鲁科版选修1 主题1课题1关注空气质量 学案.doc

化学鲁科版选修1主题1课题1关注空气质量学习要求学习要点1.知道空气污染指数(api)、光化学烟雾的概念。2了解影响空气质量的因素、室内空气污染的来源。3了解二氧化碳、二氧化氮和可吸入颗粒物的含量对大气质量的影响。4了解酸雨形成过程中所涉及的化学反应方程式。5通过空气质量报告反映的内容，认识空气质量对人类生存的影响，增强环保意识。1.二氧化碳、二氧化氮和可吸入颗粒物的含量对大气质量的影响。2酸雨形成过程中所涉及反应的化学方程式。3减少二氧化碳污染所采取的措施。4减少室内空气污染应采取的有效措施。一、从空气质量报告谈起1主要污染物：目前，空气质量报告中涉及的污染物主要是_、_和_。2空气污染指数是将_进行简化处理而得出的简单数值。api作为衡量空气质量好坏的指标，其数值_，空气质量越好。api在空气污染指数分级标准中所对应的级别就是当日的_级别。3氮氧化物及其来源：大气污染所指的氮氧化物主要是指_和_。氮氧化物的人为来源主要是_，_则是城市大气中氮氧化物的主要来源之一。4光化学烟雾及其治理：_和_受到太阳紫外线的照射，会发生一系列由光引发的复杂的化学变化即_，产生大量的臭氧(o3)和过氧乙酰硝酸酯(pan)等有毒物质。这些有毒物质混合在一起形成的一种浅蓝色烟雾，称为_。要治理这种烟雾，可采取的措施有_。5二氧化硫及其治理：形成酸雨的主要物质之一是_。治理燃煤产生的二氧化硫常用石灰石石膏法，其中主要反应的化学方程式为_，_。6臭氧层受损：臭氧层是指距地面_ km的大气平流层中集中了自然界中90%的臭氧。其作用是吸收来自太阳的大部分_，可防止地球上的生物受太阳紫外线的伤害。7可吸入颗粒物与呼吸系统疾病可吸入颗粒物(pm10)在大气中可_，含量高时会导致_降低。可吸入颗粒物及其吸附的其他有毒物质，被吸入人体内会聚积在_中，引发多种疾病。减少大气中的可吸入颗粒物要从源头_和_着手。消除工业烟尘可采取的措施：_、_和_等。为减少因风扬起的灰尘，应尽量保持_，减少_，拆房作业时必须_，另外，_可以过滤多种大气污染物，净化大气，因此，_是防治大气污染的有效措施。预习交流随着近代工业的迅速发展，人类向大气中排放大量烟尘和有害气体，正在对大气造成污染。历史上也曾多次发生过因大气污染对人类造成危害的事件。你知道大气污染的主要污染物是什么吗？影响空气质量的主要因素是什么？酸雨有哪些危害？二、室内空气污染不可忽视1厨房的主要污染：厨房是室内空气污染严重的空间，其污染主要来自两个方面：一是煤、煤气、液化气等燃烧产生的_、_、_、_等造成的污染；二是烹饪菜肴时产生的_造成的污染。2装饰材料挥发出的_、_等有害物质会对室内空气造成污染。3吸烟：吸烟是严重污染室内空气的因素。烟草燃烧释放的烟雾中含有_、_、_、_等多种有害物质。其中_又称尼古丁，是使人吸烟成瘾的物质；烟雾中的_极易与人体血液中的_结合，减少血液的载氧量，增加心脏负担。预习交流1装修过的新房、建筑材料和装修材料及胶黏剂主要释放哪种有害气体？室内污染之一是放射性物质，指的是什么？2香烟燃烧产生的烟雾中，含有哪些有害物质？如何检验？答案：一、1.二氧化硫二氧化氮可吸入颗粒物(pm10)2某种污染物浓度越小空气质量3一氧化氮二氧化氮化石燃料的燃烧汽车尾气4氮氧化物碳氢化合物光化学反应光化学烟雾对汽车尾气进行净化处理5二氧化硫caco3so2=caso3co22caso3o2=2caso462035紫外线7长时间存在大气能见度呼吸系统工业烟尘灰尘改造锅炉提高燃烧效率安装有效的除尘设备路面清洁裸露地面的面积先用水喷淋植物植树造林预习交流：答案：大气污染的主要污染物有二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物。影响空气质量的主要因素有两个：一个是污染物的排放量，另一个是气象条件。酸雨的危害很大，主要表现是：使土壤酸性增强，直接破坏农作物、草原和森林；使湖泊酸化，造成鱼类等死亡；加速建筑物、桥梁、工业设备、电信电缆等的腐蚀。二、1.一氧化碳二氧化碳二氧化硫氮氧化物油烟2苯甲醛3烟碱co醛类苯并(a)芘烟碱co血红蛋白预习交流：答案：1.装修过的新房、建筑材料和装修材料都释放出多种、大量的有害物质。一般的房屋装修材料和胶黏剂都能释放甲醛，甲醛对人体有严重的危害。许多种花草都有吸收有害物质的功能，如常春藤和铁树可以吸收苯，吊兰、芦荟、虎尾兰可以吸收甲醛等。氡可能是最易为人们所忽视的室内污染之一，但也是危害后果最为可怕的污染物之一。氡污染的主要来源是室内地基土壤中和一些建筑材料、装修材料中放出的氡。氡可对人体造成辐射危害。2香烟燃烧产生的烟雾中，一般含有低级的醛类、一氧化碳和烟碱等多种物质。低级的醛一般易溶于水，该水溶液与新制cu(oh)2悬浊液加热后生成砖红色cu2o沉淀。烟碱难溶于水，易溶于酒精，能将hgcl2还原为hg2cl2白色沉淀或黑色hg沉淀，可用该方法检验烟碱的存在。一氧化碳气体难溶于水，它易与新鲜的动物血液发生作用，使血液的颜色由深红色变为鲜红色，可用该方法检验一氧化碳的存在。在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点一、空气质量报告下表摘自国家环境检测中心公布的某时间我国部分大城市空气检测周报。城市污染指数首要污染物空气质量级别北京92tsp天津82tsp长春103tsp上海74nox杭州67tsp福州42厦门25济南76tsp武汉83nox深圳77nox汕头54成都87tsp重庆98sox贵阳69tsp注：tsp空气中飘尘，nox含氮氧化物，sox硫的氧化物(1)经济特区中，空气质量最好的城市是_，直辖市中空气质量最差的城市是_。(2)最容易出现酸雨的城市是_。为预防城市出现酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的so2，工业上将生石灰或石灰石和含硫煤混合使用。请写出有关“固硫”反应的化学方程式：_。空气质量报告涉及的内容有哪些？影响空气质量的主要因素是什么？1.人们常用污染指数定量描述各污染物的污染程度。2污染指数是根据某种污染物的浓度计算出来的，是简单的数值形式。3污染指数最大的污染物就是当日的首要污染物。4首要污染物的污染指数作为当日的空气污染指数(api)。5一般按如下步骤确定空气污染指数：(1)每日定时测定该地区空气中各种污染物的浓度。(2)将各污染物的浓度换算为污染指数。(3)选取污染指数最大的污染物为首要污染物，首要污染物的污染指数即为该地区的空气污染指数。例如，某地区某一天各种污染物的污染指数分别为：so276，no250，可吸入颗粒物132，则该地区当日的首要污染物是可吸入颗粒物，当日的空气污染指数为132。6空气污染指数越小，空气质量越好，对人体健康越有利。二、氮氧化物与光化学烟雾稀薄燃烧是指汽油在较大空/燃比(空气与燃油气的体积比)条件下的燃烧。随着全球能源危机的加剧，稀薄燃烧技术的研究受到了人们的重视，但稀薄燃烧时，常用的汽车尾气净化装置不能有效地将nox转化为n2。不同空/燃比时汽车尾气中主要污染物的含量变化如图所示。(1)稀薄燃烧技术除了能节约能源外，还具有的优点是_(填一项)。排放到大气中的nox会导致酸雨、_等环境问题(填一项)。(2)某校化学研究性学习小组的同学在技术人员的指导下，按下列流程探究不同催化剂对nh3还原no反应的催化性能。若控制其他实验条件均相同，在催化反应器中装载不同的催化剂，将经催化反应后的混合气体通入滴有酚酞的稀硫酸溶液(溶液的体积、浓度均相同)。为比较不同催化剂的催化性能，需要测量并记录的数据是_。(3)若某一催化剂能同时催化nh3等还原性气体与nox的反应。将该催化剂分别用于催化还原含等物质的量nox的两种气体：纯no气体，汽车尾气。消耗nh3的物质的量较多的可能是_(填字母)，原因是_。abc都有可能空气污染现象主要表现为哪些污染物？改善的措施有哪些？1.氮氧化物(1)所指的物质氮元素的氧化物有n2o、no、n2o3、no2、n2o4、n2o5共6种。氮的氧化物可以用nox表示。引起大气污染的氮的氧化物主要是no和no2。(2)人为来源氮氧化物的人为来源主要是化石燃料的燃烧。因为化石燃料在燃烧时产生高温，能使空气中的n2与o2发生化合反应：n2o22no。(3)危害导致酸雨和光化学烟雾等。2光化学烟雾(1)成因氮氧化物和碳氢化合物受到太阳紫外线的照射，发生一系列由光引发的复杂化学变化，产生大量的臭氧和过氧乙酰硝酸酯等有毒物质。这些有毒物质混合在一起形成了一种浅蓝色烟雾就是光化学烟雾。(2)危害光化学烟雾中的o3刺激人的呼吸系统而引起病变；过氧乙酰硝酸酯会刺激人的眼睛，引发皮肤癌等。(3)治理对汽车尾气进行净化处理，如给汽车安装尾气净化装置等。寻找化石燃料的替代能源，减少化石燃料的用量。研制新型动力汽车等，从根本上消除汽车尾气产生氮氧化物。三、二氧化硫与酸雨so2是大气污染物之一，为粗略地测定周围环境中so2的含量，某学生课外活动小组设计了如下图所示实验装置：(1)检查该装置的气密性时，先在试管中装入适量的水(保证玻璃导管的下端浸没在水中)，然后_(填写操作方法)时，将会看到_(填写实验现象)，则证明该装置的气密性良好。(2)向试管中加入0.000 5 moll1的碘水1.0 ml，用适量的蒸馏水稀释后再加入23滴淀粉溶液，配制成溶液a。测定指定地点的空气中so2的含量时，推拉注射器的活塞反复抽气，a溶液由_色变为_色时反应恰好完全进行，此时停止抽气，该反应的化学方程式为_。(3)我国环境空气质量标准中对每次空气质量测定中so2的最高浓度限值如下表：浓度限值/mgm3一级标准二级标准三级标准0.150.500.70该学生课外活动小组分成第一小组和第二小组，使用相同的实验装置和溶液a，在同一地点、同时测量空气中so2的含量。当反应恰好完全进行，记录抽气次数如下(假设每次抽气500 ml)。请将下表填写完整(计算时保留2位有效数字)：分组第一小组第二小组抽气次数120140so2含量/mgm3判断该地点的空气中so2的含量属于_(填数字)级标准，_(填“第一”或“第二”)小组的测定结果正确，另一小组实验结果产生较大偏差的原因是(两个小组所用装置和药品均无问题)_。在英国进行的一项研究表明，高烟囱可以有效地降低地表的so2浓度。在20世纪的6070年代的10年间，由发电厂排放出的so2的量增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，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。1.二氧化硫(1)来源燃煤、火山喷发等。(2)变化so2在空气中能够与h2o和o2发生以下反应：2so2o2 2so3，so3h2o=h2so4。(3)危害伤害人的呼吸系统，导致酸雨等。(4)燃煤脱硫钙基固硫将生石灰和含硫煤混合，借助以下反应将硫元素转移进固体物质caso4中：caoso2=caso3,2caso3o2=2caso4。烟道气脱硫煤烟中的so2在吸收塔内与洗液中的碳酸钙反应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙又被烟气中的氧气进一步氧化为硫酸钙。反应的化学方程式为：caco3so2=caso3co2,2caso3o2=2caso4。2酸雨(1)定义正常雨水因溶解了co2而呈弱酸性，只要是ph不小于5.6，雨水就是正常的，若ph小于5.6则是不正常的。人们将包括雨、雪、雹等ph5.6的酸性降水称为酸雨。(2)成因人类向大气中排入大量的so2和氮氧化物，这些氧化物在空气中转化为h2so3、h2so4、hno3等酸性物质，酸性物质溶解于降水中使得降水的ph5.6。(3)危害使土壤酸性增强，危害农作物、草原和森林；使湖泊酸化，造成鱼类等死亡；加速建筑物、桥梁、工业设备、电信电缆、文物古迹等的腐蚀。(4)防治控制硫氧化物和氮氧化物的排放；改变能源结构，开发利用氢能、太阳能、风能、水能等清洁能源，从根本上解决问题。四、室内空气污染实验内容和步骤现象原因、结论如上图所示组装实验装置，点燃香烟，从装置尾部抽气，使烟雾依次通过各试管。检验是否含有醛类：取下装有蒸馏水的a试管，从中取出5 ml溶液倒入另一个试管，加入新制的氢氧化铜悬浊液2 ml，用酒精灯加热后，观察发生的现象。检验是否含有一氧化碳，观察b试管中新鲜动物血颜色的变化。检验是否含有烟碱：取下装有酒精溶液的c试管，直接滴入几滴hgcl2溶液，若有沉淀生成则说明有烟碱。_实验注意问题：1.凝固了的血液不易与一氧化碳发生作用，因此动物血液要用新鲜的，且要加入抗凝血剂(如柠檬酸钠溶液)。2hgcl2有剧毒，使用时务必十分小心。3烟碱(nicotine)又称尼古丁，是存在于烟草中的一种生物碱。为什么说吸烟不可小看的污染？防止居室空气污染，我们应该采取什么措施？1.厨房污染(1)燃料燃烧产生co、co2、so2、nox等。(2)烹调产生的油烟含丙烯醛、苯并(a)芘等。(3)危害：丙烯醛对鼻、眼、咽喉黏膜有较强的刺激作用。2装饰材料污染(1)装饰材料挥发出的苯、甲醛等有害物质对室内空气造成污染。(2)危害：苯的吸入量达到一定程度可导致再生障碍性贫血，甚至引发癌症。甲醛可导致人体嗅觉功能异常、肝脏功能异常和免疫功能异常。3吸烟污染(1)烟草燃烧释放的烟碱、一氧化碳、醛类、苯并(a)芘等有害物质造成的污染。(2)危害：大量烟碱抑制中枢神经系统，甚至导致死亡。一氧化碳易与人体血液中的血红蛋白结合，减少载氧量，增加心脏负担。答案：一、活动与探究：答案：(1)厦门重庆(2)重庆caoso2=caso3,2caso3o2=2caso4解析：(1)空气污染指数越小，空气质量越好。(2)酸雨主要是由于so2的排放引起的。只有重庆因首要污染物是sox而最容易出现酸雨。思考与交流：答案：影响空气质量的主要因素有两个：一个是污染物的排放量，另一个是气象条件。在同等污染排放情况下，天气晴朗、日照充足，有利于空气对流，能加速污染物的扩散；降水则可以使二氧化硫和颗粒物的浓度降低。而当对流层中某层空气的温度随高度的增加而上升时，将抑制大气对流，影响污染物的稀释和扩散，造成污染物聚集，增加污染物的危害，这也是相邻两天的空气质量有时差别很大的主要原因。二、活动与探究：答案：(1)减少co和碳氢化合物的污染光化学烟雾(或破坏臭氧层)(2)溶液显色所需要的时间(3)a汽车尾气中含有一定量的co和碳氢化合物，少消耗nh3；或b汽车尾气中含有一定量的no2，多消耗nh3；或c汽车尾气中同时含有co、碳氢化合物等还原性气体和no2等氧化性气体，二者相对含量的不同可导致消耗nh3的增多或减少解析：本题以燃油气燃烧过程产生污染这一社会关注问题为背景，考查了环保知识和探究催化剂性能的过程及问题分析，这是一道开放性、探究性很好的试题，侧重考查了学生的自学能力、分析探究问题的能力，要求学生平日要善于思考和分析，关注社会热点，善于运用所学知识解释和解决生活中遇到的实际问题、做到理论联系实际。(1)因燃油气燃烧过程中可产生对空气有污染的co、nox、碳氢化合物等大气污染物，结合“空/燃比”的含义和题图可以推知，增大“空/燃比”可以减少co、碳氢化合物的排放从而减少污染，根据课本知识可推出排放到大气中的nox可导致酸雨及光化学烟雾(或破坏臭氧层)而引起的环境污染。(2)因实验的目的是探究催化剂的催化性，而从所给的探究步骤中，有滴有酚酞的稀硫酸(该溶液为无色)，所以肯定是利用nh3与硫酸的酚酞溶液作用显红色的快慢来检测催化性能。只要记录显色所需时间即可。(3)根据氧化还原反应中电子得失守恒原则可推知，若汽车尾气中含有一定量的co和碳氢化合物，因它们也可以还原nox，则所消耗氨气就少，若汽车尾气中含no2，则因no2也可氧化nh3，则消耗的氨气就多。思考与交流：答案：(1)(2)改善空气质量的措施控制化石燃料的使用；开发新能源，调整现在的能源结构；植树造林，增大绿化面积以抑制环境恶化。三、活动与探究：答案：(1)向外轻轻拉动注射器的活塞浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出(2)蓝无so2i22h2o=h2so42hi(3)分组第一小组第二小组抽气次数120140so2含量/mgm30.530.46三第一抽气速度过快，造成空气中so2无法与碘水充分反应产生较大的误差解析：本题借助化学反应：i2so22h2o=h2so42hi来测定空气中so2的含量，进而确定空气质量，由于淀粉遇i2变蓝色，所以可以用淀粉作指示剂，当溶液由蓝色变为无色时，表明空气中的so2和i2恰好反应。n(i2)0.000 5 moll11.0103 l5.0107 mol恰好反应时，n(so2)n(i2)5.0107 molm(so2)5.0107 mol64 gmol13.2105 g3.2102 mg第一小组抽气120次，空气体积为120500 ml6104 ml6102 m3第二小组抽气140次，空气体积为140500 ml7104 ml7102 m3第一小组so2的含量为0.53 mgm3第二小组so2的含量为0.46 mgm3思考与交流：答案：从全球环境保护的角度，这种方法是不可取的，因为造高烟囱并不能减少so2的排放总量。虽然这种做法减少了本地的so2在地表空气中的含量，但这只是将so2污染转嫁到其他地区的结果。解析：可以从是否真的减少了so2的排放量来考虑，抓住其本质进行探讨。四、活动与探究：答案：在步骤中，现象是加热后的试管产生了红色沉淀，结论是香烟燃烧产生的烟雾中含醛类；在步骤中，现象是新鲜的动物血液的颜色由深红变为鲜红，结论是香烟燃烧产生的烟雾中含有一氧化碳；在步骤中，现象是试管内产生了白色沉淀，结论是香烟燃烧产生的烟雾中含有烟碱。思考与交流：答案：吸烟是严重污染室内空气的因素；香烟燃烧产生的烟雾中存在着许多对人体健康有害的物质，包括co、链烯等还原性气体，还包括烟碱(尼古丁)、醛类(如苯甲醛)和胺类(如联苯胺)以及毒性很强的二口恶英等。危害：烟碱是使人吸烟成瘾的物质。少量烟碱能引起中枢神经兴奋，大量烟碱则能抑制中枢神经系统，甚至使心脏麻痹而导致死亡。烟碱还会减弱人体的免疫功能。烟雾中的一氧化碳极易与人体血液中的血红蛋白结合，从而减少血液的载氧量，增加心脏负担。了解关于室内空气污染的相关知识，我们要注意保持室内的清洁卫生，为自己和家人营造一个空气清新的居住环境。防止居室空气污染，最主要的是要保护居室内空气清新，具体措施如下：讲究厨房卫生，减少厨房污染。例如，安装抽油烟机，炒菜时油温不要过高，及时清除厨余垃圾等。合理使用杀虫剂、消毒剂、清洁剂和化妆品等。家庭装修要尽量简单，遵循经济实用和美观舒适的原则。装修后的房间不宜立即入住，应当通风一段时间，最好经过环保检测合格后再入住。居室中要适当绿化。一些花草能吸收有害物质，例如，铁树可以吸收苯，吊兰、芦荟等可以吸收甲醛等。购买家具时要选择正规企业生产的，符合国家标准的环保家具。1广州在2010年承办了第16届亚运会。下列措施有利于节能减排、改善环境质量的有()。在大亚湾核电站已安全运行多年的基础上，广东将继续发展核电，以减少火力发电带来的二氧化硫和二氧化碳排放问题积极推行“限塑令”，加快研发利用二氧化碳合成的聚碳酸酯类可降解塑料加速建设地铁、轻轨等轨道交通，促进珠三角城市一体化发展、减少汽车尾气排放发展低碳经济、循环经济、推广可利用太阳能、风能的城市照明系统使用生物酶降解生活废水中的有机物，使用填埋法处理未经分类的生活垃圾abcd2汽车排放的尾气中因含有氮的氧化物而污染大气，产生氮的氧化物的主要原因是()。a燃烧含氮化合物燃料引起的b燃烧含铅汽油引起的c由于燃烧不充分引起的d在汽缸中氮气被氧化生成的3汽车尾气(含有烃类、co、so2和no等物质)是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂钯合金作催化剂)。它的特点是使co和no反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及so2的转化。(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式_。(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是_。(3)控制城市空气污染源的方法可以有_。a开发氢能源 b使用电动车c植树造林 d戴上呼吸面具4已知氢氧化钙在水中存在下列溶解过程，当溶解速率等于结晶速率时，有ca(oh)2(固) ca22oh。在火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有so2、o2、n2、co