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化学与环境保护 教案


化学与环境保护专题
(建议 2 课时完成) [教学目标]
1.了解造成环境污染的原因及危害,认识环境保护的重要性和必要性。 2.了解科学、技术、社会的相互关系。 3.了解化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。

[要点精析]
一、环境及环境保护 环境是我们人类赖以生存的空间,由于人口的不断增加,科技的进步,不仅提高了生产 能力和

生活质量,同时也给环境带来了破坏,使得组成环境的大气、水体、土壤等发生了变 化,人类活动导致的环境污染超出了环境的自净能力,使环境质量下降并造成有害于人类或 其它生物的正常生长和发展。因此,保护环境治理环境是每个人义不容辞的责任。 二、环境污染 1、大气污染——当大气中污染物质的浓度达到有害程度,以至破坏生态系统和人类正常 生存和发展的条件,对人或物造成危害的现象叫做大气污染。 凡是能使空气质量变坏的物质都是大气污染物。大气污染物目前已知约有100多种。 按其存在状态可分为两大类。一种是气溶胶状态污染物。另一种是气体状态污染物。气溶胶 状态污染物主要有粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等。气体状态污染物主要有以二 氧化硫为主的硫氧化合物,以二氧化氮为主的氮氧化合物,以二氧化碳为主的碳氧化合物以 及碳、氢结合的碳氢化合物。大气中不仅含无机污染物,而且含有机污染物。随着人类不断 开发新的物质,大气污染物的种类和数量也在不断变化着。 大气污染物的主要来源: 2/3 来自煤炭及石油产品燃烧以及生产氮肥有机中间体、金属冶炼时产生的废气。 氮 约 1/3 来自汽车的尾气,少量是由于自然界的火山爆发、雷击电闪等使大气中的氮 氧 和氧化合生成的: 化 N2+O2===2NO 2NO+O2===2NO2 物 (NOx) SO2 2/3 来自煤炭燃烧,1/5 来自石油的燃烧、火力发电厂、石化厂、硫酸厂、有色金 属冶炼厂、焦化厂、造纸厂

碳氧化物 主要来自煤炭和石油的燃烧,如:焦化厂、炼铁厂、化工厂、石灰厂、砖瓦厂、 (COx) 汽车尾气、火力发电厂 飘尘 污染物

空气质量报告中涉及的污染物主要是:SO2、NO2 和可吸入颗粒物。 (1)光化学烟雾——是一种淡蓝色的烟雾,汽车尾气和工厂废气里含大量氮氧化物和碳氢化 合物,这些气体在阳光和紫外线作用下,会发生光热化学反应,产生光化学烟雾。它的毒性
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很大,对人体有强烈的刺激作用,严重时会使人出现呼吸困难,视力衰退,手足抽搐等症。 光化学烟雾的来源:NOx、CxHy 如下图:

光化学烟雾的成分:臭氧、醛类、酮等 光化学烟雾的防治:省环保局指出,首先要加强机动车污染防治工作,主要是提高机动车排 放标准;其次是加强燃煤电厂烟气脱硝工作。相关人士还提出,可建立一个臭氧超标预警系 统,当臭氧浓度达到预警浓度时,将建议公众尽量少出门,减少私车使用。 (2)臭氧层破坏——臭氧层是地球最好的保护伞,它吸收了来自太阳的大部分紫外线。某些 大气污染物的排放使得臭氧层密度降低形成空洞的现象。 原因:氟氯烃、NOx 危害:过量的紫外线照射,会破坏植物的生长,使农作物减产。会引起皮肤癌和白内障等。 防治: (1)禁止或限制使用氟利昂 (2)汽车尾气安装净化装置 (3)温室效应——由于大气层中某些气体对地球辐射的红外线有很强的吸收作用,进而导致 地球温度不断上升,类似温室大棚的一种吸热效应。 原因: CO2、CxHy 危害:使环境温度升高,冰川融化,海平面上升,引发酷热、旱涝等。 防治:1. 改变以煤油、天然气等为主要能源的现状,减少二氧化碳的排放量,大力发展太阳 能、风能等绿色能源 2. 绿色植物是自然的调节师,我们应该多进行植树,不胡乱砍伐树木。 (4)二恶英污染——来自对垃圾的不完全焚烧所产生的烟雾,属于二次污染。二恶英是二苯 基 1,4-二氧六环及其衍生物的总称。如:
O

结构式

Cl—
O

—Cl
、 、 、 、

危害:“二恶英” 是迄今为止毒性最强的化合物,能致癌,毒性相当于氰化钾(KCN)的 1000 倍,砒霜的 900 倍。对人体有很强的致畸作用。国际组织已把二恶英从可疑致癌物重新 划分为人类一级致癌物。 防治:减少垃圾污染,进行高温焚烧。
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(5) 酸雨——通常指 pH 值低于 5.6 的降水。 但现在泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从 大气转移到地面上。湿沉降是指酸性物质以雨、雪形式降落地面干沉降是指酸 性颗粒物以重力沉降、微粒碰撞和气体吸附等形式由大气转移到地面。pH 值 低于 4.5 的酸雨叫重酸雨。 来源:SO2 、NOx 成分:H2SO3、H2SO4、HNO3 形成原因:SO2+H2O= H2SO3 2H2SO3+O2=2H2SO4 3NO2+H2O=2HNO3+NO 危害:毁坏森林、湖泊和土壤,导致渔业和粮食农作物减产。腐蚀文物、工厂设备和建筑物。 防治:1、改善能源结构,大力提倡民用石油气、天然气。2、减少用煤量。 3、对煤进行脱硫处理:将生石灰跟煤均匀混合,煤燃烧时防除的 SO2 跟生石灰放映生成 CaSO3,CaSO3 再被空气氧化成 CaSO4(石膏)而被“固化”,从而减少 SO2 向大气的排放。 SO2+CaO = CaO3 2CaSO3+O2 = 2CaSO4 4、加强对工厂废气排放的监测:硫酸厂通常用氨水吸收二氧化硫 SO2+2NH3+H2O = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3+SO2+H2O = 2NH4HSO3 5、加强对汽车尾气排放的控制:用铂、钯合金催化转化法消除汽车尾气的污染。 2NO+2NO2===3O2+2N2 2NO2+4CO===N2+4CO2 6、积极开发新型的清洁能源 [例 1]下列关于酸雨的危害叙述不正确的是( ) A.能影响人的消化系统 B.破坏生态平衡 C.破坏建筑物 D.使水中溶解的氧气减少,造成水生生物死亡 E.发生赤潮 答案:ADE [例 2] 早在唐高宗时代,炼丹家孤刚子所著《黄帝九鼎神丹经诀》卷九里有“炼石胆取精 华法”制硫酸的记载, “石胆”即胆矾, “精华”指冷凝所得的液体。 1640 年,我国早期科技丛书《物理小识·金石类》记有: “青矾厂气薰人,衣服当之易烂, 载木不盛” ,青矾即绿矾,强热绿矾,得红色固体,气体冷凝得“矾油” 。请回答下列问题: (1)分别写出“炼石胆取精华”和炼“青矾”得“矾油”的化学方程式 。 (2) “青矾厂气薰人”的原因 。 (3)衣服易烂的原因 。 (4) “载木不盛”即树木枯萎的原因 。 答 案 : ( 1 ) CuSO4 · 5H2O=CuO+SO3+5H2O , 2SO3=2SO2+O2 ; SO3+H2O=H2SO4 ; 2FeSO4·7H2O=Fe2O3+SO2+SO3+14H2O, (2SO3=2SO2+O2;SO3+H2O=H2SO4)(2)SO2 等有强烈刺激性气 ; 味; (3)SO3 遇水气形成硫酸酸雾腐蚀衣服; (4)硫的氧化物 SOx 污染环境,伤害植物,使植 物枯死。 2、水体污染——指人类在生产、生活过程中产生的有毒有害物质进入水体,其容量超过 了水体的自净能力,引起水质恶化,降低了水的使用价值,造成对环境、人体和其它生物的 危害现象。 水体污染物的主要来源: ⑴生活废水排放;⑵含有机农药的废水排放;⑶来自化学、电镀、煤气、炼焦等工业废 水的排放 [例 3]目前,我国的太湖、巢湖等淡水湖泊受到了严重的富营养化污染,这种污染是 湖水中某些元素含量过高而引起的,这些元素主要是 A H、O B C、Cl C N、P D Cu、Hg
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答案:C [例 4]某地有一池塘,生长着丰富的水生植物和多种鱼、虾。后来,由于化工厂将大量污 水排入池塘中,使水质恶化,各种水生生物先后死亡。根据题意回答下列问题: (1)从生态平衡角度看,池塘这种变化说明了 。 (2)造成这种变化的原因是 。 (3)经检验,污水中含有 0.012mol/L 的游离溴,可用亚硫酸钠除去污水中的溴,请写 出其化学方程式: 。 (4)处理 5L 这种污水,需加入 0.05mol/L 的亚硫酸钠 升才能将溴全部除去。 (5)要使池塘恢复本来面目,首先要解决的问题是______________,首先要恢复的生物是 ______________。 答案: (1)池塘的生态平衡遭受破坏 (2)化工厂对池塘的污染超过了池塘生态系统的 自动调节能力 (3)Na2SO3+Br2+H2O=Na2SO4+2HBr (4)1.2L (5)化工厂的污染问题 水 生植物 3、白色污染——是人们对塑料垃圾污染环境的一种形象称谓。它是指用聚苯乙烯、聚丙 烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各类生活塑料制品使用后被弃置成为固体废物,由于随 意乱丢乱扔,难于降解处理,以致造成城市环境严重污染的现象。 4、居室污染——来自建筑、装饰和家具材料散发出的甲醛、苯、氨气污染起居空间的现 象。甲醛对眼、鼻、喉有明显的刺激性,严重时甚至致癌。苯则会抑制人体造血功能,长期 在这种环境下人们会有头疼、失眠,严重者则导致某些血液疾病。已经严重影响了人们的身 体健康。 5、土壤污染——人们把大地看作处理废弃物的场所,如城市垃圾、工矿企业固体废弃物 向土壤倾倒和堆放以及城市污水、工业废水、大气沉降物进入土壤而引起的污染。 (1)城市污水、工业废水对土壤的危害及治理 城市污水和工业废水中含有汞、铅、镉、砷、酚、氰化物、三氯乙醛、苯并芘等有害污 染物,进入土壤使农作物产量和质量下降,土壤盐碱化、环境卫生恶化等。但城市污水、工 业废水中也含有氮、磷、钾及其他植物的营养成分,可以用来灌溉农田,可使农作物增产。 通过污水灌溉,氮、磷及生物能降解的有机物可去除 90%以上,一些有毒、有害物质也可以被 氧化分解。因此,利用污水灌溉,特别是用工业废水灌溉时,必须要做预处理,以除去其中 的有毒、有害物质。合理适度的污水灌溉可节约农业用水,充分利用污水中的营养元素,是 一种经济的、节省能源的污水处理方法。 (2)垃圾及工矿企业固体废弃物对土壤的危害及治理 随着生产的发展和消费的增加,堆放垃圾和工矿企业固体废弃物占用了大量土地。这些 废弃物不仅占用土地,损伤地表,而且会污染土壤、水体、大气。固体废弃物经日晒雨淋, 它们的渗出液中所含有毒物质渗入土壤后,会改变土壤结构,影响土壤中微生物的活动,妨 碍植物根系生长或在植物机体内积累。垃圾堆放地往往也是蚊、蝇孳生地和老鼠猖狂活动地 区,这与很多传染病的发生有关。但是工矿企业固体废弃物中含有各种资源,可合理利用: ①利用矿物废料作建筑材料、道路工程材料、填垫材料及冶金、化工、轻工等工业原料; ②含碳、油类或其他有机物质的废物,从中回收燃料; ③含有土壤、植物所需元素的废物,作土壤改良剂和肥料; ④垃圾焚化回收热能,可供热水和发电等; ⑤日本采用高压压缩垃圾,制成垃圾块,用作填海造地材料。

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