2010年全国初中学生化学素质和实验能力竞赛复赛xx中绿色化学理念的体现

按照美国《绿色化学》(Green Chemistry)杂志的定义，绿色化学是指：在制造和应用化学产品时应有效利用({zh0}可再生)原料，xx废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术。它可通过使用自然能源，避免给环境造成负担、避免排放有害物质，利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发，并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量，又称环境友好化学，其特点是：

1．充分利用资源和能源，采用xx、无害的原料；

2．在xx、无害的条件下进行反应，以减少向环境排放废物；

3．提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；

4．生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。

其核心是利用化学原理从源头上减少和xx工业生产对环境的污染。

绿色化学的提出是人类认识客观世界发展规律的体现，更是实现人类与自然和谐相处的迫切要求。

《初中化学新课程标准》中指出：义务教育阶段的化学课程可以帮助学生理解化学对社会发展的作用，使学生懂得运用化学知识和方法去治理环境污染，合理地开发和利用化学资源；使学生认识化学在实现人与自然和谐共处、促进人类和社会可持续发展中的地位和作用，相信化学为实现人类更美好的未来将继续发挥它的重大作用。这其中蕴含着绿色化学的科学理念。绿色化学要求我们在实际的教学过程中，结合教材内容进行环保教育，培养学生的环保意识。此外，还可以结合平时作业、单元练习、单元测验，在不偏离教材和课程标准要求的前提下，穿插安排有关绿色化学方面的探究题、思考题等，以便巩固保护环境的知识。

第二十届天原杯化学竞赛，旨在培养学生的创造力、学习能力、问题解决的能力及重视环境保护及安全的能力。本文就绿色化学理念考查的内容作了简单的分析。xx中第1、6、9、13、17、18等题目均考查到有关绿色化学的理念。现逐一分析如下：

1.2009年12月在哥本哈根召开了世界气候大会。各国共同协商对策，以减少温室气体排放量。下列气体中不属于温室气体的是（）

A．甲烷    B．臭氧   C．二氧化碳   D．二氧化硫

本题考查的是课程内容 “地球周围的空气”中有关温室气体的知识点。绿色化学特点2指出，化学反应应减少向环境排放废物。温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳、氮氧化物等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的xx。除此以外，温室气体还有甲烷、臭氧等。

6.下列解释不科学的是（）

A．在溶洞中，当溶有Ca(HCO₃)₂的水液发生分解，析出固体（在洞顶或洞底），日久天长便形成了钟乳石

B．长期盛放NaOH溶液的试剂瓶不易打开，是因为NaOH与瓶中的CO₂反应导致瓶内气压小于瓶外大气压的缘故

C．“通风橱”是利用排风扇将橱内废气直接排放到室外的装置，它是一种不完善的防污设施

D．高压氧舱可xx煤气中毒，原因是和血红蛋白结合的CO跟氧气反应生成xx的CO₂

本题选项C是关于实验中防止污染的知识点，它体现了绿色化学的理念。绿色化学，反对先污染后治理的做法，其核心是从源头上杜绝污染；绿色化学，反对局部的环境保护，它强调的是整个社区安全；绿色化学，反对近期的利益，它追求的是整个人类{yj}的健康。通风橱这种装置并没有从根本上解决污染问题，没有体现绿色化学理念，因此是一种不完善的防污措施。

9．下列装置所示的实验中，能达到实验目的的是（图略）

本题B选项是关于氧气的制取知识点的考查。实验室用H₂O₂分解制O₂代替KClO₃分解法，实现了原料和反应过程的绿色化，这是新课程中开发绿色实验的具体体现。

13．在“绿色化学工艺”中，{zh0}是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子的利用率为100％。在用C₃H₄(丙炔)合成C₅H₈O₂(2-甲基丙烯酸甲酯)的过程中，欲使原子的利用率达到{zg}，在催化剂作用下还需要其他的反应物是（）

A．CO和CH₃OH   B．CO₂和H₂O     C．H₂和CO    D．CH₃OH和H₂

本题在题干中明确提出是对“绿色化学工艺”的考查，即对绿色化学特点3的考查：提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”。解决这道题的关键在于理解“零排放”的含义，就是指把反应物中原子全部转化为欲制得的产物。通过书写化学方程式：（也可以用其他的解题方法解题）

Ａ：C₃H₄＋CO＋CH₃OH＝C₅H₈O₂

Ｂ：C₃H₄＋２CO₂＋２H₂O＝C₅H₈O₂＋２O₂

Ｃ：C₃H₄＋２H₂＋２CO＝C₅H₈O₂

Ｄ：C₃H₄＋２CH₃OH＋H₂＝C₅H₈O₂＋３H₂或者C₃H₄＋２CH₃OH＝C₅H₈O₂＋２H₂

不难发现实现零排放的反应是Ａ、Ｃ。

17．（3分）汽车安装的排气净化器的技术核心是使用高效催化剂，使废气中的CO和NO_x在催化剂表面进行氧化还原反应。

（1）写出氮氧化物（用NO_x表示）跟CO反应转化为xx物质的化学方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）若汽车尾气中含有38g NO和NO₂的混合物，经过充分转化后生成xx物质的质量(m)范围是＿＿＿＿＿＿（计算结果保留1位小数）。

本题考查的是关于尾气处理的知识点。绿色化学提倡防止化学反应过程中尾气、废物等环境的污染，当有危害性气体产生时要加强尾气吸收、处理等。在实验室内有关尾气处理的方法有吸收法、反应法、再利用法等。关于汽车尾气处理技术是目前社会上的一个热点问题，它的原理是利用反应法让有毒物质转化成xx物质，即：2NO_x＋2XCO2XCO₂＋N₂。

18．（7分）现测得二氧化碳在空气中的含量为0.038%，当其含量超过0.05%时就会加剧温室效应。所以人们一方面想限制其排放量，另一方面又想对它进行再利用。（图略）

（1）目前有以超临界（一种介于气态和液态之间的状态）CO₂作致冷剂（以前曾用氟利昂），这种做法对环境的积极意义在于————。

（2）有科学家提出回收利用CO₂的构想：把空气吹入碳酸钾溶液，从溶液中提取出CO₂，又在合成塔使之变为燃料甲醇（CH₃OH）。该技术流程如下：

（说明：吸收池中盛有饱和的K₂CO₃溶液，合成塔内的反应条件为300℃、200kPa和催化剂。）合成塔中反应的化学方程式为———————－。

② 请在上述流程图中找出循环利用的物质（标出物质名称和循环方向）。

③ 如果空气不经过吸收池和分解池，而是直接通入合成塔，你认为可行吗？并简述理由

—————————。

④ 若生产4.8吨甲醇，则可回收空气中的CO_{2――――}吨。

绿色化学特点１中提到要充分利用资源和能源。众所周知，二氧化碳含量超过一定值时便会加剧温室效应，若能把它当作资源进行充分利用，便会变废为宝，造福人类。本题提及对二氧化碳利用的两种途径，一是作致冷剂以替代氟利昂，从而减少了对臭氧层的破坏；二是作为合成燃料甲醇的原料。除此以外，题目中还提及到流程图中原料K₂CO₃的循环利用。这些做法与设想都充分体现了绿色化学的理念：在制造和应用化学产品时应有效利用({zh0}可再生)原料，形成化学反应中的“过程链”(循环过程)等。

绿色化学理念的提出，反应了社会发展的需求，也反应了在基础教育阶段化学教育所面临的任务。第二十届天原杯化学竞赛xx很好地结合绿色化学的有关理念进行考查，对增强学生的环保意识、社会责任感等起到了很好的巩固作用。

参考文献：

[1] 全日制义务教育化学新课程标准（实验稿）高等教育出版社

[2] 义务教育化学课程标准教科书《化学》（上下册） 课程教材研究所、化学课程教材研究开发中心编著

[3] 黄震东 【Chem-E-Car】竞赛在化工教育上的意义探讨[J] 化工 第50卷第4期（2003）

[4] 汪朝阳, 李景宁. 大学化学教学中绿色化学教育的渗透[J ]. 大学化学, 2001, 16 (2)

[5] 李珊 李红 绿色化学教育与实践教学  实验室研究与探索[J] 2004 ,5

[6] 司克娟 寓环保教育于化学教学中 科技教育