2018-2019學年高中化學 專題1 潔凈安全的生存環(huán)境 第1單元 空氣質量的改善學案 蘇教版選修1 .doc

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第一單元　空氣質量的改善 學習目標：1.知道空氣污染指數(shù)是衡量空氣質量的重要指標，了解空氣污染指數(shù)的確定方法，知道大氣污染物的種類。(重點)2.了解溫室效應原理和主要的溫室氣體，知道地球表面氣溫上升的主要原因，能列舉遏制溫室效應進一步加劇的主要措施。(重點)3.掌握煤脫硫的化學原理，了解汽車尾氣的凈化方法和靜電除塵原因。(難點)4.知道居室內主要的空氣污染物，了解居室內空氣污染的防治措施。(重點)5.通過有關大氣污染知識的學習，增強環(huán)境保護意識，培養(yǎng)社會責任感。 [自 主 預 習探 新 知] 一、空氣質量報告 1．空氣污染指數(shù)(API)是根據(jù)空氣中SO2、NO2和可吸入顆粒物等污染物的濃度計算出來的數(shù)值。 2．API作為衡量空氣質量好壞的指標，其數(shù)值越小，空氣質量越好。 3．在空氣質量報告中，把污染指數(shù)最大的污染物稱為報告期內的首要污染物。 4．空氣污染指數(shù)的確定 (1)每日定時測定該地區(qū)空氣中各種污染物的濃度。 (2)將各種污染物的濃度換算為污染指數(shù)。 (3)選取污染指數(shù)最大的污染物為首要污染物，首要污染物的污染指數(shù)即為該地區(qū)的空氣污染指數(shù)。 5．API與空氣質量等級 根據(jù)API的數(shù)值可將空氣質量等級分為優(yōu)、良、輕微污染、輕度污染、中度污染、中度重污染、重污染。 微點撥：PM10指直徑小于或等于10 μm的懸浮顆粒物。 二、溫室效應 1．溫室效應的含義 大氣中的CO2、CH4及水蒸氣等溫室氣體允許部分太陽輻射(短波輻射)透過并到達地面，使地球表面溫度升高；同時，這些溫室氣體又能吸收從地球表面發(fā)出的長波輻射，使熱量留在大氣層內，僅讓很少的一部分熱量散失到宇宙空間，從而使地球表面的溫度進一步升高，這種現(xiàn)象稱為溫室效應。 2．溫室氣體及其來源 溫室氣體 主要來源 二氧化碳 化石燃料的燃燒(最大來源)，森林、草原、植物秸稈燃燒，動物呼吸 甲烷 天然氣的開采和使用，石油的開采和煉制，天然沼氣池，煤礦坑道排放的氣體 3.減少溫室氣體的措施 (1)限制二氧化碳的排放量。 (2)逐步調整能源結構，開發(fā)利用新能源，減少化石燃料的燃燒。 (3)植樹造林，增大城市綠地面積，吸收空氣中的二氧化碳。 微點撥：二氧化碳未納入空氣質量報告。 三、治理大氣污染 1．酸雨 (1)雨水的pH 因為大氣中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．大氣污染的治理 減少煤等化石燃料燃燒產(chǎn)生的污染 (1)石灰石－石膏法 在煤中添加石灰石作脫硫劑，可以減少煤燃燒時產(chǎn)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 上述過程既可以消除煤煙氣中的二氧化硫，同時還得到副產(chǎn)品石膏(CaSO42H2O)和硫酸銨。 3．減少汽車等機動車尾氣污染 (1)推廣使用無鉛汽油 含鉛汽油是指加入抗爆震劑四乙基鉛的汽油，現(xiàn)在廣泛采用無鉛汽油抗爆震劑甲基叔丁基醚等。 (2)在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉化器 通過采用鈀等過渡金屬作催化劑，發(fā)生的反應有2CO＋2NO2CO2＋N2。 (3)使用新燃料或動力 如以液化石油氣為燃料，以鋰離子電池為汽車提供動力等。 四、讓居室空氣更清新 1．居室空氣中的污染物及預防措施 (1)污染物及來源 污染源 污染物 裝修材料 含有甲醛、苯、甲苯、醚類、酯類等有不同程度毒性的揮發(fā)性有機物 日用化學品 殺蟲劑、消毒劑、清潔劑和化妝品等 香煙煙霧 含有煙堿(尼古丁)、CO、醛類、苯并(a)芘 家用燃料的燃燒產(chǎn)物 含有CO、氮氧化物、SO2等 烹調食物時產(chǎn)生的油煙 含有致癌物，有刺激性氣味 (2)減少室內空氣污染的措施 ①采用環(huán)保的裝修材料。 ②房屋裝修好不要立即搬入，開窗通風透氣兩個月以上；搬入后注意室內通風。 ③烹調食物時注意開窗通風和忌高溫烹調食物。 ④合理使用殺蟲劑、消毒劑、清潔劑等日用化學品。 ⑤居室中適當綠化。 2．甲醛 (1)物理性質：顏色：無色，狀態(tài)：氣體，氣味：刺激性，溶解性：易溶于水。 (2)化學性質：甲醛有較強的還原性，能使酸性KMnO4溶液褪色。 (3)用途 ①甲醛是重要的有機原料，可用于塑料工業(yè)、合成纖維工業(yè)、制革工業(yè)等。 ②35%～40%的甲醛水溶液稱為福爾馬林，可用來浸制生物標本。 ③甲醛可用于殺菌消毒。 (4)對人的危害：甲醛對人的皮膚和呼吸器官有強烈的刺激作用。 [基礎自測] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) (1)大氣污染物主要有SO2、NO2和可吸入顆粒物。(　　) (2)化石燃料的使用是產(chǎn)生CO2的主要原因。(　　) (3)酸雨是指pH＜7的雨水。(　　) (4)裝修后應緊閉門窗，防止裝修面干裂或變質。(　　) 【答案】　(1)√　(2)√　(3)　(4) 2．下列物質不屬于“城市空氣質量日報”報道的是(　　) A．二氧化硫　 B．氮氧化物 C．二氧化碳 D．懸浮顆粒 C　[二氧化硫、氮氧化物、懸浮顆粒均可引起空氣污染，故不屬于“城市空氣質量日報”報道的是二氧化碳。] 3．從改善空氣質量的角度分析，下列燃料最環(huán)保的是(　　) A．煤 B．CH4 C．乙醇汽油 D．H2 D　[H2燃燒后只生成H2O，對空氣無污染。] [合 作 探 究攻 重 難] 認識空氣質量報告 下表是某城市空氣質量某日公布的內容： 項目 空氣污染指數(shù) 空氣質量級別 空氣質量 總懸浮顆粒 52 Ⅱ 良 二氧化硫 7 二氧化氮 24 [思考交流] 1．該城市的首要污染物是什么？ 【提示】　懸浮顆粒。 2．有的同學認為該城市的空氣污染指數(shù)應為52＋7＋24＝83，這種觀點正確嗎？ 【提示】　不正確。首要污染物的污染指數(shù)，即為當日空氣污染指數(shù)。該城市在當日的污染指數(shù)為52。 (1)污染指數(shù)：污染指數(shù)是將某種污染物的濃度進行簡化處理而得出的簡單的數(shù)值形式。污染物的濃度越高，其污染指數(shù)越大。 (2)在空氣質量報告中，把污染指數(shù)最大的污染物稱為報告期內的首要污染物。目前我國的空氣質量報告期為“日”(即一天)。 (3)空氣質量報告期內首要污染物的污染指數(shù)為報告期內的空氣污染指數(shù)?？諝馕廴局笖?shù)簡稱API，API作為衡量空氣質量好壞的指標，其數(shù)值越小，空氣質量越好，對人體健康越有利。 (4)空氣質量按API以50為一個單位，共分為7個等級：優(yōu)、良、輕微污染、輕度污染、中度污染、中度重污染、重污染。 酸雨的成因與防治 某研究性學習小組采集酸雨樣品研究當?shù)厮嵊甑男纬蛇^程，每隔一段時間測定一次pH，得到數(shù)據(jù)如下： 時間 開始 8小時 16小時 24小時 32小時 40小時 48小時 pH 5.0 4.8 4.5 4.3 4.2 4.0 4.0 [思考交流] 1．酸雨主要是由哪些氣體引起的？寫出形成酸雨的主要化學方程式。 【提示】　引起酸雨的氣體主要是SO2、NOx。形成酸雨的主要化學方程式為SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 2．為什么收集到的酸雨pH會發(fā)生變化？ 【提示】　雨水樣品中的SO2和H2SO3不斷被空氣中的氧氣氧化而生成H2SO4，隨著時間的延長，H＋濃度增大，pH下降，氧化完全后，形成H2SO4稀溶液，pH不再變化。 3．為了防止酸雨，減少煤燃燒向大氣排放二氧化硫，火力發(fā)電廠常用煙道氣體脫硫方式，在脫硫吸收塔中采用石灰石—石膏法進行反應。寫出脫硫過程中所發(fā)生反應的化學方程式。 【提示】　CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SO2=== CaCO3,2CaSO3＋O2===2CaSO4。 (1)酸雨的形成過程 (2)酸雨的危害 酸雨給人類帶來種種災害，嚴重威脅著生態(tài)環(huán)境，例如： ①酸雨會使湖泊的水質變酸，導致水生生物死亡； ②酸雨浸漬土壤，會使土壤變得貧瘠； ③長期的酸雨侵蝕會造成森林大面積死亡； ④酸雨對人、畜的健康也有直接影響，酸雨滲入地下可使地下水中的重金屬元素含量增加，飲用這種水會危害人、畜健康； ⑤酸雨會加速建筑物、橋梁、工業(yè)設備、石材類文物，以及電信電纜等的腐蝕。 (3)酸雨的防治 首先，要從消除污染源著手，研究開發(fā)能替代化石燃料的新能源(如氫能、太陽能、核能等)，這既有利于合理利用化石燃料這一有限的資源，又能從根本上防止酸雨的產(chǎn)生。 其次，要利用物理、化學方法對含硫燃料預先進行脫硫處理，以降低二氧化硫的排放，對燃煤、工業(yè)生產(chǎn)中釋放出的二氧化硫廢氣進行處理或回收利用。 此外，還需要提高全民的環(huán)境保護意識，加強國際合作，通過全人類共同努力減少硫酸型酸雨的產(chǎn)生。 [當 堂 達 標固 雙 基] 1．某時北京城區(qū)空氣監(jiān)測結果為：二氧化硫的污染指數(shù)為28，二氧化氮的污染指數(shù)為50，可吸入顆粒物的污染指數(shù)為95，以下對北京城區(qū)空氣狀況的評價正確的是(　　) A．空氣的污染指數(shù)為17 B．空氣的首要污染物為SO2 C．空氣的質量等級為輕微污染 D．空氣的污染指數(shù)為95 D　[每一種空氣污染物都有相應的污染指數(shù)，首要污染物是各污染物中污染指數(shù)最大的污染物。首要污染物的污染指數(shù)就是空氣污染指數(shù)。] 2．(1)在下列物質：①二氧化碳，②二氧化硫，③二氧化氮，④氟氯烴，⑤可吸入顆粒物中，目前未列入我國空氣質量報告的是________(填編號)。 (2)下列氣體的排放，對大氣無污染或污染較輕的是(　　) A．CO　　 B．Cl2　　　　C．NO　　　　D．N2 【解析】　(1)CO2和氟氯烴未列入空氣質量報告。(2)N2是空氣組成成分之一，對大氣無污染，CO、Cl2、NO都是有毒氣體，都能造成嚴重的大氣污染。 【答案】　(1)①④　(2)D 3．大氣中CO2含量的增加會加劇“溫室效應”。下列活動會導致大氣中CO2含量增加的是(　　) A．燃燒煤炭供熱 B．利用風力發(fā)電 C．增加植被面積 D．節(jié)約用水用電 A　[燃燒煤炭供熱會產(chǎn)生CO2，A正確；利用風力發(fā)電不會產(chǎn)生CO2，B錯誤；增加植被面積，會增加植物的光合作用，減少大氣中CO2的含量，C錯誤；節(jié)水節(jié)電不會增加CO2的排放，D錯誤。] 4．化學在人類社會發(fā)展中起著重要的作用，對于維護我們的生存環(huán)境也具有十分廣闊的探索空間。聯(lián)合國氣候變化框架公約《京都議定書》要求發(fā)達國家限制CO2等溫室氣體的排放量，以控制日趨嚴重的溫室效應。試回答： (1)綠色植物通過________作用吸收CO2，又通過__________________作用將CO2排放到大氣中。 (2)科學家采用組合轉化技術，將CO2和H2以一定比例混合在特定的條件下發(fā)生反應2CO2＋6H2===A＋4H2O，A是一種化工原料。寫出此物質的分子式：________。 (3)為減緩大氣中CO2含量的增加，以下建議可行的是________。 A．開發(fā)太陽能、水能、風能、地熱能等新能源 B．禁止使用煤、石油、天然氣等化石燃料 C．植樹造林，禁止亂砍濫伐 【解析】　(1)綠色植物通過光合作用吸收CO2：6nCO2＋5nH2O(C6H10O5)n＋6nO2；通過呼吸作用吸收O2呼出CO2。 (2)根據(jù)反應前后的質量守恒(原子守恒)可推知A的分子式。 (3)減緩大氣中CO2含量的增加，須減少化石燃料的燃燒，但“禁止”不可能做到。 【答案】　(1)光合　呼吸　(2)C2H4　(3)AC 不要認為空氣中只要含有CO2、CH4、H2O(g)等溫室氣體就會產(chǎn)生溫室效應，溫室氣體在空氣中必須達到一定濃度時，才產(chǎn)生溫室效應，如正?？諝庵蠧O2含量在0.03%左右。 5．SO2是常見的大氣污染物之一，我國規(guī)定空氣中SO2的含量不得超過0.02 mgL－1。下列措施中，不能減少SO2排放量的是(　　) A．用天然氣代替煤炭作民用燃料 B．大力植樹造林 C．硫酸廠采取措施提高尾氣的吸收率 D．燃煤中加入生石灰 B　[天然氣是一種清潔燃料，煤炭中含有硫元素，燃燒會產(chǎn)生SO2，所以A項能減少SO2的排放量；某些樹木能吸收SO2，但不能減少SO2的排放量；提高SO2的吸收率，就可以減少向大氣中的排放量；煤炭中加入的生石灰可以與產(chǎn)生的SO2反應生成CaSO3，從而減少SO2的排放量，故選B項。] 6．如圖是某燃煤發(fā)電廠處理廢氣的裝置示意圖。裝置內發(fā)生的主要反應中不含(　　) A．化合反應 B．分解反應 C．置換反應 D．氧化還原反應 C　[裝置內沒有單質出現(xiàn)，故不存在置換反應?；戏磻獮镃aO＋SO2===CaSO3，分解反應為：CaCO3CaO＋CO2↑，氧化還原反應為2CaSO3＋O2===2CaSO4。] 7．下列不是室內污染物的是(　　) A．CO B．甲苯 C．尼古丁 D．食品袋 D　[室內污染物主要是由燃料、香煙、調味品、化妝品、裝修材料造成的。食品袋是土壤污染物。] 8．在人口居住密度較大的城區(qū)和建筑群中，室內空氣的污染有時會比室外更嚴重。目前已發(fā)現(xiàn)的室內空氣污染物達300多種。 (1)室內裝修材料及家具揮發(fā)出來的甲醛是室內空氣的主要污染物，甲醛易溶于水，常溫下有強烈的刺激性氣味，當溫度超過20 ℃時，揮發(fā)速度加快，根據(jù)甲醛的這些性質，下列做法錯誤的是________。 A．入住前房間內保持一定溫度并通風 B．裝修盡可能選擇在溫度較高的季節(jié) C．請環(huán)境監(jiān)測部門檢測室內甲醛含量低于國家標準后入住 D．緊閉門窗一段時間后入住 (2)請寫出除甲醛外的常見的兩種室內空氣污染物________________。 (3)在入住裝修過的新房之前在房間內放置適量的吊蘭、蘆薈等植物有利于凈化空氣，但晚上在密閉的居室內放置大型綠色植物，可能影響人體健康。主要原因是其________________。 【解析】　(1)緊閉門窗，甲醛被封閉在室內，人入住后容易中毒。 (2)常見的室內空氣污染物還有烹調和吸煙等產(chǎn)生的CO、CO2、NO、NO2、SO2和尼古丁等及各種建筑裝飾材料揮發(fā)出來的除甲醛外的苯、甲苯及放射性元素氡等，可任寫幾種。 (3)題干中突出字眼“晚上”應考慮植物呼吸作用吸收O2，放出CO2。 【答案】　(1)D (2)CO、苯、氡、CO2、NO、NO2、SO2、尼古丁等任寫兩種 (3)在晚上無陽光時，植物主要是吸收O2，呼出CO2