高考化學一輪復習 第四章 非金屬及其化合物 熱點專題講座4 環(huán)境保護與綠色化學-人教版高三化學試題

環(huán)境保護與綠色化學一、環(huán)境污染及其防治1．環(huán)境污染與化學相關的環(huán)境污染問題主要包括如下幾個方面。一是大氣污染問題：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、碳氫化合物、氟氯代烴等造成的污染(其中SO2、NOx主要來源于化石類燃料的大量使用)。大氣污染的具體表現主要有：形成酸雨、酸霧；臭氧層空洞；光化學煙霧；室內空氣污染(指家用燃料的燃燒、烹調、吸煙產生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各種建筑材料和裝飾材料釋放出的甲醛、苯等有機物造成的污染等；其中CO與血紅蛋白作用會使血液失去輸氧能力，導致CO中毒)。二是水體污染：這是指過量有害物質進入水中造成的污染。導致水體污染的物質主要有兩大類，一類是重金屬污染，如重金屬Hg、Cd、Pb、Cr等進入水中形成的污染，這些重金屬主要來自于化工、冶金、電子、電鍍等排放的工業(yè)廢水。另一類是植物營養(yǎng)物質污染：水中高濃度的N、P等植物營養(yǎng)物質，導致水體富營養(yǎng)化而形成的污染。它主要是由進入水中腐爛的含蛋白質的物質、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，對環(huán)境及生物的不良影響途徑多樣。特別提醒當今環(huán)境污染存在以下幾方面問題：(1)酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。(2)光化學煙霧——主要是氮氧化合物、碳氫化合物造成的。(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——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、農業(yè)及城市生活污水的任意排放。2．環(huán)境保護的措施(1)工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。(2)工業(yè)、生活污水經處理達標后排放，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。同樣超音速飛機的尾氣及發(fā)動機尾氣中的NO也能加快O3的分解，反應式如下：NO＋O3→NO2＋2O；NO2＋O→NO＋O2。請你寫出總的反應式：________________________________________________________________________；其中NO的作用是________和__________。[解析]通過化學反應方程式的加合可以得到總的反應式：O3eq\o(→,\s\up7(NO))O2＋O。通過第一個反應式可知NO作還原劑，由總反應式可知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重要來源(洗滌劑中含有磷酸鈉)。關于處理污水時要不要除去磷的說法正確的是()A．磷是生物所需的營養(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增殖，使水變質，必須除去D．磷對人無毒，除去與否都無關緊要(2)赤潮我國沿海出現了大面積赤潮，赤潮是紅藻、藍藻等在較短時間內大量繁殖形成的，它造成的嚴重后果是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。赤潮是水體富營養(yǎng)化的結果，主要是因為________________________________等，使水中含有大量的________元素對應的離子。為了防止水污染。我國許多地區(qū)已經對洗衣粉的成分加以限制，不得再銷售含有________(從下述選項中選)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[解析](1)含磷的污水是水污染的重要來源之一，這種富含營養(yǎng)元素(N、P等)的污水排入自然水中，會使水中微生物和藻類大量繁殖、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、水質惡化，降低了水的使用價值。[答案](1)C(2)藻類分泌毒素，并且消耗水中的溶解氧，造成水質惡化和魚類死亡濫用氮肥、磷肥、農藥和城鎮(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．汽車排放的尾氣和燃料不完全燃燒產生的氣體(2)SO2主要來自于硫酸工廠廢氣和含硫礦物的燃燒。①若用Na2SO3溶液來吸收工廠的SO2尾氣，加熱吸收液可獲得高濃度的SO2，變廢為寶。你能寫出主要的化學方程式嗎？②為除去燃料中的硫，可采用如圖脫硫工藝。你能寫出主要的化學方程式嗎？[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)汽車尾氣(含有烴類、CO、SO2與NO等物質)是城市空氣的污染源之一。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個“催化轉換器”(用鉑、鈀合金作催化劑)。它的特點是使CO和NO反應，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒及SO2的轉化。(1)寫出一氧化碳與一氧化氮反應的化學方程式：________________________________________________________________________。(2)“催化轉換器”的缺點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．開發(fā)氫能源 B．使用電動車C．植樹造林 D．戴上呼吸面具[答案](1)2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋2CO2(2)SO2轉化成SO3，SO3遇水生成硫酸(3)ABC1．汽車的發(fā)明與使用，是人類智慧的杰出體現，它為人們的生活和生產帶來了極大的方便，同時由此引發(fā)的環(huán)境污染問題也越來越引起人們的關注。(1)汽車排放的尾氣中因含有氮的氧化物而污染大氣，造成產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)下列有關城市各項污染源與其造成的惡果排列正確的是____________。A．汽車尾氣—光化學煙霧工業(yè)廢氣－酸雨工業(yè)廢水－“公害病”B．汽車尾氣—酸雨工業(yè)廢氣－“公害病”工業(yè)廢水－光化學煙霧C．汽車尾氣—“公害病”工業(yè)廢氣—酸雨工業(yè)廢水—光化學煙霧D．汽車尾氣—光化學煙霧工業(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尾氣里的有害物質，它們能緩慢地發(fā)生如下反應：2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)ΔH<0?，F利用此反應，擬設計一種環(huán)保裝置以消除汽車尾氣對大氣的污染。下列設計方案可以提高尾氣處理效果的是____________。①選用適當的催化劑②提高裝置的溫度③降低裝置的壓強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型下降80%左右，解決了汽車尾氣排放給城市環(huán)境造成的污染問題。下列物質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，許多城市推廣汽車使用清潔燃料。目前使用的清潔燃料主要有兩類：一類是壓縮天然氣(CNG)，另一類是液化石油氣(LPG)。這兩類燃料的主要成分都是____________。A．碳水化合物 B．碳氫化合物C．氫氣 D．醇類解析：(1)汽車在工作時發(fā)動機的活塞在汽缸中運行一個循環(huán)時要經過進氣、壓縮、點火燃燒和排氣四個過程，所以又叫四沖程內燃機。在壓縮和點火燃燒等過程中由于高壓高溫，故空氣中N2和O2發(fā)生反應：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”反應僅能“緩慢”發(fā)生，故可“催化”加速；由于正反應為放熱過程，故不宜溫度太高；由于正反應為氣體總體積減小的反應，故不宜減壓；將裝置中加入能與產物CO2反應的物質有利于平衡右移。(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)其成分均為碳氫化合物，完全燃燒的產物為CO2和H2O，不造成環(huán)境污染，但生成的CO2卻是造成溫室效應的元兇。答案：(1)D(2)A(3)C(4)A(5)B二、綠色化學1．綠色化學有關概念(1)核心：利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產對環(huán)境造成的污染。又稱為“環(huán)境無害化學”、“環(huán)境友好化學”、“清潔化學”。綠色化學的理想在于不再使用有毒有害的物質，不再產生廢物，不再處理廢物，這是一門從源頭上減少或消除污染的化學。(2)綠色化學的研究主要圍繞化學反應、原料、催化劑、溶劑和產品的綠色化開展的，因此化學反應及其產物具有以下特征：a．采用無毒、無害的原料；b．在無毒、無害的條件(包括催化劑、溶劑)下進行；c．產品應該是環(huán)境友好的；d．具有“原子經濟性”，即反應具有高選擇性、極少副產物，甚至實現“零排放”。此外，它還應當滿足“物美價廉”的傳統(tǒng)標準。2．原子經濟性美國著名有機化學家B.M.Trost在1991年首先提出“原子經濟性”的概念：認為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結合到目標分子中(如完全的加成反應：A＋B=C)，達到零排放。原子經濟性可用原子利用率來衡量，其定義可表示為原子利用率＝期望產品的總質量/生成物的總質量×100%。經濟性的反應有兩個顯著優(yōu)點：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)氧乙烷的反應中，原子利用率最高的是()[解析]根據原子利用率內涵，副產物越少原子利用率越高。C項的副產物為0，則原子利用率為100%，答案為C。也可以分別計算其他方法的原子利用率，再比較。A項原子利用率：eq\f(44,44＋60)×100%≈42.3%；B項原子利用率：eq\f(44,111＋44＋18)×100%≈25.4%；C項原子利用率：eq\f(44,44)×100%＝100%；D項原子利用率：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的過程中，欲使原子利用率達到最高，還需要其他的反應物有,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的思想出發(fā)：CH3C≡CH＋其他的反應物→CH2))C(CH