高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第四章 非金屬及其化合物 熱點(diǎn)專(zhuān)題講座4 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)-人教版高三化學(xué)試題

環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)一、環(huán)境污染及其防治1．環(huán)境污染與化學(xué)相關(guān)的環(huán)境污染問(wèn)題主要包括如下幾個(gè)方面。一是大氣污染問(wèn)題：這是指由空氣中的顆粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳?xì)浠衔铩⒎却鸁N等造成的污染(其中SO2、NOx主要來(lái)源于化石類(lèi)燃料的大量使用)。大氣污染的具體表現(xiàn)主要有：形成酸雨、酸霧；臭氧層空洞；光化學(xué)煙霧；室內(nèi)空氣污染(指家用燃料的燃燒、烹調(diào)、吸煙產(chǎn)生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各種建筑材料和裝飾材料釋放出的甲醛、苯等有機(jī)物造成的污染等；其中CO與血紅蛋白作用會(huì)使血液失去輸氧能力，導(dǎo)致CO中毒)。二是水體污染：這是指過(guò)量有害物質(zhì)進(jìn)入水中造成的污染。導(dǎo)致水體污染的物質(zhì)主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)是重金屬污染，如重金屬Hg、Cd、Pb、Cr等進(jìn)入水中形成的污染，這些重金屬主要來(lái)自于化工、冶金、電子、電鍍等排放的工業(yè)廢水。另一類(lèi)是植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染：水中高濃度的N、P等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化而形成的污染。它主要是由進(jìn)入水中腐爛的含蛋白質(zhì)的物質(zhì)、含磷洗滌劑及大量使用的磷肥造成的。三是固體廢棄物造成的污染：主要是指生活垃圾、工業(yè)廢料隨意堆放造成的污染。目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及廢舊電池造成的重金屬污染。垃圾污染范圍廣泛，對(duì)環(huán)境及生物的不良影響途徑多樣。特別提醒當(dāng)今環(huán)境污染存在以下幾方面問(wèn)題：(1)酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。(2)光化學(xué)煙霧——主要是氮氧化合物、碳?xì)浠衔镌斐傻摹?3)臭氧空洞——主要是氟氯代烴、氮氧化合物等的排放引起的。(4)溫室效應(yīng)——主要是由于大氣中CO2等的含量的不斷增加造成的。(5)白色污染——聚乙烯等難降解塑料的大量使用。(6)赤潮——含磷洗衣粉的大量使用，工、農(nóng)業(yè)及城市生活污水的任意排放。2．環(huán)境保護(hù)的措施(1)工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。(2)工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放，限制使用含磷洗滌劑。(3)回收、限制難降解塑料，研制可降解塑料。高空大氣中O2吸收紫外線可變成臭氧(O3)，而冰箱中的制冷劑氟利昂在紫外線作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，從而破壞平流層中的臭氧層。同樣超音速飛機(jī)的尾氣及發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的NO也能加快O3的分解，反應(yīng)式如下：NO＋O3→NO2＋2O；NO2＋O→NO＋O2。請(qǐng)你寫(xiě)出總的反應(yīng)式：________________________________________________________________________；其中NO的作用是________和__________。[解析]通過(guò)化學(xué)反應(yīng)方程式的加合可以得到總的反應(yīng)式：O3eq\o(→,\s\up7(NO))O2＋O。通過(guò)第一個(gè)反應(yīng)式可知NO作還原劑，由總反應(yīng)式可知NO作催化劑。[答案]O3eq\o(→,\s\up7(NO))O2＋O還原劑催化劑(1)工、農(nóng)業(yè)及城市生活污水中含磷。家用洗滌劑是污水中磷的一個(gè)重要來(lái)源(洗滌劑中含有磷酸鈉)。關(guān)于處理污水時(shí)要不要除去磷的說(shuō)法正確的是()A．磷是生物所需的營(yíng)養(yǎng)元素，不必除去B．含磷的污水是很好的肥料，不必除去C．含磷污水排到自然水中引起藻類(lèi)增殖，使水變質(zhì)，必須除去D．磷對(duì)人無(wú)毒，除去與否都無(wú)關(guān)緊要(2)赤潮我國(guó)沿海出現(xiàn)了大面積赤潮，赤潮是紅藻、藍(lán)藻等在較短時(shí)間內(nèi)大量繁殖形成的，它造成的嚴(yán)重后果是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。赤潮是水體富營(yíng)養(yǎng)化的結(jié)果，主要是因?yàn)開(kāi)_______________________________等，使水中含有大量的________元素對(duì)應(yīng)的離子。為了防止水污染。我國(guó)許多地區(qū)已經(jīng)對(duì)洗衣粉的成分加以限制，不得再銷(xiāo)售含有________(從下述選項(xiàng)中選)的洗衣粉。A．硅酸鈉 B．烷基苯磺酸鈉C．三聚磷酸鈉 D．蛋白質(zhì)[解析](1)含磷的污水是水污染的重要來(lái)源之一，這種富含營(yíng)養(yǎng)元素(N、P等)的污水排入自然水中，會(huì)使水中微生物和藻類(lèi)大量繁殖、生成、腐敗，從而使水中的溶解氧大量減少引起水中生物死亡、水質(zhì)惡化，降低了水的使用價(jià)值。[答案](1)C(2)藻類(lèi)分泌毒素，并且消耗水中的溶解氧，造成水質(zhì)惡化和魚(yú)類(lèi)死亡濫用氮肥、磷肥、農(nóng)藥和城鎮(zhèn)廢水任意排放氮、磷C(1)自然界“酸雨”形成的原因主要是()A．未經(jīng)處理的工業(yè)廢水的任意排放B．大氣中二氧化碳含量增多C．工業(yè)上大量燃燒含硫的燃料和金屬礦石的冶煉D．汽車(chē)排放的尾氣和燃料不完全燃燒產(chǎn)生的氣體(2)SO2主要來(lái)自于硫酸工廠廢氣和含硫礦物的燃燒。①若用Na2SO3溶液來(lái)吸收工廠的SO2尾氣，加熱吸收液可獲得高濃度的SO2，變廢為寶。你能寫(xiě)出主要的化學(xué)方程式嗎？②為除去燃料中的硫，可采用如圖脫硫工藝。你能寫(xiě)出主要的化學(xué)方程式嗎？[解析](1)自然界中的酸雨主要是硫酸雨，這是由于大氣中SO2和SO3含量過(guò)高造成的，形成這種情況的主要原因是工業(yè)大量燃燒含硫的燃料和金屬礦石的冶煉，汽車(chē)尾氣的排放不是主要原因。[答案](1)C(2)①SO2＋H2O＋Na2SO3eq\o(=,\s\up7(△))2NaHSO3②CaO(s)＋SO2(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSO3(s)，2CaSO3(s)＋O2(g)eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4(s)汽車(chē)尾氣(含有烴類(lèi)、CO、SO2與NO等物質(zhì))是城市空氣的污染源之一。治理的方法之一是在汽車(chē)的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”(用鉑、鈀合金作催化劑)。它的特點(diǎn)是使CO和NO反應(yīng)，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無(wú)毒氣體，并促使烴類(lèi)充分燃燒及SO2的轉(zhuǎn)化。(1)寫(xiě)出一氧化碳與一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。(2)“催化轉(zhuǎn)換器”的缺點(diǎn)是在一定程度上提高空氣的酸度，其原因是________________________________________________________________________。(3)控制城市空氣污染源的方法可以有________________________________________________________________________。A．開(kāi)發(fā)氫能源 B．使用電動(dòng)車(chē)C．植樹(shù)造林 D．戴上呼吸面具[答案](1)2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋2CO2(2)SO2轉(zhuǎn)化成SO3，SO3遇水生成硫酸(3)ABC1．汽車(chē)的發(fā)明與使用，是人類(lèi)智慧的杰出體現(xiàn)，它為人們的生活和生產(chǎn)帶來(lái)了極大的方便，同時(shí)由此引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)越引起人們的關(guān)注。(1)汽車(chē)排放的尾氣中因含有氮的氧化物而污染大氣，造成產(chǎn)生氮的氧化物的主要原因是________________________________________________________________________。A．輪胎與地面的摩擦引起的B．燃燒含鉛汽油引起的C．是由于燃燒不充分引起的D．是在汽缸中N2被氧化生成的(2)下列有關(guān)城市各項(xiàng)污染源與其造成的惡果排列正確的是____________。A．汽車(chē)尾氣—光化學(xué)煙霧工業(yè)廢氣－酸雨工業(yè)廢水－“公害病”B．汽車(chē)尾氣—酸雨工業(yè)廢氣－“公害病”工業(yè)廢水－光化學(xué)煙霧C．汽車(chē)尾氣—“公害病”工業(yè)廢氣—酸雨工業(yè)廢水—光化學(xué)煙霧D．汽車(chē)尾氣—光化學(xué)煙霧工業(yè)廢氣—“公害病”工業(yè)廢水—酸雨(3)一氧化氮和一氧化碳都是汽車(chē)尾氣里的有害物質(zhì)，它們能緩慢地發(fā)生如下反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)ΔH<0。現(xiàn)利用此反應(yīng)，擬設(shè)計(jì)一種環(huán)保裝置以消除汽車(chē)尾氣對(duì)大氣的污染。下列設(shè)計(jì)方案可以提高尾氣處理效果的是____________。①選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎谔岣哐b置的溫度③降低裝置的壓強(qiáng)④在裝置中裝入堿石灰A．①③ B．②④C．①④ D．②③(4)新型環(huán)保出租車(chē)采用LPG＋汽油的雙燃料系統(tǒng)，其尾氣中的有毒氣體成分較普通車(chē)型下降80%左右，解決了汽車(chē)尾氣排放給城市環(huán)境造成的污染問(wèn)題。下列物質(zhì)中不屬于上述有害氣體的是____________。A．CO2和H2 B．NO2和NOC．CO和SO2 D．碳粒和含鉛化合物(5)為了減少大氣污染，許多城市推廣汽車(chē)使用清潔燃料。目前使用的清潔燃料主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是壓縮天然氣(CNG)，另一類(lèi)是液化石油氣(LPG)。這兩類(lèi)燃料的主要成分都是____________。A．碳水化合物 B．碳?xì)浠衔顲．氫氣 D．醇類(lèi)解析：(1)汽車(chē)在工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞在汽缸中運(yùn)行一個(gè)循環(huán)時(shí)要經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、點(diǎn)火燃燒和排氣四個(gè)過(guò)程，所以又叫四沖程內(nèi)燃機(jī)。在壓縮和點(diǎn)火燃燒等過(guò)程中由于高壓高溫，故空氣中N2和O2發(fā)生反應(yīng)：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5(高壓))2NO,2NO＋O2=2NO2生成污染大氣的NO2、NO。(2)可結(jié)合各種尾氣、廢氣、廢水的主要成分及危害分析。(3)由于以上“可逆”反應(yīng)僅能“緩慢”發(fā)生，故可“催化”加速；由于正反應(yīng)為放熱過(guò)程，故不宜溫度太高；由于正反應(yīng)為氣體總體積減小的反應(yīng)，故不宜減壓；將裝置中加入能與產(chǎn)物CO2反應(yīng)的物質(zhì)有利于平衡右移。(4)CO2和H2均不屬于有害氣體。(5)天然氣(主要成分CH4)、液化石油氣(C3～C5的烴)其成分均為碳?xì)浠衔?，完全燃燒的產(chǎn)物為CO2和H2O，不造成環(huán)境污染，但生成的CO2卻是造成溫室效應(yīng)的元兇。答案：(1)D(2)A(3)C(4)A(5)B二、綠色化學(xué)1．綠色化學(xué)有關(guān)概念(1)核心：利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的污染。又稱(chēng)為“環(huán)境無(wú)害化學(xué)”、“環(huán)境友好化學(xué)”、“清潔化學(xué)”。綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物，這是一門(mén)從源頭上減少或消除污染的化學(xué)。(2)綠色化學(xué)的研究主要圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化開(kāi)展的，因此化學(xué)反應(yīng)及其產(chǎn)物具有以下特征：a．采用無(wú)毒、無(wú)害的原料；b．在無(wú)毒、無(wú)害的條件(包括催化劑、溶劑)下進(jìn)行；c．產(chǎn)品應(yīng)該是環(huán)境友好的；d．具有“原子經(jīng)濟(jì)性”，即反應(yīng)具有高選擇性、極少副產(chǎn)物，甚至實(shí)現(xiàn)“零排放”。此外，它還應(yīng)當(dāng)滿足“物美價(jià)廉”的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。2．原子經(jīng)濟(jì)性美國(guó)著名有機(jī)化學(xué)家B.M.Trost在1991年首先提出“原子經(jīng)濟(jì)性”的概念：認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使之結(jié)合到目標(biāo)分子中(如完全的加成反應(yīng)：A＋B=C)，達(dá)到零排放。原子經(jīng)濟(jì)性可用原子利用率來(lái)衡量，其定義可表示為原子利用率＝期望產(chǎn)品的總質(zhì)量/生成物的總質(zhì)量×100%。經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地減少了廢物的排放。在下列制備環(huán)氧乙烷的反應(yīng)中，原子利用率最高的是()[解析]根據(jù)原子利用率內(nèi)涵，副產(chǎn)物越少原子利用率越高。C項(xiàng)的副產(chǎn)物為0，則原子利用率為100%，答案為C。也可以分別計(jì)算其他方法的原子利用率，再比較。A項(xiàng)原子利用率：eq\f(44,44＋60)×100%≈42.3%；B項(xiàng)原子利用率：eq\f(44,111＋44＋18)×100%≈25.4%；C項(xiàng)原子利用率：eq\f(44,44)×100%＝100%；D項(xiàng)原子利用率：eq\f(44,44＋106＋36)×100%≈23.7%。所以原子利用率大小：C>A>B>D。[答案]C2．在“綠色化學(xué)工藝”中，理想狀態(tài)是原子利用率為100%。在用CH3C≡CH合成CH2eq\o(=,\s\up7(CCH3COOCH3的過(guò)程中，欲使原子利用率達(dá)到最高，還需要其他的反應(yīng)物有,A.CO和CH3OHB.CO2和H2O,C.H2和CO2D.CH3OH和H2,解析：選A。從原子守恒和綠色化學(xué)的思想出發(fā)：CH3C≡CH＋其他的反應(yīng)物→CH2))C(CH