高二化学改善大气质量.doc

天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 ‎4.1 改善大气质量 学案（人教版选修1）‎ ‎[课标展示]　1.知道大气的主要污染物，了解大气污染物的危害和治理办法。2.知道全球三大环境问题(酸雨、臭氧层受损、全球气候变暖)的成因、危害，以及人类采取的措施。3.了解室内空气污染物的主要来源、危害和减少室内空气污染的方法。‎ 一、大气污染的危害 ‎1．大气概况 ‎(1)大气的组成 大气是由________、________、____________、________、少量__________和其他微量杂质等组成。干燥清洁空气的组成几乎不变，其中N2占空气体积的78%，O2占空气体积的______，剩下的1%是其他气体和杂质。‎ ‎(2)大气污染物 根据组成成分，大气污染物可以分为：________、硫的氧化物(______和______)、氮的氧化物(______和______)、______、____________以及__________(商品名为__________)。‎ ‎2．酸雨 ‎(1)正常雨水偏酸性，pH约为__________，这是因为大气中的________溶于雨水形成碳酸的缘故，发生反应的化学方程式：_________________________________________。‎ ‎(2)酸雨是指pH______5.6的降水。主要由人为排放的硫氧化物和氮氧化物等酸性气体转化而成的，发生的反应主要有：________________________________________________，‎ ‎________________________________________________________________________，‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎3．臭氧层受损 ‎(1)臭氧层：自然界中90%的臭氧集中在大气平流层中，称为臭氧层。名虽为一层，但实际上臭氧分布在各地并不均匀，而且臭氧层中臭氧的含量非常少，是极薄的一层臭氧。臭氧能吸收阳光中的________________，使地球上的生物免遭伤害。‎ ‎(2)臭氧空洞：大气平流层中臭氧浓度大量减少的空域。‎ ‎20世纪80年代，科学家观测到南极上空的臭氧每年9～10月份急剧减少，形成了“__________”。继南极之后，1987年科学家又发现北极上空也出现了“__________”。‎ 特别提醒　空气中的微量臭氧能刺激中枢神经，加速血液循环，令人产生爽快和兴奋的感觉。但当空气中臭氧的含量超过10－5%(体积分数)时，就会对人体、动植物以及暴露在空气中的其他物质造成危害。‎ ‎(3)臭氧层受损的原因 目前，关于臭氧层受损的原因，存在不同的认识，比较一致的看法是：人类活动排入大气的某些化学物质，如__________(致冷剂，商品名为氟利昂)和含溴的__________(灭火剂，商品名为哈龙)等与臭氧作用，使臭氧层受到破坏，如：化学性质很稳定的氟氯代烷，上升到平流层以后，在紫外线的照射下分解出氯原子，参与破坏臭氧的反应：‎ Cl＋O3―→ClO＋O2，O3O2＋O，ClO＋O―→Cl＋O2，总反应：_____________。‎ 反应结果是O3变成了O2，Cl在其中起了______作用。反应中一个氯原子能破坏约10万个O3。‎ 此外，CCl4、CH4、喷气式飞机在高空飞行排出的氮氧化物如N2O、NO以及大气中的核爆炸产物等也会破坏臭氧层。‎ ‎4．温室效应与全球气候变暖 ‎(1)温室效应的含义 大气中的______、______及______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，‎ 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 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 一氧化二氮 可燃物质在空气中高温燃烧，喷气式飞机在飞行中排出的气体，化肥的大量使用 氟氯代烷 制冷剂和喷雾剂等含氟氯代烷物质的生产和使用 二、改善大气质量 ‎1．减少煤等化石燃料燃烧产生的污染 煤等化石燃料燃烧产生的污染物：‎ ‎①空气不足时，煤等燃料燃烧不完全，产生大量______等气体和____________。‎ ‎②煤中所含的硫、氮等元素在燃烧时会生成______、______和______等，是导致酸雨产生的主要原因之一。‎ 减少煤燃烧产生污染的主要措施：‎ ‎(1)改善燃煤质量。如推行煤炭的______________，降低煤的__________和__________。同时限制高硫分、高灰分煤炭的开采。‎ ‎(2)改进燃烧装置和燃烧技术、改进排烟设备等。‎ ‎①调节燃烧时的________和采用新型煤粉燃烧器，使煤充分燃烧，提高燃烧效率，减少污染物。‎ ‎②向煤中加入适量________，可大大减少燃烧产物中SO2的量，反应如下： ______。‎ ‎(3)发展洁净煤技术，开展煤的综合利用。例如，煤的____________和__________是高效、清洁地利用煤炭的重要途径。一些城市中使用的水煤气或干馏煤气，就是煤气化后的产物。将焦炭在高温下与水蒸气反应，则得到CO和H2：_____________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 固体煤经处理变为气体燃料后，不仅在燃烧时可以大大减少SO2和烟尘对大气造成的污染，而且燃烧效率高，便于输送。‎ ‎(4)调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，加快开发和利用________能、________能、________能、______能和______能等新能源。‎ ‎2．减少汽车等机动车尾气污染 ‎(1)推广使用无铅汽油 ‎①含铅汽油：加有__________[Pb(C2H5)4]的汽油 a．作用：四乙基铅能够改善________________的燃烧，减轻______现象。‎ b．危害：铅对人体许多系统特别是________系统有损害作用。如铅中毒可引起儿童__________和__________，受铅污染的孕妇后代可能出现______系统发育异常等。‎ ‎②无铅汽油：采用甲基叔丁基醚(MTBE)等作汽油抗暴震剂。‎ 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 甲基叔丁基醚是否对人体有害还存在争议，但尚未找到更合适的替代物。‎ ‎(2)在汽车尾气系统中装置催化转化器 在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低尾气中的CO、NO、NO2和碳氢化合物等向大气的排放。催化转化器中通常采用______等贵金属作催化剂。‎ ‎①在催化转化器的前半部，CO和NO在催化剂的作用下发生反应，生成CO2和N2：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②在转化器的后半部，未燃烧的碳氢化合物如庚烷(C7H16)和尚未反应的CO在催化剂的作用下氧化，生成CO2和H2O： _____________________________________________、‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎3．减少室内空气污染 ‎(1)室内污染物及来源 ‎①家用燃料燃烧、烹调和吸烟等产生的______、CO2、______、NO2、______和__________等污染物是造成室内空气污染的主要原因。‎ ‎②各种建筑材料和装饰材料也带来各种挥发性有机物如______(HCHO)、______(C6H6)、甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)，以及放射性元素______等污染物，它们成为室内空气污染物的另一个重要来源。‎ ‎(2)几种常见的室内污染物 ‎①一氧化碳(CO)‎ a．危害 人在呼吸时，肺部的______与血红蛋白结合，生成____________。这样，血液就能把O2输送到人体的各个部位，从而使人体维持正常的生理活动。‎ ‎　Hb　＋O2HbO2‎ 血红蛋白　　　 氧合血红蛋白 而CO与血红蛋白的结合能力大约是O2的200～300倍，CO与血红蛋白结合生成__________________，造成血红蛋白不能很好地与O2结合。当室内CO达到一定浓度时，人就会因______而中毒，甚至死亡。‎ ‎　Hb　＋COHbCO 血红蛋白 碳氧血红蛋白 b．防止CO中毒的措施 冬季用煤火取暖，以及用煤气、液化石油气或天然气作燃料的家庭应注意室内通风、安装烟囱或抽气换气机等，以防止CO中毒；由于CO气体______色、______味，不易直接被察觉，所以有条件的场所还应当安装CO警报器。‎ ‎②甲醛(HCHO)‎ a．HCHO是一种________色、具有________________气味的气体，主要来自制造人造板材、家具以及装修时所用的黏合剂。‎ b．甲醛的危害：HCHO可刺激人的眼、呼吸道黏膜，引起流泪、气喘和胸闷等。长期接触低剂量HCHO可引起过敏性皮炎、造成免疫功能异常、影响中枢神经系统，甚至还可能引发癌症。‎ ‎③氡 a．氡是________色、________味的放射性气体，是室内主要污染物。‎ 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 b．来源：氡主要来自地下岩石或土壤，以及含有放射性元素的天然石材等。‎ c．危害：长期吸入氡会引起肺癌，被称为“隐形杀手”。‎ 一、全球环境的三大热点问题 酸雨 臭氧层的破坏 温室效应 危害 破坏作物、森林、草原；使湖泊酸化、鱼类死亡；加速建筑物的腐蚀 使皮肤发生癌变 两极冰川融化，海平面升高，陆地减少，地表气温升高，气候干旱，土地沙漠化，农业减产 主要成因 含硫燃料的大量燃烧产生SO2‎ 或氮氧化物转化：3NO2＋H2O===3HNO3＋NO 汽车尾气、氟氯烃气体的大量排放 CCl‎2F2Cl＋CF2Cl　2O33O2‎ 大量CO2气体的排放，导致大气中CO2浓度不断上升，CO2能阻碍由地面反射回高空的红外辐射，使地表气温增高 防治 减少SO2的排放，燃料脱硫 停止氟氯烃的生产和使用 减少矿物燃料的使用；开发利用新能源；大力植树造林 二、大气中污染物的种类、来源、危害及治理 大气主要污染物 主要来源 对人体的危害和环境的影响 减少大气污染的原理和方法 颗粒物 火山爆发、煤的燃烧等 污染环境、危害人体健康 减少煤等化石燃料燃烧产生的污染：改善燃煤质量；改进燃烧装置和燃烧技术、改进排烟设备等；发展洁煤技术，开展煤的综合利用；调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率。加快开发和利用太阳能、风能、地热能、核能和氢能等新能源；减少汽车等机动车尾气污染；减少人为排放硫氧化物和氮氧化物等酸性气体，减少并逐步停止氟氯代烷的生产和使用。‎ 硫的氧化物(SO2、SO3)‎ 大量含硫燃料的燃烧等 形成酸雨 氮的氧化物(NO、NO2)、CO 汽车等机动车的尾气、煤的燃烧等 形成酸雨、危害人体健康 碳氢化合物 汽车等机动车尾气 温室效应、破坏臭氧层 氟氯代烷 灭火剂、工业及家庭电冰箱制冷剂的使用 破坏臭氧层 三、室内主要污染物的危害和减少方法 主要污染物 性质 危害 防治措施 CO 无色无味，难溶于水 与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，造成血红蛋白不能与O2‎ ‎(1)注意室内通风，安装烟囱或抽气换气机 ‎(2)安装CO警报器 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 结合，引起人体缺氧而中毒甚至死亡 HCHO 无色，具有强烈刺激性气味的气体 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 无色无味的放射性气体，来自岩石和土壤以及含有放射性元素的天然石材等 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 四、氮氧化物的污染 引起大气污染物的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，用NOx表示。氮氧化物的人为来源是化石燃料的燃烧，汽车尾气则是城市大气中氮氧化物的主要来源。反应机理：‎ O2―→O·＋O·　　O·＋N2―→NO＋N·‎ N·＋O2―→NO＋O·　　2NO＋O2―→2NO2‎ 因此减少汽车等机动车尾气污染是改善大气质量的重要环节，如，在汽车尾气系统中安装催化转化器装置可以有效降低尾气中的CO、NO、NO2和碳氢化合物等向大气的排放。在催化转化器的前半部，CO和NO在催化剂的作用下发生反应生成CO2和N2‎ ‎2CO＋2NO2CO2＋N2‎ 在转化器的后半部，未燃烧的碳氢化合物如庚烷和尚未反应的CO在催化剂的作用下氧化，生成CO2和H2O ‎2CO＋O22CO2‎ C7H16＋11O27CO2＋8H2O。‎ 题型一　改善空气质量的措施 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之一。‎ ‎(1)简述CO、NO对人体产生的影响：_____________________________________。‎ ‎(2)谈一谈汽车尾气污染物对环境造成的影响_____________________________。‎ ‎(3)你能否应用氮元素的单质和化合物之间的转化关系，设计除去汽车尾气中氮的氧化物(NO、NO2)的理论方案？‎ ‎(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)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；‎ ‎(2)汽车尾气排放过多，可形成光化学烟雾而污染环境。‎ ‎(3)根据尾气处理原则，NO和NO2应转化为N2，必须选择还原剂，那就是氮的化合物氨，方程式是：6NO＋4NH3===5N2＋6H2O,6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O。‎ 答案　(1)使血液失去供氧能力，导致心脑血管病等　(2)形成光化学烟雾污染环境　(3)用氨除氮的氧化物　(4)AB 互动探究　现在某些地区已经使用以氢气作为燃料的汽车，使用H2作燃料有哪些优点？需要解决哪些关键问题？‎ 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 题型二　酸雨的形成与防治 ‎ 某校科技活动小组的同学采集酸雨样品，每隔一段时间测定pH，得到下列数据：‎ 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 请依据上述材料，回答下列有关问题：‎ ‎(1)酸雨主要是由于工业生产过程中大量使用矿物燃料，使大气中________气体增多，与降水结合而形成的。请写出酸雨形成的主要化学方程式______________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)解释酸雨放置时pH发生变化的主要原因。‎ ‎(3)请根据所学的化学、生物知识，对某市的酸雨防治提出合理建议(至少三条)。‎ 解析　①酸雨的危害主要是由于它的酸性较强。②对污染的防治方法一般是控制污染源和对污染进行处理。‎ 答案　(1)二氧化硫、氮氧化物　SO2＋H2O===H2SO3,2SO2＋O22SO3，SO3＋H2O===H2SO4,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ‎(2)雨水样品中的SO2和H2SO3不断被空气中氧气氧化而生成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)①控制污染源；②寻找并使用清洁能源；③大力开展绿化，适当种植柳杉等树木；④使用无铅汽油，淘汰尾气排放严重超标的机动车等；⑤使用微生物脱硫；⑥改进工艺流程；⑦加大环境管理力度。‎ 题型三　温室效应 ‎ 二氧化碳在碳的循环中占据重要的位置，回答下列问题：‎ ‎(1)分别写出二氧化碳分子的电子式及结构式__________；__________。‎ ‎(2)二氧化碳的过量排放，严重影响人类的生存环境，处理和利用二氧化碳是全球关注的重大问题，下列哪些情况可以造成大气中二氧化碳的增加__________①绿色植物减少；②汽车排放尾气；③森林大火；④工厂排放大量二氧化碳；⑤动物、植物的呼吸；⑥动物遗体经微生物的分解破坏。‎ ‎(3)大气中二氧化碳增加，影响植物的生长，例如水果越来越大。这提示我们：随着大气中二氧化碳含量升高，会出现____________。‎ A．植物中的有机物含量降低 B．植物的生长速率降低 C．植物光合作用减弱 D．植物光合作用增强 ‎(4)钟乳石和石笋的主要成分是碳酸钙。随着旅游人数的增加，潮湿溶洞中的钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程式为：______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析　(1)二氧化碳是共价化合物。(2)能造成大气中二氧化碳的量增加的有 ‎①②③④⑤⑥。(3)二氧化碳含量升高，会出现植物光合作用增强，植物的长生速率加快，植物中的有机物含量增加。(4)钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程式为：CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。‎ 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 答案　(1)　O===C===O ‎(2)①②③④⑤⑥‎ ‎(3)D ‎(4)CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2‎ 参考答案 基础知识梳理 一、1.(1)N2　O2　稀有气体　CO2　水蒸气　21%　(2)颗粒物　SO2　SO3　NO　NO2　CO　碳氢化合物　氟氯代烷　氟利昂 ‎2．(1)5.6　CO2　CO2＋H2OH2CO3　(2)小于　SO2＋H2OH2SO3　2H2SO3＋O22H2SO4　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ‎3．(1)紫外线　(2)臭氧空洞　臭氧空洞　(3)氟氯代烷　卤代烷烃　2O3―→3O2　催化 ‎4．(1)CO2　CH4　N2O 二、1.①CO　固体颗粒物　②SO2　NO　NO2　(1)洗选加工　含硫量　含灰量　(2)①空燃比　②石灰石　2CaCO3＋O2＋2SO2===2CaSO4＋2CO2　(3)气化　液化　C(s)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　(4)太阳　风　地热　核　氢 ‎2．(1)①四乙基铅　a．汽油机中汽油　爆震　b．神经　行为异常　智力障碍　神经　(2)铂　①2CO＋2NO2CO2＋N2　②2CO＋O22CO‎2　‎C7H16＋11O27CO2＋8H2O ‎3．(1)①CO　NO　SO2　尼古丁　②甲醛　苯　氡 ‎(2)①a.O2　氧合血红蛋白　碳氧血红蛋白　缺氧　b．无　无　②a.无　强烈刺激性　③a.无　无 典型例题剖析 互动探究 ‎(1)用H2作燃料的优点：‎ ‎①资源丰富，自然界中含有大量的氢元素(如H2O中)。‎ ‎②热值高，将等量的H2与其他化石能源作比较，H2完全燃烧放出的热量多。‎ ‎③燃烧产物是水，对环境无污染，属于清洁能源。‎ ‎(2)需要解决的关键问题：‎ ‎①自然界中的氢元素绝大部分是以化合态的形式存在，如何将其转化成游离态的氢是需要解决的最关键问题。‎ ‎②氢气的熔沸点很低 ，常温常压下只能以气态形式存在，故需要解决H2的贮存和运输问题。‎ 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机