缺碘引起的症状，与环境污染无关；臭氧层空洞，则是由释放的氟氯烃等物质导致臭氧层被破坏的大气污
13、染现象；水俣病是由于含镉、汞污水的排放被鱼吸收，人吃鱼后引起的有毒物质在人体富集而导致的，与环境污染有关。潮汐是一种自然现象。探究点二 绿色化学1含义“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。2“绿色化学”的特点(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、催化剂、溶剂。(3)开发绿色工艺。(4)开发和生产绿色产品。3原子经济原子经济要求反应物的原子全部转变成最终产物，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物。化
14、学反应的原子经济好坏用原子利用率来衡量：原 子 利 用 率 期望产物的式量期望产物的式量废弃副产物的式量100%由于反应中生成的副产物通常并不清楚或者不易确定，故有人提出“原子经济百分数”概念：原子经济百分数被利用的原子的总式量使用的所有反应物的总式量100%【例 2】制取乙醇的下列反应，原子经济性最差的是()A乙烯水化法：CH2=CH2H2O催化剂CH3CH2OHB乙醛还原法：CH3CHOH2催化剂CH3CH2OHC卤代烃水解法：CH3CH2BrH2O 一定条件CH3CH2OHHBrD酯类水解法：CH3COOC2H5H2O稀硫酸CH3COOHC2H5OHC【思路分析】当只有一种产物时，原子利
15、用率为 100%；当存在多种产物时，可比较生成 1 mol 目标产物时，其他产物的质量，其他产物的质量越大，则原子利用率越低。在有机化学反应中，取代反应、氧化反应、酯化反应、水解反应、裂解反应等产物均不唯一，而加成反应产物唯一，因此，其中只有加成反应原子利用率为 100%，最符合绿色化学原则。【解析】根据原子利用率为期望产物的总质量与生成物的总质量之比，及 A、B 两项中生成物都是期望产物，可知它们的原子利用率都是 100%，分析 C、D 两项有两种方法。方法一(计算法)：C 项：原 子 利 用 率 MrC2H5OHMrC2H5OHMrHBr 100%464681100%36.2%，D 项：原
16、子利用率MrC2H5OHMrC2H5OHMrCH3COOH100%464660 100%43.4%.方法二(推断法)：C、D 两项比较，都生成 1 mol C2H5OH 时，C 项的副产物是 HBr，D 项的副产物是 CH3COOH，且都是 1 mol，由于 Mr(HBr)81Mr(CH3COOH)60，故原子利用率：D 项C 项。某市拟投资建设一个工业酒精厂，目的是用工业酒精与汽油混合制成“乙醇汽油”，以节省石油资源。已知制酒精的方法有三种：CH2=CH2H2O催化剂CH3CH2OHCH3CH2BrH2ONaOHCH3CH2OHHBr(C6H10O5)n(淀粉)nH2O淀粉酶nC6H12O6
17、(葡萄糖)；C6H12O6(葡萄糖)酒化酶2C2H5OH2CO2从绿色化学(“原子利用率”最大化)的角度看，制酒精最好的方法是()A BC D都不好解析：CH2=CH2与 H2O 反应制取 CH3CH2OH，为加成反应，原料利用率为 100%，故符合题意；CH3CH2Br 与 H2O反应制取 CH3CH2OH 为取代反应，有副产品 HBr 生成，不符合题中要求，故不是最好的方法；C6H12O6(葡萄糖)分解生成C2H5OH，有副产品 CO2 生成，不符合题中要求，故不是最好的方法。A1习总书记在十九大报告中提出“践行绿色发展理念，建设美丽中国”。下列做法不符合这一宗旨的是()A农村推广用沼气作
18、燃料B大力推广新能源汽车，减小碳排放C将废电池回收后深埋，防止其污染表层土壤D对煤和石油等燃料进行脱硫处理解析：将废电池回收后深埋，会污染土壤，不符合“践行绿色发展理念，建设美丽中国”的宗旨，选项 C 错误。C2下列有关环境保护的说法中，错误的是()A含氮、磷化合物的生活污水大量排放可使水体富营养化B各国工业大量排放二氧化硫是全球气候变暖的主要原因C劣质装修材料中的甲醛、苯、氡气等对人体有害D废旧电池中的汞、镉、铅等重金属盐会对土壤和水源造成污染解析：全球变暖是由大量排放的 CO2所致。B3下列化学工艺属于最理想的绿色化学工艺的是()氯乙烯在一定条件下制聚氯乙烯塑料 铜在空气中灼烧生成氧化铜，
19、氧化铜溶于稀硫酸制硫酸铜 乙烯与溴反应制 1,2-二溴乙烷 乙烷在光照条件下与氯气反应制 1,2-二氯乙烷 工业煅烧石灰石制 CaO 工业利用氢气在氯气中燃烧制盐酸A BCDD解析：最理想的绿色化学工艺，是指原子利用率为 100%的化学工艺。产物只有一种，原子利用率为 100%；产物有硫酸铜和水，是比较好的方法，但是原子利用率小于 100%；产物只有一种，原子利用率为 100%；副产物有氯化氢、一氯代物或三氯代物等，原子利用率小于 100%；副产物有二氧化碳；产物只有一种，原子利用率为 100%。4化学与环境、生产、生活等密切相关，下列说法不正确的是()A绿色化学的核心是利用化学原理对环境污染
20、进行治理B阻燃剂 Al(OH)3受热分解时吸收能量C利用高纯硅制造的太阳能电池板可将光能直接转化为电能D“一带一路”是现代丝绸之路的简称，丝绸的主要成分是蛋白质A解析：绿色化学的核心是从源头上减少污染物，而不是对环境污染进行治理，A 不正确；氢氧化铝Al(OH)3受热易分解，产生水并吸收热量，降低了环境温度，同时隔绝部分空气，所以可作阻燃剂，B 正确；利用高纯度硅制造的太阳能电池板可将光能直接转化为电能，C 正确；丝绸主要是蚕丝制品，属于蛋白质类纤维，D 正确。5下列有关环境问题的说法正确的是()A燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中 SO2的含量B臭氧的体积分数超过 104%的空气有利于人体健
21、康CpH 在 5.67.0 之间的降水通常称为酸雨D含磷合成洗涤剂易被细菌分解，故不会导致水体污染A解析：燃煤中加入石灰石的作用是“固硫”，最终使硫元素以硫酸盐的形式存在，减少了 SO2对空气的污染，A 正确。空气中臭氧的体积分数超过 104%时，就会对人体、动植物造成危害，B 错误。pH 小于 5.6 的降水才称为酸雨，通常的降雨也是呈酸性的，因为空气中的 CO2会溶于水使雨水呈酸性，C 错误。过量的磷和氮进入水中，会造成水体的富营养化，导致有害藻类“疯长”，迅速覆盖在水面上，造成“水华”或“赤潮”，D 错误。6目前地球环境污染问题越来越严重，如温室效应、臭氧层的破坏、烟雾事件、酸雨的形成、
22、有毒物质的污染等已成为目前各个国家普遍关心和研究的问题。请回答下列问题：(1)产生温室效应的主要原因是大气中含有大量的()ASO2 BNO2CCO2 DCOC(2)臭氧层的破坏导致紫外线对地球表面辐射量的增加，从而使全球皮肤癌的发病人数明显增加。造成这一现象的主要原因是()A人们大量使用了氟氯代烃B人们在炼钢时向空气中排放了大量的高炉煤气C石油炼制厂排放了大量的甲烷、氢气D硝酸、硫酸工厂排放了大量的二氧化碳和一氧化氮A(3)在 20 世纪 60 年代，一些工业发达国家的城市都发生过光化学烟雾事件，并造成数以千计的人员死亡。光化学烟雾产生的主要原因是()A汽油的不完全燃烧B大量使用了农药、化肥C
23、白色塑料垃圾的漂浮D金属矿物的冶炼(4)化肥农药的使用导致人类癌症发病率的增加，如 DDT、六六六粉，二二三乳剂的使用，其中六六六粉在 20 年代是广泛使用的一种农药，它的合成是由苯与一种卤素单质通过加成反应制得的，写出该反应的化学方程式：。A3Cl2催化剂C6H6Cl6(5)为了减少大气中的二氧化碳的排放量，下列措施可行的是。A改进能源结构B提高能源的利用率C大量使用催化剂D提倡植树造林(6)为了防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放 SO2 的量，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用，可发生“固硫”(不使含硫化合物进入大气)反应，最后生成石膏。“固硫”时不直接用石灰石的理由是。A、B、DCaCO3 的分解属于吸热反应，会降低煤的热效率，且生成的 CO2不利于煤的燃烧解析：本题考查常见的环境污染问题，解答本题时必须熟悉环境污染的常见类型和防治措施，然后根据所给信息，进行解答。温示提馨请 做：课时作业 27PPT文稿（点击进入）