高考化学二轮复习考点微专题28非金属氧化物的污染与防治（解析版）

微专题28非金属氧化物的污染与防治1．硫的氧化物(1)来源：含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。(2)危害：危害人体健康，形成酸雨(pH小于5.6)。(3)治理：燃煤脱硫，改进燃烧技术。(4)硫酸型酸雨的形成途径途径1：空气中飘尘的催化作用，使2SO2＋O2eq\o(=,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3、SO3＋H2O=H2SO4。途径2：SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2=2H2SO4。2．SO2的污染与防治四种常见的SO2尾气处理方法方法一：钙基固硫法为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为CaO＋SO2eq\o(=,\s\up17(△))CaSO3，2CaSO3＋O2eq\o(=,\s\up17(△))2CaSO4，总反应的化学方程式为2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up17(△))2CaSO4。方法二：氨水脱硫法该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为2NH3＋SO2＋H2O=(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3＋O2=2(NH4)2SO4(或生成NH4HSO3，然后进一步氧化)。方法三：钠、碱脱硫法钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，发生反应的化学方程式为2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2=Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3。方法四：双碱脱硫法先利用烧碱吸收SO2，再利用熟石灰浆液进行再生，再生后的NaOH可循环使用，化学反应原理为①吸收反应：2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，2Na2SO3＋O2=2Na2SO4。②再生反应：Na2SO3＋Ca(OH)2=CaSO3↓＋2NaOH，Na2SO4＋Ca(OH)2=CaSO4↓＋2NaOH。3．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。完成下表中NO和NO2的比较：NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶于水易溶于水化学性质与O2反应2NO＋O2===2NO2—与H2O反应—3NO2＋H2O=2HNO3＋NONO、NO2均能与NH3反应生成N2：4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))5N2＋6H2O；8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))7N2＋12H2O。4．氮氧化物对环境的污染及防治(1)常见的污染类型①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面形成酸雨。③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。(2)常见的NOx尾气处理方法①碱液吸收法2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)，一般适合工业尾气中NOx的处理。NOx与NaOH溶液反应的有关问题分析(1)NO2能被NaOH溶液吸收生成两种盐。(2)NO不能被NaOH溶液吸收。(3)n(NO2)∶n(NO)≥1时，NO2、NO的混合气体能完全被NaOH溶液吸收。②催化转化法在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)；NOx与CO在一定温度下催化，转化为无毒气体(N2和CO2)，此法一般适用于汽车尾气的处理。【专题精练】一、SO2的污染与防治1．(1)下列物质中，可形成酸雨的是________。A．二氧化硫 B．氟氯代烃C．二氧化碳 D．甲烷(2)现有以下几种措施：①对燃煤产生的尾气进行脱硫处理；②少用原煤做燃料；③燃煤时鼓入足量空气；④开发清洁能源。其中能减少酸雨产生的措施是________。A．①②③ B．②③④C．①②④ D．①③④【答案】(1)A(2)C【解析】(1)SO2溶于雨水生成亚硫酸，进而被空气中的氧气氧化为硫酸，降落到地面即为酸雨；氟氯代烃破坏臭氧层；CO2、CH4均属于温室气体，不能形成酸雨。(2)二氧化硫是形成酸雨的主要原因，而大气中二氧化硫的主要来源之一是含硫燃料(包括煤、石油、天然气等)的燃烧，所以减少酸雨的重要措施是对煤等燃料进行脱硫处理，或者开发新能源来代替煤等燃料。2．食品、大气、工业尾气中SO2均需严格检测或转化吸收，下列有关SO2的检测或吸收方法正确的是()A．滴定法：用酸性KMnO4溶液滴定葡萄酒试样以测定葡萄酒中SO2的浓度B．沉淀法：用Ba(OH)2溶液沉淀SO2，然后将沉淀在空气中洗涤、过滤、干燥、称重以测定大气中SO2的浓度C．氨酸法：用氨水吸收尾气中的SO2后再将吸收液与硫酸反应，将富集后的SO2循环使用D．石灰­石膏法：常温下用石灰石吸收尾气中的SO2得到CaSO3，再经氧化可用于生产石膏【答案】C【解析】A项，葡萄酒中的乙醇也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，对SO2的检测有干扰；B项，大气中的CO2能被Ba(OH)2溶液沉淀，对SO2的检测有干扰；C项，氨水吸收SO2生成(NH4)2SO3或NH4HSO3，(NH4)2SO3或NH4HSO3与硫酸反应能产生SO2，SO2可以循环使用；D项，石灰石吸收SO2，需要在高温下才能进行。SO2对环境的污染及治理3．如图所示是一种综合处理SO2废气的工艺流程，若每步都完全反应。下列说法正确的是()A．溶液B中发生的反应为2SO2＋O2=2SO3B．可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液C中是否含有Fe3＋C．由以上流程可推知氧化性：Fe3＋>O2>SOeq\o\al(2－,4)D．此工艺的优点之一是物质能循环利用【答案】D【解析】酸性Fe2(SO4)3溶液能吸收SO2，反应的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,)4＋4H＋。溶液B中通入空气发生反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O。其氧化性：O2＞Fe3＋，A、C两项错误；溶液C中含有Fe2(SO4)3，可用KSCN溶液检验Fe3＋，B项错误；Fe2(SO4)3可循环利用，D项正确。4．如图所示，硫酸工业中产生的SO2通过下列过程既能制得H2SO4又能制得H2。请回答：(1)该过程可循环利用的物质是________(写化学式)。(2)该过程总反应的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)I2和HI(2)SO2＋2H2O=H2SO4＋H2【解析】根据题给流程和信息知，反应Ⅰ为SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI，反应Ⅱ为2HI=H2↑＋I2。(1)分析题给流程知该过程可循环利用的物质是I2和HI。(2)根据题给流程和信息知，该过程总反应的化学方程式是SO2＋2H2O=H2SO4＋H2。二、氮氧化物对环境的污染及防治1．研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是()A．雾和霾的分散剂相同B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关【答案】C【解析】雾和霾的分散剂均为空气，A项正确；结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4，B项正确；根据图示可知空气中NOx、SO2等分别转化为HNO3、H2SO4后，吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4，即NH3是形成无机颗粒物的反应物，C项错误；过度施用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D项正确。2．汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为①2NO2=2NO＋2O，②2NO＋O2=2NO2，③O＋O2=O3。下列对该反应过程及生成物叙述正确的是()A．NO2起催化剂作用B．NO起催化剂作用C．NO2只起氧化剂作用D．O3与O2互为同分异构体【答案】A【解析】反应过程①＋②得O2=2O，③O＋O2=O3，NO2起催化剂作用，反应过程中NO2还做氧化剂，A项正确，B、C项错误；O3与O2不是同分异构体，互为同素异形体，D项错误。3．NO2可以用氢氧化钠溶液吸收，或在一定条件下用氨与其反应使之转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是2NO2＋2NaOH=M＋NaNO3＋H2O，8NH3＋6NO2=7X＋12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是()A．NaNO2、N2B．HNO2、N2C．NO、HNO3D．N2、N2【答案】A4.随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是()A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up15(催化剂))4CO2＋N2【答案】D【解析】反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2=2NO2,2NO2＋4CO=N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up15(催化剂))4CO2＋N2。5．氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物，必须进行处理。(1)汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。①汽车尾气中的CO来自于_____________________________________________________，NO来自于__________________________。汽车尾气对环境的危害主要有________(至少填两种)。②汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。反应的化学方程式可表示为___________________________________________________________________________________________________________。(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))7N2＋12H2O。同温同压下，3.5LNH3恰好将3.0LNO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是________。(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后，得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_______