1、13 绿色化学与环境保护绿色化学与环境保护 一、环境污染及其防治 1环境污染 (1)大气污染问题 大气污染是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮氧化物(NOx)、CO、碳氢化合 物、氟氯代烃等造成的污染(其中 SO2、NOx主要来源于化石燃料的大量使用)。大气污染的具 体表现主要有：形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染(指家用燃料的燃 烧、烹调、吸烟产生的 CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲 醛、苯等有机物造成的污染等；其中 CO 与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致 CO 中毒)。 (2)水体污染 指过量有害物质进入水中
2、造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类，一类是重金属污 染，如重金属 Hg、Cd、Pb、Cr 等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自于化工、冶金、 电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染：水中高浓度的 N、P 等植物营 养物质，导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含 磷洗涤剂及大量使用的磷肥造成的。 (3)固体废弃物造成的污染 主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染。目前最引人注意的是由塑料制品造成的 白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛，对环境及生物的不良影响途径 多样。 2环境保护的措施 (1)工业废气携带颗粒物的
3、回收利用。 (2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。 (3)回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。 二、绿色化学 1绿色化学有关概念 (1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害 化学”“环境友好化学”“清洁化学”。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，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。 (2)绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此 化学反应及其产物具有以下特征： 采用无毒、无害的原料； 在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行； 产品应该是环境友好的；
4、具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外， 它还应当满足“物美价廉”的传统标准。 2原子经济性 美国著名有机化学家 B.M.Trost 在 1991 年首先提出“原子经济性”的概念：认为高效的有机 合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中(如完全的加成反应： AB C)，达到零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率 目标产物质量 反应物的总质量100% 目标产物质量 生成物的总质量100%。原子经济性的反应有两个显著优点：一 是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。 1(2019 石家庄质检)某研
5、究小组采用如图所示电解法处理石油炼制过程中产生的大量 H2S 废气的工艺流程。该方法对 H2S 的吸收率达 99%以上，并可制取 H2和 S。下列说法正确的是 ( ) A吸收 H2S 的离子方程式为 Fe3 H 2S=Fe 2S2H B电解过程中的阳极反应主要为 2Cl 2e=Cl 2 C该工艺流程体现绿色化学思想 D实验室可用点燃充分燃烧的方法消除 H2S 对环境的污染 答案 C 解析 A 项，电荷不守恒；B 项，由循环箭头可知，阳极电极反应为 Fe2 e=Fe3；D 项， H2S 完全燃烧的产物 SO2仍是大气污染物。 2食品、大气、工业尾气中 SO2均需严格检测或转化吸收。下列有关 SO
6、2的检测或吸收方 法正确的是( ) A滴定法：用酸性 KMnO4溶液滴定葡萄酒试样以测定葡萄酒中 SO2的浓度 B沉淀法：用 Ba(OH)2溶液沉淀 SO2，然后将沉淀在空气中洗涤、过滤、干燥、称重以测定 大气中 SO2的浓度 C氨酸法：用氨水吸收尾气中的 SO2后再将吸收液与硫酸反应，将富集后的 SO2循环使用 D石灰石膏法：常温下用石灰石吸收尾气中的 SO2得到 CaSO3，再经氧化可用于生产石 膏 答案 C 解析 A 项，葡萄酒中的乙醇能被酸性高锰酸钾溶液氧化，对 SO2的检测有干扰；B 项，大 气中的 CO2能与 Ba(OH)2溶液形成沉淀，对 SO2的检测有干扰；C 项，氨水吸收 S
7、O2生成 (NH4)2SO3或 NH4HSO3，(NH4)2SO3或 NH4HSO3与硫酸反应能产生 SO2，SO2可以循环使用； D 项，常温下石灰石不与 SO2反应，不能吸收尾气中的 SO2。 3工业上常采用生物硝化法将 NH 4转化为 NO 3来处理氨氮废水，工作流程如图，下列说法 错误的是( ) A生物硝化法处理废水，会导致水体 pH 逐渐下降：NH 42O2=NO 32H H 2O B长期过量使用 NH4Cl 等铵态化肥，易导致土壤酸化，水体富营养化 C检验 NH 4所需的试剂是浓 NaOH 溶液、湿润的蓝色石蕊试纸 D微生物保持活性的 pH 范围为 79，可以加入石灰石来调节水体的
8、 pH 答案 C 解析 NH4Cl 水解呈酸性，长期过量使用会导致土壤酸化，也会导致水体富营养化，B 项正 确；检验 NH 4应使用红色石蕊试纸，C 项错误；生物硝化法处理废水会使水体呈酸性，可以 加入石灰石与 H 反应来调节水体的 pH，D 项正确。 4 (2020 北京模拟)研究表明， 大气中氮氧化物和碳氢化合物受紫外线作用可产生二次污染物 光化学烟雾，其中某些反应过程如图所示。下列说法不正确的是( ) A整个过程中 O3作催化剂 B反应的方程式为 O2O=O3 C光化学烟雾中含甲醛、乙醛等刺激性物质 D反应、反应均属于氧化还原反应 答案 A 解析 催化剂：反应前后质量和性质不发生改变，根据过程，反应中 O3只参与反应，没有 O3的生成，因此 O3不是催化剂，故 A 说法错误；根据过程，反应：O 和 O2参与反应，生 成 O3，即反应方程式为 O2O=O3，故 B 说法正确；根据反应过程，反应生成甲醛和乙 醛，因此光化学烟雾中含有甲醛和乙醛等刺激性物质，故 C 说法正确；反应：O3 3NO=3NO2，存在化合价的变化，属于氧化还原反应，反应：丙烯与 O3发生反应生成甲 醛和乙醛，发生氧化还原反应，故 D 说法正确。