化学是社会可持续发展的基础分析

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1、现代科学技术的发展离不开化学,解决环境问题需要化学科学,专题4 化学科学与人类文明,化学2,第二单元 化学是社会可持续发展的基础,随着社会的开展、科技的进步、人们生活的日益改善，同时当今社会也面临着三大问题:,——能源、资源、环境,随着科技的开展，除了传统的学科以外，现在产生了三大新兴学科:,——信息、材料、能源,化学与各新兴学科的密切联系,化学,信息 生命 材料 环境 能源 地球空间 核科学,20世纪化学的回忆,(1)20世纪创造了：信息技术、生物技术、核科学和核武器技术、航天航空和导弹技术、激光技术、纳米技术、化学合成和别离技术,(2)化学在

2、能源和资源的合理开发和高效平安利用中起关键作用,,〔海水淡化技术的进步、合成高效、稳定、廉价的太阳能光电,,转化材料〕,,,(2)化学工业的大开展,,①石油化工②三大合成材料(塑料、纤维、橡胶),,③合成氨工业④医药工业,未来化学的作用和地位,(1)化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一〔通过研究光合作用、固氮机理、催化理论，实现农业工厂化〕,(4)化学是提高人类生存质量和生存平安的有效保障,(3)化学继续推动材料科学开展〔由天然材料向合成材料开展〕,,,化学与材料,材料,,化学组成,使用功能,非金属材料〔如陶瓷〕,,金属材料〔如合金〕,,有机高分子材料〔如橡胶〕,,复合材料 〔如多功

3、能〕,,高功能材料 〔如超导〕,,构造材料 〔如耐高温〕,,信息材料 〔如液晶〕,材料是人类赖以生存和开展的物质根底，,,一直是人类进步的重要里程碑。,,石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作标志。,,没有半导体材料就没有计算机技术；〔硅的制备方法？〕,,没有耐高温、高强度的特殊材料就没有航天技术；,,没有光导纤维就不会有现代通讯；,,没有合成材料，今天的生活还会这么丰富多彩吗？,材料与化学,钛的记忆合金,合成橡胶,超导合金,纳米材料,导电塑料,现代化学材料,碳纤维〔复合材料〕及其制品,直径6cm尼龙绳能,,吊起2t的汽车,隔热材料,图文：一英军士兵头部中4弹未死,

4、,,原来，是他那顶结实的头盔救了他的命。 沃尔德曼所戴的头盔是这次英军专门为战争打造的，其外层和普通头盔没什么区别，里料那么采用的是一种名叫“凯夫拉尔〞的特制纤维。该纤维含有高分子聚合塑料，硬度比普通钢高40%。质地如此坚硬，能够刀枪不入也就缺乏为奇了。,纺纶纤维织成,,的防弹衣腈纶,信息与化学,硅芯片,光导纤维,液晶屏幕,能源与化学,太阳能,氢能汽车,航天与化学,导弹,航天飞机,宇航员服装,航天服由服装、头盔、手套和航天靴等组成。其中构造最复杂的服装由14层组成：最里层是液冷通风服的衬里；衬里外是液冷通风服，这种服装是由尼龙弹性纤维和穿在上面的许多输送冷却液的塑料细管制成； 这种航天服属舱内

5、航天服，除了头盔和胶皮手套，整个航天服是用一种特殊的高强度涤纶做成的.为了防止膨胀，宇航服上特制了各种环、拉链、缝纫线以及衬料等。同时，保温、吸汗散湿、防细菌、防幅射等功能也表达在其中。,高科技——纳米技术,,纳米碳管模型,足球烯C60分子,纳米铜具有超塑延展性，铜纳米结晶体机械特性惊人,,农业与化学,化学与生活-纺织品,你知道印刷电路板是如何制造的吗？,,敷铜板,用油漆描出电路图,放入FeCl,3,溶液中浸泡,印刷电路板,,化学方程式为:,2FeCl,3,+Cu=2FeCl,2,+CuCl,2,人类面临的十大环境问题是什么？,气候变暖；臭氧层破坏；,,生物多样性减少；,,酸雨蔓延；森林锐减；

6、,,土地荒漠化；水资源短缺；,,水环境污染；大气污染；,,固体废弃物污染；,,环境问题,主要原因,全球气候变暖,,臭氧层被破坏,,生物多样性减少,,酸雨蔓延,,森林锐减,,土地荒漠化,,水资源短缺,,水环境污染,,大气污染,,固体废弃物,,二氧化碳、甲烷等温室气体的排放,氟氯烃、氮氧化物等气体的排放,过度捕猎、工业污染,二氧化硫和氮氧化物等排入,过度采伐，森林火灾,过度放牧、采矿、修路等活动,人口增长、水污染及不合理开发和利用,生活污水和工业污水,悬浮颗粒、有害气体,城市垃圾和工业固体废弃物,,造成环境污染的主要原因：,生活垃圾、,,污水,,工业三废〔废渣、废液、废气〕,解决环境问题需要化学科

7、学,1.燃煤烟气脱硫,3.回收二氧化碳,2.消除汽车尾气对环境的影响,你知道吗？二氧化硫对环境破坏包括哪些方面？如何减少二氧化硫排放？,1.燃煤烟气脱硫,左侧图片摄于1908年,右侧图片摄于1968年,1985年，几场酸雨过后，我国四川奉节县9万多亩松树全部枯死，重庆南山2.7万亩马尾松死亡过半。,1872年美国化学家Smith首先提出酸雨一词，引起全世界关注。,直接引起酸雨的主要物质是人为和天然排放的SOx〔SO2和SO3〕和NOx〔NO和NO2〕。,氨水法：,石灰石－石膏法：,Ca(OH),2,+ SO,2,= H,2,O + CaSO,3,,2CaSO,3,+O,2,= 2CaSO,4,

8、SO,2,+ CaO == CaSO,3,,△,2CaSO,3,+O,2,== 2 CaSO,4,,△,CaCO,3,==,,CO,2,↑+CaO,△,SO,2,+2NH,3,+H,2,O = (NH,4,),2,SO,3,2(NH,4,),2,SO,3,+O,2,= (NH,4,),2,SO,4,上述处理法既可以消除污染，同时可以得到石膏〔CaSO4·2H2O〕和硫酸铵〔化肥〕。,1.燃煤烟气脱硫,汽车尾气排放,汽车尾气在智利圣地亚哥市上空缭绕,2.消除汽车尾气对环境的影响,随着人们的生活水平的的提高，汽车数量增加，汽车排放的尾气中的,CO、NO、NO,2,、碳氢化合物、颗粒物,等会造成

9、空气污染，破坏生态循环，特别是NO,2,会造成光化学烟雾。,光化学烟雾,,二氧化氮与氧气反响得到臭氧，臭氧与空气,,中的碳氢化合物反响，产生的有毒的烟雾,消除汽车尾气必须采取一系列综合措施,①制定法规: 各类汽车尾气排放标准。,③汽车燃料脱硫，提高汽柴油质量。,④开发绿色燃油，推广和使用酒精、天然气。,⑤推广使用电动汽车，开发太阳能汽车等。,②安装汽车尾气处理装置,安装汽车尾气处理器,2CO + 2NO = 2CO,2,+ N,2,催化剂,,3.回收二氧化碳,二氧化碳对环境的影响,,使地表的温室效应加剧，致使全球气候变暖，冰山融化……化学家研究,将二氧化碳固定为可降解塑料,nCH,3,- CH

10、-CH,2,+nCO,2,,O,O,CH,3,[O—CH—CH,2,—O—C ],n,催化剂,,,可降解的塑料制品,要从根本上解决环境和生态问题，还要依靠绿色化学的开展,绿色化学的核心是：,,利用化学原理,从源头上,减少和消除工业生产对环境的污染。,绿色化学,,又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学，是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生产和使用。,按照绿色化学的原那么:,,最理想的化工生产方式是：反响物的原子全部转化为期望的最终产物〔原子利用率100%〕，实现零排放。,合成有机玻璃的单体A可以通过以下途径得到：,途径一：,CH,3,—C=O + HCN,CH,3,一定条件,CH,3,

11、—C—OH,CH,3,CN,B,丙酮 氢氰酸,CH,3,-C-OH,CH,3,CN,+H,2,SO,4,,CH,2,=C-,C-,O-CH,3,+NH,4,HSO,4,H,3,C,O,A,,甲基丙烯酸甲酯,B,CH,3,OH,途径二：,CH,2,=C-,C-,O-CH,3,H,3,C,O,CH,3,-C,≡CH + CO + CH,3,OH,Pd,A,nCH,2,=C-,C-,O-CH,3,H,3,C,O,O=,CH,3,[C—CH,2,],n,C-OCH,3,一定条件,有机玻璃〔聚甲基丙烯酸甲酯〕,丙酮是常见的有机原料，氢氰酸剧毒，丙炔是一种气态烃，试分析上述两种

12、路线哪一种符合绿色化学，优点是什么？,下列制取乙醇的反应中，符合绿色化学观念，原子经济性最强的是( ),,1）CH,2,=CH,2,+ H,2,O → CH,3,CH,2,OH,,2）CH,3,COOC,2,H,5,+ H,2,O → CH,3,COOH + CH,3,CH,2,OH,,3）CH,3,CH,2,Br + H,2,O → CH,3,CH,2,OH + HBr,思考,B,C,2.,3、煤中含有硫元素，煤在燃烧中能产生会引起酸雨的气体A。据北京市西城科技馆课外活动小组监测，冬季平房区的空气中气体A的浓度明显升高。,,1〕气体A的名称是______,,2〕北京市为降低气体A的排

13、放量，采取了许多有力措施。措施之一是推广低硫煤，即通过向煤中加生石灰的方法，减少气体A的产生，此法称为“钙基固硫〞。这种煤燃烧后，大局部硫元素最终存在形式为,,A CaS B CaSO3 C CaSO4 D SO3,1972年 斯德哥尔摩 第一届人类环境大会 只有一个地球,,提出：环境问题不仅仅是工程技术问题，更主要是社会经济问题；不是局部问题，而是全球问题。于是“环境保护〞成为科学技术与社会经济相结合的问题。这一术语由此被广泛采用。,3.保护水体,水是生命的源泉。人对水的需要仅次于氧气。人如果不摄入某一种维生素或矿物质，也许还能继绩活几周或带病活上假设干年，但人如果没有水，却只能活几天。由此可见，水对人的生存是多么重要。,水污染使鱼大量死亡,绿藻泛滥,水体富营养化,水污染的防治措施,〔1〕加强水资源的管理,〔2〕减少有毒有害物质的排放量,〔3〕水的重复利用,〔4〕废水的净化处理,习题,2004年4月22日第35个“世界地球日〞，我国确定的主题是：“善待地球——科学开展〞。以下行为中不符合这一主题的是,,A.采用“绿色化学〞工艺，使原料尽可能转化为所需要的物质,,B.大量开采地下水，以满足社会对水的需求,,C.减少直至不使用对大气臭氧层起破坏作用的氟氯烃,,D.节约能源，提高能源利用率,B,