2024年高考化学一轮复习（新高考版） 第5章 热点强化11　绿色化学与环境保护

热点强化11　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、含磷洗涤剂及大量施用的磷肥造成的。

(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：利用化学原理和技术手段，从源头上减少或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”。绿色化学的理念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：

①采用无毒、无害的原料；

②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；

③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：A＋B―→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＝×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。

(三)碳中和

2020年9月，我国作出对于全球减排具有里程碑意义的承诺：2060年实现碳中和。碳中和是指直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排、碳捕集与封存等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。

1．“绿水青山就是金山银山”。下列做法有利于环境保护和可持续发展的是(　　)

A．生活垃圾直接露天焚烧，减少处理成本

B．大量生产一次性超薄塑料袋，方便日常生活

C．加大农药和化肥的生产和施用量，以提高粮食的产量

D．推行绿色设计、绿色工艺，开发绿色产品，从源头上消除污染

答案　D

解析　生活垃圾直接露天焚烧可产生大量灰尘、有害气体等空气污染物，不利于环境保护，A错误；塑料不易降解，容易造成“白色污染”，B错误；农药、化肥过量施用，会引起土壤、水体污染，不利于环境保护，C错误。

2．保护自然环境已成为实现人类社会可持续发展的重要课题。下列说法不正确的是(　　)

A．实现化石燃料的综合利用，提高利用率

B．将含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海海域

C．利用可降解塑料代替聚氯乙烯等塑料，减少白色污染

D．将硫氧化物、氮氧化物与廉价易得的化学物质反应加以控制、消除或回收利用

答案　B

解析　综合利用化石燃料，提高其利用率，有利于保护环境，A正确；含氮、磷元素的大量污水任意排入湖泊、水库和近海海域，会造成水华、赤潮等水体污染问题，B错误；塑料的化学性质稳定，在自然界中很难降解而造成“白色污染”，因此用可降解塑料代替传统塑料，可减少白色污染，C正确；硫氧化物、氮氧化物会形成酸雨，因此将硫氧化物和氮氧化物与廉价易得的化学物质反应加以控制、消除或回收利用，可减少环境污染，D正确。

3．构建和谐社会的内容之一是人类与环境的和谐发展，而“绿色化学”的内容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，下列化学反应不符合“绿色化学”理念的是(　　)

A．消除硫酸厂尾气中的SO2：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

B．消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

C．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O

D．制CuSO4：2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O

答案　C

解析　用氨气和水与二氧化硫反应，减少了污染性气体排放，符合绿色化学理念，A正确；用氢氧化钠溶液吸收氮氧化物，减少了污染性气体排放，符合绿色化学理念，B正确；铜与浓硫酸反应有二氧化硫放出，不符合绿色化学理念，C错误；制备硫酸铜过程无污染性气体产生，符合绿色化学理念，D正确。

4．(2021·全国乙卷，7)我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是(　　)

A．将重质油裂解为轻质油作为燃料

B．大规模开采可燃冰作为新能源

C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染

D．研发催化剂将CO2还原为甲醇

答案　D

解析　将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故A不符合题意；大规模开采可燃冰作为新能源，会增大二氧化碳的排放量，不符合碳中和的要求，故B不符合题意；通过清洁煤技术减少煤燃烧污染，不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故C不符合题意；研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇，可以减少二氧化碳的排放量，达到碳中和的目的，故D符合题意。

5．我国计划在2030年实现“碳达峰”，体现了对解决全球环境问题的大国担当。下列说法正确的是(　　)

A．利用火力发电，减少CO2的排放

B．燃煤中加入CaO减少CO2气体的排放

C．采取节能低碳生活方式，禁止使用化石燃料

D．用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料，实现CO2的资源化利用

答案　D

解析　利用火力发电，会增加煤炭的燃烧，不利于减少CO2的排放，故A错误；CaO和CO2高温下几乎不反应，因此燃煤中加入CaO不能减少CO2气体的排放，故B错误；采取节能低碳生活方式，不能禁止使用化石燃料，只能尽量使用新能源代替化石燃料，故C错误。

6．(2021·河北，4)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是(　　)

A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因

B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5

C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定

D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除

答案　D

解析　NO2是红棕色且有刺激性气味的气体，而SO2是无色有刺激性气味的气体，A错误；汽车尾气中的主要大气污染物为碳与氮的氧化物，如NOx和CO等，B错误；氮的固定是指将游离态的氮转化为氮的化合物的过程，且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料，不能直接吸收空气中的氮氧化物，C错误。

7．保罗·克拉兹等三位科学家因在氟利昂和臭氧层方面的研究获得诺贝尔化学奖，他们的研究揭示了大气中臭氧层被破坏的机理，如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．氯原子在反应中作催化剂

B．过氧化氯的结构式为O—Cl—Cl—O

C．臭氧分子最终转变成氧气分子

D．过程②中一氧化氯断键形成过氧化氯

答案　B

解析　图中反应历程为①Cl＋O3―→ClO＋O2，②ClO＋ClO―→ClOOCl，③ClOOCl2Cl＋O2。该过程的总反应为2O3===3O2，所以氯原子在反应中作催化剂，A正确；过氧化氯的结构式为Cl—O—O—Cl，B错误；由该过程的总反应知臭氧分子最终转变成氧气分子，C正确；过程②中ClO＋ClO―→ClOOCl，一氧化氯断键形成过氧化氯，D正确。

8．大气中的自由基HO·来源于HNO2的光解：HNO2HO·＋NO(HO·可造成臭氧损耗)；O3O·＋O2；HO·＋O3―→HO2·＋O2；HO2·＋O·―→HO·＋O2。下列说法错误的是(　　)

A．HNO2可破坏大气中的臭氧层

B．HNO2能使酚酞溶液变红

C．HO·是臭氧层中促进O3分解的催化剂

D．16 g O2和O3的混合物中含有1 mol氧原子

答案　B

解析　根据题意可知HNO2会产生自由基HO·造成臭氧损耗，破坏臭氧层，A正确；HNO2是一种弱酸，酚酞遇酸不变色，B错误；根据HO·造成臭氧损耗的两个反应可知，HO·为促进O3分解的催化剂，C正确。

9．光化学烟雾通常呈现淡蓝色，其主要成分及简单形成机理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．光化学烟雾有强氧化性

B．氮氧化物还可引发酸雨等污染问题

C．光化学烟雾成分中含有烃和烃的衍生物

D．光化学烟雾呈现淡蓝色是因为含有NO2

答案　D

解析　光化学烟雾中的臭氧、NO2、过氧乙酰硝酸酯都有强氧化性，故A正确；氮氧化物还可引发酸雨、臭氧层空洞等污染问题，故B正确；光化学烟雾成分中含有碳氢化合物和醛、酮、过氧乙酰硝酸酯，碳氢化合物即烃类，醛、酮、过氧乙酰硝酸酯属于烃的衍生物，故C正确；NO2是红棕色气体，光化学烟雾呈现淡蓝色是由于光的折射和反射，故D错误。