2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題講座四 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué).doc

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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題講座四 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué) [考綱要求]　1.了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的來源、性質(zhì)和危害，體會(huì)化學(xué)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要意義。2.了解化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“三廢”對(duì)環(huán)境的危害，樹立綠色化學(xué)的觀念。3.原子經(jīng)濟(jì)性的概念和原子利用率的計(jì)算。 一、環(huán)境污染及其防治 1．空氣污染 空氣污染物通常指以氣態(tài)形式進(jìn)入近地面或低層大氣環(huán)境的外來物質(zhì)。如氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物以及飄塵、懸浮顆粒等，有時(shí)還包括甲醛、氡以及各種有機(jī)溶劑，其對(duì)人體或生態(tài)系統(tǒng)具有不良效應(yīng)?？諝馕廴疚镏饕校阂谎趸?CO)、氮氧化合物(NOx)、碳?xì)浠衔?、硫氧化物和顆粒物(PM)等。 大氣污染的具體表現(xiàn)主要有：形成酸雨、酸霧；臭氧層空洞；光化學(xué)煙霧；室內(nèi)空氣污染(指家用燃料的燃燒、烹調(diào)、吸煙產(chǎn)生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各種建筑材料和裝飾材料釋放出的甲醛、苯等有機(jī)物造成的污染等，其中CO與血紅蛋白作用會(huì)使血液失去輸氧能力，導(dǎo)致CO中毒)。 霧霾——霧和霾的統(tǒng)稱?？諝庵械幕覊m、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成視覺障礙的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及顆粒物(PM)這三項(xiàng)是霧霾主要污染物，前兩者為氣態(tài)污染物，最后一項(xiàng)顆粒物才是加重霧霾天氣污染的罪魁禍?zhǔn)住? 2．水體污染 是指過量有害物質(zhì)進(jìn)入水中造成的污染。導(dǎo)致水體污染的物質(zhì)主要有兩大類，一類是重金屬污染，如重金屬Hg、Cd、Pb、Cr等進(jìn)入水中形成的污染，這些重金屬主要來自于化工、冶金、電子、電鍍等排放的工業(yè)廢水。另一類是植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染：水中高濃度的N、P等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化而形成的污染。它主要是由進(jìn)入水中腐爛的含蛋白質(zhì)的物質(zhì)、含磷洗滌劑及大量使用磷肥造成的。 3．固體廢棄物造成的污染 主要是指生活垃圾、工業(yè)廢料隨意堆放造成的污染，目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及廢舊電池造成的重金屬污染。垃圾污染范圍廣泛，對(duì)環(huán)境及生物的不良影響途徑多樣。 4．環(huán)境保護(hù)的措施 (1)工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。 (2)工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放，限制使用含磷洗滌劑。 (3)回收、限制難降解塑料，研制可降解塑料。 深度思考 當(dāng)今環(huán)境污染存在以下幾方面問題：(用物質(zhì)化學(xué)式或元素名稱填寫相關(guān)原因) (1)酸雨——形成原因主要是____和__________。 (2)光化學(xué)煙霧——主要是__________、碳?xì)浠衔镌斐傻摹? (3)臭氧空洞——主要是________、氮氧化合物等的排放引起的。 (4)溫室效應(yīng)——主要是由于大氣中____等的含量的不斷增加造成的。 (5)白色污染——______等難降解塑料的大量使用。 (6)赤潮——含__洗衣粉的大量使用，工、農(nóng)業(yè)及城市生活污水的任意排放。 答案　(1)SO2　氮氧化合物　(2)氮氧化合物 (3)氟氯代烷 (4)CO2　(5)聚乙稀　(6)磷 題組一　臭氧層空洞 1．大氣平流層中O2吸收紫外線可變成臭氧(O3)，而冰箱中的制冷劑氟里昂在紫外線作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，從而破壞平流層中的臭氧層。同樣超音速飛機(jī)的尾氣及發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的NO也能加快O3的分解，反應(yīng)式如下：NO＋O3===NO2＋2O；NO2＋O===NO＋O2。請(qǐng)你寫出總的反應(yīng)式： ______________；其中NO的作用是______________和____________。 答案　O3O2＋O　還原劑　催化劑 解析　通過化學(xué)反應(yīng)方程式的加和可以得到總的反應(yīng)式：O3O2＋O。通過第一個(gè)反應(yīng)式可知NO作還原劑，由總反應(yīng)式可知NO作催化劑。 題組二 　水源污染(富營(yíng)養(yǎng)化) 2．工、農(nóng)業(yè)及城市生活污水中含磷。家用洗滌劑是污水中磷的一個(gè)重要來源(洗滌劑中含有磷酸鈉)。關(guān)于處理污水時(shí)要不要除去磷的說法正確的是(　　) A．磷是生物所需的營(yíng)養(yǎng)元素，不必除去 B．含磷的污水是很好的肥料，不必除去 C．含磷污水排到自然水中引起藻類增殖，使水變質(zhì)，必須除去 D．磷對(duì)人無毒，除去與否都無關(guān)緊要 答案　C 解析　含磷的污水是水污染的重要來源之一，這種富含營(yíng)養(yǎng)元素(N、P等)的污水排入自然水中，會(huì)使水中微生物和藻類大量繁殖、生成、腐敗，從而使水中的溶解氧大量減少，引起水中生物死亡、水質(zhì)惡化，降低了水的使用價(jià)值。 3．赤潮：我國(guó)沿海出現(xiàn)了大面積赤潮，赤潮是紅藻、藍(lán)藻等在較短時(shí)間內(nèi)大量繁殖形成的，它造成的嚴(yán)重后果是____________________。赤潮是水體富營(yíng)養(yǎng)化的結(jié)果，主要是因?yàn)開_________________等，使水中含有大量的______________元素對(duì)應(yīng)的離子。為了防止水污染，我國(guó)許多地區(qū)已經(jīng)對(duì)洗衣粉的成分加以限制，不得再銷售含有______________(填選項(xiàng)字母)的洗衣粉。 A．硅酸鈉 B．烷基苯磺酸鈉 C．三聚磷酸鈉 D．蛋白質(zhì) 答案　藻類消耗水中的溶解氧，造成水質(zhì)惡化和魚類死亡 濫用氮肥、磷肥、農(nóng)藥和城鎮(zhèn)廢水任意排放　氮、磷　C 題組三　酸雨形成及治理 4．自然界“酸雨”形成的原因主要是(　　) A．未經(jīng)處理的工業(yè)廢水的任意排放 B．大氣中二氧化碳含量增多 C．工業(yè)上大量燃燒含硫的燃料和金屬礦石的冶煉 D．汽車排放的尾氣和燃料不完全燃燒產(chǎn)生的氣體 答案　C 解析　自然界中的酸雨主要是硫酸型酸雨，這是由于大氣中SO2和SO3含量過高造成的，形成這種情況的主要原因是工業(yè)上大量燃燒含硫的燃料和金屬礦石的冶煉，汽車尾氣的排放不是主要原因。 5．某研究性學(xué)習(xí)小組計(jì)劃研究當(dāng)?shù)厮嵊甑男纬蛇^程，于是取來雨水作水樣進(jìn)行測(cè)定，隨時(shí)間的推移，多次測(cè)定該樣品的pH，得到如下數(shù)據(jù)： 時(shí)間(h) 開始 8 16 24 32 40 48 pH 5.0 4.8 4.5 4.3 4.2 4.0 4.0 (1)雨水樣品放置時(shí)pH變化的主要原因?yàn)開_______________________________________ (用化學(xué)方程式表示)。由此可以得出酸雨的形成過程可能是________________________。 (2)如果將剛?cè)拥纳鲜鲇晁妥詠硭嗷旌?，pH將________(填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是_______________________________________________________________， 二氧化硫表現(xiàn)________性。 答案　(1)2H2SO3＋O2===2H2SO4　雨水溶解二氧化硫生成亞硫酸，亞硫酸又被空氣中的氧氣氧化為硫酸，降落下來形成酸雨 (2)減小　自來水中的氯氣(或次氯酸)把亞硫酸氧化成硫酸　還原 6．SO2主要來自于硫酸工廠的廢氣和含硫礦物的燃燒。 (1)若用Na2SO3溶液來吸收工廠的SO2尾氣，加熱吸收液可獲得高濃度的NaHSO3，變廢為寶。寫出主要的化學(xué)方程式：______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)為除去燃料中的硫，可采用如圖脫硫工藝。寫出主要的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)SO2＋H2O＋Na2SO32NaHSO3 (2)CaO ＋SO2CaSO3,2CaSO3＋O22CaSO4 題組四　汽車尾氣 7．汽車尾氣(含有烴類、CO、SO2與NO等物質(zhì))是城市空氣的污染源之一。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”(用鉑、鈀合金作催化劑)。它的特點(diǎn)是使CO和NO反應(yīng)，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒及SO2的轉(zhuǎn)化。 (1)寫出一氧化碳與一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)“催化轉(zhuǎn)換器”的缺點(diǎn)是在一定程度上提高空氣的酸度，其原因是___________________ _____________________________________________________。 (3)控制城市空氣污染源的方法可以有______(填字母)。 A．開發(fā)氫能源 B．使用電動(dòng)車 C．植樹造林 D．戴上呼吸面具 答案　(1)2CO＋2NON2＋2CO2 (2)SO2轉(zhuǎn)化成SO3，SO3遇水生成硫酸 (3)ABC 二、綠色化學(xué) 1．綠色化學(xué)有關(guān)概念 (1)核心：利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的污染。又稱為“環(huán)境無害化學(xué)”、“環(huán)境友好化學(xué)”、“清潔化學(xué)”。 綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物，這是一門從源頭上減少或消除污染的化學(xué)。 (2)綠色化學(xué)的研究主要圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化開展的，因此化學(xué)反應(yīng)及其產(chǎn)物具有以下特征： a．采用無毒、無害的原料； b．在無毒、無害的條件(包括催化劑、溶劑)下進(jìn)行； c．產(chǎn)品應(yīng)該是環(huán)境友好的； d．具有“原子經(jīng)濟(jì)性”，即反應(yīng)具有高選擇性、極少副產(chǎn)物，甚至實(shí)現(xiàn)“零排放”。此外，它還應(yīng)當(dāng)滿足“物美價(jià)廉”的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。 2．原子經(jīng)濟(jì)性 原子經(jīng)濟(jì)性在化學(xué)合成特別是有機(jī)合成中非常重要，在合成反應(yīng)中減少?gòu)U物的關(guān)鍵是提高選擇性問題，即選擇最佳反應(yīng)途徑，使反應(yīng)物原子盡可能多地轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物原子，最大限度地減少副產(chǎn)物，才會(huì)真正減少?gòu)U物的生成。美國(guó)著名有機(jī)化學(xué)家B.M.Trost在1991年首先提出“原子經(jīng)濟(jì)性”的概念：認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使之結(jié)合到目標(biāo)分子中(如完全的加成反應(yīng)：A＋B===C)，達(dá)到零排放。原子經(jīng)濟(jì)性可用原子利用率來衡量，其定義可表示為原子利用率＝100%。 經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地減少了廢物的排放。 1．工業(yè)上合成氨的原料之一為氫氣，其來源之一是利用石油氣的有關(guān)成分如丙烷(C3H8)制取。以下途徑，假設(shè)反應(yīng)都能進(jìn)行，從經(jīng)濟(jì)效益考慮最合理的反應(yīng)是(　　) A．C3H83C＋4H2 B．C3H8C3H6＋H2 C．C3H8＋6H2O3CO2＋10H2 D．2H2O2H2↑＋O2↑ 答案　C 2.在“綠色化學(xué)工藝”中，理想狀態(tài)是原子利用率為100%。在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的過程中，欲使原子利用率達(dá)到最高，還需要其他的反應(yīng)物有( ) A.CO和CH3OH B.CO2和H2O C.H2和CO2 D.CH3OH和H2 解析 從原子守恒和綠色化學(xué)的思想出發(fā)：CH3C≡CH＋其他的反應(yīng)物―→CH2===C(CH3)COOCH3，則其他的反應(yīng)物的原子組成為C2H4O2，只有選項(xiàng)A中的物質(zhì)按等物質(zhì)的量混合符合題意。 答案 A 3．“綠色化學(xué)”又稱環(huán)境無公害化學(xué)，下列敘述符合“綠色化學(xué)”原則的是(　　) A．綠色化學(xué)的核心是利用化學(xué)原理對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染進(jìn)行治理 B．大量用純液態(tài)有機(jī)物代替水作溶劑 C．研制新型殺蟲劑，使它只對(duì)目標(biāo)昆蟲有毒殺作用而對(duì)其他昆蟲無害 D．工業(yè)上用廢銅制取膽礬CuSO45H2O： 　2Cu＋O2＋2H2SO4(稀)＋8H2O2CuSO45H2O 答案　D 解析　“綠色化學(xué)”要求從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，不產(chǎn)生廢棄物，原子利用率為100%，A項(xiàng)錯(cuò)；純液態(tài)有機(jī)溶劑一般有毒，代替水作溶劑，會(huì)加劇環(huán)境污染，B項(xiàng)錯(cuò)。 探究高考　明確考向 1．(xx高考選項(xiàng)組合題)化學(xué)與日常生活密切相關(guān)，下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．84消毒液的有效成分是NaClO(xx海南，1B) B．裝飾材料釋放的甲醛會(huì)造成污染(xx海南，1D) C．氨氮廢水(含NH及NH3)可用化學(xué)氧化法或電化學(xué)氧化法處理(xx浙江理綜，7B) D．福爾馬林可作食品的保鮮劑(xx四川理綜，1C) 答案　D 解析　銨根及氨氣中的氮元素均是－3價(jià)，利用氧化劑將其氧化為氮?dú)猓梢赃M(jìn)行廢水處理也可以借助于電解法轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，C正確；福爾馬林是甲醛的水溶液，甲醛有毒，不能作食品的保鮮劑，D項(xiàng)不正確。 2．(xx天津理綜，1)化學(xué)與生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性 B．用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可減少白色污染 C．大量燃燒化石燃料是造成霧霾天氣的一種重要因素 D．含重金屬離子的電鍍廢液不能隨意排放 答案　B 解析　鐵表面鍍鋅，發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，Zn作負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e作正極，O2、H2O在其表面得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，鐵受到保護(hù)，A正確；聚乳酸塑料能自行降解，聚乙烯塑料則不能，因此用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料，將加劇白色污染，B不正確；燃燒化石燃料時(shí)，產(chǎn)生大量煙塵、CO等有害物質(zhì)，是造成霧霾天氣的原因之一，C正確；重金屬離子有毒性，含有重金屬離子的電鍍廢液隨意排放，易引起水體污染和土壤污染，應(yīng)進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后再排放，D正確。 3．(xx四川理綜，1)化學(xué)與生活密切相關(guān)，下列說法不正確的是(　　) A．二氧化硫可廣泛用于食品的增白 B．葡萄糖可用于補(bǔ)鈣藥物的合成 C．聚乙烯塑料制品可用于食品的包裝 D．次氯酸鈉溶液可用于環(huán)境的消毒殺菌 答案　A 解析　A項(xiàng)，SO2對(duì)人體有害，屬有毒物質(zhì)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，葡萄糖可用于合成補(bǔ)鈣藥物如葡萄糖酸鈣，正確；C項(xiàng)，聚乙烯塑料是常見的食品包裝材料，正確；次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，可用作消毒劑，如84消毒液的主要成分就是次氯酸鈉，正確。 4．(xx天津理綜，2)以下食品化學(xué)知識(shí)的敘述不正確的是(　　) A．食鹽可作調(diào)味劑，也可作食品防腐劑 B．新鮮蔬菜做熟后，所含維生素C會(huì)有損失 C．纖維素在人體內(nèi)可水解為葡萄糖，故可作人類的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) D．葡萄中的花青素在堿性環(huán)境下顯藍(lán)色，故可用蘇打粉檢驗(yàn)假紅酒 答案　C 解析　食鹽既是我們常用的調(diào)味品，又可作食品防腐劑，A正確；溫度對(duì)維生素C有一定的影響，蔬菜做熟后，會(huì)有一定的損失，B正確；由于人體內(nèi)沒有可水解纖維素的酶，所以纖維素在人體內(nèi)不能水解為葡萄糖，C錯(cuò)誤；由于Na2CO3水溶液呈堿性，可與葡萄中的花青素發(fā)生顯色反應(yīng)，故可用作假紅酒的檢驗(yàn)試劑，D正確。 5．(xx廣東理綜，7)化學(xué)與生活息息相關(guān)，下列說法不正確的是(　　) A．用食醋可除去熱水壺內(nèi)壁的水垢 B．淀粉、油脂和蛋白質(zhì)都是高分子化合物 C．自行車鋼架生銹主要是電化學(xué)腐蝕所致 D．新型復(fù)合材料使手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品更輕巧、實(shí)用和新潮 答案　B 解析　結(jié)合各選項(xiàng)中敘述的物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及反應(yīng)來分析、解決問題。A項(xiàng)熱水壺內(nèi)壁的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，加入食醋會(huì)生成可溶性醋酸鈣和醋酸鎂；B項(xiàng)淀粉、蛋白質(zhì)是高分子化合物，油脂不是高分子化合物；C項(xiàng)自行車鋼架在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕而生銹；D項(xiàng)新型復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、硬度大、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品。 6．(xx江蘇，1)化學(xué)在資源利用、環(huán)境保護(hù)等與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)的領(lǐng)域發(fā)揮著積極作用。下列做法與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展理念相違背的是(　　) A．改進(jìn)汽車尾氣凈化技術(shù)，減少大氣污染物的排放 B．開發(fā)利用可再生能源，減少化石燃料的使用 C．研發(fā)可降解高分子材料，減少“白色污染” D．過度開采礦物資源，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展 答案　D 解析　可持續(xù)發(fā)展是一種注重長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)模式，充分、合理利用資源、減少污染等方面都是可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)容。 7．[xx四川理綜，29(1)(2)]直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題，將煙氣通過裝有石灰石漿液的脫硫裝置可以除去其中的二氧化硫，最終生成硫酸鈣。硫酸鈣可在下圖所示的循環(huán)燃燒裝置的燃料反應(yīng)器中與甲烷反應(yīng)，氣體產(chǎn)物分離出水后得到幾乎不含雜質(zhì)的二氧化碳，從而有利于二氧化碳的回收利用，達(dá)到減少碳排放的目的。 請(qǐng)回答下列問題： (1)煤燃燒產(chǎn)生的煙氣直接排放到空氣中，引發(fā)的主要環(huán)境問題有__________(填字母)。 A．溫室效應(yīng) B．酸雨 C．粉塵污染 D．水體富營(yíng)養(yǎng)化 (2)在煙氣脫硫的過程中，所用的石灰石漿液在進(jìn)入脫硫裝置前，需通一段時(shí)間的二氧化碳，以增加其脫硫效率；脫硫時(shí)控制漿液的pH，此時(shí)漿液含有的亞硫酸氫鈣可以 被氧氣快速氧化生成硫酸鈣。 ①二氧化碳與石灰石漿液反應(yīng)得到的產(chǎn)物為________。 ②亞硫酸氫鈣被足量氧氣氧化生成硫酸鈣的化學(xué)方程式為____________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)ABC　(2)①Ca(HCO3)2(或碳酸氫鈣) ②Ca(HSO3)2＋O2===CaSO4＋H2SO4 解析　(1)煤燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有的粉塵會(huì)造成粉塵污染，含有的二氧化硫(與空氣接觸可產(chǎn)生三氧化硫)會(huì)造成酸雨，二氧化碳可以造成溫室效應(yīng)，故應(yīng)選A、B、C。 (2)①因CO2＋CaCO3＋H2O===Ca(HCO3)2，故二氧化碳與石灰石漿液反應(yīng)得到的產(chǎn)物為Ca(HCO3)2；②1 mol Ca(HSO3)2被氧氣氧化肯定生成1 mol CaSO4，根據(jù)S元素守恒，還要有H2SO4生成，故反應(yīng)方程式為Ca(HSO3)2＋O2===CaSO4＋H2SO4。