2023版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第四章非金屬及其化合物專題講座環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)

PAGEPAGE6專題講座環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)一、環(huán)境污染及其防治1．大氣污染及防治。(1)霧霾天氣的成因及防治。PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，又稱為可入肺顆粒物。形成霧霾天氣的主要原因是燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣等污染物的大量排放。因此防治的重點(diǎn)是控制顆粒物的排放，改變能源的使用結(jié)構(gòu)，減少煤炭的消耗，增加清潔能源的使用，做到節(jié)能減排。(2)二氧化硫引起的大氣污染與防治。以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，不成熟的脫硫技術(shù)是造成我國(guó)城市二氧化硫排放嚴(yán)重的主要原因。二氧化硫造成的大氣污染危害巨大，它形成的酸雨危害人體健康及植物的生長(zhǎng)，使土壤酸化、腐蝕建筑物等，消除二氧化硫?qū)Νh(huán)境污染的常用方法有：①鈣基固硫法：工業(yè)上常用生石灰和含硫的煤混合后燃燒，燃燒時(shí)硫、生石灰、O2共同反響生成硫酸鈣，從而使硫轉(zhuǎn)移到煤渣中，反響原理為2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2CaSO4。②氨水脫硫法：該脫硫法采用噴霧吸收法，霧化的氨水與煙氣中的SO2直接接觸，反響方程式為NH3＋SO2＋H2O=NH4HSO3，2NH3＋SO2＋H2O=(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3＋O2=2(NH4)2SO4。③鈉、堿脫硫法：用NaOH/Na2CO3吸收煙氣中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，反響方程式為2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2=Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3。④雙堿脫硫法：先利用燒堿吸收SO2，再利用熟石灰漿液進(jìn)行再生，再生后的NaOH堿液可循環(huán)使用，化學(xué)反響原理為：a．吸收反響：2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，2Na2SO3＋O2=2Na2SO4。b．再生反響：Na2SO3＋Ca(OH)2=CaSO3↓＋2NaOH，Na2SO4＋Ca(OH)2=CaSO4↓＋2NaOH。(3)氮的氧化物引起的大氣污染與防治。氮氧化物(NOx)是造成大氣污染的主要污染源之一，NOx產(chǎn)生的原因分為兩個(gè)方面：一是自然界中在雷電和臭氧作用下，由N2與O2產(chǎn)生，二是硝酸工廠，汽車尾氣排放等人為活動(dòng)產(chǎn)生。消除氮氧化物(NOx)的常用方法有：①NaOH溶液吸收法：反響方程式為NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。當(dāng)尾氣中n(NO2)＞n(NO)時(shí)，可用過(guò)量NaOH溶液完全吸收。當(dāng)尾氣中n(NO2)＜n(NO)時(shí)，通入O2(或空氣)后再用NaOH溶液完全吸收。(2)煙氣脫硝法：該法是在一定溫度和催化劑作用下，利用氨作復(fù)原劑將NOx復(fù)原為無(wú)毒的N2和水，化學(xué)方程式為4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up15(催化劑))5N2＋6H2O，8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up15(催化劑))7N2＋12H2O。③催化轉(zhuǎn)化法：在汽車排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，使汽車尾氣中的NOx(NO或NO2)與CO反響轉(zhuǎn)化成無(wú)毒的物質(zhì)。反響原理為2NO＋2COeq\o(=,\s\up15(催化劑))N2＋2CO2，2NO2＋4COeq\o(=,\s\up15(催化劑))N2＋4CO2。2．水污染及防治。(1)造成水污染的物質(zhì)及危害。種類污染物危害有毒物質(zhì)酚、有機(jī)農(nóng)藥、汞、砷、鉛、鉻、鎘、氰化物、氟化物、一些芳香族化合物使人慢性中毒，破壞人體的正常生理過(guò)程，有的有致癌作用植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)化肥、飼料、合成洗滌劑的一些添加劑使藻類瘋長(zhǎng)，水質(zhì)惡化，在近海出現(xiàn)稱為“赤潮〞，在淡水湖出現(xiàn)稱為“水華〞熱污染熱電廠和工業(yè)冷卻水使水體溫度變化無(wú)常、破壞生態(tài)系統(tǒng)放射性物質(zhì)大氣中核爆炸的濺落物、原子核反響堆的放射性廢物影響魚(yú)類生長(zhǎng)、同時(shí)傳導(dǎo)到食物鏈導(dǎo)致基因突變(2)污水處理與防治。①化學(xué)沉淀法：化學(xué)沉淀劑常用的有石灰、硫化物和鋇鹽等。a．氫氧化物沉淀法，即中和沉淀法，是從廢水中除去重金屬有效而經(jīng)濟(jì)的方法；b．硫化物沉淀法，能更有效地處理含金屬?gòu)U水，特別是經(jīng)氫氧化物沉淀法處理仍不能到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的含汞、含鎘廢水；c．鋇鹽沉淀法，常用于電鍍含鉻廢水的處理。②電浮選凝聚法：廢水電解處理法是應(yīng)用電解的根本原理，使廢水中有害物質(zhì)通過(guò)電解轉(zhuǎn)化成為無(wú)害物質(zhì)以實(shí)現(xiàn)凈化的方法。③氧化復(fù)原法：在工業(yè)處理污水時(shí)，可用到的氧化劑有：O2、Cl2、O3、Ca(ClO)2、H2O2等，目前，氧化復(fù)原法主要用于含氮廢水的處理。④中和處理法：根本原理是使酸性廢水中的H＋與外加的OH－，或使堿性廢水中的OH－與外加的H＋相互作用，生成水分子，同時(shí)生成可溶解或難溶解的其他鹽類，從而消除它們的有害作用。3．土壤污染與白色污染。(1)土壤污染。①定義：進(jìn)入土壤中的污染物的數(shù)量超過(guò)了土壤的自凈能力，就會(huì)引起土壤質(zhì)量下降，這種現(xiàn)象就稱為土壤污染。②污染物：城市污水、工業(yè)廢水、生活垃圾及工礦業(yè)固體廢棄物、化肥、農(nóng)藥、大氣沉降物、牲畜的排泄物、生物殘?bào)w等。(2)白色污染。①所謂“白色污染〞，是人們對(duì)塑料垃圾污染環(huán)境的一種形象稱謂。主要是指一些塑料制品、橡膠、涂料、纖維、黏合劑等。②白色污染的危害：在自然環(huán)境下白色污染不能被微生物分解，能破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤肥效，污染地下水等；燃燒廢棄塑料會(huì)產(chǎn)生有害氣體，造成大氣污染；作為塑料發(fā)泡劑的氟氯代烷會(huì)破壞臭氧層和加劇溫室效應(yīng)；同時(shí)廢棄塑料漂入大海，會(huì)危及海洋生物的生存和造成海難。③處理方法：a.研制可降解塑料；b.做到廢塑料減量化、再利用、再循環(huán)。二、綠色化學(xué)1．綠色化學(xué)的概念：核心是指利用化學(xué)原理從源頭上消除和減少工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。2．原子經(jīng)濟(jì)性的概念：其特點(diǎn)為反響物中的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，原子的利用率到達(dá)100%。如環(huán)氧乙烷的生成：(1)經(jīng)典方法：CH2=CH2＋Ca(OH)2＋Cl2→＋CaCl2＋H2O。(2)現(xiàn)代化工生成方法：2CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up15(Ag))2H2。上述兩反響的原子經(jīng)濟(jì)性為100%的是(2)。3．綠色化學(xué)思想對(duì)化學(xué)反響及其產(chǎn)物的要求。綠色化學(xué)的研究主要圍繞化學(xué)反響、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化開(kāi)展的，因此化學(xué)反響及其產(chǎn)物具有以下特征：①采用無(wú)毒、無(wú)害的原料；②在無(wú)毒、無(wú)害的條件(包括催化劑、溶劑)下進(jìn)行；③產(chǎn)品應(yīng)該是環(huán)境友好的；④具有“原子經(jīng)濟(jì)性〞，即反響具有高選擇性、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)。【例1】(2022·全國(guó)Ⅱ卷)以下有關(guān)燃料的說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．燃料燃燒產(chǎn)物CO2是溫室氣體之一B．化石燃料完全燃燒不會(huì)造成大氣污染C．以液化石油氣代替燃油可減少大氣污染D．燃料不完全燃燒排放的CO是大氣污染物之一解析：A項(xiàng)中，燃料燃燒產(chǎn)生的CO2是造成溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w之一，正確。B項(xiàng)中，化石燃料完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體有CO2、SO2等，會(huì)造成大氣污染，錯(cuò)誤。C項(xiàng)中，液化石油氣的主要成分是丙烷等含碳原子數(shù)目較少的烴，燃油的主要成分是含碳原子數(shù)目較多的烴，液化石油氣燃燒更充分，可減少大氣污染，正確，D項(xiàng)中，燃料不完全燃燒產(chǎn)生的CO是造成大氣污染的主要污染物之一。答案：B【例2】綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)要符合綠色化學(xué)思想，如減少污染，防止浪費(fèi)等。以下符合綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的是()A．用銅與濃硫酸反響制取CuSO4，并用少量品紅溶液吸收尾氣B．將CO復(fù)原Fe2O3后的尾氣直接排入空氣中C．用CCl4進(jìn)行萃取操作練習(xí)時(shí)，將溴水改成碘水D．將Zn和稀硫酸制H2后的廢液倒入水槽后，再清洗玻璃儀器解析：品紅溶液可以用來(lái)檢驗(yàn)SO2氣體，但不能用來(lái)吸收尾氣，A錯(cuò)誤；CO復(fù)原Fe2O3后的尾氣中含有少量CO氣體，直接排放到空氣中會(huì)造成污染，B錯(cuò)誤；溴易揮發(fā)，而碘不易揮發(fā)，C正確；鋅與稀硫酸制氫氣后的廢液倒入水槽會(huì)污染環(huán)境，D錯(cuò)誤。答案：C1．(2022·江蘇卷)大氣中CO2含量的增加會(huì)加劇“溫室效應(yīng)〞。以下活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致大氣中CO2含量增加的是()A．燃燒煤炭供熱 B．利用風(fēng)力發(fā)電C．增加植被面積 D．節(jié)約用電用水解析：A項(xiàng)，煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，導(dǎo)致大氣中CO2的含量增加，正確；B項(xiàng)，利用風(fēng)力發(fā)電能減少CO2的排放，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，綠色植物的光合作用能吸收CO2，降低大氣中CO2的含量，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，我國(guó)的能源主要來(lái)自燃煤發(fā)電，節(jié)約能源，會(huì)降低大氣中CO2的含量，錯(cuò)誤。答案：A2．(2022·齊齊哈爾模擬)化學(xué)已經(jīng)滲透到人類生活的各個(gè)方面，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．綠色化學(xué)的核心是對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行綜合治理B．煙、云、霧在陽(yáng)光照射下可觀察到丁達(dá)爾效應(yīng)C．“溫室效應(yīng)〞“酸雨〞的形成都與氮氧化合物有關(guān)D．高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維，光導(dǎo)纖維遇強(qiáng)堿會(huì)“斷路〞解析：綠色化學(xué)的核心指利用化學(xué)原理從源頭上消除和減少工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，A項(xiàng)錯(cuò)；“溫室效應(yīng)〞的形成與CO2有關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)；制作光導(dǎo)纖維的原料是SiO2，D項(xiàng)錯(cuò)。答案：B3．下表中解決相對(duì)應(yīng)的環(huán)境問(wèn)題所采取的措施不科學(xué)的是()選項(xiàng)環(huán)境問(wèn)題措施A臭氧空洞限制氟氯烴類物質(zhì)的生產(chǎn)量和消耗量B酸雨改變能源結(jié)構(gòu)，減少二氧化硫和氮氧化物的排放量C白色污染回收利用廢舊塑料，開(kāi)發(fā)可降解塑料D水體富營(yíng)養(yǎng)化禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥解析：氟氯烴是造成臭氧空洞的主要原因；減少二氧化硫、氮氧化物的排放有利于控制酸雨的產(chǎn)生；對(duì)廢舊塑料回收利用及開(kāi)發(fā)可降解塑料制品均有利于減少白色污染；禁止施用氮肥不符合農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，故D項(xiàng)不科學(xué)。答案：D4．(2022·洛陽(yáng)模擬)根據(jù)“綠色化學(xué)〞的理念，某化學(xué)工作者設(shè)計(jì)了以下4步化學(xué)反響：①CaBr2＋H2Oeq\o(=,\s\up15(750℃))CaO＋2HBr②2HBr＋Hgeq\o(=,\s\up15(100℃))HgBr2＋H2↑③HgBr2＋CaOeq\o(=,\s\up15(250℃))HgO＋CaBr2④2HgOeq\o(=,\s\up15(500℃))2Hg＋O2↑該方案的目的是制備()A．HBr B．CaOC．H2 D．Hg解析：將題目中提供的四個(gè)方程式疊加：①＋②＋③＋④×eq\f(1,2)可得2H2Oeq\o(==,\s\up15(一定溫度下))2H2↑＋O2↑，故該方案的目的是制取可燃?xì)怏wH2。答案：C5．冶煉鋼鐵時(shí)，為減少煤中硫燃燒生成的二氧化硫所造成的污染，一般是在煤燃燒時(shí)添加生石灰或石灰石進(jìn)行固硫(主要是利用氧化鈣與二氧化硫反響生成亞硫酸鈣)。根據(jù)這一原理，有人將造紙廠回收的堿白泥(主要成分：CaCO3和NaOH)摻進(jìn)煤中進(jìn)行固硫。用堿白泥固硫時(shí)，以下所寫的化學(xué)反響可能發(fā)生的是()①S＋O2eq\o(=,\s\up15(點(diǎn)燃))SO2②CaCO3eq\o(=,\s\up15(高溫))CaO＋CO2↑③CaCO3＋2NaOH=Na2CO3＋Ca(OH)2④SO2＋CaO=CaSO3⑤SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2OA．①②③ B．②③④C．③④⑤ D．①②④⑤解析：用堿白泥固硫時(shí)，可能發(fā)生：煤中硫燃燒生成SO2，S＋O2eq\o(=,\s\up15(點(diǎn)燃))SO2；CaCO3高溫分解，CaCO3eq\o(=,\s\up15(高溫))CaO＋CO2↑；SO2被CaO、NaOH吸收進(jìn)行固硫，SO2＋CaO=CaSO3、SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O，應(yīng)選D項(xiàng)。答案：D6．Ⅰ.某硝酸廠附近的空氣中的主要污染物為氮的氧化物。為了保護(hù)環(huán)境和綜合利用，可采用氨—堿兩級(jí)吸收法。此法兼有堿吸收和氨吸收兩法的優(yōu)點(diǎn)，其吸收工藝流程如下：(1)排空物質(zhì)的主要成分為_(kāi)_____________________________。(2)進(jìn)入吸收塔以前加一個(gè)緩沖器的目的是________________________________________________________________________。(3)從吸收塔排出的混合液的用途之一為_(kāi)______________________________________________________________________。Ⅱ.空氣的主要污染物為硫的氧化物和氮的氧化物。研究人員設(shè)計(jì)了同時(shí)凈化廢氣中二氧化硫和氮的氧化物的方法，將其轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸，工藝流程如下：各室中發(fā)生的反響如下：氧化室：在氧化室中SO2和NO2氣體與水作用生成H2SO4和NO。去除室：NO＋NO2=N2O3；N2O3＋2H2SO4=2NOHSO4＋H2O分解室：4NOHSO4＋O2＋2H2O=4H2SO4＋4NO2答復(fù)以下問(wèn)題：(1)物質(zhì)①和②分別為(寫化學(xué)式)____________、____________。(2)寫出氧化室中發(fā)生反響的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________。解析：Ⅰ.(1)排空物質(zhì)是無(wú)污染的氣體，主要