学年度高中化学第4章保护生存环境第1节改善大气质量第2课时改善大气质量.docx
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学年度高中化学第4章保护生存环境第1节改善大气质量第2课时改善大气质量
——教学资料参考参考范本——
2019-2020学年度高中化学第4章保护生存环境第1节改善大气质量第2课时改善大气质量
______年______月______日
____________________部门
1．改善大气质量的主要方法。
（重点）
2．汽车尾气系统中催化转化器的化学反应原理。
（难点）
一、减少煤等化石燃料燃烧产生的污染
1．化石燃料污染的成因
煤中除了含有碳元素外还含有H、O、N、S等元素，燃烧时会产生大量的CO、NO、NO2、SO2等对大气造成污染的气体。
2．减少污染的措施
（1）改善燃煤的质量
如推行煤炭的洗选加工，降低煤的含硫量和含灰量，限制高硫分、高灰分煤炭的开采等。
（2）改进燃烧装置和燃烧技术、改进排烟设备等
如调节燃烧时的空燃比、采用新型煤粉燃烧器，向煤中加入适量石灰石可大大减少SO2的含量，其反应的化学方程式为2CaCO3＋O2＋2SO2===2CaSO4＋2CO2。
（3）发展洁净煤技术，开展煤的综合利用
煤的气化和液化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径，水煤气的制取的化学方程式为C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）。
（4）调整和优化能源结构，加快利用太阳能、风能、地热能、核能和氢能等新能源。
1．煤燃烧时，产生的哪些气体为空气质量日报的污染物？
【提示】 SO2、氮的氧化物以及烟尘。
二、减少汽车等机动车尾气污染
1．汽车尾气的组成
汽车尾气主要含有CO、NO、NO2、碳氢化合物等污染物，若使用含铅汽油，则还有含铅的化合物。
2．减少尾气污染的措施
（1）推广使用无铅汽油
含铅汽油是指加入抗爆震剂四乙基铅的汽油，现在广泛采用的无铅汽油抗爆震剂是甲基叔丁基醚等。
（2）在汽车尾气系统中装置催化转化器
通常采用铂等贵重金属作催化剂，发生的反应如下。
前半部：
2CO＋2NO2CO2＋N2，
后半部：
2CO＋O22CO2，
C7H16＋11O27CO2＋8H2O，故使用催化转化器可有效降低尾气中CO、NO、NO2和碳氢化合物的含量。
3．使用新燃料或动力
如以液化石油气为燃料，以锂离子电池为汽车提供动力。
2．为什么装有催化转化器的汽车必须使用无铅汽油？
【提示】 防止含铅化合物引起催化剂中毒。
三、减少室内空气污染
1．室内空气污染物的主要组成
（1）家用燃料燃烧、烹调和吸烟等产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2和尼古丁等污染物。
（2）各种建筑装饰材料带来各种挥发性有机物如甲醛、苯、甲苯、二甲苯以及放射性元素氡（Rn）等污染物。
2．室内主要污染物的危害和减少方法
主要污
染物
危害
防治措施
CO
与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，造成人体缺氧而中毒甚至死亡
（1）注意室内通风，安装烟囱或抽气换气机
（2）安装CO警报器
HCHO
刺激人的眼、呼吸道黏膜，引起过敏性皮炎、造成免疫功能异常，影响中枢神经系统，甚至引发癌症
（1）家庭装修选择正规装饰公司和达到国家标准的环保材料
（2）保持室内空气流通
（3）居室适当绿化，种养吊兰、芦荟等花草吸收甲醛
氡
长期吸入氡会引起肺癌，称为“隐形杀手”
（1）保持空气流通
（2）选用正规建筑板材
3．氡为什么被称为隐形杀手？
【提示】 氡是一种无色无味的放射性气体，是一种主要的室内放射性污染物，长期吸入氡会引起肺癌，因此，氡常被称为“隐形杀手”。
对煤燃烧产生污染物的控制
第1步导思——问题引入，自主探究
1．工业上煤炭是怎样脱硫的？
【提示】 加石灰石减少SO2的措施叫钙基固硫，反应原理还可表示为CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SO2===CaSO3,2CaSO3＋O2===2CaSO4。
2．SO2是主要的大气污染物之一，又是引起酸雨的最主要原因，我国普遍采用什么方法来吸收SO2呢？
【提示】 我国普遍采用的方法是用碱性物质吸收SO2。
第2步阐述——要点归纳，深化知识
1．消烟除尘
（1）改进燃烧方式和设备，使燃料完全燃烧。
（2）靠机械设备将粉尘收集起来。
常用的除尘设备有沉降室、旋风收尘器、电除尘器、水浴除尘器等。
2．对二氧化硫的控制
对SO2的控制有三种方式：
烟气脱硫、燃料预先脱硫、燃烧中脱硫。
（1）从烟气中脱硫
①氨酸法：
NH3（aq）（NH4）2SO3（aq）NH4HSO3（aq）
再用93%的浓硫酸分解亚硫酸氢铵，可得到高浓度二氧化硫。
②石灰乳法（钙法）：
用氢氧化钙浆液来吸收含SO2的尾气以脱硫，并产生副产品——石膏。
其化学反应如下：
2Ca（OH）2＋2SO2===2（CaSO3·H2O）＋H2O
2（CaSO3·H2O）＋2SO2＋H2O===2Ca（HSO3）2
石膏
Ca（HSO3）2＋O2＋2H2O===CaSO4·2H2O＋H2SO4
石膏在工业中用途较多，它可以用作建筑材料（石膏板），还可以作为高密度树脂材料或塑料所制成的复合材料中的填料。
（2）从燃料中脱硫
燃料脱硫是在煤炭洗选中实现的。
洗煤的方法有物理方法和化学方法两种。
物理洗选是利用煤中硫铁矿与其他组分间物理性质的差异进行分离的方法。
化学方法脱硫是利用化学反应对硫铁矿中的硫进行脱除。
（3）燃烧时脱硫
燃烧时脱硫是采用流化床燃烧技术进行的。
这种方法是向炉内喷射石灰或白云石作流动介质，与煤粒混合在炉内进行多级燃烧，二氧化硫以硫酸钙的形式除去。
其化学原理是：
CaCO3＋SO2===CaSO3＋CO2
2CaSO3＋O2===2CaSO4
第3步例证——典例印证，思维深化
保护环境，保护地球已成为人类共同的呼声。
（1）引起温室效应的主要物质是________。
（2）以煤炭为主的能源结构易导致酸雨的形成，形成这类酸雨的气体是________。
【解析】
（1）引起温室效应的气体主要是二氧化碳；
（2）煤炭的燃烧产生大量的二氧化硫，从而引起酸雨。
【答案】
（1）二氧化碳
（2）二氧化硫
SO2是造成酸雨的主要气体，属于酸性氧化物，具有还原性，据其所具有的性质可用化学方法吸收，尽可能减少空气污染。
第4步运用——精选习题，落实强化
1．SO2是常见的大气污染物之一，我国规定空气中SO2的含量不得超过0.02mg·L－1。
下列措施中，不能减少SO2排放量的是（ ）【导学号：
72062073】
A．用天然气代替煤炭作民用燃料
B．大力植树造林
C．硫酸厂采取措施提高尾气的吸收率
D．燃煤中加入生石灰
【解析】 天然气是一种清洁燃料，煤炭中含有硫元素，燃烧会产生SO2，所以A项能减少SO2的排放量；某些树木能吸收SO2，但不能减少SO2的排放量；提高SO2的吸收率，就可以减少向大气中的排放量；煤炭中加入的生石灰可以与产生的SO2反应生成CaSO3，从而减少SO2的排放量，故选B项。
【答案】 B
减少汽车尾气污染和室内空气
污染的方法
第1步导思——问题引入，自主探究
1．城市大气中氮氧化物的主要来源是什么？
有什么危害？
【提示】 汽车尾气是城市大气中氮氧化物的主要来源之一，可引起光化学烟雾。
2．减少室内空气污染的常用方法有哪些？
【提示】 a．保持室内空气流通；b.禁止吸烟；c.采用环保装饰材料。
第2步阐述——要点归纳，深化知识
1．减少汽车等机动车尾气的污染
（1）推广使用无铅汽油。
（2）在汽车尾气系统中装置催化转化器。
在催化转化器中主要发生的反应有：
2CO＋2NO2CO2＋N2
2CO＋O22CO2
C7H16＋11O27CO2＋8H2O
由于含铅化合物会使催化剂中毒，所以装有催化转化器的汽车必须使用无铅汽油。
2．减少室内空气污染
第3步例证——典例印证，思维深化
硝酸工业产生的尾气（NO、NO2等）对环境造成污染，同时汽车尾气（含烃类、CO、SO2与NO等）是城市空气的污染源。
（1）汽车以汽油作为发动机燃料，在不断启动打火的过程中产生了CO、NO等有毒气体，若供氧不足，主要产生的污染物是________，若供氧充足，主要产生的有毒气体是________等。
（2）简述CO、NO对人体产生的影响是_______________________________
______________________________________________________________。
（3）谈一谈汽车尾气污染物对环境造成的影响__________________________
_______________________________________________________________。
（4）控制城市空气污染的方法有________。
A．开发氢能源 B．使用电动车
C．植树造林D．戴上呼吸面具
【解析】
（1）当供氧不足时，烃（CxHy）不完全燃烧，产生CO有毒气体；当供氧充足时，产生NO、NO2等有毒气体。
（2）CO、NO极易与血红蛋白结合，难分离，使血液失去供氧能力，使人体中毒，同时NO在人体中含量不正常，可导致心脑血管病、高血压、中风、糖尿病等疾病。
（3）汽车尾气排放过多，可形成光化学烟雾而污染环境。
引起呼吸严重障碍，导致心肺衰竭。
（4）控制城市污染源，避免汽车燃烧汽油，所以必须开发新的能源，如开发氢能源、使用电动车等，从根源上消除污染。
【答案】
（1）CO NO、NO2
（2）使血液失去供氧能力，导致心脑血管病等
（3）污染环境，引起呼吸严重障碍，导致心肺衰竭
（4）AB
第4步运用——精选习题，落实强化
2．在人口居住密度较大的××区和建筑群中，室内空气的污染有时会比室外更严重。
目前已发现的室内空气污染物达300多种。
（1）室内装修材料及家具挥发出来的甲醛是室内空气的主要污染物，甲醛易溶于水，常温下有强烈的刺激性气味，当温度超过20℃时，挥发速度加快，根据甲醛的这些性质，下列做法错误的是________。
A．入住前房间内保持一定温度并通风
B．装修尽可能选择在温度较高的季节
C．请环境监测部门检测室内甲醛含量低于国家标准后入住
D．紧闭门窗一段时间后入住
（2）请写出除甲醛外的常见的两种室内空气污染物：
_____________________________________________________________。
（3）在入住装修过的新房之前，在房间内放置适量的吊兰、芦荟等植物有利于净化空气，但晚上在密闭的居室内放置大型绿色植物，可能影响人体健康。
主要原因是________________________________________________________。
【解析】
（1）紧闭门窗，甲醛被封闭在室内，人入住后容易中毒。
（2）常见的室内空气污染物还有烹调和吸烟等产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2和尼古丁等及各种建筑装饰材料挥发出来的除甲醛外的苯、甲苯及放射性元素氡等，可任写几种。
（3）题干中突出字眼“晚上”，应考虑植物呼吸作用吸收O2，放出CO2。
【答案】
（1）D
（2）CO、苯、氡、CO2、NO、NO2、SO2、尼古丁等（任写两种即可）
（3）在晚上无阳光时，植物主要是吸收O2，呼出CO2
1．因具有放射性而被称为居室“隐形杀手”的是（ ）
A．甲醛 B．苯
C．氡D．一氧化碳
【解析】 氡无色、无味，因其放射性污染不易察觉，因此氡被称为“隐形杀手”，甲醛、苯、CO均没有放射性。
【答案】 C
2．如图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图。
装置内发生的主要反应中不含（ ）
A．化合反应B．分解反应
C．置换反应D．氧化还原反应
【解析】 装置内没有单质出现，故不存在置换反应。
化合反应为CaO＋SO2===CaSO3，分解反应为CaCO3CaO＋CO2↑，氧化还原反应为2CaSO3＋O2===2CaSO4。
【答案】 C
3．目前，家庭装饰已成为一种时尚。
随着装饰材料进入百姓家庭，新装修居室中常会缓慢释放出来污染物，进而影响人体健康。
这些污染物中最常见的是（ ）
A．CO和SO2
B．HCHO和C6H6及其同系物
C．SO2和NO2
D．O2和Cl2
【解析】 室内常见的污染物是装修材料中挥发出的甲醛、苯等有害气体。
【答案】 B
4．门窗紧闭的厨房内一旦发生煤气大量泄漏，极容易发生爆炸。
当你从室外进入厨房嗅到极浓的煤气异味时，在下列操作中，你认为最合适的是（ ）
A．立即开启抽油烟机排出煤气，关闭煤气源
B．立即打开电灯，寻找泄漏处
C．立即打开门和窗，关闭煤气源
D．上述三者可同时进行
【解析】 A．煤气泄漏的时候，首先应该打开门窗，关闭煤气源，而打开电源和使用明火可能引起爆炸，故A、B、D错误，C正确。
【答案】 C
5．吸烟有害健康，科学实验表明，香烟所产生的烟雾中至少有300种化合物不同程度上对人体有害。
为了鉴定该烟雾中是否存在CO2和CO，在对香烟燃烧产生的烟雾进行适当处理后依次通过足量的以下试剂：
①澄清石灰水、②浓硫酸、③灼热的黑色氧化铜粉末、④澄清石灰水，发现①④澄清石灰水变浑浊，其他无明显现象。
试回答：
（1）①中现象说明________。
（2）烟雾中是否存在CO？
________，作出此判断所依据的实验现象为________。
（3）③中无明显变化的原因可能是___________________________________
______________________________________________________________。
【解析】 ①中石灰水变浑浊说明存在CO2的同时也可将其除掉，④中又出现浑浊现象说明是在③中CO被氧化生成CO2，而③中未看到CuO（黑色）―→Cu（红色），说明烟雾中必存在O2，借助于CuO，O2把CO氧化生成CO2气体。
【答案】
（1）该烟雾中含有CO2
（2）存在 ④中澄清石灰水变浑浊
（3）烟雾中还含有O2，CO还原CuO得到的Cu又被氧化，故看不到CuO变色
学业分层测评（十四）
（建议用时：
30分钟）
[学业达标]
1．下列应对气候变化的有关做法，不宜提倡的是（ ）
A．提高森林覆盖率 B．大量使用化石燃料
C．响应“地球一小时”活动D．开发新能源
【解析】 提高森林覆盖率有利于CO2的吸收；“地球一小时”活动实为节约能源，倡导节能的活动；新能源的开发可代替部分化石燃料，减少CO2的排放，这些都是应该提倡的。
【答案】 B
2．为了减少城市空气污染，要求使用无铅汽油，所谓无铅汽油是指（ ）
A．不用铅桶装的汽油
B．不含四乙基铅的汽油
C．不含Pb（NO3）2的汽油
D．不含氧化铅的汽油
【解析】 含铅汽油是加有四乙基铅的汽油。
无铅汽油是指不含四乙基铅，含有甲基叔丁基醚的汽油。
【答案】 B
3．现代人正进入以“室内空气污染”为标志的第三个污染时期。
以下不属于室内空气污染的是（ ）
A．烹饪时产生的油烟
B．二氧化碳含量过高造成的温室效应
C．石材释放出的放射性有害气体
D．劣质黏合剂释放出的甲醛等有害物质
【解析】 无论是烹饪时的油烟、石材的放射性气体，还是黏合剂释放出的甲醛等气体，都属于室内空气污染物。
而B选项中的温室效应是二氧化碳缓慢的积累造成的自然界的变化。
【答案】 B
4．下列说法中正确的是（ ）
A．PM2.5、二氧化碳都属于空气质量日报的内容
B．向煤中加入适量CaSO4，可大大减少燃烧产物中SO2的量
C．对“地沟油”进行分馏可得到汽油
D．“光化学烟雾”“硝酸型酸雨”的形成都与氮氧化物有关
【解析】 A项，CO2不属于空气质量日报的内容；B项，CaSO4与SO2不反应；C项，地沟油中不含汽油。
【答案】 D
5．为了降低硫氧化物造成的空气污染，一种方法是在含硫燃料如煤中加入生石灰，这种方法称为“钙基固硫”，采用这种方法在燃料燃烧过程中的“固硫”反应为（ ）
①2CaO＋2S2CaS＋O2↑
②S＋O2SO2
③CaO＋SO2CaSO3
④2CaSO3＋O22CaSO4
A．只有①B．只有②
C．③和④D．只有③
【解析】 CaO与产生的SO2反应生成CaSO3，CaSO3再被O2氧化为CaSO4。
【答案】 C
6．氮的氧化物NOx破坏臭氧层可简单表示如下：
O3＋NO===NO2＋O2，NO2＋O===NO＋O2，这两个反应反复循环，对此叙述正确的是（ ）
A．NOx在破坏臭氧层中起氧化剂作用
B．NOx在破坏臭氧层中起反应物作用
C．破坏臭氧层的过程可用化学方程式表示为O3＋O2O2
D．破坏臭氧层的过程可用化学方程式表示为O2＋OO3
【解析】 将循环反应的两个化学方程式相加得到O3＋O===2O2，由此可看出氮的氧化物在臭氧层破坏过程中起催化作用。
【答案】 C
7．吸烟有害健康，下表是香烟燃烧时产生的某些物质及其对人体的影响，其中物质N为（ ）
物质
R
M
N
对人体的危害
诱发各种癌症
刺激脑部神经，使人上瘾
与人体血红蛋白结合，使血液携氧能力降低
A.二氧化碳B．一氧化碳
C．烟焦油D．尼古丁
【解析】 香烟燃烧时烟雾中含有烟碱（尼古丁）、CO、醛类、苯并芘（a）等多种有害物质。
其中尼古丁能刺激中枢神经，使人上瘾；CO极易与人体血液中血红蛋白结合，从而减少血液载氧量；醛类、苯并芘（a）等能引发各种癌症。
因此，表中N为CO。
【答案】 B
8．家用煤气主要成分为CO，在实际使用的煤气中都加入了少量硫醇气体，其原因是（ ）
A．当CO的量不足时可以起补充燃料的作用
B．逸失时先逸出硫醇气体，防止CO散失
C．CO与硫醇的混合气燃烧率高
D．CO无味，硫醇有味，在装置漏气时便于嗅到以便采取应急措施
【解析】 CO为无色无味的有毒气体，泄漏时不易被人们察觉，所以会加入硫醇。
【答案】 D
[能力提升]
9．下面是某地区空气质量的部分信息：
（1）可吸入颗粒物是物质燃烧时产生的粒状漂浮物，颗粒很小，它与空气中SO2、O2接触时，SO2部分被转化为SO3，使空气酸度增加，形成酸雨。
其中颗粒物所起的主要作用是________。
A．氧化剂 B．还原剂
C．吸附剂D．催化剂
（2）空气中NO2含量增加可引发的环境问题是____________________。
（3）汽车尾气是城市空气的主要污染源之一，含有烃类、CO、SO2、NO等物质，其中容易导致二次污染的物质是________。
产生氮氧化物的主要原因是________。
A．燃烧含氮化合物燃料
B．燃烧含铅汽油
C．燃烧不充分
D．在汽缸中氮气被氧化生成的
【解析】
（1）可吸入颗粒物能使常温常压下很难化合的SO2和O2变得容易反应，即加快了反应速率，因而起到催化剂的作用。
（2）氮氧化物可引起光化学烟雾和酸雨等环境问题。
（3）二次污染是排入环境的一次污染物在物理化学因素或生物作用下生成的新的污染物。
空气中的SO2可转化为SO3或H2SO3，NO可转化为NO2，因此均可导致二次污染。
【答案】
（1）D
（2）光化学烟雾、酸雨
（3）SO2、NO D
10．我国空气质量日报的内容主要包括三个方面：
二氧化硫、氮氧化物（NOx）、悬浮颗粒物三种大气污染物的浓度。
（1）①与氮氧化物有关的全球或区域性大气环境问题有________（填字母序号）。
a．酸雨B．沙尘暴
c．光化学烟雾D．温室效应
②悬浮颗粒物可用高压电除尘，是利用了______现象。
（2）为了降低汽车尾气对大气的污染，目前最有效的方法是给汽车安装尾气净化装置。
它能将尾气中的一氧化碳和NO在催化剂作用下，发生反应转化为无害气体，其反应的化学方程式为_________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（3）①写出实验室中由固体物质制取氨气的化学方程式：
_______________；
②欲收集一瓶干燥的氨气，选择下图中的装置，其连接顺序为发生装置→________。
（按气流方向，用小写字母表示）
【答案】
（1）①ac ②电泳
（2）2NO＋2CON2＋2CO2
（3）①2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O ②d、c→f、e→i
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