人教版高中化学【选修1-1】教学课件：4.1改善大气质量.ppt

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1.大气污染物的组成及其危害：(1)洁净的空气成分：洁净的大气是由_、少量_和其他微量杂质等组成的混合物。,N2、O2、稀有气体、,CO2,水蒸气,(2)主要的大气污染物及大气污染的危害。主要的大气污染物。,NO,NO2,SO2,SO3,碳氢化合物,氟氯代烷,大气污染的主要危害。a.危害人体健康、影响动植物生长。b.影响地球气候：如形成_、使全球气候变暖、破坏_。2.酸雨：(1)概念：pH_的降水。(2)成因：人为排放的_等酸性气体转化而成。,酸雨,臭氧,层,小于5.6,硫氧化物和氮氧化物,(3)我国的酸雨主要以_酸雨为主，这是由我国以_造成的。,SO2+H2O H2SO3,2H2SO3+O2=2H2SO4,催化剂,3NO2+H2O=2HNO3+NO,硫酸型,煤炭为,主的能源结构,3.臭氧层受损：(1)臭氧层及其作用：臭氧层是指臭氧集中的距地面_的大气平流层，其作用是_，使地球上的生物免遭伤害。(2)臭氧层的破坏。破坏臭氧层的主要物质：人类活动排入大气的某些化学物质，如氟氯代烷、_、氮氧化物以及大气中的核爆炸产物等。,1550km,吸收来自太阳的大部分紫外线,CCl4、CH4,氟氯代烷破坏臭氧层的原理：氟氯代烷在紫外线的照射下分解出_，参与破坏臭氧层的反应：Cl+O3ClO+O2O3 O2+OClO+OCl+O2总反应：2O33O2反应结果是O3变成了O2，Cl在其中起了_作用。,氯原子,催化,4.温室效应与全球气候变暖：(1)温室气体：主要有_，其中影响最大的是_。(2)危害：导致两极冰川融化，使海平面上升；气候变得干旱，土地沙漠化，农业减产等。,CO2、CH4、N2O、氟氯代烷,CO2,二、改善大气质量1.减少煤等化石燃料燃烧产生的污染：(1)产生污染的原因。,(2)减少污染的措施。改善燃煤质量。如推行煤炭的_、降低煤的_及限制_煤炭的开采。改进燃烧装置和燃烧技术，改进排烟设备等。如调节燃烧时的_、采用新型煤粉燃烧器，使煤充分燃烧，提高燃烧效率，减少污染物。向煤中加入适量_，可大大减少燃烧产物中SO2的含量，其反应方程式为_。,洗选加工,含硫,量和含灰量,高硫分和高灰分,空燃比,石灰石,2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2,发展洁净煤技术，开展煤的综合利用。煤的_和_是高效、清洁地利用煤炭的重要途径，水煤气的制取方程式为_。调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，加快开发和利用_等新能源的进程。,气化,液化,C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),太阳能、风能、地热能、核能和氢能,2.减少汽车等机动车尾气污染：(1)机动车尾气污染物：主要是_和含铅化合物等。(2)减少机动车尾气污染的措施。推广使用_汽油含铅汽油是指加有抗爆震剂_的汽油，现在广泛采用无铅汽油抗爆震剂_等。,CO、NO、NO2、碳氢化合物,无铅,四乙基铅,甲基叔丁基醚,在汽车尾气系统中安装催化转化器通常采用铂等贵金属作催化剂，发生的反应有：前半部：_，后半部：_，_。故使用催化转化器可有效降低尾气中CO、NO、NO2和碳氢化合物的含量。由于含铅化合物会使催化剂中毒，故装有催化转化器的汽车必须使用_。,2CO+2NO 2CO2+N2,2CO+O2 2CO2,C7H16+11O2 7CO2+8H2O,无铅汽油,使用新燃料或动力如以_为燃料，用_为汽车提供动力等。,液化石油气,锂离子电池,3.减少室内空气污染：(1)室内空气污染物的来源。家用燃料燃烧、烹调和吸烟 _等污染物(主要原因)。建筑材料、装饰材料 挥发性有机物如_及放射性元素_等污染物。,CO、CO2、NO、NO2、SO2,和尼古丁,甲醛(HCHO)、,苯(C6H6)、甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10),氡(Rn),(2)几种室内主要污染物的危害及防治措施。,1.主要大气污染物的成分及危害的比较：,2.温室气体及来源：,3.二氧化硫的吸收方法：二氧化硫既是主要的大气污染物之一，又是酸雨的最主要的来源。对于各种来源的低浓度SO2(包括硫酸厂的尾气)，应尽可能处理后才能排放。我国普遍采用的方法是用碱性物质来吸收SO2。(1)氨水吸收法。硫酸厂曾用此法吸收“废气”中的SO2，发生的反应为SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3，SO2+NH3+H2O=NH4HSO3，然后往所得溶液中加入硫酸，硫酸与亚硫酸铵、亚硫酸氢铵分别发生下列反应。,(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2+H2O2NH4HSO3+H2SO4=(NH4)2SO4+2SO2+2H2O生成的SO2浓度较大、纯度较高，可用于生产硫酸。硫酸铵可用作肥料。,(2)石灰乳吸收法。含低浓度SO2的“废气”也可在吸收塔内用10%的石灰浆吸收(生成亚硫酸钙)，再将所得浆液用加压空气氧化而生成石膏(CaSO4·2H2O)。反应式为Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O2CaSO3+O2+4H2O=2(CaSO4·2H2O)。,(3)烟道气体脱硫是一种大规模脱硫方式，采用的大都是石灰石-石膏法。煤烟中的SO2在吸收塔内与洗液中的碳酸钙反应生成亚硫酸钙，后又被烟气中的O2氧化为硫酸钙。硫酸钙可以作石膏板材的原料等。其化学原理是CaCO3+SO2=CaSO3+CO22CaSO3+O2=2CaSO4另一种方法是将生石灰和含硫煤混合使用，称为“钙基固硫”。其化学原理为SO2+CaO CaSO3，2CaSO3+O2=2CaSO4。,4.居室污染与治理：,类型一 酸雨的形成与危害【示范题1】(2014·济南高二检测)某研究性学习小组采集酸雨样品研究当地酸雨的形成过程，每隔一段时间测定一次pH，得到数据如下：,请依据上述材料，完成下列问题：(1)酸雨主要是由于工业生产过程中大量使用矿物燃料，使大气中_气体增多，与降水结合形成的，请写出酸雨形成的主要化学方程式_。(2)酸雨的pH变化的主要原因是_。(3)酸雨可导致下列危害中的_。A.腐蚀建筑物 B.导致树木枯萎C.造成洪涝灾害 D.恶化人类环境,(4)为了防治酸雨，减少煤燃烧时向大气排放的二氧化硫，火力发电厂常用烟道气体脱硫方式，在脱硫吸收塔中采用石灰石-石膏法进行反应。写出脱硫过程中所发生的反应：_。(5)有人在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地表面SO2浓度。在20世纪的6070年代的10年间，由发电厂排放出的SO2增加了35%，但由于建筑高烟囱，地面浓度降低了30%之多。请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取？简述其理由_。,【解题指南】解答本题时要注意以下3点：(1)形成酸雨的原因是SO2、氮氧化物与水反应生成酸而随雨降落。(2)H2SO3是弱酸且易被氧化生成强酸H2SO4。(3)加高烟囱并不能减少SO2排放。,【解析】本题考查酸雨的形成过程、危害以及酸雨的防治。酸雨的危害极大，会破坏农作物、森林、草原、鱼类、建筑物、工业设备、电信电缆等。,在工厂中采用石灰石-石膏法进行脱硫时，是先将SO2转化为CaSO3，再进而转化成CaSO4，从而达到脱硫的目的。将烟囱建高，并没有减少SO2的排放，只是将SO2在地表的含量降了下来，无疑将增加高空中SO2的浓度并扩散到远处，酸雨依旧会形成。,答案：(1)SO2、NOx2SO2+O2 2SO3，SO3+H2O=H2SO4(或SO2+H2O H2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4)，3NO2+H2O=2HNO3+NO(2)雨水样品中的SO2和H2SO3不断被空气中的氧气氧化而生成H2SO4，随着时间的延长，H+浓度增大，pH下降；氧化完全后，形成H2SO4稀溶液，pH不再变化(3)A、B、D(4)CaCO3+SO2=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4(5)不可取。因SO2的排放总量没有减少，只是扩散到远处，形成的酸雨仍会对全球造成危害,【解析】本题结合环境污染这一社会热点问题，从化学和生物学两个方面分析酸雨形成的原理、危害性，提出解决问题的方法。(1)硫酸型酸雨的成因是SO2与雨水结合形成H2SO3或H2SO4而随雨水降落。(2)氨水与SO2反应可生成(NH4)2SO3。(3)碳酸钙在空气中与SO2和O2反应生成CaSO4。(4)防治酸雨的根本措施就是减少排放物，严格控制污染源。,答案：(1)二氧化硫与雨水结合生成酸而增大雨水的酸性(2)SO2+2NH3·H2O=2 + +H2O(3)2SO2+2CaCO3+O2=2CaSO4+2CO2(4)严格控制污染源,【方法规律】酸雨的防治措施(1)从消除污染源着手，研究开发能替代化石燃料的新能源(如氢能、太阳能、核能等)，这既有利于合理利用化石燃料这一有限的资源，又能从根本上防治酸雨的产生。(2)用物理、化学方法对含硫燃料预先进行脱硫处理，以降低二氧化硫的排放，对燃煤、工业生产中释放出的二氧化硫废气进行处理或回收利用。,【变式训练1】关于空气污染下列说法正确的是()A.二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和二氧化碳都是大气主要污染物B.正常雨水的pH等于7C.二氧化硫和二氧化氮是引起酸雨的主要气体D.秸秆焚烧总体来说对庄稼是有益的，值得提倡,【解析】选C。二氧化碳不属于大气污染物，它是引起温室效应的主要气体，A选项错误；正常雨水中因为溶有二氧化碳而显酸性，pH约为5.6，B选项错误；二氧化硫可以形成硫酸型酸雨，二氧化氮可以形成硝酸型酸雨，C选项正确；秸秆焚烧不但引起空气污染，还破坏了土壤的结构，造成农田质量下降，容易引起火灾，引发交通事故，必须禁止，D选项错误。,【变式训练2】根据硫酸型酸雨的形成和危害，回答下列问题：(1)形成酸雨的主要原因是_。(2)酸雨对环境污染的危害表现为_。(3)经检验，酸雨中除含H+和OH-以外，还含有Na+、Cl-、 和 等，其中c(Na+)=7.0×10-6mol·L-1、c(Cl-)=3.5×10-5mol·L-1、c( )=2.3×10-5mol·L-1、c( )=2.5×10-6mol·L-1，则该酸雨的c(H+)=_。,【解析】(1)我国酸雨的主要有害成分是H2SO4，所以其主要是由于工厂排放的废气中含SO2所致。(2)其危害主要是破坏了动、植物的生存环境。(3)利用电荷守恒原理，且该溶液为酸性，c(OH-)极小，可忽略不计，则c(Na+)+c(H+)+c( )=c(Cl-)+2c( )，则c(H+)=1×10-5mol·L-1。,答案：(1)很多工厂中排出的废气中含有SO2等物质，使得雨水中含有H2SO4等酸性物质，当雨水中含酸量较高时，便形成酸雨(2)酸雨能影响动、植物的生长发育，甚至会造成动、植物的死亡，进而使生态平衡遭到破坏(3)1×10-5mol·L-1,类型二 臭氧层受损的原因及危害【示范题3】汽车或飞机行驶速度越快，单位时间内燃料燃烧速度越快，产生温度越高，越可能达到N2与O2反应的条件，生成的NO在空气中部分被氧化成NO2。我们用NOx来表示空气中的氮氧化物。x值与距地球表面的距离h的关系如图所示。,(1)NOx在平流层使O3浓度减少，形成臭氧空洞的机理可以用如下图示解释：则平流层臭氧浓度减小的总反应的化学方程式为_，对该反应起催化作用的是_。,(2)NOx在对流层使O3浓度增大，形成的空气臭氧污染日趋严重，并导致光化学烟雾污染。其光化学反应机理如下：NO2 _+_+_2NO2O+O2O3总反应为3O22O3试推测并填写上述空格，完成和两步反应的化学方程式。在臭氧增加过程中起催化作用的是_。,(3)O3非常活泼的主要原因是分子结构不稳定，容易释放出氧化性极强的氧原子，并生成O2，低标号汽油含硫量高，燃烧产生的SO2进一步被O3氧化成SO3，使雨水酸化。臭氧与二氧化硫反应的化学方程式为_。【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)掌握臭氧层破坏的机理。(2)了解催化剂的特点。,【解析】(1)由反应机理图示可知，反应分别为O3 O+O2，NO+ONO2，2NO22NO+O2，三个反应的总反应的化学方程式为2O33O2。NO在反应中起催化作用。(2)NO2 NO+O，2NO+O22NO2，O+O2O3的总反应是3O22O3。NO2起催化作用。(3)臭氧与二氧化硫反应的化学方程式为SO2+O3=SO3+O2。,答案：(1)2O33O2NO(2)NOO2NOO2NO2(3)SO2+O3=SO3+O2,【示范题4】(2014·沈阳高二检测)分析南极上空臭氧总量变化示意图，判断下列有关臭氧层破坏的说法中正确的是(),A.臭氧层被破坏后到达地面的太阳辐射增加，地表热带范围扩大B.使用冰箱、空调释放大量氟氯代烃化合物，造成臭氧层空洞C.臭氧层破坏主要集中在寒冷的冬季，臭氧含量低于300 DU即可认为形成了空洞D.臭氧层空洞，将会造成温室效应,【解析】选B。臭氧层破坏的主要原因是氟氯代烃的释放，B正确；从图中可以看出，臭氧层空洞最严重的季节是冬季，但臭氧的含量低于200 DU才是形成空洞，C错；形成臭氧空洞后，辐射到地球表面的紫外线含量将会增高，但并不会使热带范围增大，A错；D项中臭氧层空洞不是造成温室效应的原因，错误。,【方法规律】人类活动对臭氧层的影响人类活动对臭氧层的影响，主要表现为对消耗臭氧层物质的生产、消耗和排放方面。大气中的臭氧可以与许多物质起反应而被消耗和破坏。在所有与臭氧起反应的物质中，最简单而又最活泼的是含碳、氢、氯和氮几种元素的化学物质，如一氧化二氮(N2O)、水蒸气(H2O)、四氯化碳(CCl4)、甲烷(CH4)和现在最受重视的氟氯代烃等。这些物质在低层大气层正常情况下是稳定的，但在平流层受紫外线照射活化后，就变成了消耗臭氧的物质。这种反应消耗掉平流层中的臭氧，打破了臭氧的平衡，导致地面紫外线辐射的增加。,【变式训练3】大气层中的臭氧层可以滤除大量的紫外线，保护地球上的生物。氟利昂(CF2Cl2)可在光的作用下分解，产生氯原子，氯原子会对臭氧层产生长久的破坏作用(臭氧分子式为O3)，有关反应为O3 O2+O，O3+ClClO+O2，ClO+OCl+O2，总反应为2O33O2。(1)在上述臭氧变成氧气的过程中，Cl是()A.反应物B.生成物C.中间产物D.催化剂(2)O3和O2是()A.同种物质 B.同分异构体C.同素异形体 D.氧的同位素,【解析】(1)从总反应2O33O2看，反应物和生成物中均无氯原子，A、B均不正确；但生成的ClO在下一步反应中又释放出氯原子，氯原子在整个反应过程中并没有发生变化，故氯原子是催化剂。(2)O3和O2是由氧元素组成的不同单质，属于同素异形体。答案：(1)D(2)C,【变式训练4】(2014·安阳高二检测)氮的氧化物(NOx)破坏臭氧层可简单表示如下：O3+NO=NO2+O2，NO2+O=NO+O2。这两个反应反复循环，对此叙述正确的是()A.NOx在第一个反应中作氧化剂B.NOx在破坏臭氧层中起反应物作用C.破坏臭氧层的过程可用化学方程式表示为O3+O 2O2D.破坏臭氧层的过程可用化学方程式表示为O2+O O3,【解析】选C。将两个方程式相加，即可消去NO和NO2，得总反应式O3+O=2O2。在O3+NO=NO2+O2的反应中，NO作还原剂。,类型三 室内空气污染及治理【示范题5】在人口居住密度较大的城区和建筑群中，室内空气的污染有时会比室外更严重。目前已发现的室内空气污染物达300多种。(1)室内装修材料及家具挥发出来的甲醛是室内空气的主要污染物，甲醛易溶于水，常温下有强烈的刺激性气味，当温度超过20时，挥发速度加快，根据甲醛的这些性质，下列做法错误的是_。,A.入住前房间内保持一定温度并通风B.装修尽可能选择在温度较高的季节C.请环境监测部门检测室内甲醛含量低于国家标准后入住D.紧闭门窗一段时间后入住(2)请写出除甲醛外的常见的两种室内空气污染物_。,(3)在入住装修过的新房之前在房间内放置适量的吊兰、芦荟等植物有利于净化空气，但晚上在密闭的居室内放置大型绿色植物，可能影响人体健康。主要原因是_。【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)装修材料及家具中往往含有甲醛等有毒气体。(2)绿色植物在晚上只进行呼吸作用，不进行光合作用。,【解析】(1)紧闭门窗，甲醛被封闭在室内，人入住后容易中毒。(2)常见的室内空气污染物还有家用燃料燃烧、烹调和吸烟等产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2和尼古丁等，还有各种建筑和装饰材料挥发出来的除甲醛外的苯、甲苯、二甲苯及放射性元素氡等，可任写两种。(3)题干中突出字眼“晚上”应考虑植物呼吸作用吸收O2，放出CO2。答案：(1)D(2)CO、苯、氡、CO2、NO、NO2、SO2、尼古丁等(任写两种)(3)在晚上无阳光时，植物只进行呼吸作用，吸收O2，呼出CO2,【示范题6】(2014·南京高二检测)氡 可从矿泉水、岩石、地下水、天然气、建筑材料中释放出来。它可通过呼吸进入人体，停留在呼吸道中，放出射线，其衰变产物还能放出、射线，这些射线可诱发肺癌。关于氡的下列叙述正确的是()A.Rn的原子核内含有222个中子B.Rn位于元素周期表中第6周期A族C.Rn的化学性质不活泼，因此与任何物质都不能反应D.新铺大理石地面的居室，可常打开门窗换气，以减少氡对人体的危害,【解析】选D。中子数=质量数-质子数，所以Rn的原子核内含有222-86=136个中子，A选项错误；Rn位于元素周期表中第6周期0族，B选项错误；Rn是放射性元素，容易衰变，很活泼，C选项错误。,【误区警示】关于室内空气污染的三个误区(1)错误认为室内空气没有气味就是没有污染。室内空气污染物有些有特殊的气味，也有些是无色无味的，如CO、氡等。(2)错误认为新房子敞开门窗，风吹一段时间就没有污染了。其实甲醛、苯等有毒有害气体一般分三种状态存在：游离状态、吸附状态、结合状态。只有游离状态才能通过风处理消除，而且要在正常的风速四倍以上才能清除。况且装修材料及家具板材中不断释放的有毒有害气体的潜伏期长达315年，因此最关键的是选用污染物少的装修材料。,(3)错误认为采用绿色装修材料一定不会产生污染。事实上绿色材料仅仅是满足了污染物的最低排放标准，并非绝对绿色建材。装修后空气质量取决于装修的程度、家具的质量等诸多不确定因素。有可能采用了绿色建材，因为装修过度也是有害无益的，为提高生活品质可以进一步治理。,【变式训练5】因具有放射性而被称为居室“隐形杀手”的是()A.甲醛B.苯C.氡D.一氧化碳【解析】选C。氡无色、无味，因其放射性污染不易察觉，因此氡被称为“隐形杀手”，甲醛、苯、一氧化碳均没有放射性。,【变式训练6】居室内空气污染物的主要来源之一是人们使用的装饰材料、黏合剂、内墙涂料等释放出来的一种有刺激性气味的气体。据此判断，下列说法中正确的是()A.这种气体是二氧化硫B.这种气体可以用新制备的氢氧化铜悬浊液进行检验C.这种气体是苯D.这种气体不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,【解析】选B。从装饰材料、黏合剂、内墙涂料中挥发出来的气体主要是甲醛和苯，但只有甲醛有刺激性气味，故A、C项均错；由于甲醛与新制Cu(OH)2悬浊液在加热条件下产生红色沉淀，故B项正确；由于甲醛具有还原性，能被酸性KMnO4溶液氧化，故D项错。,