1、第四章 保护生存环境第一节 改善大气质量课程标准导航1.知道大气的主要污染物,了解大气污染物的危害和治理办法.2.知道全球三大环境问题(酸雨、臭氧层受损、全球气候变暖)的成因、危害以及人类采取的措施.3.了解室内空气污染物的主要来源、危害及减少室内空气污染的方法.新知初探自学导引 自主学习一、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其危害大气污染物 主要成分 危害 可吸入颗 粒物颗粒物 大气中液体、固体状颗粒物,又称_ 加重呼吸道疾病,其他有害气体转化的催化剂 S的氧化物
2、SO2、SO3 _ 飘尘酸雨 大气污染物 主要成分 危害 N的氧化物 _ 光化学烟雾、酸雨 C的氧化物 _ 降低血液的输氧能力 碳氢化合物 CH4、C2H6等 温室效应 氟氯代烃 CF3Cl等 温室效应,破坏臭氧层 NOx CO 2.酸雨(1)酸雨的概念 正常雨水偏酸性,pH约为5.6,这是因为大气中的_溶于雨水的缘故.酸雨是指pH小于_的雨水,主要是由人为排放的_和_等酸性气体转化而成的.CO25.6硫氧化物氮氧化物(2)酸雨的形成原理 (3)我国酸雨类型 我国的酸雨主要以_酸雨为主,这是由我国以煤炭为主的能源结构造成的.硫酸型3.臭氧层受损(1)臭氧层的含义 自然界中有_的臭氧集中在距地面
3、1550 km的大气平流层中,也就是人们通常所说的臭氧层.(2)臭氧层的作用 臭氧层中臭氧含量很少,但可以吸收来自太阳的大部分紫外线,使地球上的生物免遭伤害,被称为人类和生物的保护伞.90%(3)臭氧层受损的原因 破坏臭氧层的物质:人类活动排入大气的某些化学物质如氟氯代烷和含溴的卤代烷烃、CCl4、CH4、喷气式飞机在高空飞行排出的氮氧化物如N2O、NO以及大气中的核爆炸产物等,都能使臭氧层受到破坏.氟氯代烷破坏臭氧层的反应:氟氯代烷在紫外线的照射下分解出_,参与破坏臭氧的反应:氯原子反应结果是O3变成了O2,Cl在其中起了_作用.4.温室效应与全球气候变暖(1)温室气体主要有CO2、CH4、
4、N2O、氟氯代烷,其中影响最大的是_.催化CO2(2)危害:导致两极冰川的融化,使海平面上升;气候变得干旱,农业区退化成草原,土地沙漠化,农业减产.二、改善大气质量 1.减少煤等化石燃料燃烧产生的污染(1)化石燃料污染的成因 煤中除了含有碳元素外,还含有H、O、N、S等元素,以及无机矿物质,燃烧时会产生大量的CO、SO2、NO、NO2和固体颗粒物等物质,对大气造成污染.(2)减少污染的措施 改善燃煤质量 如推行煤炭的洗选加工,降低煤的_和_,限制高硫分、高灰分煤炭的开采等.含硫量含灰量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,向煤中加入适量_,可大大减少燃烧
5、产物中SO2的含量,其反应方程式为:2CaCO3O22SO2=2CaSO42CO2.(3)发展洁净煤技术,开展煤的综合利用.空燃比石灰石煤的_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:(4)调整和优化能源结构,降低燃煤在能源结构中的比率,加快利用太阳能、风能、地热能、核能和氢能等新能源的进程.气化液化2.减少汽车等机动车尾气污染(1)汽车尾气的组成 汽车尾气主要含有_、铅的化合物等污染物.(2)减少尾气污染的措施 推广使用_汽油 CO、NO、NO2和碳氢化合物无铅含铅汽油是指加入抗爆震剂_的汽油,现在广泛采用无铅汽油抗爆震剂甲基叔丁基醚等.在汽车尾气系统中安装催化转化器 通常
6、采用铂等贵重金属作催化剂,发生的反应有:四乙基铅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无铅汽油.(3)使用新燃料或动力 如以液化石油气为燃料,用锂离子电池为汽车提供动力.3.减少室内空气污染(1)室内污染物的来源 目前已发现的室内污染物达300多种,其主要来源有:家用燃料燃烧、烹调和吸烟等产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2和尼古丁等污染物(主要原因).各种建筑和装饰材料带来各种挥发性有机物如甲醛、苯、甲苯、二甲苯,以及放射性元素氡等污染物.(2)室内主要污染物的危害和防治措施主要 污染物 危害 防治措施 COCO与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白,造成人体缺氧而中毒 注
7、意室内通风,安装烟囱或抽气换气机 安装CO警报器 主要 污染物 危害 HCHO 刺激人的眼、呼吸道黏膜,引起过敏性皮炎、造成免疫功能异常,影响中枢神经系统,甚至引发癌症 氡 长期吸入氡会引起肺癌,氡被称为“隐形杀手”主要 污染物 防治措施 HCHO 家庭装修选择正规装饰公司和达到国家标准的环保材料 保持室内空气流通 居室适当绿化,种养吊兰、芦荟等花草吸收甲醛 氡 保持空气流通 选用正规建筑板材 自主体验1.与当今地球上重大环境问题不相关的物质是()A.CO2 B.N2 C.SO2 D.CF2Cl2 解析:选B.本题考查环境保护.CO2能够导致温室效应,SO2是引起酸雨的主要原因,氟利昂是臭氧层
8、空洞的元凶,B选项正确.2.据统计,世界上的古建筑在20世纪所遭受的腐蚀比过去几百年所遭受的腐蚀还要严重,这是因为()A.古建筑腐蚀是可逆过程,前几百年处于化学平衡状态,近几十年向正反应方向移动 B.近几十年来大量使用化石燃料,造成酸雨,加速了古建筑腐蚀 C.近几十年来参观的人数急剧增多,加速了古建筑腐蚀 D.近几十年来温室效应加剧,加速了古建筑的风化 解析:选B.古建筑的腐蚀主要是由于酸雨的形成.酸雨的形成与SO2和NOx有关,近几十年工业发展加速,大量使用化石燃料,形成酸雨,加速了腐蚀.3.厄尔尼诺现象产生的原因之一是大气中二氧化碳的含量剧增,要想减缓这一现象的发生,最理想的燃料是()A.
9、天然气 B.氢气 C.无烟煤 D.汽油 解析:选B.氢气燃烧只生成水.要点突破讲练互动 要点1 酸雨的成因、危害及防治探究导引 1正常雨水是否呈中性？提示:正常雨水并不是呈中性,而是偏酸性,原因是要点归纳1.酸雨的成因 酸雨是指pH小于5.6的降水,主要是由硫氧化物和氮氧化物等酸性气体转化而来:2.酸雨的危害酸雨给人类带来种种灾害,严重威胁着生态环境,例如:(1)酸雨会使湖泊的水质变酸,导致水生生物死亡;(2)酸雨浸渍土壤,会使土壤变得贫瘠;(3)长期的酸雨侵蚀会造成森林大面积死亡;(4)酸雨对人、畜的健康也有直接影响,酸雨渗入地下可使地下水中的重金属元素含量增加,饮用这种水会危害人、畜健康;
10、(5)酸雨会加速建筑物、桥梁、工业设备、石材类文物,以及电线电缆等的腐蚀.3.酸雨的防治首先,要从消除污染源着手,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,又能从根本上防止酸雨的产生.其次,要利用物理、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.此外,还需要提高全民的环境保护意识,加强国际间合作,全人类共同努力减少硫酸型酸雨的产生.特别提醒1.大气中烟尘、O3等都是反应的催化剂.硫氧化物经反应后形成硫酸型酸雨,氮氧化物经反应后形成硝酸型酸雨.我国主要为硫酸型酸雨.2
11、.硫酸型酸雨的成因还可表示为即时应用1.(2012湖北宜昌高二检测)飘尘是物质燃烧时产生的颗粒状漂浮物,颗粒很小,不易沉降.它与空气中的SO2、O2接触时,SO2会部分转化成SO3,使空气的酸度增加.飘尘所起的作用可能是()A.氧化剂B.还原剂 C.催化剂D.吸附剂 解析:选C.由题意知:2SO2O22SO3,所以飘尘起催化作用,故选C.要点2 二氧化硫与氮氧化物的吸收探究导引 2二氧化硫与氮氧化物均为大气污染物,含有二氧化硫与氮氧化物的气体如何来吸收？提示:二氧化硫与氮氧化物一般采用用碱性物质来吸收.要点归纳1.二氧化硫的吸收 二氧化硫是主要的大气污染物之一,又是酸雨的最主要来源.对于各种来
12、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:SO22NH3H2O=(NH4)2SO3 SO2NH3H2O=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)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2H2O 2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42SO22H2O 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.不过这种肥料若长期使用,会使土壤酸化、板结,所以此法已逐渐被淘汰.(2)石灰乳吸收法
13、 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(CaSO42H2O).反应式为:Ca(OH)2SO2=CaSO3H2O 2CaSO3O24H2O=2(CaSO42H2O)生成的石膏用途较多,可弥补有的国家石膏资源的短缺.(3)亚硫酸钠溶液吸收法 近年不少国家采用饱和的亚硫酸钠水溶液吸收SO2,反应式为:Na2SO3SO2H2O=2NaHSO3.将产物加热产生分解反应(即上一反应的逆反应),生成的SO2浓度较大、纯度较高,可用于生产硫酸或作其他用途,另一产物Na2SO3则可循环使用.此法成本低且效率高.(4)用一定浓度的纯碱溶液
14、吸收 Na2CO32SO2H2O=2NaHSO3CO2(5)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:CaCO3SO2=CaSO3CO2 2CaSO3O2=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:O2CaO=CaSO3;2CaSO3O2=2CaSO4.特别提醒2.氮氧化物的吸收(1)用氢氧化钠溶液吸收 NONO22NaOH=2NaNO2H2O(2)用纯碱液吸收NOx 采用多个串联操作的喷射吸收塔,用纯
15、碱溶液循环吸收来自氨氧化系统的NOx,连续生产亚硝酸钠和硝酸钠.出氨氧化炉含NO的气体,先进入废热锅炉,回收热量,而后进入氧化塔,提高NO的氧化度.再通过串联操作的46个喷杯式喷射吸收塔.每一个喷射吸收塔的顶部,气体与各自塔底循环液泵送入的吸收液并流喷射.气体中一定量的NOx被吸收液中的碳酸钠所吸收:2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2,NONO2Na2CO3=2NaNO2CO2.即时应用2.汽车已经成为重要的交通工具,但其排放的尾气是空气的主要污染物之一.已知汽车尾气中的主要污染物有:CmHn(烃)、SO2、NOx、CO和C等,请回答下列有关问题.(1)若用CmHn表示汽油的主要
16、组成,CmHn在空气中完全燃烧的化学方程式为_,汽油燃烧产生能量为汽车提供了动力,这一过程中能量的转化是由_能转化为_能,最终转化为机械能;(2)通过车用燃油的精炼加工处理,可减少汽车尾气中_(填化学式)的排放;(3)目前汽车尾气多采用催化转化的方法加以治理,写出在催化剂作用下NOx与CO反应的化学方程式:_.解析:由烃的燃烧规律可写出汽油燃烧的化学方程式为4CmHn(4mn)O24mCO22nH2O,是化学能转化为热能,最终转化为机械能的过程.燃油精炼后含硫量降低,尾气中SO2的含量降低.催化剂作用下NOx与CO反应生成N2和CO2.答案:(1)4CmHn(4mn)O24mCO22nH2O化
17、学 热(2)SO2(3)2NOx2xCO=催化剂 N22xCO2题型1 酸雨的成因、危害及防治题型探究权威预测 例1中国江苏网讯:2011年2月17日,晨报昨天报道了中山陵内孙中山纪念馆前的孙中山铜像被腐蚀一事,引起管理部门的高度重视.中山陵园管理局文物处表示,“罪魁祸首”是酸雨.根据以上材料回答下列问题:(1)硫酸型酸雨的形成,主要是由于化石燃料的燃烧产生的_.(2)为了防止这种污染,硫酸厂可用氨水来吸收SO2,其离子方程式为_.(3)目前一种有效的方法是用直升机喷洒白垩粉以降解其污染,其化学方程式是_.(4)要防止酸雨的出现,应采取的根本措施是_.(5)据调查,绿化空气里的细菌比闹市区的少
18、7倍以上,其原因之一是有些植物能_而具有较强的杀菌能力.【思路点拨】解答本题需要注意以下三点:(1)酸雨的成因.(2)酸雨的危害.(3)酸雨的防治.【解析】该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.【答案】(1)二氧化硫(2)SO22NH3H2O=2NH4 SO23 H2O(3)2SO22CaCO3O2=2CaSO42CO2(4)严格控制污染源(5)吸收 SO2如图是 某燃煤发电厂处理废气的装置示意图.装置内发生的主要反应中不含()A.化合反应 B.分解反应C.置换反应 D.氧化还原反应题型2 二氧化硫与氮氧化物的吸收例2【思路点拨
19、】解答本题需要注意以下三点:(1)该流程涉及的反应方程式有几个.(2)反应方程式所属类型的判断.【解析】由燃煤发电厂的装置图可以看出,此过程主要发生以下反应:CaCO3=高温 CaOCO2CaOSO2=CaSO32CaSO3O2=2CaSO4反应为分解反应,反应为化合反应,反应为氧化还原反应、化合反应.【答案】C 经典案例热点示例思维拓展 请回答下列问题:(1)呈胭脂红色的物质是_(用符号表示);(2)在O2、CO2、CO中,与血红蛋白结合能力最强的是_;(3)下列气体中,比O2与血红蛋白结合力强,能引起中毒的是_.A.N2 B.NO C.CH4 D.NH3【解析】由题给信息知,血红蛋白与O2结合呈鲜红色,与CO2结合呈暗红色,但通入CO后都呈胭脂红色,说明血红蛋白与CO结合的能力最强,使血红蛋白不能输送O2,故CO能使人中毒,还能与血红蛋白结合引起中毒的气体是NO.【答案】(1)HbCO(2)CO(3)B
