高中化學 第3章 微項目 論證重污染天氣“汽車限行”的合理性——探討社會性科學議題課件 魯科版必修1-魯科版高中必修1化學課件

1、微項目論證重污染天氣“汽車限行”的合理性探討社會性科學議題知識鋪墊新知預習人類社會進入二十世紀八十年代以來,人們越來越關心環(huán)境問題。我們在享受科學技術迅速發(fā)展帶來物質文明的同時,也因一次次以犧牲環(huán)境為代價,而受到大自然的一次次報復,如霧霾天氣等,北京、廣州等多個城市采取了“汽車限行”。人們逐漸意識到:保護環(huán)境,就是保護人類賴以生存的空間?？刂啤办F霾”的根本措施是減少煙塵和NOx的人為排放量。面對社會性科學議題,首先需要明確議題中的科學知識和科學問題,正確認識議題;然后從環(huán)境、經(jīng)濟、社會等視角尋找議題涉及的利與弊,論證這些利與弊是否成立,最后結合實際情況綜合考慮,權衡利弊、作出決策。知識鋪墊新知

2、預習1.氮及其化合物的轉化關系 知識鋪墊新知預習2.氮氧化物催化轉化法在汽車排氣管上安裝催化轉化器,使汽車尾氣中的NOx(NO或NO2)與CO反應轉化成無毒的物質,反應原理為知識鋪墊新知預習【微思考】如何治理汽車尾氣?提示:NOx尾氣處理方法堿液吸收法:2NO2+2NaOH = NaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH = 2NaNO2+H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。催化轉化法:在催化劑、加熱條件下,氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體N2;NOx與CO在一定溫度下催化轉化為無毒氣體N2和CO2(一般適

3、用于汽車尾氣的處理)。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測科學認識社會性科學議題科學認識社會性科學議題,尋找利與弊尋找利與弊問題探究問題探究汽車尾氣有什么危害?提示:汽車尾氣中的NOx在紫外線作用下,與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學反應,產(chǎn)生了一種有毒的煙霧光化學煙霧,光化學煙霧中含甲醛、乙醛等刺激性有毒物質,會刺激人的呼吸道。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識歸納知識歸納車輛限行,顧名思義,就是為了緩解交通壓力或防治大氣污染,而采取限制某些車輛通行的措施。車輛限行有很多種,有的是某個路段限行,有的是某個時段限行,有的是某種車型限行,還有最常見的是尾號限行。其中,尾號限行制度是為了緩解城市交通壓

4、力而催生的一種交通制度。如2008年的北京奧運測試賽期間,北京開始單雙號限行。單號日子時候,只能車號的末尾數(shù)字是單號的私家車可以上路,雙號日子的時候,只能車號末尾數(shù)字是雙號的私家車可以上路。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測方法導引“汽車限行”的利與弊 探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測典例剖析典例剖析例例1(2018全國理綜)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氮有關(如下圖所示)。下列敘述錯誤的是()A.霧和霾的分散劑相同B.霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨C.NH3是形成無機顆粒物的催化劑D.霧霾的形成與過度施用氮肥有關探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:C解析:霧和霾的分散劑

5、均為空氣,A項正確;根據(jù)題目信息,硝酸銨和硫酸銨均為無機顆粒物,是形成霧霾的因素之一,B項正確;氨氣分別和硝酸、硫酸生成硝酸銨和硫酸銨,是形成無機顆粒物的反應物,C項錯誤;過度施用化肥會導致空氣中氨氣含量增加,促進了無機顆粒物中硝酸銨、硫酸銨含量的增加,D項正確。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測對點訓練對點訓練1汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質,這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一。(1)汽車尾氣中的CO來自于,NO來自于。汽車尾氣對環(huán)境的危害主要有(至少填兩種)。 (2)NOx能形成酸雨,寫出NO2轉化為HNO3的化學方程式: 。 (3)汽車尾氣中的CO、NOx在適

6、宜溫度下采用催化轉化法處理,使它們相互反應生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式: 。 探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:(1)汽油的不完全燃燒N2與O2在汽車汽缸內的高溫環(huán)境下的反應形成硝酸型酸雨、導致光化學煙霧、產(chǎn)生溫室效應(任填兩種即可)解析:(1)汽車汽缸內不斷進行著汽油的燃燒反應,當空氣不足時,汽油不完全燃燒會產(chǎn)生CO;當空氣過量時,N2和O2在放電或高溫條件下反應生成NO。汽車尾氣對環(huán)境的危害很大,可以形成硝酸型酸雨、導致光化學煙霧、產(chǎn)生溫室效應等。(3)CO、NOx反應后生成的無毒氣體為CO2和N2。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測學習科學論證學習科學

7、論證,論證利與弊論證利與弊問題探究問題探究汽車尾號限行對治理空氣污染有用嗎?提示:通過一定的實際測定和對比,得出結論:汽車尾號限行的舉措對于減輕空氣污染是有一定效果的。知識歸納知識歸納機動車尾氣排放成為一個備受指責的因素,特別是柴油車和某些重型小轎車。這些汽車尾氣中的化學元兇包括懸浮微粒(PM)和氮氧化物(NOx)。懸浮微粒是一種煙塵,能夠侵入肺部并引起心血管疾病,氮氧化物則會加劇呼吸困難。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測方法導引科學論證的水平 探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測典例剖析典例剖析例例2汽車排放的尾氣中含有NO

8、2,NO2是城市大氣污染的主要污染物之一。在日光照射下,NO2發(fā)生一系列光化學煙霧的循環(huán)反應,從而不斷產(chǎn)生O3,加重空氣污染。反應過程為2NO22NO+2O,2NO+O22NO2,O+O2O3。下列對該反應過程及生成物敘述正確的是()A.NO2只起催化劑作用B.NO起催化劑作用C.NO2只起氧化劑作用D.O3與O2為同素異形體答案:D解析:反應過程+得O22O,O+O2O3,NO2起催化劑作用,反應過程中NO2還做氧化劑,A、B、C項錯誤;O3與O2屬于同素異形體,D項正確。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測對點訓練對點訓練2下列現(xiàn)象的產(chǎn)生,與氮循環(huán)無關的是 ()A.光化學煙霧B.白色污染C.

9、水體富營養(yǎng)化D.酸雨答案:B解析:光化學污染是氮的氧化物和有機烴類在光作用下的一系列復雜變化,與氮循環(huán)有關;白色污染是指難降解的塑料垃圾(多指塑料袋)對環(huán)境的污染;水體富營養(yǎng)化是指水中的氮、磷等元素濃度過大造成的水污染,會導致藻類瘋長,從而引起水中缺氧,導致水生生物大量死亡,與氮循環(huán)有關;酸雨是二氧化硫和氮氧化物與雨水作用的結果,與氮循環(huán)有關。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測權衡利弊權衡利弊,作出決策作出決策問題探究問題探究根據(jù)汽車限行的利弊,如何作出決策?提示:經(jīng)過充分的論證分析后,分清主次,權衡利弊,作出決策。知識歸納知識歸納探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測方法導引評價要素及評價等級

10、探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測典例剖析典例剖析例例3“保護環(huán)境就是保護人類自己?！毕铝协h(huán)境問題與產(chǎn)生的主要原因不相符的是()“光化學煙霧”主要是由汽車排放的氮氧化物所引起的;“酸雨”主要是由空氣中CO2的濃度增大引起的;“溫室效應”主要是由空氣中CO2濃度增大引起的;“赤潮”主要是由于水體中N、P等元素含量過高而引起的A.B.C.D.答案:D解析:“酸雨”主要是空氣中的SO2或NOx的濃度增大引起的。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測對點訓練對點訓練3回答下列有關環(huán)境的問題:(1)造成水體富營養(yǎng)化的元素是和,水體富營養(yǎng)化的后果是導致水生藻類“瘋長”,并迅速

11、覆蓋在水面上,在海水中形成現(xiàn)象,而這種現(xiàn)象在淡水中稱為。 (2)大氣中的下列氧化物的存在既不能形成酸雨,也不能形成光化學污染的是。 A.二氧化硫 B.二氧化碳 C.二氧化氮D.一氧化氮(3)目前,大城市內的光化學污染是大氣主要污染形式之一,該污染的現(xiàn)象是形成煙霧,故又叫光化學煙霧,形成光化學煙霧的過程屬于(填“化學變化”或“物理變化”)。 (4)汽車尾氣中氮的氧化物來源除因為燃油中含有氮元素(燃燒時,氮轉化為氮的氧化物)外,還有一個原因。請你用化學方程式表示這個原因:。 探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:(1)氮磷赤潮水華(2)B(3)化學變化解析:(1)水體中過量的氮、磷造成了水體的富

12、營養(yǎng)化,溫度適宜則會導致近海水域的赤潮現(xiàn)象,在江河湖泊等淡水中爆發(fā)性生長藻類則叫水華。(2)酸雨是指pH小于5.6的雨、雪、霜或其他形式的大氣降水。二氧化碳溶解于水,盡管也可以使水顯酸性,但大氣中的二氧化碳在水中溶解后pH不可能小于5.6,故二氧化碳不是酸雨形成的原因。(3)光化學煙霧的形成是一個復雜的氧化還原反應過程。(4)機動車在工作時,其汽缸內的溫度和壓力非常高,故吸入其中的空氣(氮氣與氧氣)會相互反應,生成氮的氧化物。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測1.世界大學生夏季運動會是規(guī)模僅次于夏季奧運會的世界級綜合性運動會。2021年第31屆世界大學生運動會將在成都舉辦。“綠色”是成都的城市

13、發(fā)展理念,也是這次運動會的組織理念。下面有關說法不正確的是()A.成都市目前推廣使用的清潔燃料壓縮天然氣(CNG)和液化石油氣(LPG)的主要成分均是烴類B.興建運動會場館所用到的金屬材料中可能含有非金屬元素C.“綠色化學”的核心是應用化學原理對環(huán)境污染進行治理D.新能源汽車的使用有助于減少氮氧化物的排放答案:C探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測解析:A項,壓縮天然氣(CNG)類的主要成分是甲烷,液化石油氣(LPG)類的成分是丙烷、丁烷等,所以這兩類燃料的主要成分都是烴類,故A正確;B項,合金可能含有非金屬元素,故B正確;C項,“綠色化學”的核心是從源頭上控制污染,而不是治理污染,故C錯誤;D

14、項,新能源汽車的使用可減少化石燃料的使用,可減少常規(guī)汽車的使用,能減少氮氧化物的排放,故D正確。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.當前,汽車尾氣已成為許多城市空氣的主要污染源。研究表明,含TiO2的混凝土或瀝青可以部分消除汽車尾氣中的氮氧化物,其原理如下:下列關于該“消除”過程的敘述不正確的是()A.部分光能轉變?yōu)榛瘜W能B.消除總變化為NOx+O2+H2OHNO3C.消除反應能全天候發(fā)生D.使用納米TiO2的消除效率更高探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:C解析:在TiO2的催化作用下紫外線提供能量,部分光能轉變?yōu)榛瘜W能,故A項正確,不符合題意;題中示意圖表明,在TiO2的催化作用下紫

15、外線提供能量,發(fā)生反應:NOx+O2+H2OHNO3,故B項正確,不符合題意;沒有紫外線時上述反應不能發(fā)生,故C項錯誤,符合題意;納米與紫外線接觸面積更大,將產(chǎn)生更多的光生電子和光生空穴,從而消除更多的NOx,故D項正確,不符合題意。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.對含有氮氧化物的廢氣進行處理。(1)用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物,反應的化學方程式如下:NO2+NO+2NaOH = 2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH = NaNO2+NaNO3+H2O在反應中,氧化劑是,還原劑是。在反應中,氧化劑和還原劑的物質的量之比為。 (2)汽車尾氣中含有CO和NO,消除這兩種物質對大

16、氣的污染的方法是安裝催化轉化器,使它們發(fā)生反應生成N2和CO2,該反應的化學方程式為。 (3)在一定條件下,氨氣亦可用來將氮氧化物轉化為無污染的物質。寫出氨氣與二氧化氮在一定條件下反應的化學方程式:。 探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測解析:(1)反應中NO2中氮元素化合價降低做氧化劑,NO中氮元素化合價升高做還原劑;反應中氧化劑和還原劑都是NO2,它們的物質的量之比為1 1。(2)根據(jù)質量守恒定律,結合題目信息可知,一氧化氮與一氧化碳反應后生成對大氣無污染的物質應為氮氣和二氧化碳:2CO+2NO探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測4.氮氧化物進入大氣后,不僅會形成硝酸型酸雨,還可能形成光化學煙

17、霧,因此要對含有氮氧化物的廢氣進行處理。用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物,反應的化學方程式如下:NO2+NO+2NaOH = 2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH = NaNO2+NaNO3+H2O(1)由反應判斷二氧化氮是否為酸性氧化物(填“是”或“不是”),原因是。 探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測(2)目前有一種治理方法是在一定條件下,用氨氣將氮氧化物轉化為無污染的物質,請寫出該反應的化學方程式:,該反應中,氧化劑是,氧化產(chǎn)物是,當生成1.4 mol氮氣時,轉移電子的物質的量為。 (3)為了保護環(huán)境,工業(yè)上常通入NH3與氮的氧化物反應轉化為無毒的N2。現(xiàn)有NO2和NO的混合氣

18、體3 L,通入3 L(同溫同壓下)NH3,恰好使其完全轉化為N2,則原混合氣體中NO2和NO的物質的量之比為。 探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:(1)不是因為二氧化氮與堿反應生成兩種鹽,且氮元素化合價發(fā)生變化(3)1 1探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測解析:(1)二氧化氮與堿反應生成兩種鹽,且氮元素化合價發(fā)生變化,二氧化氮不是酸性氧化物。(2)根據(jù)原子守恒定律結合題目信息可知,氨氣和二氧化氮反應后生成的無污染的物質為氮氣和水。NO2中+4價的N被NH3中-3價的N還原為N2中0價的N,剩下的氫、氧元素結合成水,因而氧化劑是NO2,氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物均為N2。生成7 mol N2時,轉移電子24 mol,則生成1.4 mol N2時,轉移電子4.8 mol。探究1探究2探究3素養(yǎng)脈絡隨堂檢測5.SCR和NSR技術可有效降低柴油發(fā)動機在空氣過量條件下的NOx排放。(1)SCR(選擇性催化還原)工作原理:尿素CO(NH2)2水溶液熱分解為NH3和CO2,該反應的化學方程式為。反應器中NH3還原NO2的化學方程式為。 當燃油中含硫量較高時,尾氣中SO2在O2作用下會形成(NH4)2SO4,使催化劑中毒