高中化学 4.1 改善大气质量教学课件 新人教版选修11.ppt

第四章保护生存环境第一节改善大气质量 一 大气污染的危害1 大气污染物的组成及其危害 1 洁净的空气成分 洁净的大气是由 少量 和其他微量杂质等组成的混合物 n2 o2 稀有气体 co2 水蒸气 2 主要的大气污染物及大气污染的危害 主要的大气污染物 no no2 so2 so3 碳氢化合物 氟氯代烷 大气污染的主要危害 a 危害人体健康 影响动植物生长 b 影响地球气候 如形成 使全球气候变暖 破坏 2 酸雨 1 概念 ph 的降水 2 成因 人为排放的 等酸性气体转化而成 酸雨 臭氧 层 小于5 6 硫氧化物和氮氧化物 3 我国的酸雨主要以 酸雨为主 这是由我国以 造成的 so2 h2oh2so3 2h2so3 o2 2h2so4 催化剂 3no2 h2o 2hno3 no 硫酸型 煤炭为 主的能源结构 3 臭氧层受损 1 臭氧层及其作用 臭氧层是指臭氧集中的距地面 的大气平流层 其作用是 使地球上的生物免遭伤害 2 臭氧层的破坏 破坏臭氧层的主要物质 人类活动排入大气的某些化学物质 如氟氯代烷 氮氧化物以及大气中的核爆炸产物等 15 50km 吸收来自太阳的大部分紫外线 ccl4 ch4 氟氯代烷破坏臭氧层的原理 氟氯代烷在紫外线的照射下分解出 参与破坏臭氧层的反应 cl o3 clo o2o3o2 oclo o cl o2总反应 2o3 3o2反应结果是o3变成了o2 cl在其中起了 作用 氯原子 催化 4 温室效应与全球气候变暖 1 温室气体 主要有 其中影响最大的是 2 危害 导致两极冰川融化 使海平面上升 气候变得干旱 土地沙漠化 农业减产等 co2 ch4 n2o 氟氯代烷 co2 二 改善大气质量1 减少煤等化石燃料燃烧产生的污染 1 产生污染的原因 2 减少污染的措施 改善燃煤质量 如推行煤炭的 降低煤的 及限制 煤炭的开采 改进燃烧装置和燃烧技术 改进排烟设备等 如调节燃烧时的 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 向煤中加入适量 可大大减少燃烧产物中so2的含量 其反应方程式为 洗选加工 含硫 量和含灰量 高硫分和高灰分 空燃比 石灰石 2caco3 o2 2so2 2caso4 2co2 发展洁净煤技术 开展煤的综合利用 煤的 和 是高效 清洁地利用煤炭的重要途径 水煤气的制取方程式为 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 等新能源的进程 气化 液化 c s h2o g co g h2 g 太阳能 风能 地热能 核能和氢能 2 减少汽车等机动车尾气污染 1 机动车尾气污染物 主要是 和含铅化合物等 2 减少机动车尾气污染的措施 推广使用 汽油含铅汽油是指加有抗爆震剂 的汽油 现在广泛采用无铅汽油抗爆震剂 等 co no no2 碳氢化合物 无铅 四乙基铅 甲基叔丁基醚 在汽车尾气系统中安装催化转化器通常采用铂等贵金属作催化剂 发生的反应有 前半部 后半部 故使用催化转化器可有效降低尾气中co no no2和碳氢化合物的含量 由于含铅化合物会使催化剂中毒 故装有催化转化器的汽车必须使用 2co 2no2co2 n2 2co o22co2 c7h16 11o27co2 8h2o 无铅汽油 使用新燃料或动力如以 为燃料 用 为汽车提供动力等 液化石油气 锂离子电池 3 减少室内空气污染 1 室内空气污染物的来源 家用燃料燃烧 烹调和吸烟 等污染物 主要原因 建筑材料 装饰材料挥发性有机物如 及放射性元素 等污染物 co co2 no no2 so2 和尼古丁 甲醛 hcho 苯 c6h6 甲苯 c7h8 二甲苯 c8h10 氡 rn 2 几种室内主要污染物的危害及防治措施 1 主要大气污染物的成分及危害的比较 2 温室气体及来源 3 二氧化硫的吸收方法 二氧化硫既是主要的大气污染物之一 又是酸雨的最主要的来源 对于各种来源的低浓度so2 包括硫酸厂的尾气 应尽可能处理后才能排放 我国普遍采用的方法是用碱性物质来吸收so2 1 氨水吸收法 硫酸厂曾用此法吸收 废气 中的so2 发生的反应为so2 2nh3 h2o nh4 2so3 so2 nh3 h2o nh4hso3 然后往所得溶液中加入硫酸 硫酸与亚硫酸铵 亚硫酸氢铵分别发生下列反应 nh4 2so3 h2so4 nh4 2so4 so2 h2o2nh4hso3 h2so4 nh4 2so4 2so2 2h2o生成的so2浓度较大 纯度较高 可用于生产硫酸 硫酸铵可用作肥料 2 石灰乳吸收法 含低浓度so2的 废气 也可在吸收塔内用10 的石灰浆吸收 生成亚硫酸钙 再将所得浆液用加压空气氧化而生成石膏 caso4 2h2o 反应式为ca oh 2 so2 caso3 h2o2caso3 o2 4h2o 2 caso4 2h2o 3 烟道气体脱硫是一种大规模脱硫方式 采用的大都是石灰石 石膏法 煤烟中的so2在吸收塔内与洗液中的碳酸钙反应生成亚硫酸钙 后又被烟气中的o2氧化为硫酸钙 硫酸钙可以作石膏板材的原料等 其化学原理是caco3 so2 caso3 co22caso3 o2 2caso4另一种方法是将生石灰和含硫煤混合使用 称为 钙基固硫 其化学原理为so2 caocaso3 2caso3 o2 2caso4 4 居室污染与治理 类型一酸雨的形成与危害 示范题1 2014 济南高二检测 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 请依据上述材料 完成下列问题 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 与降水结合形成的 请写出酸雨形成的主要化学方程式 2 酸雨的ph变化的主要原因是 3 酸雨可导致下列危害中的 a 腐蚀建筑物b 导致树木枯萎c 造成洪涝灾害d 恶化人类环境 4 为了防治酸雨 减少煤燃烧时向大气排放的二氧化硫 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的反应 5 有人在英国进行的一项研究结果表明 高烟囱可以有效地降低地表面so2浓度 在20世纪的60 70年代的10年间 由发电厂排放出的so2增加了35 但由于建筑高烟囱 地面浓度降低了30 之多 请你从全球环境保护的角度 分析这种方法是否可取 简述其理由 解题指南 解答本题时要注意以下3点 1 形成酸雨的原因是so2 氮氧化物与水反应生成酸而随雨降落 2 h2so3是弱酸且易被氧化生成强酸h2so4 3 加高烟囱并不能减少so2排放 解析 本题考查酸雨的形成过程 危害以及酸雨的防治 酸雨的危害极大 会破坏农作物 森林 草原 鱼类 建筑物 工业设备 电信电缆等 在工厂中采用石灰石 石膏法进行脱硫时 是先将so2转化为caso3 再进而转化成caso4 从而达到脱硫的目的 将烟囱建高 并没有减少so2的排放 只是将so2在地表的含量降了下来 无疑将增加高空中so2的浓度并扩散到远处 酸雨依旧会形成 答案 1 so2 nox2so2 o22so3 so3 h2o h2so4 或so2 h2oh2so3 2h2so3 o2 2h2so4 3no2 h2o 2hno3 no 2 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 a b d 4 caco3 so2 caso3 co2 2caso3 o2 2caso4 5 不可取 因so2的排放总量没有减少 只是扩散到远处 形成的酸雨仍会对全球造成危害 示范题2 我国的酸雨以硫酸型酸雨为主 请结合硫酸型酸雨回答下列问题 1 硫酸型酸雨的形成 主要是由于化石燃料的燃烧产生的 2 为了防治这种污染 硫酸厂可用氨水来吸收so2 其离子方程式为 3 目前一种有效的方法是用直升机喷洒白垩粉 主要成分是caco3 以降低其污染 其化学方程式是 4 要防治酸雨 应采取的根本措施是 解析 本题结合环境污染这一社会热点问题 从化学和生物学两个方面分析酸雨形成的原理 危害性 提出解决问题的方法 1 硫酸型酸雨的成因是so2与雨水结合形成h2so3或h2so4而随雨水降落 2 氨水与so2反应可生成 nh4 2so3 3 碳酸钙在空气中与so2和o2反应生成caso4 4 防治酸雨的根本措施就是减少排放物 严格控制污染源 答案 1 二氧化硫与雨水结合生成酸而增大雨水的酸性 2 so2 2nh3 h2o 2 h2o 3 2so2 2caco3 o2 2caso4 2co2 4 严格控制污染源 方法规律 酸雨的防治措施 1 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 又能从根本上防治酸雨的产生 2 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 变式训练1 关于空气污染下列说法正确的是 a 二氧化硫 二氧化氮 一氧化碳和二氧化碳都是大气主要污染物b 正常雨水的ph等于7c 二氧化硫和二氧化氮是引起酸雨的主要气体d 秸秆焚烧总体来说对庄稼是有益的 值得提倡 解析 选c 二氧化碳不属于大气污染物 它是引起温室效应的主要气体 a选项错误 正常雨水中因为溶有二氧化碳而显酸性 ph约为5 6 b选项错误 二氧化硫可以形成硫酸型酸雨 二氧化氮可以形成硝酸型酸雨 c选项正确 秸秆焚烧不但引起空气污染 还破坏了土壤的结构 造成农田质量下降 容易引起火灾 引发交通事故 必须禁止 d选项错误 变式训练2 根据硫酸型酸雨的形成和危害 回答下列问题 1 形成酸雨的主要原因是 2 酸雨对环境污染的危害表现为 3 经检验 酸雨中除含h 和oh 以外 还含有na cl 和等 其中c na 7 0 10 6mol l 1 c cl 3 5 10 5mol l 1 c 2 3 10 5mol l 1 c 2 5 10 6mol l 1 则该酸雨的c h 解析 1 我国酸雨的主要有害成分是h2so4 所以其主要是由于工厂排放的废气中含so2所致 2 其危害主要是破坏了动 植物的生存环境 3 利用电荷守恒原理 且该溶液为酸性 c oh 极小 可忽略不计 则c na c h c c cl 2c 则c h 1 10 5mol l 1 答案 1 很多工厂中排出的废气中含有so2等物质 使得雨水中含有h2so4等酸性物质 当雨水中含酸量较高时 便形成酸雨 2 酸雨能影响动 植物的生长发育 甚至会造成动 植物的死亡 进而使生态平衡遭到破坏 3 1 10 5mol l 1 类型二臭氧层受损的原因及危害 示范题3 汽车或飞机行驶速度越快 单位时间内燃料燃烧速度越快 产生温度越高 越可能达到n2与o2反应的条件 生成的no在空气中部分被氧化成no2 我们用nox来表示空气中的氮氧化物 x值与距地球表面的距离h的关系如图所示 1 nox在平流层使o3浓度减少 形成臭氧空洞的机理可以用如下图示解释 则平流层臭氧浓度减小的总反应的化学方程式为 对该反应起催化作用的是 2 nox在对流层使o3浓度增大 形成的空气臭氧污染日趋严重 并导致光化学烟雾污染 其光化学反应机理如下 no2 2no2 o o2 o3总反应为3o2 2o3试推测并填写上述空格 完成 和 两步反应的化学方程式 在臭氧增加过程中起催化作用的是 3 o3非常活泼的主要原因是分子结构不稳定 容易释放出氧化性极强的氧原子 并生成o2 低标号汽油含硫量高 燃烧产生的so2进一步被o3氧化成so3 使雨水酸化 臭氧与二氧化硫反应的化学方程式为 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 掌握臭氧层破坏的机理 2 了解催化剂的特点 解析 1 由反应机理图示可知 反应分别为o3o o2 no o no2 2no2 2no o2 三个反应的总反应的化学方程式为2o3 3o2 no在反应中起催化作用 2 no2no o 2no o2 2no2 o o2 o3的总反应是3o2 2o3 no2起催化作用 3 臭氧与二氧化硫反应的化学方程式为so2 o3 so3 o2 答案 1 2o3 3o2no 2 noo2noo2no2 3 so2 o3 so3 o2 示范题4 2014 沈阳高二检测 分析南极上空臭氧总量变化示意图 判断下列有关臭氧层破坏的说法中正确的是 a 臭氧层被破坏后到达地面的太阳辐射增加 地表热带范围扩大b 使用冰箱 空调释放大量氟氯代烃化合物 造成臭氧层空洞c 臭氧层破坏主要集中在寒冷的冬季 臭氧含量低于300du即可认为形成了空洞d 臭氧层空洞 将会造成温室效应 解析 选b 臭氧层破坏的主要原因是氟氯代烃的释放 b正确 从图中可以看出 臭氧层空洞最严重的季节是冬季 但臭氧的含量低于200du才是形成空洞 c错 形成臭氧空洞后 辐射到地球表面的紫外线含量将会增高 但并不会使热带范围增大 a错 d项中臭氧层空洞不是造成温室效应的原因 错误 方法规律 人类活动对臭氧层的影响人类活动对臭氧层的影响 主要表现为对消耗臭氧层物质的生产 消耗和排放方面 大气中的臭氧可以与许多物质起反应而被消耗和破坏 在所有与臭氧起反应的物质中 最简单而又最活泼的是含碳 氢 氯和氮几种元素的化学物质 如一氧化二氮 n2o 水蒸气 h2o 四氯化碳 ccl4 甲烷 ch4 和现在最受重视的氟氯代烃等 这些物质在低层大气层正常情况下是稳定的 但在平流层受紫外线照射活化后 就变成了消耗臭氧的物质 这种反应消耗掉平流层中的臭氧 打破了臭氧的平衡 导致地面紫外线辐射的增加 变式训练3 大气层中的臭氧层可以滤除大量的紫外线 保护地球上的生物 氟利昂 cf2cl2 可在光的作用下分解 产生氯原子 氯原子会对臭氧层产生长久的破坏作用 臭氧分子式为o3 有关反应为o3o2 o o3 cl clo o2 clo o cl o2 总反应为2o3 3o2 1 在上述臭氧变成氧气的过程中 cl是 a 反应物b 生成物c 中间产物d 催化剂 2 o3和o2是 a 同种物质b 同分异构体c 同素异形体d 氧的同位素 解析 1 从总反应2o3 3o2看 反应物和生成物中均无氯原子 a b均不正确 但生成的clo在下一步反应中又释放出氯原子 氯原子在整个反应过程中并没有发生变化 故氯原子是催化剂 2 o3和o2是由氧元素组成的不同单质 属于同素异形体 答案 1 d 2 c 变式训练4 2014 安阳高二检测 氮的氧化物 nox 破坏臭氧层可简单表示如下 o3 no no2 o2 no2 o no o2 这两个反应反复循环 对此叙述正确的是 a nox在第一个反应中作氧化剂b nox在破坏臭氧层中起反应物作用c 破坏臭氧层的过程可用化学方程式表示为o3 o 2o2d 破坏臭氧层的过程可用化学方程式表示为o2 o o3 解析 选c 将两个方程式相加 即可消去no和no2 得总反应式o3 o 2o2 在o3 no no2 o2的反应中 no作还原剂 类型三室内空气污染及治理 示范题5 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 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 装修材料及家具中往往含有甲醛等有毒气体 2 绿色植物在晚上只进行呼吸作用 不进行光合作用 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家用燃料燃烧 烹调和吸烟等产生的co co2 no no2 so2和尼古丁等 还有各种建筑和装饰材料挥发出来的除甲醛外的苯 甲苯 二甲苯及放射性元素氡等 可任写两种 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 植物只进行呼吸作用 吸收o2 呼出co2 示范题6 2014 南京高二检测 氡可从矿泉水 岩石 地下水 天然气 建筑材料中释放出来 它可通过呼吸进入人体 停留在呼吸道中 放出 射线 其衰变产物还能放出 射线 这些射线可诱发肺癌 关于氡的下列叙述正确的是 a rn的原子核内含有222个中子b rn位于元素周期表中第6周期 a族c rn的化学性质不活泼 因此与任何物质都不能反应d 新铺大理石地面的居室 可常打开门窗换气 以减少氡对人体的危害 解析 选d 中子数 质量数 质