新教材2023年高中化学第8章化学与可持续发展第3节环境保护与绿色化学提能作业新人教版必修第二册

第八章第3节基础达标一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．近年来，冠以“绿色”的新概念不断产生，如绿色食品、绿色能源、绿色化学等，绿色化学要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是(C)A．Mgeq\o(→,\s\up7(HNO3))Mg(NO3)2B．Mgeq\o(→,\s\up7(Cl2))MgCl2eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(稀硝酸))Mg(NO3)2C．Mgeq\o(→,\s\up7(O2))MgOeq\o(→,\s\up7(稀硝酸))Mg(NO3)2D．Mgeq\o(→,\s\up7(浓硫酸))MgSO4eq\o(→,\s\up7(Ba(NO3)2溶液))Mg(NO3)2解析：A、D项中分别生成污染性气体NO2、SO2，不符合绿色化学要求，B项反应复杂，消耗原料较多，经济上不可行，C项先生成MgO，MgO再与HNO3反应生成Mg(NO3)2，绿色环保，故选C。2．下列有关“绿色化学”及“绿色食品”的描述均正确的组合是(A)①“绿色化学”是指绝对无污染的化学过程②“绿色化学”是指依靠绿色植物来完成的化学过程③“绿色化学”是没有或尽可能少污染的化学过程④“绿色化学”是人们理想中的化学过程，无法实现⑤治理工业“三废”属于“绿色化学”范畴⑥合理施用农药属于“绿色化学”⑦加强环境监测属于“绿色化学”过程⑧开发利用氢能源属于“绿色化学”⑨富含叶绿素的食品属于“绿色食品”⑩新鲜的蔬菜属于“绿色食品”⑪无污染的安全、优质、营养类食品属于“绿色食品”⑫贴有“绿色”防伪标志的食品属于“绿色食品”A．③⑧⑪ B．①②③⑤⑥⑧⑩C．②⑥⑦⑨ D．④3．“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如图所示(部分条件及物质未标出)。下列有关该方法的叙述中正确的是(B)①能耗小是该方法的一大优点②整个过程中，有两种物质可以循环利用③“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是过滤、蒸发、结晶④该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品A．①③ B．②④C．③④ D．①④解析：根据题中信息可知，基本过程中有两个反应：①二氧化碳与氢氧化钠溶液反应；②碳酸钙的高温分解，循环利用的物质有CaO和NaOH两种物质，捕捉室中的反应为二氧化碳与氢氧化钠反应，得到Na2CO3，Na2CO3和CaO在溶液中反应得到NaOH和CaCO3，由此可分析判断。①碳酸钙高温分解需要消耗大量的能量，不正确；②氧化钙与氢氧化钠可以循环使用，正确；③碳酸钙不溶于水，所以“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是过滤，不正确；④工业上可以用CO2合成甲醇，正确。综上所述，B项正确。二、非选择题4．酸雨形成的原理之一可简示如下：含硫燃料eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(反应①))Aeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(反应②))Beq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(反应③))硫酸请回答下列问题：(1)A物质的化学式为SO2，B物质的化学式为SO3。(2)三个反应中，不属于氧化还原反应的是③(填序号)。(3)SO2中硫元素显＋4价，它可以降低到0价，利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的还原剂(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2，达到减少污染的目的。(4)雨水的pH＜5.6时，就判断为酸雨。已知pH＝－lgc(H＋)，经测定某次降雨中只含硫酸，且其浓度为5×10－5mol·L－1，则这次降雨是(填“是”或“不是”)酸雨。(5)火力发电厂燃烧的煤中含有大量的硫，其排出的废气中往往含有SO2、O2、N2、CO2等。为了除去有害的SO2气体，在英国已进行了一个研究，结果表明：高烟囱可以有效降低地面SO2的浓度。在20世纪60年代到70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于高烟囱的建造，地面SO2浓度降低了30%。(ⅰ)你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是(ACE)A．少用煤作燃料 B．把工厂的烟囱建高C．燃料脱硫 D．把工厂迁到农村E．开发新能源(ⅱ)请从全球环境保护的角度，分析这种建高烟囱的方法是否可取不可取，理由是没有减少SO2的排放量。解析：(1)酸雨形成的反应原理为含硫燃料eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(反应①))SO2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(反应②))SO3eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(反应③))H2SO4，故A为SO2，B为SO3。(2)以上三个反应中，反应③不是氧化还原反应。(3)SO2中硫元素显＋4价，由SO2→S的反应中，SO2作氧化剂，故需加入还原剂。(4)雨水中c(H＋)＝2c(H2SO4)＝2×5×10－5＝10－4mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lg10－4＝4＜5.6，故这次降雨为酸雨。(5)(ⅰ)煤燃烧可产生大量SO2，故少用煤作燃料及燃料脱硫、开发新能源都能减少SO2的排放；把工厂烟囱建高及把工厂迁到农村，都不能减少SO2的排放。(ⅱ)把工厂烟囱建高，排放SO2的量没有改变，只是减少了地面SO2的含量。能力提升一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)1．绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”(原子节约)的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列说法与“节能减排”不相符的是(AC)A．为推广氢能的使用，工业上可采用电解水法制取大量氢气B．将石油裂化、裂解，综合利用石油资源C．加快开采煤、石油、天然气等矿物资源D．倡导“绿色化学”理念，逐步实现化工业零排放解析：用电解水法制取H2会消耗大量电能，与“节能减排”不相符，A项符合题意；将石油进行深加工能提高原料的利用率，符合“节能减排”，B项不符合题意；资源是有限的，有效合理地开采煤、石油、天然气等符合“节能减排”，C项符合题意；实现工业零排放是原子经济性的目的，符合绿色化学理论，D项不符合题意。2．“天问一号”火星探测器正在奔赴火星的路上，发射该探测器的长征五号遥四火箭使用的是两种推进剂组合液：液氧/煤油和液氧/液氢。下列说法错误的是(AB)A．煤油是一种可再生能源B．煤油和氢气是自然界中原本存在的能源C．氢气是比煤油更清洁的能源D．煤油不完全燃烧会产生C和CO等污染物3．中国宣布了到2030年单位国内生产总值CO2排放量持续降低的减排目标。下列措施与这一目标无关的是(A)A．给汽车安装尾气处理器B．自备购物布袋，不用塑料袋C．使用节能电器，及时关闭电器设备，节约用电D．开发新能源，如太阳能、风能等，减少对化石能源的依赖4．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(C)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5．不仅化工生产应遵循绿色化学的原则，化学实验也应遵循绿色化学的原则，实现原料和过程的绿色化。下列实验或实验过程遵循绿色化学原则的是(D)①在铜与浓硝酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝②将实验室的废酸液和废碱液中和后再放入指定位置集中处理③用双氧水代替高锰酸钾制氧气④将用铜粉与浓硫酸反应制取硫酸铜的实验方案改为先将铜粉在空气中充分加热制得氧化铜，再将氧化铜溶解在稀硫酸中A．①② B．②③C．③④ D．①②③④解析：①铜与浓硝酸剧烈反应产生有毒的NO2气体，将铜片改为可调节高度的铜丝可及时终止反应，减少NO2气体的排放量；②将实验室的废酸液和废碱液中和后可以减少污染；③用双氧水制氧气的副产物为水，不产生污染；④既杜绝了产生SO2而导致的污染，又提高了硫原子的利用率。以上过程均做到了从源头上减少或杜绝污染，符合绿色化学的思想。6．二氧化氯(ClO2)是国际上公认的安全、无毒的绿色消毒剂，对酸性污水中的Mn2＋也有明显的去除效果，其反应原理为ClO2＋Mn2＋→MnO2↓＋Cl－(部分反应物和产物省略、未配平)，下列有关该反应的说法正确的是(CD)A．工业上可用更为廉价的Cl2来代替ClO2B．利用该原理处理含Mn2＋的污水后溶液的pH升高C．该反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为5∶2D．理论上处理含5molMn2＋的污水，需要的ClO2的物质的量为2mol解析：氯气是有毒的气体，所以不能代替ClO2，则A错误；用ClO2处理酸性污水中的Mn2＋，反应的离子方程式为2ClO2＋5Mn2＋＋6H2O=5MnO2↓＋2Cl－＋12H＋，所以处理后溶液的pH是减小的，故B错误；该反应的氧化产物为MnO2，还原产物为Cl－，由反应方程式可知，二者的物质的量之比为5∶2，故C正确；由反应的离子方程式可知，处理1molMn2＋，需要eq\f(2,5)mol的ClO2，则处理5molMn2＋，需要2molClO2，故D正确。二、非选择题7．Ⅰ.近年来，人类生产、生活所产生的污染，如机动车、燃煤、工业等排放的废气，使灰霾天气逐渐增多。灰霾粒子比较小，平均直径大约在1000～2000nm左右。下列有关说法正确的是AD(填字母)。A．灰霾是一种分散系B．灰霾能产生丁达尔效应C．灰霾形成的是非常稳定的体系D．戴口罩不能完全阻止吸入灰霾粒子Ⅱ.雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，是近地面层空气中水汽凝结(或凝华)的产物。霾也称灰霾，空气中的灰尘(如煤炭及三氧化二铁粉尘)、一氧化氮、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、硫酸、有机碳氢化合物等粒子使大气浑浊，造成视野模糊并导致能见度较低。请回答下列问题：(1)形成灰霾的主要物质中能发生若干反应，其中金属氧化物与硫酸反应的化学方程式为Fe2O3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O，碳氧化物与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式为CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O。(2)霾中的硫酸主要来源于含硫燃料的燃烧，其反应过程为S→SO2→SO3→H2SO4，为减少SO2的排放，工业上常常采用加入石灰石的方法脱硫，首先形成CaSO3、CaSO3再与空气中的O2反应最终形成CaSO4。写出工业上加入石灰石脱硫生成CaSO4的反应方程式：CaCO3＋SO2eq\o(=,\s\up7(△))CaSO3＋CO2，2CaSO3＋O2=2CaSO4。Ⅲ.根据以上信息并结合你所学的知识，提出治理灰霾的两项可行的措施：减少机动车使用量，发展新型能源(合理均可)。解析：Ⅰ.灰霾是灰霾粒子分散到空气中形成的分散系，故A正确；灰霾是灰霾粒子分散到空气中形成的分散系，灰霾粒子平均直径大约在1000～2000nm，不符合胶体微粒直径的范围，不属于胶体，不能产生丁达尔效应，故B错误；灰霾在大气中不稳定，故C错误；灰霾粒子直径小，能通过口罩，所以戴口罩不能完全阻止吸入灰霾粒子，故D正确；Ⅱ.(1)Fe2O3属于金属氧