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
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关注。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
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NOx在催化剂表面进行氧化还原反应。
(1)写出氮氧化物(用NOx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:2NOx+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CO2――――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
[6] 司克娟 寓环保教育于化学教学中 科技教育
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