2023版高考化学一轮总复习第四章非金属及其化合物专题讲座环境保护与绿色化学

PAGEPAGE6专题讲座环境保护与绿色化学一、环境污染及其防治1．大气污染及防治。(1)雾霾天气的成因及防治。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，又称为可入肺颗粒物。形成雾霾天气的主要原因是燃煤、机动车尾气等污染物的大量排放。因此防治的重点是控制颗粒物的排放，改变能源的使用结构，减少煤炭的消耗，增加清洁能源的使用，做到节能减排。(2)二氧化硫引起的大气污染与防治。以煤为主的能源结构，不成熟的脱硫技术是造成我国城市二氧化硫排放严重的主要原因。二氧化硫造成的大气污染危害巨大，它形成的酸雨危害人体健康及植物的生长，使土壤酸化、腐蚀建筑物等，消除二氧化硫对环境污染的常用方法有：①钙基固硫法：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共同反响生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反响原理为2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2CaSO4。②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，反响方程式为NH3＋SO2＋H2O=NH4HSO3，2NH3＋SO2＋H2O=(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3＋O2=2(NH4)2SO4。③钠、碱脱硫法：用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，反响方程式为2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2=Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3。④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碱液可循环使用，化学反响原理为：a．吸收反响：2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，2Na2SO3＋O2=2Na2SO4。b．再生反响：Na2SO3＋Ca(OH)2=CaSO3↓＋2NaOH，Na2SO4＋Ca(OH)2=CaSO4↓＋2NaOH。(3)氮的氧化物引起的大气污染与防治。氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一，NOx产生的原因分为两个方面：一是自然界中在雷电和臭氧作用下，由N2与O2产生，二是硝酸工厂，汽车尾气排放等人为活动产生。消除氮氧化物(NOx)的常用方法有：①NaOH溶液吸收法：反响方程式为NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。当尾气中n(NO2)＞n(NO)时，可用过量NaOH溶液完全吸收。当尾气中n(NO2)＜n(NO)时，通入O2(或空气)后再用NaOH溶液完全吸收。(2)烟气脱硝法：该法是在一定温度和催化剂作用下，利用氨作复原剂将NOx复原为无毒的N2和水，化学方程式为4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up15(催化剂))5N2＋6H2O，8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up15(催化剂))7N2＋12H2O。③催化转化法：在汽车排气管上安装催化转化器，使汽车尾气中的NOx(NO或NO2)与CO反响转化成无毒的物质。反响原理为2NO＋2COeq\o(=,\s\up15(催化剂))N2＋2CO2，2NO2＋4COeq\o(=,\s\up15(催化剂))N2＋4CO2。2．水污染及防治。(1)造成水污染的物质及危害。种类污染物危害有毒物质酚、有机农药、汞、砷、铅、铬、镉、氰化物、氟化物、一些芳香族化合物使人慢性中毒，破坏人体的正常生理过程，有的有致癌作用植物营养物质化肥、饲料、合成洗涤剂的一些添加剂使藻类疯长，水质恶化，在近海出现称为“赤潮〞，在淡水湖出现称为“水华〞热污染热电厂和工业冷却水使水体温度变化无常、破坏生态系统放射性物质大气中核爆炸的溅落物、原子核反响堆的放射性废物影响鱼类生长、同时传导到食物链导致基因突变(2)污水处理与防治。①化学沉淀法：化学沉淀剂常用的有石灰、硫化物和钡盐等。a．氢氧化物沉淀法，即中和沉淀法，是从废水中除去重金属有效而经济的方法；b．硫化物沉淀法，能更有效地处理含金属废水，特别是经氢氧化物沉淀法处理仍不能到达排放标准的含汞、含镉废水；c．钡盐沉淀法，常用于电镀含铬废水的处理。②电浮选凝聚法：废水电解处理法是应用电解的根本原理，使废水中有害物质通过电解转化成为无害物质以实现净化的方法。③氧化复原法：在工业处理污水时，可用到的氧化剂有：O2、Cl2、O3、Ca(ClO)2、H2O2等，目前，氧化复原法主要用于含氮废水的处理。④中和处理法：根本原理是使酸性废水中的H＋与外加的OH－，或使碱性废水中的OH－与外加的H＋相互作用，生成水分子，同时生成可溶解或难溶解的其他盐类，从而消除它们的有害作用。3．土壤污染与白色污染。(1)土壤污染。①定义：进入土壤中的污染物的数量超过了土壤的自净能力，就会引起土壤质量下降，这种现象就称为土壤污染。②污染物：城市污水、工业废水、生活垃圾及工矿业固体废弃物、化肥、农药、大气沉降物、牲畜的排泄物、生物残体等。(2)白色污染。①所谓“白色污染〞，是人们对塑料垃圾污染环境的一种形象称谓。主要是指一些塑料制品、橡胶、涂料、纤维、黏合剂等。②白色污染的危害：在自然环境下白色污染不能被微生物分解，能破坏土壤结构，降低土壤肥效，污染地下水等；燃烧废弃塑料会产生有害气体，造成大气污染；作为塑料发泡剂的氟氯代烷会破坏臭氧层和加剧温室效应；同时废弃塑料漂入大海，会危及海洋生物的生存和造成海难。③处理方法：a.研制可降解塑料；b.做到废塑料减量化、再利用、再循环。二、绿色化学1．绿色化学的概念：核心是指利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境的污染。2．原子经济性的概念：其特点为反响物中的原子全部转化为期望的最终产物，原子的利用率到达100%。如环氧乙烷的生成：(1)经典方法：CH2=CH2＋Ca(OH)2＋Cl2→＋CaCl2＋H2O。(2)现代化工生成方法：2CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up15(Ag))2H2。上述两反响的原子经济性为100%的是(2)。3．绿色化学思想对化学反响及其产物的要求。绿色化学的研究主要围绕化学反响、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反响及其产物具有以下特征：①采用无毒、无害的原料；②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；③产品应该是环境友好的；④具有“原子经济性〞，即反响具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放〞。此外，它还应当满足“物美价廉〞的传统标准。【例1】(2022·全国Ⅱ卷)以下有关燃料的说法错误的选项是()A．燃料燃烧产物CO2是温室气体之一B．化石燃料完全燃烧不会造成大气污染C．以液化石油气代替燃油可减少大气污染D．燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一解析：A项中，燃料燃烧产生的CO2是造成温室效应的主要气体之一，正确。B项中，化石燃料完全燃烧时产生的气体有CO2、SO2等，会造成大气污染，错误。C项中，液化石油气的主要成分是丙烷等含碳原子数目较少的烃，燃油的主要成分是含碳原子数目较多的烃，液化石油气燃烧更充分，可减少大气污染，正确，D项中，燃料不完全燃烧产生的CO是造成大气污染的主要污染物之一。答案：B【例2】绿色化学实验是指化学实验要符合绿色化学思想，如减少污染，防止浪费等。以下符合绿色化学实验的是()A．用铜与浓硫酸反响制取CuSO4，并用少量品红溶液吸收尾气B．将CO复原Fe2O3后的尾气直接排入空气中C．用CCl4进行萃取操作练习时，将溴水改成碘水D．将Zn和稀硫酸制H2后的废液倒入水槽后，再清洗玻璃仪器解析：品红溶液可以用来检验SO2气体，但不能用来吸收尾气，A错误；CO复原Fe2O3后的尾气中含有少量CO气体，直接排放到空气中会造成污染，B错误；溴易挥发，而碘不易挥发，C正确；锌与稀硫酸制氢气后的废液倒入水槽会污染环境，D错误。答案：C1．(2022·江苏卷)大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应〞。以下活动会导致大气中CO2含量增加的是()A．燃烧煤炭供热 B．利用风力发电C．增加植被面积 D．节约用电用水解析：A项，煤炭燃烧会产生二氧化碳，导致大气中CO2的含量增加，正确；B项，利用风力发电能减少CO2的排放，错误；C项，绿色植物的光合作用能吸收CO2，降低大气中CO2的含量，错误；D项，我国的能源主要来自燃煤发电，节约能源，会降低大气中CO2的含量，错误。答案：A2．(2022·齐齐哈尔模拟)化学已经渗透到人类生活的各个方面，以下说法正确的选项是()A．绿色化学的核心是对环境污染进行综合治理B．烟、云、雾在阳光照射下可观察到丁达尔效应C．“温室效应〞“酸雨〞的形成都与氮氧化合物有关D．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路〞解析：绿色化学的核心指利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境的污染，A项错；“温室效应〞的形成与CO2有关，C项错；制作光导纤维的原料是SiO2，D项错。答案：B3．下表中解决相对应的环境问题所采取的措施不科学的是()选项环境问题措施A臭氧空洞限制氟氯烃类物质的生产量和消耗量B酸雨改变能源结构，减少二氧化硫和氮氧化物的排放量C白色污染回收利用废旧塑料，开发可降解塑料D水体富营养化禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥解析：氟氯烃是造成臭氧空洞的主要原因；减少二氧化硫、氮氧化物的排放有利于控制酸雨的产生；对废旧塑料回收利用及开发可降解塑料制品均有利于减少白色污染；禁止施用氮肥不符合农业现状，故D项不科学。答案：D4．(2022·洛阳模拟)根据“绿色化学〞的理念，某化学工作者设计了以下4步化学反响：①CaBr2＋H2Oeq\o(=,\s\up15(750℃))CaO＋2HBr②2HBr＋Hgeq\o(=,\s\up15(100℃))HgBr2＋H2↑③HgBr2＋CaOeq\o(=,\s\up15(250℃))HgO＋CaBr2④2HgOeq\o(=,\s\up15(500℃))2Hg＋O2↑该方案的目的是制备()A．HBr B．CaOC．H2 D．Hg解析：将题目中提供的四个方程式叠加：①＋②＋③＋④×eq\f(1,2)可得2H2Oeq\o(==,\s\up15(一定温度下))2H2↑＋O2↑，故该方案的目的是制取可燃气体H2。答案：C5．冶炼钢铁时，为减少煤中硫燃烧生成的二氧化硫所造成的污染，一般是在煤燃烧时添加生石灰或石灰石进行固硫(主要是利用氧化钙与二氧化硫反响生成亚硫酸钙)。根据这一原理，有人将造纸厂回收的碱白泥(主要成分：CaCO3和NaOH)掺进煤中进行固硫。用碱白泥固硫时，以下所写的化学反响可能发生的是()①S＋O2eq\o(=,\s\up15(点燃))SO2②CaCO3eq\o(=,\s\up15(高温))CaO＋CO2↑③CaCO3＋2NaOH=Na2CO3＋Ca(OH)2④SO2＋CaO=CaSO3⑤SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2OA．①②③ B．②③④C．③④⑤ D．①②④⑤解析：用碱白泥固硫时，可能发生：煤中硫燃烧生成SO2，S＋O2eq\o(=,\s\up15(点燃))SO2；CaCO3高温分解，CaCO3eq\o(=,\s\up15(高温))CaO＋CO2↑；SO2被CaO、NaOH吸收进行固硫，SO2＋CaO=CaSO3、SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O，应选D项。答案：D6．Ⅰ.某硝酸厂附近的空气中的主要污染物为氮的氧化物。为了保护环境和综合利用，可采用氨—碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点，其吸收工艺流程如下：(1)排空物质的主要成分为______________________________。(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是________________________________________________________________________。(3)从吸收塔排出的混合液的用途之一为_______________________________________________________________________。Ⅱ.空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法，将其转化为硫酸和硝酸，工艺流程如下：各室中发生的反响如下：氧化室：在氧化室中SO2和NO2气体与水作用生成H2SO4和NO。去除室：NO＋NO2=N2O3；N2O3＋2H2SO4=2NOHSO4＋H2O分解室：4NOHSO4＋O2＋2H2O=4H2SO4＋4NO2答复以下问题：(1)物质①和②分别为(写化学式)____________、____________。(2)写出氧化室中发生反响的化学方程式：_______________________________________________________________________。解析：Ⅰ.(1)排空物质是无污染的气体，主要