4.3 防治二氧化硫?qū)Νh(huán)境的污染學(xué)案2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）必修第一冊

新蘇教版高中化學(xué)必修1PAGEPAGE1第三單元防治二氧化硫?qū)Νh(huán)境的污染【課程標(biāo)準(zhǔn)要求】1.了解自然界中硫元素的循環(huán)。認(rèn)識防治二氧化硫?qū)е驴諝馕廴镜姆椒ā?.了解酸雨的成因、危害及防治方法，形成良好的環(huán)境保護意識，了解可持續(xù)發(fā)展的重大意義。3.了解霧霾的形成及防治辦法和空氣質(zhì)量評價，培養(yǎng)合理利用自然資源的觀念。一、自然界中的硫循環(huán)酸雨及其治理1.自然界中的硫循環(huán)(1)轉(zhuǎn)化途徑(2)SO2過渡排放的危害世界各國在工業(yè)化過程中，大量使用化石燃料，導(dǎo)致SO2過度排放，影響了自然界中硫的循環(huán)，造成酸雨、土壤酸化等環(huán)境問題。2.酸雨及其治理(1)酸雨：pH<5.6的降雨。(2)硫酸型酸雨的形成主要反應(yīng)：3.酸雨的危害湖泊酸化、土壤貧瘠、森林大面積死亡、飲用水中重金屬元素含量增加，加快橋梁、雕塑等建筑物的腐蝕。4.酸雨的防治措施(1)研究開發(fā)新能源(如太陽能、核能、氫能等)。(2)對含硫燃料預(yù)先進行脫硫處理，減少二氧化硫的排放，并對生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化硫廢氣進行處理或回收利用。(3)對含SO2廢氣進行處理或回收利用。例如用石灰乳吸收SO2的反應(yīng)方程式為Ca(OH)2＋SO2=CaSO3＋H2O。【微自測】1.判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)CO2、NO2和SO2都會導(dǎo)致酸雨的形成(×)(2)治理硫酸型酸雨的關(guān)鍵是減少二氧化硫的排放(√)(3)凡是呈酸性的雨水都稱為酸雨(×)(4)酸雨樣品的pH隨放置時間延長而減小(√)二、空氣質(zhì)量評價1.空氣質(zhì)量指數(shù)(1)空氣質(zhì)量指數(shù)AQI中有細(xì)顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)六大檢測項目。(2)AQI作為衡量空氣質(zhì)量好壞的指標(biāo)，其數(shù)值越小，空氣質(zhì)量越好，對人體健康的危害就越小。2.霧霾及其防治(1)概念：大量極細(xì)微的顆粒物均勻地懸浮在空中，這些顆粒物容易吸附空氣中的水蒸氣形成霧滴，使空氣水平能見度小于10km，這種空氣混濁現(xiàn)象叫作霧霾。(2)分類：根據(jù)顆粒物直徑的大小可以將其分為細(xì)顆粒物(PM2.5，直徑小于2.5μm)、可吸入顆粒物(PM10，直徑小于10μm)等。(3)成因及防治成因：懸浮在空氣中的顆粒物的組成為有機顆粒物、硫酸鹽、銨鹽等，其中硫酸鹽與空氣中的二氧化硫有關(guān)。防治：從源頭抓起，企業(yè)必須轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)，堅持綠色發(fā)展，控制二氧化硫等有害氣體的排放；政府要提高污染排放標(biāo)準(zhǔn)，社會各界要大力監(jiān)督，共同打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)。【微自測】2.判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)空氣質(zhì)量指數(shù)需要檢測二氧化碳的含量(×)(2)PM2.5指直徑小于或等于2.5μm懸浮顆粒物，PM10指直徑小于或等于10μm的懸浮顆粒物(√)(3)減少大氣中SO2污染的主要方法之一是減少含硫化石燃料的燃燒(√)一、二氧化硫的處理方法直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴(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。硫酸鈣可在如圖所示的循環(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，達到減少碳排放的目的。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)境問題有哪些？提示：溫室效應(yīng)、酸雨、粉塵污染。2.在煙氣脫硫時控制漿液的pH，此時漿液含有的亞硫酸氫鈣可以被氧氣快速氧化生成硫酸鈣，寫出反應(yīng)化學(xué)方程式。提示：Ca(HSO3)2＋O2=CaSO4＋H2SO4。1.酸雨的理解正常雨水的pH＝5.6(CO2溶于水的緣故)，因此酸雨(pH<5.6)不是CO2溶于水形成的。2.消除SO2對環(huán)境污染的四種方法方法一：石灰石－石膏法工藝原理：將石灰石粉末加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔，與煙氣充分接觸混合并氧化，最終生成石膏(CaSO4·2H2O)。其化學(xué)方程式為CaCO3＋SO2=CaSO3＋CO2，2CaSO3＋O2=2CaSO4，總反應(yīng)方程式為2CaCO3＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2CO2。方法二：氨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直接接觸從而吸收SO2，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3＋SO2(過量)＋H2O=NH4HSO3，2NH3＋SO2(少量)＋H2O=(NH4)2SO3、2(NH4)2SO3＋O2=2(NH4)2SO4。方法三：鈉、堿脫硫法鈉、堿脫硫法是用NaOH或Na2CO3吸收煙氣中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O或Na2CO3＋SO2=Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3。方法四：雙堿脫硫法先利用燒堿吸收SO2，再利用熟石灰漿液進行再生，再生后的NaOH溶液可循環(huán)使用，化學(xué)反應(yīng)原理為①吸收反應(yīng)：2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，2Na2SO3＋O2=2Na2SO4。②再生反應(yīng)：Na2SO3＋Ca(OH)2=CaSO3＋2NaOH，Na2SO4＋Ca(OH)2=CaSO4＋2NaOH。1.下列有關(guān)酸雨的說法正確的是()A.凡是呈酸性的雨水都稱為酸雨B.酸雨的形成只與SO2的排放有關(guān)C.煤的脫硫可以在一定程度上防止酸雨的形成D.為了不形成酸雨，應(yīng)停止使用一切化石燃料答案C解析A項，正常雨水中由于溶解了二氧化碳，也呈酸性，pH<5.6的降水才稱為酸雨，錯誤；B項，酸雨分為硝酸型酸雨和硫酸型酸雨，硝酸型酸雨的形成與氮氧化物的排放有關(guān)，錯誤；C項，煤的脫硫可以減少SO2的排放，在一定程度上可防止酸雨的形成，正確；D項，應(yīng)推廣使用脫硫技術(shù)，大力開發(fā)清潔環(huán)保的新能源，減少酸雨的形成，錯誤。2.(2022·江蘇連云港高一期末)SO2能與硫化氫、氧氣、氯氣、過氧化氫、酸性KMnO4等物質(zhì)反應(yīng)，如2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑))2SO3。燃煤、金屬冶煉和硫酸生產(chǎn)等產(chǎn)生的尾氣中都會含有SO2，容易造成酸雨、土壤酸化等環(huán)境問題。下列說法正確的是()A.工業(yè)上制硫酸時，用水吸收生成的SO3B.將工廠煙囪建高可減少硫酸型酸雨的產(chǎn)生C.溶有SO2的雨水不會對土壤、水源產(chǎn)生污染D.可用“石灰乳＋氧氣”吸收法除去尾氣中的SO2答案D解析吸收塔中SO3如果用水吸收，發(fā)生反應(yīng)：SO3＋H2O=H2SO4，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量易導(dǎo)致酸霧形成，腐蝕設(shè)備阻礙水對三氧化硫的吸收；而濃硫酸的沸點高，難以氣化，不會形成酸霧，同時三氧化硫易溶于濃硫酸，所以工業(yè)上從吸收塔頂部噴灑濃硫酸作吸收液，最終得到“發(fā)煙”硫酸，A錯誤；將工廠煙囪建高不能減少污染物的生成，所以不能減少環(huán)境污染，B錯誤；溶有SO2的雨水pH＜5.6，是酸雨，會對土壤、水源產(chǎn)生污染，C錯誤；用“石灰乳＋氧氣”吸收含SO2的尾氣，二氧化硫被氧化生成硫酸鈣，也能減少二氧化硫的排放，D正確。3.形成酸雨的原理之一可簡示為含硫燃料eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(反應(yīng)①))Aeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(反應(yīng)②))Beq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(反應(yīng)③))硫酸回答下列問題：(1)A物質(zhì)的化學(xué)式為________，B物質(zhì)的化學(xué)式為________。(2)洗滌含SO2的煙氣，以下物質(zhì)可作洗滌劑的是________。a.Ca(OH)2b.Na2CO3c.CaCl2d.NaHSO3(3)利用鈉堿循環(huán)法可脫除煙氣中的SO2，在鈉堿循環(huán)法中，Na2SO3溶液作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，該反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________。(4)某有色金屬冶煉廠排放的廢氣中含SO2，先用石灰漿吸收SO2，然后利用空氣中的氧氣將產(chǎn)物繼續(xù)氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。寫出有關(guān)反應(yīng)的兩個化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)SO2SO3(2)ab(3)SO2＋2OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O(4)SO2＋Ca(OH)2=CaSO3＋H2O,2CaSO3＋O2＋4H2O=2CaSO4·2H2O二、環(huán)境污染與治理常見的環(huán)境污染環(huán)境污染形成原因主要危害溫室效應(yīng)大氣中CO2含量不斷增加全球變暖，冰雪融化酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤酸化，腐蝕建筑物光化學(xué)煙霧氮氧化物和碳?xì)浠衔锏呐欧盼：θ梭w健康和植物生長臭氧層空洞氮氧化物和氟氯代烴的排放地球上的生物受太陽紫外線的傷害加劇赤潮和水華含磷洗衣粉的大量使用及其廢水的任意排放使藻類過度繁殖，水質(zhì)惡化，發(fā)生在海水中為赤潮，淡水中為水華白色污染聚乙烯塑料的大量使用，任意丟棄破壞土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境二氧化碳不能導(dǎo)致酸雨，不屬于空氣質(zhì)量報告中的污染物，但能夠?qū)е聹厥倚?yīng)。4.下列做法不能減少大氣污染的是()A.大力發(fā)展清潔能源B.大力發(fā)展私家車，減少公共交通C.利用太陽能、風(fēng)能等替代化石能源D.多使用電動車和自行車答案B解析減少大氣污染的措施有發(fā)展清潔能源，減少煤燃燒時SO2的排放，開發(fā)利用新能源，減少汽車尾氣的排放等。5.(2021·江蘇高一期末)目前，我國是世界三大酸雨區(qū)之一，治理酸雨對我國的可持續(xù)發(fā)展有著重大意義，下列有關(guān)酸雨的說法錯誤的是()A.開發(fā)能替代化石能源的新能源，如氫能、太陽能等B.利用石灰石對含硫燃料進行脫硫處理C.空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)含SO2、NO2、PM2.5、PM10、O3、CO2檢測項目D.利用熟石灰處理酸化土壤答案C解析化石燃料的燃燒產(chǎn)物往往含有氮、硫等氧化物，其產(chǎn)物是造成酸雨的主要原因之一，利用氫能、太陽能等清潔能源可以減少污染物的排放，故A正確；高溫條件下石灰石分解為氧化鈣，氧化鈣可以與硫的氧化物結(jié)合，故B正確；空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)監(jiān)測不包括二氧化碳，二氧化碳不是空氣污染物，應(yīng)該為一氧化碳，還有二氧化氮、臭氧、PM2.5、PM10、SO2，故C錯誤；熟石灰的主要成分為氫氧化鈣，顯堿性，能與酸性土壤發(fā)生中和反應(yīng)，從而改善土壤，故D正確。6.當(dāng)今世界的三大環(huán)境問題是酸雨、臭氧層空洞和溫室效應(yīng)。(1)酸雨形成的主要原因是人們向空氣中排放了大量的()A.二氧化硫B.二氧化碳C.一氧化碳D.硫化氫(2)臭氧層易被破壞的原因是()A.臭氧氧化性強，不穩(wěn)定B.臭氧還原性強，不穩(wěn)定C.臭氧被紫外線破壞D.臭氧與氫氣合成雨水(3)目前地球氣溫普遍上升是由溫室效應(yīng)引起的，CO2能夠產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要原因是()A.CO2能放出能量，使大氣層中空氣的溫度升高B.植物的光合作用需要CO2，CO2可促進光合作用C.CO2可產(chǎn)生溫室效應(yīng)，使地球溫度升高D.CO2可以防止地表熱量向太空中輻射答案(1)A(2)A(3)D解析明晰分類標(biāo)準(zhǔn)解釋舉證酸雨2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4臭氧層空洞氮氧化物、氟氯代烴是破壞臭氧層的元兇溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)是空氣中的CO2、顆粒狀懸浮物增多造成的1.下列物質(zhì)不屬于“城市空氣質(zhì)量日報”內(nèi)容的是()A.二氧化碳B.二氧化硫C.氮氧化物D.懸浮顆粒答案A解析二氧化硫、氮氧化物、懸浮顆粒均可引起空氣污染，故不屬于“城市空氣質(zhì)量日報”報道的物質(zhì)是二氧化碳。2.下列對酸雨和霧霾的理解正確的是()A.酸雨是指pH<7的降水(包括雨、雪、霜等)B.酸雨放置后酸性會減弱C.酸雨和霧霾的形成均與空氣中的SO2有關(guān)D.對化石燃料的不合理利用導(dǎo)致了酸雨、霧霾，該過程中涉及硫的轉(zhuǎn)化反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)答案C解析酸雨是指pH<5.6的降水，A項錯誤；酸雨中含有H2SO3，放置后會逐漸被氧化為H2SO4，酸性增強，B項錯誤；酸雨的形成主要與SO2和氮氧化物有關(guān)，霧霾的形成主要與大氣中的二氧化硫、氮氧化物、可吸入顆粒物有關(guān)，C項正確；SO2溶于水生成H2SO3的反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，D項錯誤。3.下列各組名詞或現(xiàn)象中，三者間沒有逐級因果關(guān)系的是()A.汽車尾氣——光化學(xué)污染——咳嗽和氣喘者增多B.含磷洗衣粉——水體富營養(yǎng)化——水棲生物大量死亡C.塑料包裝袋——空氣中CO2濃度增大——溫室效應(yīng)D.氟氯烴——臭氧空洞——皮膚癌患者增多答案C解析溫室效應(yīng)造成的主要原因是大量燃燒含碳的燃料，如燃燒煤炭、石油產(chǎn)品；塑料包裝袋引起白色污染。4.如圖是某燃煤發(fā)電廠處理廢氣的裝置示意圖。下列說法錯誤的是()A.廢氣處理最主要目的是減少酸雨的形成B.裝置內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)有化合、分解、置換和氧化還原反應(yīng)C.整個過程的反應(yīng)可表示為2SO2＋2CaCO3＋O2=2CaSO4＋2CO2D.可用酸性高錳酸鉀溶液檢驗廢氣處理是否達標(biāo)答案B解析SO2是形成酸雨的重要物質(zhì)，經(jīng)過處理后能減少酸雨的形成，A正確；CaCO3受熱分解生成CaO和CO2的反應(yīng)屬于分解反應(yīng)，SO2與CaO反應(yīng)生成CaSO3屬于化合反應(yīng)，CaSO3和O2反應(yīng)生成CaSO4屬于化合反應(yīng)，也屬于氧化還原反應(yīng)，該過程沒有涉及置換反應(yīng)，B錯誤；整個過程中，SO2與CaCO3、O2反應(yīng)