2012高中化學(xué) 4.1改善大氣質(zhì)量學(xué)案 新人教版選修1

4.1改善大氣質(zhì)量學(xué)案（人教版選修1）[課標(biāo)展示]1.知道大氣的主要污染物，了解大氣污染物的危害和治理辦法。2.知道全球三大環(huán)境問題(酸雨、臭氧層受損、全球氣候變暖)的成因、危害，以及人類采取的措施。3.了解室內(nèi)空氣污染物的主要來源、危害和減少室內(nèi)空氣污染的方法。一、大氣污染的危害1．大氣概況(1)大氣的組成大氣是由________、________、____________、________、少量__________和其他微量雜質(zhì)等組成。干燥清潔空氣的組成幾乎不變，其中N2占空氣體積的78%，O2占空氣體積的______，剩下的1%是其他氣體和雜質(zhì)。(2)大氣污染物根據(jù)組成成分，大氣污染物可以分為：________、硫的氧化物(______和______)、氮的氧化物(______和______)、______、____________以及__________(商品名為__________)。2．酸雨(1)正常雨水偏酸性，pH約為__________，這是因為大氣中的________溶于雨水形成碳酸的緣故，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________。(2)酸雨是指pH______5.6的降水。主要由人為排放的硫氧化物和氮氧化物等酸性氣體轉(zhuǎn)化而成的，發(fā)生的反應(yīng)主要有：________________________________________________，________________________________________________________________________，________________________________________________________________________。3．臭氧層受損(1)臭氧層：自然界中90%的臭氧集中在大氣平流層中，稱為臭氧層。名雖為一層，但實際上臭氧分布在各地并不均勻，而且臭氧層中臭氧的含量非常少，是極薄的一層臭氧。臭氧能吸收陽光中的________________，使地球上的生物免遭傷害。(2)臭氧空洞：大氣平流層中臭氧濃度大量減少的空域。20世紀(jì)80年代，科學(xué)家觀測到南極上空的臭氧每年9～10月份急劇減少，形成了“__________”。繼南極之后，1987年科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)北極上空也出現(xiàn)了“__________”。特別提醒空氣中的微量臭氧能刺激中樞神經(jīng)，加速血液循環(huán)，令人產(chǎn)生爽快和興奮的感覺。但當(dāng)空氣中臭氧的含量超過10－5%(體積分?jǐn)?shù))時，就會對人體、動植物以及暴露在空氣中的其他物質(zhì)造成危害。(3)臭氧層受損的原因目前，關(guān)于臭氧層受損的原因，存在不同的認(rèn)識，比較一致的看法是：人類活動排入大氣的某些化學(xué)物質(zhì)，如__________(致冷劑，商品名為氟利昂)和含溴的__________(滅火劑，商品名為哈龍)等與臭氧作用，使臭氧層受到破壞，如：化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定的氟氯代烷，上升到平流層以后，在紫外線的照射下分解出氯原子，參與破壞臭氧的反應(yīng)：Cl＋O3→ClO＋O2，O3eq\o(→,\s\up7(紫外線))O2＋O，ClO＋O→Cl＋O2，總反應(yīng)：_____________。反應(yīng)結(jié)果是O3變成了O2，Cl在其中起了______作用。反應(yīng)中一個氯原子能破壞約10萬個O3。此外，CCl4、CH4、噴氣式飛機在高空飛行排出的氮氧化物如N2O、NO以及大氣中的核爆炸產(chǎn)物等也會破壞臭氧層。4．溫室效應(yīng)與全球氣候變暖(1)溫室效應(yīng)的含義大氣中的______、______及______等溫室氣體允許部分太陽輻射(短波輻射)透過并到達(dá)地面，使地球表面溫度升高；同時，這些溫室氣體又能吸收地球表面發(fā)出的長波輻射，使熱量留在大氣層內(nèi)，僅讓很少的一部分熱量散失到宇宙空間，從而使地球表面的溫度進一步升高，這種現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)。(2)溫室氣體及其來源溫室氣體主要來源二氧化碳化石燃料的燃燒(最大來源)，森林、草原、植物秸稈燃燒，動物呼吸甲烷天然氣的開采和使用，石油的開采和煉制，天然沼氣池、煤礦坑道排放的氣體一氧化二氮可燃物質(zhì)在空氣中高溫燃燒，噴氣式飛機在飛行中排出的氣體，化肥的大量使用氟氯代烷制冷劑和噴霧劑等含氟氯代烷物質(zhì)的生產(chǎn)和使用二、改善大氣質(zhì)量1．減少煤等化石燃料燃燒產(chǎn)生的污染煤等化石燃料燃燒產(chǎn)生的污染物：①空氣不足時，煤等燃料燃燒不完全，產(chǎn)生大量______等氣體和____________。②煤中所含的硫、氮等元素在燃燒時會生成______、______和______等，是導(dǎo)致酸雨產(chǎn)生的主要原因之一。減少煤燃燒產(chǎn)生污染的主要措施：(1)改善燃煤質(zhì)量。如推行煤炭的______________，降低煤的__________和__________。同時限制高硫分、高灰分煤炭的開采。(2)改進燃燒裝置和燃燒技術(shù)、改進排煙設(shè)備等。①調(diào)節(jié)燃燒時的________和采用新型煤粉燃燒器，使煤充分燃燒，提高燃燒效率，減少污染物。②向煤中加入適量________，可大大減少燃燒產(chǎn)物中SO2的量，反應(yīng)如下：______。(3)發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，開展煤的綜合利用。例如，煤的____________和__________是高效、清潔地利用煤炭的重要途徑。一些城市中使用的水煤氣或干餾煤氣，就是煤氣化后的產(chǎn)物。將焦炭在高溫下與水蒸氣反應(yīng)，則得到CO和H2：_____________________________________________________________________________________________________。固體煤經(jīng)處理變?yōu)闅怏w燃料后，不僅在燃燒時可以大大減少SO2和煙塵對大氣造成的污染，而且燃燒效率高，便于輸送。(4)調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低燃煤在能源結(jié)構(gòu)中的比率，加快開發(fā)和利用________能、________能、________能、______能和______能等新能源。2．減少汽車等機動車尾氣污染(1)推廣使用無鉛汽油①含鉛汽油：加有__________[Pb(C2H5)4]的汽油a．作用：四乙基鉛能夠改善________________的燃燒，減輕______現(xiàn)象。b．危害：鉛對人體許多系統(tǒng)特別是________系統(tǒng)有損害作用。如鉛中毒可引起兒童__________和__________，受鉛污染的孕婦后代可能出現(xiàn)______系統(tǒng)發(fā)育異常等。②無鉛汽油：采用甲基叔丁基醚(MTBE)等作汽油抗暴震劑。甲基叔丁基醚是否對人體有害還存在爭議，但尚未找到更合適的替代物。(2)在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低尾氣中的CO、NO、NO2和碳?xì)浠衔锏认虼髿獾呐欧?。催化轉(zhuǎn)化器中通常采用______等貴金屬作催化劑。①在催化轉(zhuǎn)化器的前半部，CO和NO在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，生成CO2和N2：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②在轉(zhuǎn)化器的后半部，未燃燒的碳?xì)浠衔锶绺?C7H16)和尚未反應(yīng)的CO在催化劑的作用下氧化，生成CO2和H2O：_____________________________________________、________________________________________________________________________。3．減少室內(nèi)空氣污染(1)室內(nèi)污染物及來源①家用燃料燃燒、烹調(diào)和吸煙等產(chǎn)生的______、CO2、______、NO2、______和__________等污染物是造成室內(nèi)空氣污染的主要原因。②各種建筑材料和裝飾材料也帶來各種揮發(fā)性有機物如______(HCHO)、______(C6H6)、甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)，以及放射性元素______等污染物，它們成為室內(nèi)空氣污染物的另一個重要來源。(2)幾種常見的室內(nèi)污染物①一氧化碳(CO)a．危害人在呼吸時，肺部的______與血紅蛋白結(jié)合，生成____________。這樣，血液就能把O2輸送到人體的各個部位，從而使人體維持正常的生理活動。Hb＋O2HbO2血紅蛋白氧合血紅蛋白而CO與血紅蛋白的結(jié)合能力大約是O2的200～300倍，CO與血紅蛋白結(jié)合生成__________________，造成血紅蛋白不能很好地與O2結(jié)合。當(dāng)室內(nèi)CO達(dá)到一定濃度時，人就會因______而中毒，甚至死亡。Hb＋COHbCO血紅蛋白碳氧血紅蛋白b．防止CO中毒的措施冬季用煤火取暖，以及用煤氣、液化石油氣或天然氣作燃料的家庭應(yīng)注意室內(nèi)通風(fēng)、安裝煙囪或抽氣換氣機等，以防止CO中毒；由于CO氣體______色、______味，不易直接被察覺，所以有條件的場所還應(yīng)當(dāng)安裝CO警報器。②甲醛(HCHO)a．HCHO是一種________色、具有________________氣味的氣體，主要來自制造人造板材、家具以及裝修時所用的黏合劑。b．甲醛的危害：HCHO可刺激人的眼、呼吸道黏膜，引起流淚、氣喘和胸悶等。長期接觸低劑量HCHO可引起過敏性皮炎、造成免疫功能異常、影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，甚至還可能引發(fā)癌癥。③氡a．氡是________色、________味的放射性氣體，是室內(nèi)主要污染物。b．來源：氡主要來自地下巖石或土壤，以及含有放射性元素的天然石材等。c．危害：長期吸入氡會引起肺癌，被稱為“隱形殺手”。一、全球環(huán)境的三大熱點問題酸雨臭氧層的破壞溫室效應(yīng)危害破壞作物、森林、草原；使湖泊酸化、魚類死亡；加速建筑物的腐蝕使皮膚發(fā)生癌變兩極冰川融化，海平面升高，陸地減少，地表氣溫升高，氣候干旱，土地沙漠化，農(nóng)業(yè)減產(chǎn)主要成因含硫燃料的大量燃燒產(chǎn)生SO2或氮氧化物轉(zhuǎn)化：3NO2＋H2O=3HNO3＋NO汽車尾氣、氟氯烴氣體的大量排放CCl2F2eq\o(→,\s\up7(光))Cl＋CF2Cl2O3eq\o(→,\s\up7(Cl))3O2大量CO2氣體的排放，導(dǎo)致大氣中CO2濃度不斷上升，CO2能阻礙由地面反射回高空的紅外輻射，使地表氣溫增高防治減少SO2的排放，燃料脫硫停止氟氯烴的生產(chǎn)和使用減少礦物燃料的使用；開發(fā)利用新能源；大力植樹造林二、大氣中污染物的種類、來源、危害及治理大氣主要污染物主要來源對人體的危害和環(huán)境的影響減少大氣污染的原理和方法顆粒物火山爆發(fā)、煤的燃燒等污染環(huán)境、危害人體健康減少煤等化石燃料燃燒產(chǎn)生的污染：改善燃煤質(zhì)量；改進燃燒裝置和燃燒技術(shù)、改進排煙設(shè)備等；發(fā)展?jié)嵜杭夹g(shù)，開展煤的綜合利用；調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低燃煤在能源結(jié)構(gòu)中的比率。加快開發(fā)和利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑四芎蜌淠艿刃履茉?；減少汽車等機動車尾氣污染；減少人為排放硫氧化物和氮氧化物等酸性氣體，減少并逐步停止氟氯代烷的生產(chǎn)和使用。硫的氧化物(SO2、SO3)大量含硫燃料的燃燒等形成酸雨氮的氧化物(NO、NO2)、CO汽車等機動車的尾氣、煤的燃燒等形成酸雨、危害人體健康碳?xì)浠衔锲嚨葯C動車尾氣溫室效應(yīng)、破壞臭氧層氟氯代烷滅火劑、工業(yè)及家庭電冰箱制冷劑的使用破壞臭氧層三、室內(nèi)主要污染物的危害和減少方法主要污染物性質(zhì)危害防治措施CO無色無味，難溶于水與血紅蛋白結(jié)合生成碳氧血紅蛋白，造成血紅蛋白不能與O2結(jié)合，引起人體缺氧而中毒甚至死亡(1)注意室內(nèi)通風(fēng)，安裝煙囪或抽氣換氣機(2)安裝CO警報器HCHO無色，具有強烈刺激性氣味的氣體刺激人的眼、呼吸道黏膜，引起過敏性皮炎、造成免疫功能異常，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，甚至引發(fā)癌癥(1)家庭裝修選擇正規(guī)裝飾公司和達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保材料(2)保持室內(nèi)空氣流通(3)居室適當(dāng)綠化，種養(yǎng)吊蘭、蘆薈等花草吸收甲醛氡無色無味的放射性氣體，來自巖石和土壤以及含有放射性元素的天然石材等長期吸入氡會引起肺癌，稱為“隱形殺手”(1)保持空氣流通(2)選用正規(guī)建筑板材四、氮氧化物的污染引起大氣污染物的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，用NOx表示。氮氧化物的人為來源是化石燃料的燃燒，汽車尾氣則是城市大氣中氮氧化物的主要來源。反應(yīng)機理：O2→O·＋O·O·＋N2→NO＋N·N·＋O2→NO＋O·2NO＋O2→2NO2因此減少汽車等機動車尾氣污染是改善大氣質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，如，在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器裝置可以有效降低尾氣中的CO、NO、NO2和碳?xì)浠衔锏认虼髿獾呐欧?。在催化轉(zhuǎn)化器的前半部，CO和NO在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)生成CO2和N22CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化劑))2CO2＋N2在轉(zhuǎn)化器的后半部，未燃燒的碳?xì)浠衔锶绺楹蜕形捶磻?yīng)的CO在催化劑的作用下氧化，生成CO2和H2O2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2CO2C7H16＋11O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))7CO2＋8H2O。題型一改善空氣質(zhì)量的措施硝酸工業(yè)產(chǎn)生的尾氣(NO、NO2等)對環(huán)境造成污染，同時汽車尾氣(含烴類、CO、SO2與NO等)是城市空氣的污染源之一。(1)簡述CO、NO對人體產(chǎn)生的影響：_____________________________________。(2)談一談汽車尾氣污染物對環(huán)境造成的影響_____________________________。(3)你能否應(yīng)用氮元素的單質(zhì)和化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，設(shè)計除去汽車尾氣中氮的氧化物(NO、NO2)的理論方案？(4)控制城市空氣污染的方法有()A．開發(fā)氫能源B．使用電動車C．植樹造林D．戴上呼吸面具解析(1)CO、NO極易與血紅蛋白結(jié)合，難分離，使血液失去供氧能力，使人體中毒，同時NO在人體中含量不正常，可導(dǎo)致心腦血管病、高血壓、中風(fēng)、糖尿病等疾病；(2)汽車尾氣排放過多，可形成光化學(xué)煙霧而污染環(huán)境。(3)根據(jù)尾氣處理原則，NO和NO2應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2，必須選擇還原劑，那就是氮的化合物氨，方程式是：6NO＋4NH3=5N2＋6H2O,6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O。答案(1)使血液失去供氧能力，導(dǎo)致心腦血管病等(2)形成光化學(xué)煙霧污染環(huán)境(3)用氨除氮的氧化物(4)AB互動探究現(xiàn)在某些地區(qū)已經(jīng)使用以氫氣作為燃料的汽車，使用H2作燃料有哪些優(yōu)點？需要解決哪些關(guān)鍵問題？題型二酸雨的形成與防治某?？萍蓟顒有〗M的同學(xué)采集酸雨樣品，每隔一段時間測定pH，得到下列數(shù)據(jù)：時間開始8小時16小時24小時32小時40小時48小時pH5.04.84.54.34.24.04.0請依據(jù)上述材料，回答下列有關(guān)問題：(1)酸雨主要是由于工業(yè)生產(chǎn)過程中大量使用礦物燃料，使大氣中________氣體增多，與降水結(jié)合而形成的。請寫出酸雨形成的主要化學(xué)方程式______________________________________________________________________________________________。(2)解釋酸雨放置時pH發(fā)生變化的主要原因。(3)請根據(jù)所學(xué)的化學(xué)、生物知識，對某市的酸雨防治提出合理建議(至少三條)。解析①酸雨的危害主要是由于它的酸性較強。②對污染的防治方法一般是控制污染源和對污染進行處理。答案(1)二氧化硫、氮氧化物SO2＋H2O=H2SO3,2SO2＋O2eq\o(=,\s\up7(金屬礦塵))2SO3，SO3＋H2O=H2SO4,3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(2)雨水樣品中的SO2和H2SO3不斷被空氣中氧氣氧化而生成H2SO4，隨著時間的延長，H＋濃度增大，pH下降；氧化完全后，形成H2SO4稀溶液，pH不再變化。(3)①控制污染源；②尋找并使用清潔能源；③大力開展綠化，適當(dāng)種植柳杉等樹木；④使用無鉛汽油，淘汰尾氣排放嚴(yán)重超標(biāo)的機動車等；⑤使用微生物脫硫；⑥改進工藝流程；⑦加大環(huán)境管理力度。題型三溫室效應(yīng)二氧化碳在碳的循環(huán)中占據(jù)重要的位置，回答下列問題：(1)分別寫出二氧化碳分子的電子式及結(jié)構(gòu)式__________；__________。(2)二氧化碳的過量排放，嚴(yán)重影響人類的生存環(huán)境，處理和利用二氧化碳是全球關(guān)注的重大問題，下列哪些情況可以造成大氣中二氧化碳的增加__________①綠色植物減少；②汽車排放尾氣；③森林大火；④工廠排放大量二氧化碳；⑤動物、植物的呼吸；⑥動物遺體經(jīng)微生物的分解破壞。(3)大氣中二氧化碳增加，影響植物的生長，例如水果越來越大。這提示我們：隨著大氣中二氧化碳含量升高，會出現(xiàn)____________。A．植物中的有機物含量降低B．植物的生長速率降低C．植物光合作用減弱D．植物光合作用增強(4)鐘乳石和石筍的主要成分是碳酸鈣。隨著旅游人數(shù)的增加，潮濕溶洞中的鐘乳石和石筍受到二氧化碳侵蝕，其化學(xué)方程式為：______________________________________________________________________________________________________________。解析(1)二氧化碳是共價化合物。(2)能造成大氣中二氧化碳的量增加的有①②③④⑤⑥。(3)二氧化碳含量升高，會出現(xiàn)植物光合作用增強，植物的長生速率加快，植物中的有機物含量增加。(4)鐘乳石和石筍受到二氧化碳侵蝕，其化學(xué)方程式為：CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2。答案(1)O=C=O(2)①②③④⑤⑥(3)D(4)CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2參考答案