高中化学人教版化学与生活第四章保护生存环境第一节改善大气质量 微课

第四章保护生存环境第一节改善大气质量教学目标：1．知道大气主要污染物，能说出减少或消除大气污染物的原理和方法。2．知道甲醛是一种居室空气污染物；了解其对人体的危害。3．了解燃料脱硫、废气处理中的化学原理和应用。教学重点：知道大气主要污染物，能说出减少或消除大气污染物的原理和方法。活动与探究：①调查、讨论燃烧化石燃料对环境可能造成的污染与治理途径。②实验：一氧化碳的毒性。③讨论：在田间或市区焚烧植物秸秆或枝叶以及垃圾的危害。④查阅资料：室内甲醛、放射性气体氡的来源及其危害，讨论如何减少、避免其对居室空气的污染。课时划分：两课时教学过程：一课时[播放]诗朗诵：挪威剧作家易卜生1865年所作的一首诗污染●易卜生英国令人窒息的煤烟慢慢散落到乡间玷污绿色世界扼杀所有生命毒烟蔓延遮天蔽日，翠谷失色[解读]诗中所指的英国工业污染的相关背静。[板书]第四章保护生存环境第一节改善大气质量尽量乘坐公共汽车在房前屋后种树随手关灯，节约用电少用室内杀虫剂尽量乘坐公共汽车在房前屋后种树随手关灯，节约用电少用室内杀虫剂尽量利用太阳能自己不吸烟，奉劝别人不吸烟不燃放烟花爆竹不焚烧秸秆不滥烧可能产生有毒气体的物品[思考与交流]1、请你就每件小事谈一谈为什么做这些小事可保护环境。2、你能做到的保护大气环境的小事还有那些？请补充。3、你所知道的大气成分有那些？[投影][讲述]我们的地球被大气保卫着，大气为各种生物的生存提供了条件。但是近半个世纪以来，工业和交通运输迅速发展，城市人口高度集中，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。[板书]一、大气污染的危害[学生阅读]P78最后一自然段。[回答]大气污染物根据可分为颗粒污染物，硫的氧化物＿＿＿＿＿，氮的氧化物＿＿＿＿＿，＿＿＿，碳氢化合物，以及＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等。＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿都能产生大气污染物。[板书]大气主要污染物：二氧化硫、碳氧化物、氮氧化物、碳氢化物、飘尘、煤尘等。[投影]图4-2大气污染物主要来源[讲述]大气污染的危害：危害人体健康；影响植物生长；破坏建筑材料。例如形成酸雨，破坏臭氧层，改变地球气候等“温室效应”与全球变暖。[板书]1、酸雨[思考]正常雨水的PH值小于7，为什么？[回答]正常雨水偏酸性，pH值约为6～7，这是由于大气中的CO2溶于雨水中，形成部分电离的碳酸：CO2（g）+H2OH2CO3H++HCO3－[讲解]酸雨通常是指pH小于的降水，是大气污染现象之一。首先用酸雨这个名词的人是英国化学家史密斯。1852年，他发现在工业化城市曼彻斯特上空的烟尘污染与雨水的酸性有一定关系，报导过该地区的雨水呈酸性，并于1872年编著的科学著作中首先采用了“酸雨”这一术语。[板书]（1）酸雨是pH值小于的降水（包括雨、雪、霜、雾、露、雹、霰）的总称。[讲解]酸雨形成原因：酸雨的形成是一个复杂的大气化学和大气物理过程，主要是由废气中的SOx和NOx造成的。汽油和柴油都有含硫化合物，燃烧时排放出SO2，金属硫化物矿在冶炼过程也要释放出大量SO2。这些SO2通过气相或液相的氧化反应产生硫酸，其化学反应过程可表示为2SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4SO2+H2O=H2SO32H2SO3+O22H2SO4大气中的烟尘、O3等都是反应的催化剂，O3还是氧化剂。燃烧过程产生的NO和空气中的O2化合为NO2，NO2遇水则生成硝酸和亚硝酸，其反应过程可表示为2NO+O2=2NO22NO2+H2O=HNO3+HNO2[板书]（2）酸雨形成原因：2SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4SO2+H2O=H2SO32H2SO3+O22H2SO42NO+O2=2NO22NO2+H2O=HNO3+HNO2[讲解]酸雨对环境有多方面的危害：使水域和土壤酸化，损害农作物和林木生长，危害渔业生产(pH值小于，鱼类就会消失)；腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹，也危害人类键康。因此酸雨会破坏生态平衡，造成很大经济损失。此外，酸雨可随风飘移而降落到几千公里以外，导致大范围的公害。因此，酸雨已被公认为全球性的重大环境问题之一。我国因大量使用煤炭燃料，每年由于酸雨污染造成的经济损失达200亿元左右。我国酸雨区的降水酸度仍在升高、面积仍在扩大。[板书]（3）酸雨危害[投影]教师提供环保素材的有关信息。[录象]有关酸雨的几段录像。[学与问]如何防止酸雨？[交流]酸雨治理：调整能源结构，开发新能源，减少使用煤、石油、天然气等化石燃料，减少工业废气排放等。大力植树造林严禁乱砍滥伐。政府部门合理规划、制定标准、加强检测。（链接到东营市大气质量监测中心，分析当天的大气质量）

[板书]2、臭氧层受损[投影][讲解]臭氧由三个氧原子组成，而且非常稀少；1千万个大气分子中只有三个臭氧分子。千万不要小看这层薄薄的臭氧，它有效遮挡住阳光中有害的紫外线，对于波长越短、对生命危害越强的紫外线，臭氧的吸收作用也就越强；因此，只有长波紫外线UV-A（波长>320nm）和少量中波UV-B能够辐射到地面。臭氧层就象撑在空中的一把伞，保护着地球上的生灵免遭短波紫外线的伤害。亿万年来，万物生灵在臭氧层保护伞的荫护下得以生存和繁衍。[投影]臭氧空洞被定义为臭氧的浓度较臭氧空洞发生前减少超过30%的区域。1987年10月，南极上空的臭氧浓度降到了1957～1978年间的一半，臭氧空洞面积则扩大到足以覆盖整个欧洲大陆。从那以后，臭氧浓度下降的速度还在加快，有时甚至减少到只剩30%；臭氧空洞的面积也在不断的扩大，1994年10月17日观测到的臭氧空洞曾一度蔓延到了南美洲最南端的上空。[板书]（1）臭氧空洞形成机理[例题]南极臭氧洞是英国的南极考查队在南极的哈利湾测定臭氧浓度时发现的。（1）空调器和电冰箱中用作制冷剂的氟里昂，是造成臭氧层破坏的主要物质。氟里昂的化学名称叫做二氟二氯甲烷，可用氟化氢和四氯化碳在一定条件反应制得，其化学方程式为___________________。二氟二氯甲烷_________（有，没有）同分异构体。（2）氟里昂（如CCl2F2久的破坏作用（臭氧的分子式为O3）。有关反应为：O3O2+OCl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2总反应为：2O3→3O2在上述臭氧变为氧气的反应过程中，Cl是A.反应物B.生成物C.中间产物D.催化剂（3）因为氟里昂能破坏臭氧层，所以国际环保组织倡导人们使用_______冰箱，以保护臭氧层。答案：2、（1）CCl4+2HF=CF2Cl2+2HCl；没有（2）D（3）无氟[讲述]臭氧层破坏对环境的作用、危害●臭氧层损耗意味着太阳产生的大量紫外线将直接辐射地面，导致人类皮肤癌和白内障发病率增高，并抑制人体免疫系统功能；●破坏植物光合作用，农作物受害减产；●破坏海洋生态系统的食物链，导致生态平衡的破坏；●对流层空气中臭氧含量的增加，还会引起光化学烟雾危害森林、农作物、建筑物等，并会造成人的机体平衡失调。[板书]（2）臭氧层危害[讲解]国际组织《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》及其该《议定书修正》规定了15种氯氟烷烃（CFCs）、3种哈龙、40种含氢氯氟烷烃（HCFCs）、34种含氢溴氟烷烃（HBFCs）、四氯化碳（CCl4）、甲基氯仿（CH3CCl3）和甲基溴（CH3Br）为控制使用的消耗臭氧层物质。近年来的研究发现，核爆炸、航空器发射、超音速飞机将大量的氮氧化物注入平流层中，也会使臭氧浓度下降。NO对臭氧层破坏作用的机理为：O3＋NO→O2＋NO2，O＋NO2→O2＋NO,总反应式为：O＋O3→2O2。[板书]（3）治理方法：逐步减少和禁止使用氟里昂，普及无氟冰箱、空调。[资料]1987年9月，36个国家和10个国际组织的140名代表和观察员在加拿大蒙特利尔集会，通过了大气臭氧层保护的重要历史性文件《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。1990年通过《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》伦敦修正案，1992年通过了哥本哈根修正案。到目前为止，缔约方已达165个之多，反映了世界各国政府对保护臭氧层工作的重视和责任。不仅如此，联合国环境署还规定从1995年起，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”，以增加世界人民保护臭氧层的意识，提高参与保护臭氧层行动的积极性。我国已于1999年7月1日冻结了氟利昂的生产，并将于2023年前全部停止生产和使用所有消耗臭氧层物质。[板书]3、温室效应与全球气候变暖：CO2、CH4、H2O、氟氯代烷[阅读]科学视野—氟里昂的功与过[思考与交流]阅读资料卡片，探讨温室效应与气候变暖问题。[小结]略[作业]P881、2、3、4板书计划第四章保护生存环境第一节改善大气质量一、大气污染的危害大气主要污染物：二氧化硫、碳氧化物、氮氧化物、碳氢化物、飘尘、煤尘等。1、酸雨（1）酸雨是pH值小于的降水（包括雨、雪、霜、雾、露、雹、霰）的总称。（2）酸雨形成原因：2SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4SO2+H2O=H2SO32H2SO3+O22H2SO42NO+O2=2NO22NO2+H2O=HNO3+HNO2（3）酸雨危害2、臭氧层受损（1）臭氧空洞形成机理（2）臭氧层危害（3）治理方法：逐步减少和禁止使用氟里昂，普及无氟冰箱、空调。3、温室效应与全球气候变暖：CO2、CH4、H2O、氟氯代烷。[课堂练习]1．目前，在我国城市环境中主要的大气污染物是A．CO2、Cl2、N2、酸雨B．NH3、CO2、NO、雾C．HCl、SO2、N2、粉尘D．SO2、NO2、CO、粉尘2．酸雨对人类的生存空间危害很大，酸雨形成的主要原因是A．汽车徘出的大量尾气中所含的一氧化碳D．燃烧石灰石产生的二氧化碳C．工业和民用上大量燃烧煤所产生的二氧化硫D．池塘底部冒出的沼气3．地球外层空间存在着微量的臭氧（O3）和氧原子（O），该臭氧层的存在能吸收和阻挡太阳有害的紫外线的强烈辐射。可是人为的大气污染物会破坏臭氧层，如超音速飞机排放的氮氧化物（NO和NO2），它们和O3及O发生如下反应：O3＋NO＝NO2＋O2；O＋NO2＝NO＋O2；这两个反应反复循环，其总反应方程式为：_______________________________________。氮的氧化物在破坏臭氧层的过程中起了________________________的作用。4.为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关"固硫"(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式：。5．下表是我国部分城市空气质量周报，阅读并回答下列问题：城市污染指数首要污染物空气质量级别城市污染指数首要污染物空气质量级别北京92TSPII济南76TSPII天津82TSPII武汉83NOxII哈尔滨96TSPII重庆98SOxII上海74NOxII贵阳69TSPII注：TSP——空气中的飘尘；NOx——氮的氧化物；SOx——硫的氧化物。（1）最容易出现酸雨的城市是____________________。为减少城市酸雨的产生，可采取的措施是________________①少用煤作燃料；②采用燃料脱硫技术；③向已酸化的土壤中加石灰；④开发新能源。（2）汽车尾气（含有CO、SO2与NO等物质）是城市空气的污染物，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个催化转换器，其特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，写出CO与NO反应的化学方程式____________________________________。控制城市汽车尾气对空气造成污染的方法是_______________①开发氢能源；②使用电动车；③植树造林；④戴呼吸面具。6．酸雨是指pH小于的各种大气降水，酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理现象，它是大气受污染的产物和表现。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，多数情况下以硫酸为主。燃料燃烧、火山喷发、枯死植物腐烂、从含硫的金属矿石中提炼金属的过程中都会产生二氧化硫，二氧化硫在空气中、云中发生化学反应形成硫酸。请根据以上材料。回答：(1)以上材料中，哪些是属于引起酸雨的人为因素?(2)用化学方程式表示SO2形成酸雨的过程。(3)酸雨不仅使土壤酸化，而且使土壤贫瘠，请说明酸雨使土壤贫瘠的原因。(4)你认为应该如何控制酸雨污染物，防止酸雨的危害。参考答案：1、D2、C3、略4、CaO＋SO2=CaSO3(2分),2CaSO3＋O2=2CaSO45、．（1）重庆②④（2）2CO+NO=N2+CO2①②③6、(1)燃料燃烧、从含硫的金属矿石中提炼金属；(2)SO2十H2O=H2SO3，2H2SO3十O2＝2H2SO4；或，SO3+H2O=H2SO4；(3)酸雨使土壤pH下降，抑制了土壤中微生物的繁殖，从而影响有机物的分解和生物的固氮能力，造成土壤贫瘠。(4)控制二氧化硫的人为排放量，积极推广燃料的脱硫技术，改革燃料燃烧的设备和装置，开发新型燃料。二课时[过渡]除了火山爆发、森林火灾等自然因素，人类活动是造成大气污染的主要原因。因此，如何有效的减少大气污染，改善大气质量，成为人们日益关注的问题。[板书]二、改善大气质量1、减少煤等化石燃料燃烧产生的污染[投影]煤的组成。根据组成思考煤燃烧的产物是什么？[讲述]我们目前使用得最多的燃料，仍是化石燃料（包括石油、煤、天然气等），它们都是古代动植遗体埋在地下经过长时间复杂变化而形成的，除含有C、H等元素外，还有少量S、N等元素，它们燃烧产生的CO、SO2、氮的氧化物等会对环境造成污染，形成酸雨。此外，煤的不充分燃烧，还产生CO，既造成浪费也造成污染。[分组讨论]我国是世界上耗煤量最大的国家之一，为减少煤对大气的污染请同学们讨论应采取那几方面措施？[讨论]老师参与………[交流]（1）改善燃煤质量。（2）改进燃烧装置和燃烧技术、改进排烟设备等。（3）发展洁净煤技术。开展煤的综合利用（4）调整和优化能源结构。[投影][讲解]就每一方面进行讲解：…洁净煤技术是高效、洁净的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制的技术。通过加工可减少煤的硫分、灰分；通过洁净、高效的燃烧可显著减排大量的SO2及一定量的CO2；通过转化可把煤转化为清洁的液体、气体燃料，使煤炭得到清洁的利用…。[板书]（1）改善燃煤质量。（2）改进燃烧装置和燃烧技术、改进排烟设备等。2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2（3）发展洁净煤技术。开展煤的综合利用。C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）（4）调整和优化能源结构。[过渡]在我国一些大城市，汽车等机动车排出的一些大气污染物如CO、NO、NO2和碳氢化合物等（如果使用含铅汽油，污染物中还含有含铅化合物），在相应大气污染物中含量可达到40%～50%，因此减少机动车尾气污染是改善大气质量的重要环节。[板书]2、减少汽车等机动车尾气污染（1）推广使用无铅汽油[阅读]最新医学研究进一步表明，大气中的铅污染主要来自机动车燃油中添加的抗爆剂──四乙基铅。汽车在行驶过程中通过尾气排放出的污染物主要是CO、NOX有机酸及含铅汽油产生的铅尘。四乙基铅是铅的最主要烷基化合物，挥发性强，易溶于有机溶剂和油脂中，有剧毒，除了通过呼吸进入人体外，它还能通过皮肤渗入人体，对人的中枢神经有严重的摧残作用。铅尘长期漂浮在大气中，可直接吸入人的肺里，引起各种疾病。铅可使人体造血功能衰退，引起肝功能障碍。我国对无铅汽油的推广使用也很重视．从1993年起在部分机动车辆试用无铅汽油．继北京之后，上海、广州、天津、西安、深圳等城市及其它重要经济特区和旅游区也已实施汽油无铅化。我国在2000年已实现汽油无铅化。被誉为汽车“绿色食品”的无铅汽油，一般是加入了甲基叔丁基醚[CH3O(CH3)3]作为高辛烷值组分。这种组分沸点较低，可以改善汽油的蒸发性能，对汽车的启动加速以及减少发动机活塞磨损和耗油量。[投影][例题]有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。（1）可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。例如，加入ＣＨ3ＯＣ（ＣＨ3）3来生产“无铅汽油”。ＣＨ3ＯＣ（ＣＨ3）3分子中必存在的原子间连接形式有_______（填写编号，多选倒扣）。①②③④（2）1980年我国首次制成一辆燃氢汽车，乘员12人，以50ｋｍ／ｈ行驶了40ｋｍ。为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济的制氢方法是_______（填写编号，多选倒扣）。①电解水；②锌和稀硫酸反应；③光解海水。其次，制得纯氢气后还需要解决的问题是_______（写出其中一个）。答案：（1）①③（2）③氢气的输送和贮存[板书]（2）在汽车尾气系统中装置催化转化器［阅读］有关内容，回答：汽车尾气中含有一氧化碳、一氧化氮等有毒气体，治理的方法是在汽车尾气的排放管上安装一个催化转换器，可有效降低＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等向大气排放，催化转化器常采用＿＿＿＿＿做催化剂。在催化剂前半部发生反应方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿在催化剂后半部发生反应方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。[投影][例题]某同学通过查阅资料，发现机动车尾气是由汽油等燃料燃烧或不完全燃烧产生的，含有CO2、CO、SO2、氮氧化物、挥发性有机物、固体颗粒等物质。由此，该同学推测汽油中含有碳以及少量的氮、硫等物质，汽油在燃烧过程中发生了如下化学反应：2C+O22CO（不完全燃烧）C+O22CO2（完全燃烧）S+O2SO2（1）该同学的推测________________（填“正确”或“不正确”）。理由是________。（2）请提出一条用化学手段治理汽车尾气的合理化建议：___________________。（3）为减少汽车尾气中污染物的排放量，政府规定，新车必须安装三元尾气处理装置。三元尾气处理装置是利用催化剂将汽车尾气中的三种主要污染物转化为无污染的气体。试写出在催化剂作用下，氨气还原NO2的化学方程式__________。在该反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为__________。解析：（1）汽油中不存在碳、氮、硫等元素的单质，所以该同学所列的化学方程式不能表示汽油在燃烧过程中产生有害物质的化学反应，故其推测是不正确的。（2）用化学手段治理汽车尾气，可采用改进发动机的结构，使汽油充分燃烧，或者在汽车发动机内安装转化器，加入催化剂，使尾气中的有害物质转化为无害物质（3）略［学与问］交流你所了解的汽车尾气的处理措施。［交流］采用燃料：液化石油气、电池、氢气、乙醇或甲醇、太阳能等［投影］[板书］3、减少室内污染[投影][讲述]室内环境是人们接触最频繁、最密切的外环境之一。室内空气质量的优劣能够直接关系到每个人的健康。由于人们生活水平的提高,家用燃料的消耗量、食用油的使用量、烹调菜肴的种类和数量等都在不断增加，随着化工产品的增多,大量的能够挥发出有害物质的各种建筑材料、装饰材料、人造板家具等民用化工产品进入室内。室内污染物的来源和种类日趋增多。据统计,至今已发现室内空气污染物约有300多种，其中最主要、最常见、危害最大的五种污染物质是：甲醛、苯、氨、氡、挥发性有机物（ＶＯＣ）。[回答］根据课本内容说出室内11种污染的分子式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。[讲述]CO是燃料不完全燃烧产生的污染物，若没有室内燃烧污染源，室内CO浓度与室外是相同的。CO与血红蛋白（Hb）结合成Hb·CO，使血红蛋白失去输送O2功能的缘故。CO进入血液后有如下平衡：CO＋Hb·O2O2＋Hb·CO，造成机体组织和细胞缺氧，对心血管系统、神经系统造成危害。还易造成低氧血症。

同时对后代产生不利的影响。[板书]（1）CO污染CO＋Hb·O2O2＋Hb·CO，根据我国权威部门的检测结果，在新建成未装修的住宅以及装修不久的房屋中，室内污染的主要污染物是甲醛；甲醛和其他有害气体的检出率为100％。我国室内空气质量的卫生标准规定，甲醛的最高容许浓度为每立方米毫克。而检测结果表明，在新建成的未装修的住宅空气中，甲醛超出标准40倍，装修5天后室内的甲醛浓度是标准值的30倍，即使6个月以后也超标3倍以上。实验证明，在每100克人造板中的甲醛释放量在60～100毫克时，就会给人体造成明显的伤害。２００４年６月１５日，世界卫生组织（ＷＨＯ）正式对外发布公告判定甲醛为致癌性污染物，而此前甲醛为可疑致癌物质。同时还有尚不充分的证据显示可能引起白血病。[板书]（2）甲醛污染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。氡的污染的主要来源是室内地基土壤中和一些建筑材料、装修材料中析出的氡。氡可对人体造成辐射危害。我国对新建和已建住房内的平衡当量氡浓度年平均值的限值分别为100Bq/m3和200Bq/m3，当用含镭量高的花岗岩、土坯和砖建造房屋时，关闭门窗后，室内氡浓度可大大超过此标准。氡通过呼吸进入人体，衰变时产生的短寿命放射性核素会沉积在支气管、肺和肾组织中。当这些短寿命放射性核衰变时，释放出的α粒子对内照射损伤最大，可使呼吸系统上皮换换细胞受到辐射。长期的体内照射可能引起局部组织损伤，甚至诱发肺癌和支气管癌等。[板书]（3）氡污染[投影][社会调查]杜绝室内污染的方法。[小结]略板书计划二、改善大气质量1、减少煤等化石燃料燃烧产生的污染（1）改善燃煤质量。（2）改进燃烧装置和燃烧技术、改进排烟设备等。2CaCO3+O2+2SO2=2CaS