2022-2022学年高中化学专题1洁净安全的生存环境第.doc

第一单元　空气质量的改善
学习目标：1.知道空气污染指数是衡量空气质量的重要指标，了解空气污染指数的确定方法，知道大气污染物的种类。(重点)2.了解温室效应原理和主要的温室气体，知道地球表面气温上升的主要原因，能列举遏制温室效应进一步加剧的主要措施。(重点)3.掌握煤脱硫的化学原理，了解汽车尾气的净化方法和静电除尘原因。(难点)4.知道居室内主要的空气污染物，了解居室内空气污染的防治措施。(重点)5.通过有关大气污染知识的学习，增强环境保护意识，培养社会责任感。
[自 主 预 习·探 新 知]
一、空气质量报告
1．空气污染指数(API)是根据空气中SO2、NO2和可吸入颗粒物等污染物的浓度计算出来的数值。
2．API作为衡量空气质量好坏的指标，其数值越小，空气质量越好。
3．在空气质量报告中，把污染指数最大的污染物称为报告期内的首要污染物。
4．空气污染指数的确定
(1)每日定时测定该地区空气中各种污染物的浓度。
(2)将各种污染物的浓度换算为污染指数。
(3)选取污染指数最大的污染物为首要污染物，首要污染物的污染指数即为该地区的空气污染指数。
5．API与空气质量等级
根据API的数值可将空气质量等级分为优、良、轻微污染、轻度污染、中度污染、中度重污染、重污染。
微点拨：PM10指直径小于或等于10 μm的悬浮颗粒物。
二、温室效应
1．温室效应的含义
大气中的CO2、CH4及水蒸气等温室气体允许部分太阳辐射(短波辐射)透过并到达地面，使地球表面温度升高；同时，这些温室气体又能吸收从地球表面发出的长波辐射，使热量留在大气层内，仅让很少的一部分热量散失到宇宙空间，从而使地球表面的温度进一步升高，这种现象称为温室效应。
2．温室气体及其来源
温室气体
主要来源
二氧化碳
化石燃料的燃烧(最大来源)，森林、草原、植物秸秆燃烧，动物呼吸
甲烷
天然气的开采和使用，石油的开采和炼制，天然沼气池，煤矿坑道排放的气体
3.减少温室气体的措施
(1)限制二氧化碳的排放量。
(2)逐步调整能源结构，开发利用新能源，减少化石燃料的燃烧。
(3)植树造林，增大城市绿地面积，吸收空气中的二氧化碳。
微点拨：二氧化碳未纳入空气质量报告。
三、治理大气污染
1．酸雨
(1)雨水的pH
因为大气中CO2溶于雨水CO2＋H2OH2CO3，正常雨水的pH≈5.6。酸雨是指pH＜5.6的雨水。
(2)硫酸型酸雨：SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4(或O2＋2SO22SO3，SO3＋H2O===H2SO4)。
(3)硝酸型酸雨：N2＋O22NO,2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
2．大气污染的治理
减少煤等化石燃料燃烧产生的污染
(1)石灰石－石膏法
在煤中添加石灰石作脱硫剂，可以减少煤燃烧时产生的SO2：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SO2===CaCO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4。
(2)氨水法
用氨水吸收SO2：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3
SO2＋NH3＋H2O===NH4HSO3
2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4
上述过程既可以消除煤烟气中的二氧化硫，同时还得到副产品石膏(CaSO4·2H2O)和硫酸铵。
3．减少汽车等机动车尾气污染
(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，现在广泛采用无铅汽油抗爆震剂甲基叔丁基醚等。
(2)在汽车尾气系统中装置催化转化器
通过采用钯等过渡金属作催化剂，发生的反应有2CO＋2NO2CO2＋N2。
(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等。
四、让居室空气更清新
1．居室空气中的污染物及预防措施
(1)污染物及来源
污染源
污染物
装修材料
含有甲醛、苯、甲苯、醚类、酯类等有不同程度毒性的挥发性有机物
日用化学品
杀虫剂、消毒剂、清洁剂和化妆品等
香烟烟雾
含有烟碱(尼古丁)、CO、醛类、苯并(a)芘
家用燃料的燃烧产物
含有CO、氮氧化物、SO2等
烹调食物时产生的油烟
含有致癌物，有刺激性气味
(2)减少室内空气污染的措施
①采用环保的装修材料。
②房屋装修好不要立即搬入，开窗通风透气两个月以上；搬入后注意室内通风。
③烹调食物时注意开窗通风和忌高温烹调食物。
④合理使用杀虫剂、消毒剂、清洁剂等日用化学品。
⑤居室中适当绿化。
2．甲醛
(1)物理性质：颜色：无色，状态：气体，气味：刺激性，溶解性：易溶于水。
(2)化学性质：甲醛有较强的还原性，能使酸性KMnO4溶液褪色。
(3)用途
①甲醛是重要的有机原料，可用于塑料工业、合成纤维工业、制革工业等。
②35%～40%的甲醛水溶液称为福尔马林，可用来浸制生物标本。
③甲醛可用于杀菌消毒。
(4)对人的危害：甲醛对人的皮肤和呼吸器官有强烈的刺激作用。
[基础自测]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)大气污染物主要有SO2、NO2和可吸入颗粒物。(　　)
(2)化石燃料的使用是产生CO2的主要原因。(　　)
(3)酸雨是指pH＜7的雨水。(　　)
(4)装修后应紧闭门窗，防止装修面干裂或变质。(　　)
【答案】　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×
2．下列物质不属于“城市空气质量日报”报道的是(　　)
A．二氧化硫　 B．氮氧化物
C．二氧化碳 D．悬浮颗粒
C　[二氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒均可引起空气污染，故不属于“城市空气质量日报”报道的是二氧化碳。]
3．从改善空气质量的角度分析，下列燃料最环保的是(　　)
A．煤 B．CH4
C．乙醇汽油 D．H2
D　[H2燃烧后只生成H2O，对空气无污染。]
[合 作 探 究·攻 重 难]

认识空气质量报告
下表是某城市空气质量某日公布的内容：
项目
空气污染指数
空气质量级别
空气质量
总悬浮颗粒
52
Ⅱ
良
二氧化硫
7
二氧化氮
24
[思考交流]
1．该城市的首要污染物是什么？
【提示】　悬浮颗粒。
2．有的同学认为该城市的空气污染指数应为52＋7＋24＝83，这种观点正确吗？
【提示】　不正确。首要污染物的污染指数，即为当日空气污染指数。该城市在当日的污染指数为52。

(1)污染指数：污染指数是将某种污染物的浓度进行简化处理而得出的简单的数值形式。污染物的浓度越高，其污染指数越大。
(2)在空气质量报告中，把污染指数最大的污染物称为报告期内的首要污染物。目前我国的空气质量报告期为“日”(即一天)。
(3)空气质量报告期内首要污染物的污染指数为报告期内的空气污染指数。空气污染指数简称API，API作为衡量空气质量好坏的指标，其数值越小，空气质量越好，对人体健康越有利。
(4)空气质量按API以50为一个单位，共分为7个等级：优、良、轻微污染、轻度污染、中度污染、中度重污染、重污染。

酸雨的成因与防治
某研究性学习小组采集酸雨样品研究当地酸雨的形成过程，每隔一段时间测定一次pH，得到数据如下：
时间
开始
8小时
16小时
24小时
32小时
40小时
48小时
pH
5.0
4.8
4.5
4.3
4.2
4.0
4.0
[思考交流]
1．酸雨主要是由哪些气体引起的？写出形成酸雨的主要化学方程式。
【提示】　引起酸雨的气体主要是SO2、NOx。形成酸雨的主要化学方程式为SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
2．为什么收集到的酸雨pH会发生变化？
【提示】　雨水样品中的SO2和H2SO3不断被空气中的氧气氧化而生成H2SO4，随着时间的延长，H＋浓度增大，pH下降，氧化完全后，形成H2SO4稀溶液，pH不再变化。
3．为了防止酸雨，减少煤燃烧向大气排放二氧化硫，火力发电厂常用烟道气体脱硫方式，在脱硫吸收塔中采用石灰石—石膏法进行反应。写出脱硫过程中所发生反应的化学方程式。
【提示】　CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SO2===
CaCO3,2CaSO3＋O2===2CaSO4。

(1)酸雨的形成过程

(2)酸雨的危害
酸雨给人类带来种种灾害，严重威胁着生态环境，例如：
①酸雨会使湖泊的水质变酸，导致水生生物死亡；
②酸雨浸渍土壤，会使土壤变得贫瘠；
③长期的酸雨侵蚀会造成森林大面积死亡；
④酸雨对人、畜的健康也有直接影响，酸雨渗入地下可使地下水中的重金属元素含量增加，饮用这种水会危害人、畜健康；
⑤酸雨会加速建筑物、桥梁、工业设备、石材类文物，以及电信电缆等的腐蚀。
(3)酸雨的防治
首先，要从消除污染源着手，研究开发能替代化石燃料的新能源(如氢能、太阳能、核能等)，这既有利于合理利用化石燃料这一有限的资源，又能从根本上防止酸雨的产生。
其次，要利用物理、化学方法对含硫燃料预先进行脱硫处理，以降低二氧化硫的排放，对燃煤、工业生产中释放出的二氧化硫废气进行处理或回收利用。
此外，还需要提高全民的环境保护意识，加强国际合作，通过全人类共同努力减少硫酸型酸雨的产生。

[当 堂 达 标·固 双 基]
1．某时北京城区空气监测结果为：二氧化硫的污染指数为28，二氧化氮的污染指数为50，可吸入颗粒物的污染指数为95，以下对北京城区空气状况的评价正确的是(　　)
A．空气的污染指数为17
B．空气的首要污染物为SO2
C．空气的质量等级为轻微污染
D．空气的污染指数为95
D　[每一种空气污染物都有相应的污染指数，首要污染物是各污染物中污染指数最大的污染物。首要污染物的污染指数就是空气污染指数。]
2．(1)在下列物质：①二氧化碳，②二氧化硫，③二氧化氮，④氟氯烃，⑤可吸入颗粒物中，目前未列入我国空气质量报告的是________(填编号)。
(2)下列气体的排放，对大气无污染或污染较轻的是(　　)
A．CO　　 B．Cl2　　　　C．NO　　　　D．N2
【解析】　(1)CO2和氟氯烃未列入空气质量报告。(2)N2是空气组成成分之一，对大气无污染，CO、Cl2、NO都是有毒气体，都能造成严重的大气污染。
【答案】　(1)①④　(2)D
3．大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是(　　)
A．燃烧煤炭供热 B．利用风力发电
C．增加植被面积 D．节约用水用电
A　[燃烧煤炭供热会产生CO2，A正确；利用风力发电不会产生CO2，B错误；增加植被面积，会增加植物的光合作用，减少大气中CO2的含量，C错误；节水节电不会增加CO2的排放，D错误。]
4．化学在人类社会发展中起着重要的作用，对于维护我们的生存环境也具有十分广阔的探索空间。联合国气候变化框架公约《京都议定书》要求发达国家限制CO2等温室气体的排放量，以控制日趋严重的温室效应。试回答：
(1)绿色植物通过________作用吸收CO2，又通过__________________作用将CO2排放到大气中。
(2)科学家采用组合转化技术，将CO2和H2以一定比例混合在特定的条件下发生反应2CO2＋6H2===A＋4H2O，A是一种化工原料。写出此物质的分子式：________。
(3)为减缓大气中CO2含量的增加，以下建议可行的是________。
A．开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源
B．禁止使用煤、石油、天然气等化石燃料
C．植树造林，禁止乱砍滥伐
【解析】　(1)绿色植物通过光合作用吸收CO2：6nCO2＋5nH2O(C6H10O5)n＋6nO2；通过呼吸作用吸收O2呼出CO2。
(2)根据反应前后的质量守恒(原子守恒)可推知A的分子式。
(3)减缓大气中CO2含量的增加，须减少化石燃料的燃烧，但“禁止”不可能做到。
【答案】　(1)光合　呼吸　(2)C2H4　(3)AC

不要认为空气中只要含有CO2、CH4、H2O(g)等温室气体就会产生温室效应，温室气体在空气中必须达到一定浓度时，才产生温室效应，如正常空气中CO2含量在0.03%左右。

5．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0.02 mg·L－1。下列措施中，不能减少SO2排放量的是(　　)
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
B　[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。]
6．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
C　[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。]
7．下列不是室内污染物的是(　　)
A．CO B．甲苯
C．尼古丁 D．食品袋
D　[室内污染物主要是由燃料、香烟、调味品、化妆品、装修材料造成的。食品袋是土壤污染物。]
8．在人口居住密度较大的城区和建筑群中，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。主要原因是其________________。
【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
(3)在晚上无阳光时，植物主要是吸收O2，呼出CO2