1、第二单元 化学是社会可持续发展的基础 1.认识化学是现代科技发展的基础和技术支持。2.认识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.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、臭氧空洞等产生的原因、危害及改善措施。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、_、_、_、地球、空间和 核科学等新兴学科有密切的联系。(3)化学_技术为其他技术的发明提供了不可缺少的 物质基础。材料 环境 能源 合成和分离 2.化学科学发展的贡献：(1)解决工农业生产中的技术问题。如：制作印刷电路板的反应
2、原理为 _。2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2(2)创造和合成具有特定性能的材料。如以石英砂为原料制备高纯硅的流程图为 写出图中的反应的化学方程式：_ _ _(3)开发高效洁净能源。(4)合成高新材料。高温=2C+SiO2 Si+2CO 高温=Si+2Cl2 SiCl4 高温=SiCl4+2H2 Si+4HCl 二、解决环境问题需要化学科学 1.工业“三废”：_、_和_。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，化学方程式为 _，_。SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O 2CaSO3+O2=2CaSO4 氨水法脱硫，化学方程式为 _，_
3、，_。通过以上过程，在消除烟气中的SO2的同时还可以得到副产品 _和化肥硫酸铵。SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 SO2+NH3+H2O=NH4HSO3 2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 石膏(2)消除汽车尾气对环境的污染：汽车尾气的成分有_、NO、_、碳氢化合物、_ 等。消除方法主要有：a.在石油炼制过程中进行_。b.安装汽车尾气处理装置，将尾气转化成_、_等排出。c.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。d.使用_、_代替部分或全部燃油。(3)回收二氧化碳，如制造_。CO NO2 颗粒物 石油脱硫 N2 CO2 酒精 天然气 全降解塑料(4)绿
4、色化学：源头 零排放【思考辨析】1.判断正误：(1)制作印刷电路板的反应原理为3Cu+2Fe3+=2Fe+3Cu2+。()分析：该反应不符合事实，不活泼Cu不能置换出活泼的Fe。(2)向煤中添加生石灰可防止大气污染。()分析：向煤中添加生石灰能减少SO2的排放，反应为 S+O2 SO2，SO2+CaO=CaSO3，2CaSO3+O2 2CaSO4。=(3)制取粗硅的反应为SiO2+C Si+CO2。()分析：SiO2具有弱氧化性，它只能将C氧化成CO。(4)加成反应或加聚反应中，反应物原子利用率达到100%。()分析：两种反应中，只有目标产物生成，没有副产物生成。高温=2.问题思考：(1)二氧
5、化碳和环氧乙烷在催化剂作用下，可以生成一种可降解 的共聚物：该反应对环境保护有什么意义?分析：可以反应掉二氧化碳，缓解温室效应;可以用产物制造全降解塑料，避免造成“白色污染”。(2)国际上认为“氢气将是21世纪中后期最理想的能源”，其根据是什么?也有人认为氢气作为能源是不现实的，他的理由是什么?分析：氢气来源丰富;单位质量的氢燃烧时放出的热量多;燃烧后不产生污染。现有的制取氢气方法耗能大，制取的成本太高，另外氢气的熔沸点太低，给储存和运输带来困难。【知识链接】脱硫 以降低氧含量、高碱度渣的方式除去液态金属与合金中的硫的方法。将煤中的硫元素用钙基等方法固定成为固体防止燃烧时生成SO2，目前脱硫方
6、法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫(烟气脱硫)等3类。硫酸铵 无色结晶或白色颗粒。无气味。高温易分解，易溶于水，不溶于乙醇和丙酮。低毒，有刺激性。其主要用作肥料，适用于一般土壤和作物，能使枝叶生长旺盛，提高果实品质和产量，增强作物对灾害的抵抗能力，可作基肥、追肥和种肥，但是长期使用可能导致土壤板结。还可用于纺织、皮革、医药等方面。一、环境保护的热点问题 环境 问题 主要污染物 主要危害 温室 效应 CO2 造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等 酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等 臭氧层 破坏 氟氯代烷、NOx 到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及
7、生态环境带来多方面危害 环境 问题 主要污染物 主要危害 光化学 烟雾 碳氢化合物、NOx 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡 白色 污染 废弃塑料制品 在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产 混入生活垃圾中难处理、难回收 易被动物当作食物吞入，导致动物死亡 环境 问题 主要污染物 主要危害 赤潮和 水华 废水中含氮、磷元素的营养物质 使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化【知识备选】其他常见的环境问题(1)城市大气中的铅污染主要来源是含铅汽油的汽车尾气。(2)氰化物：CN-(电镀液中常含有)有剧毒，含CN-的污水、废气 会严重污
8、染环境。(3)强烈致癌物质、食品污染物为二 英(一种有机物)。(4)工业污水中含有重金属盐汞、镉等，会污染水源和土壤。(5)NaNO2：有毒，外观类似食盐，易误食，NaNO2进入血液，可 把亚铁血红蛋白氧化为高铁血红蛋白，使血液失去携氧功能，造成组织缺氧。(6)从能源利用条件看，我国主要的大气污染物是烟煤、二氧化 硫。【学而后思】(1)氟利昂(如CCl2F2)在光作用下分解，产生Cl，Cl会对臭氧层产生长久的破坏作用，反应如下：O3O2+O，O3+ClClO+O2，ClO+OCl+O2，总反应：2O33O2，在上述O3变成O2的反应过程中，Cl的作用是什么?提示：从后两个反应式可知：Cl是第一
9、个反应的反应物，又是第二个反应的生成物，并且物质的量保持不变，所以Cl是总反应的催化剂，起反复分解O3的作用。(2)空气中硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质。若用NOx表示氮氧化物，请写出空气中氮氧化物形成酸雨的化学方程式。提示：在空气中氮氧化物被氧气氧化成HNO3，根据质量守恒定律可以判断反应物中还有H2O，据此可以写出如下配平的化学方程式：4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3。二、绿色化学 1.绿色化学的目标：“绿色化学”是人类和自然和谐相处的化学。它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原料，最大限度地节约能源，在化学生产各个环节都实现净化和无污染的反应途径。2.绿色化学的
10、特点：(1)“绿色化学”的最大特点是在于它在起始端就实现“预防 污染”的科学手段，因而，过程和终端为零排放或零污染。绿 色化学示意图如下：(2)在化学转化获取新物质的过程中充分利用每种原料的原 子，具有“原子经济性”。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。化学反应的原子经济好坏用原子利用率来衡量：原子利用率(%)=100%期望产物的式量期望产物的式量废弃副产物的式量3.绿色化学的研究对象：“绿色化学”的研究包括化学反应过程的四个基本因素：(1)设计对人类健康和环境危害小的反应起始物，淘汰有毒的反应起始物;(2)选择最佳的反应条件
11、，以实现最大限度的节能和零排放;(3)研究最佳的转换反应和良性试剂;(4)设计对人类健康和环境更安全的目标化合物。【学而后思】(1)CO2和H2在一定条件下能够发生反应生成甲醇(CH3OH)，该反应的原子利用率是否为100%?提示：根据信息可以写出如下方程式：CO2+3H2CH3OH+H2O，CO2转化为CH3OH时，还有水产生，反应物没有全部转化为产物，所以原子利用率不是100%。(2)以CO2和H2为原料合成乙烯的反应为2CO2+6H2 CH2CH2+4H2O，该反应的原子利用率为多少?提示：原子利用率=催化剂 28100%28%284 18 。类型 一 常见的环境污染及保护 【典例】(2
12、012江苏高考改编)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的 Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：已知：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，NO不能和NaOH溶液反应。(1)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是 ;滤渣可循环利用，滤渣的主要成分是 (填化学式)。(2)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近11。若n(NO)n(NO2)11，则会导致 ;若n(NO)n(NO2)11，则会导致 。(3)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液
13、中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为_ 。【解题指南】解答本题时要明确如下两点：(1)NO2能被NaOH溶液完全吸收，而NO必须与NO2按物质的量之比11混合才能被NaOH溶液完全吸收，NO不能被NaOH溶液吸收。(2)书写离子方程式时必须遵循：质量守恒定律、电子守恒和电荷守恒。【解析】(1)逆流有利于气体的吸收;滤渣应为没有溶解的物质，结合流程中涉及的相关物质可知滤渣主要成分为氢氧化钙;(2)根据化合价，当NO和NO2物质的量之比为11，刚好转化为Ca(NO2)2，当NO多时，一氧化氮将过剩，当NO2多时，将会有高价氮氧化物生成;(3)Ca(NO2)2转化为NO
14、，氮化合价降低，其他产物中定有元素化合价升高，结合质量守恒、电荷守衡和电子守恒书写反应方程式，注意酸性条件。答案：(1)使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2(2)排放的气体中NO含量升高 产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高(3)+2H+=+2NO+H2O 23NO3NO【变式训练】(2012海南高考)化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是()A.CO2属于大气污染物 B.酸雨是pH小于7的雨水 C.CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成 D.大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧【解析】选D。常见的大气污染物有：颗粒物、二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化
15、氮、碳氢化合物等。二氧化碳不属于大气污染物，A项错误;酸雨是pH小于5.6降雨，B项错误;酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的，二氧化碳不会引起酸雨，C项错误;导致全球气温变暖的温室效应，城市中的热岛效应，还有海洋中的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等，都和二氧化碳的排放有关系，D项正确。【变式备选】下列关于环境污染的说法不正确的是()A.重金属、农药和许多有机物等会造成水体污染 B.氟氯烃、氮氧化物等物质的大量排放会破坏臭氧层 C.使用无磷洗衣粉，可彻底解决水体富营养化问题 D.CO2和甲烷等物质的大量排放会造成温室效应的加剧【解析】选C。使用无磷洗衣粉只能减少水体营养化的问题，不能彻底解决，C项错
16、误。类型 二 绿色化学原理及应用 【典例】绿色：环境保护也是我们的生活理念。下列实验符合“绿色环保”思想的是()【解题指南】解答本题要明确如下两点：(1)绿色环保的思想是减少环境污染物的排放。(2)有毒气体必须有尾气处理装置。【解析】选B。氯气微溶于水，将氯气直接通入烧杯制取氯水，会使部分氯气逸出，从而引起大气污染，应将氯气通入带有双孔橡胶塞的集气瓶中制备，并有尾气处理装置，故A错;浓硫酸与铜在加热的条件下生成二氧化硫气体，二氧化硫有毒，用浸有碱液的棉花可以起到尾气吸收的目的，故B正确;HCl有强烈刺激性，用图中装置收集，容易使部分HCl逸出，造成污染，应用带有双孔橡胶塞的集气瓶收集，并有尾气
17、处理装置，故C错误;CO有毒，不能直接排入空气，本实验缺少尾气吸收装置，应该用点燃法除去，故D错误。【名师点评】讲解本题时应注意以下两点：(1)补充常见的尾气处理方法及防倒吸装置。(2)引导学生用绿色化学的原理设计实验。【方法规律】工业尾气的主要成分及处理方法(1)硫酸厂尾气：SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收。(2)硝酸厂尾气：NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收。(3)高炉煤气：CO、CO2、N2等，一般回收利用。(4)炼钢烟气：Fe2O3烟尘、CO等，一般回收利用。(5)焦炉气：H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2，可用作燃料等。(6)氯碱工业：Cl2，一般用NaO
18、H溶液吸收。【变式训练】“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用，下列化学反应符合绿色化学概念的是()A.制CuSO4：Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2+2H2O B.制CuSO4：2Cu+O2=2CuO CuO+H2SO4(稀)=CuSO4+H2O C.制Cu(NO3)2：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O D.制Cu(NO3)2：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O【解析】选B。绿色化学的理念是反应物尽可能地转化成生成物，理论上为100%，或者生成水等无
19、污染物质，A、C、D中生成SO2、NO、NO2等污染环境的气体。1.(2012江苏高考)化学在资源利用、环境保护等与社会可持续发展密切相关的领域发挥着积极作用。下列做法与社会可持续发展理念相违背的是()A.改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放 B.开发利用可再生能源，减少化石燃料的使用 C.研发可降解高分子材料，减少“白色污染”D.过度开采矿物资源，促进地方经济发展【解析】选D。过度开采矿物资源会使资源匮乏，不利于社会可持续发展。2.碳氢化合物是一种大气污染物，下列现象的产生与碳氢化合物有关的是()A.臭氧空洞 B.光化学烟雾 C.酸雨 D.火山爆发【解析】选B。臭氧空洞的产生主要是氟利
20、昂产生的Cl使臭氧分解的结果，与碳氢化合物无关;大气中的碳氢化合物和氮氧化物在阳光中的紫外线照射下与空气中的O2生成O3，O3与碳氢化合物经一系列复杂反应，产物中有烟雾和刺激眼睛的醛类与酮类等物质，它们是光化学烟雾的主要成分;酸雨的形成主要是SO2和NOx共同作用的结果;火山的爆发与碳氢化合物造成的空气污染无关。3.为了社会可持续发展，化工生产过程应尽量减少对环境的负作用。“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念，它要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质铜制取硝酸铜的下列衍变关系可行且符合“绿色化学”概念的是()A.Cu Cu(NO3)2 B.Cu CuO Cu(OH)2 Cu
21、(NO3)2 C.Cu CuO Cu(NO3)2 D.Cu CuSO4 Cu(NO3)2 稀硝酸 O2 H2O 稀硝酸 O2 稀硝酸 浓硫酸 Ba(NO3)2溶液【解析】选C。A选项浪费硝酸，且生成污染环境的NO;B选项CuO不与水反应;D选项浪费硫酸、Ba(NO3)2，且生成污染环境的SO2，还有硫酸钡副产品生成，设计路线不合理。4.(双选)实验室利用下列反应制备气体时，没有必要设置尾气 吸收装置的是()A.MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O B.2KClO3 2KCl+3O2 C.Na2SO3(固)+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2+H2O D.NaNO2(固)+N
22、H4Cl(饱和溶液)NaCl+N2+2H2O=【解析】选B、D。实验室制备气体或进行性质实验时，是否设置尾气吸收装置，关键要看该气体是否有毒，能否对大气造成污染或对人体造成伤害。制备的四种气体中，Cl2和SO2是大气污染物，O2和N2是大气的主要成分，不会造成污染。5.汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转化器”(用铂、钯合金作催化剂)，它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式：。(2)“催化转化器”的缺点是一定程度上提高了空
23、气的酸度，其原因是 。A.CO转化为CO2，产生了碳酸酸雾 B.SO2转化为SO3，产生了硫酸酸雾 C.NO转化为NO2，产生了硝酸酸雾(3)“绿色化学”的最大特点在于从源头上实现污染预防。为控制汽车尾气污染，下列措施符合绿色化学思想的有 。A.开发氢能源 B.使用电动汽车 C.植树造林 D.戴上呼吸面具【解析】(1)一氧化氮和一氧化碳在催化剂的作用下反应生成 二氧化碳和氮气，该反应的化学方程式为2CO+2NO 2CO2+N2;(2)CO2不能产生碳酸酸雾，故A错误;SO2转化为SO3，产生了硫 酸酸雾，故B正确;NO转化为N2，不产生硝酸酸雾，故C错误;(3)开发氢能源是从源头上实现污染预防，故A正确;使用电动 汽车是从源头上实现污染预防，故B正确;植树造林不是从源头 上实现污染预防，故C错误;戴上呼吸面具不是从源头上实现污 染预防，故D错误。答案：(1)2CO+2NO 2CO2+N2 (2)B (3)A、B 催化剂=催化剂=
