6.3.2 化工生产（第2课时 节约资源和环境保护）-2023-2024学年度高一化学同步精品讲义（沪科版必修第二册）

6.3.2  节约资源和环境保护知识点01  硫酸工业中热能的合理利用硫酸生产过程中的三个反应都是       热反应，为了充分利用这些热量，在生产过程中，沸腾炉外设置            回收高温废热，把          和转化器合为一体，将二氧化硫转化为三氧化硫时放出的热量及时导出用来                             。【即学即练1】接触法生产硫酸的过程中，对废气、废水、废渣、废热的处理正确的是(　　)①尾气用氨水处理　②污水用石灰乳处理　③废渣用来造水泥、炼铁　④设置废热锅炉产生蒸汽、供热或发电A．①②       B．①③④        C．①②③      D．①②③④ 知识点02  硫酸工业中的三废处理1．废气：硫酸工业的尾气中含有的有毒气体是      ，用氨酸法处理尾气的化学方程式分别为：                                                     ，                                                     ，                                                     。2．废水：没有被污染的冷却水可以被            ；若排出的是酸性废水，一般使用石灰乳等中和处理，反应的离子方程式为                                  。3．废渣：以硫铁矿为原料生产硫酸，废渣的主要成分是          、硫化亚铁及少量有害物质。用废渣可以炼制的金属是    。【即学即练2】下列废物处理方法中正确的是A. 化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收B. 硫酸工业中产生的二氧化硫废气可以直接排入空气C. 用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废渣可用于提取燃料D. 用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废气可用于提取漂白剂 知识点03  绿色化学1. 核心：利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境造成的污染。2. 特征：①采用无毒无害的原料；②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；③产品应该是环境友好的；④具有理想的“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。3. 原子经济性：原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝×100%。原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。【即学即练3】原子利用率最大的反应类型是A. 化合反应    B. 分解反应    C. 复分解反应    D. 置换反应  常见考法一  工业三废的处理【例1】汽车尾气中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。下列说法中正确的是A．固体悬浮微粒是造成雾霾天气的一种重要因素B．一氧化碳、氮氧化物是酸雨形成的主要因素C．含铅化合物没有毒性D．汽车尾气中主要有毒物质是SO2必杀技  1．工业“三废”指废气、废水、废渣，若不做处理会造成环境污染。2．治理工业“三废”，不仅可以防止有害物质的排放，还可以生产出其他有用的产品。【同步练习1】有关硫酸工业综合经济效益的说法中正确的是A．甲地有丰富的硫铁矿资源，水源能源充足，交通便利，是风景秀丽的旅游胜地，虽当地使用硫酸的工业不多，但为提高当地经济效益宜建硫酸厂B．为减少SO2对空气的污染，可以建筑高烟囱，使含SO2的尾气在高空扩散稀释，到达地面时达到安全浓度C．硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体残渣、废水等D．选择硫酸厂厂址时，当经济利益与环保问题有冲突时，为提高人们的物质生活水平，应优先考虑经济利益 常见考法二  化学工业的一般要求【例2】化工厂厂址选择是一个复杂的问题，受到原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素的制约。硫酸厂应建在①靠近原料产地，远离消费中心。②靠近消费中心。③交通便利，人口稠密的居民区。④建在环保要求高的地方，便于“三废”的治理。A．①②③④　 　 B．①③④　 　　 C．①②④　 　　D．只有②必杀技  化学工业一般要求：1．原料廉价且稳定，降低运输成本。2．从环保、成本等角度选择合适的化学反应，保证在反应中能充分接触。3．制备流程简单高效，能耗低，反应放出的热量质尽可能加以循环利用，生成副产物较少。4．制备过程绿色、环保，不使用或生成对环境有害的物质。【同步练习2】甲、乙、丙、丁四地的地理位置如图所示，交通均较为便利，其他地理条件如下：甲地是风景旅游城市乙地是硫酸消费中心丙地有较为丰富的黄铁矿资源丁地有少量的硫酸消费根据以上信息，在硫酸厂厂址的选择时应选择A．甲地      B．乙地      C．丙地        D．丁地 常见考法三  绿色化学理念【例3】下列做法不符合绿色化学理念的是（   ）            A．煤燃烧时加入生石灰固硫 B．工业利用氢气在氯气中燃烧制氯化氢C．以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜D．硫酸工业的废渣作为炼铁的原料必杀技  1．绿色化学的核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。2．绿色化学的特征：（1）采用无毒、无害的原料；（2）在无毒、无害的条件（包括催化剂、溶剂）下进行；（3）产品应该是环境友好的；（4）具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。 【同步练习3】构建和谐社会的内容之一是人类与环境的和谐发展，而“绿色化学”的内容是指从技术经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用，下列化学反应不符合“绿色化学”理念的是A．消除硫酸厂尾气中的SO2：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3B．消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2OC．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2OD．制CuSO4：2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O 常见考法四  常见环境污染问题【例4】下列有关环境保护与绿色化学的叙述不正确的是A．形成酸雨的主要物质是硫的氧化物和氮的氧化物B．大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程产生的废气C．绿色化学的核心就是如何对被污染的环境进行无毒无害的治理D．燃煤烟气脱硫的石灰石-石膏法，可将烟气中的二氧化硫转化为硫酸钙必杀技【同步练习4】化学与生活密切相关，下列说法不正确的是A．“酸雨”、“臭氧层受损”、“光化学烟雾”都与氮氧化物有关B．PM2.5作为空气质量预报的一项重要指标，它是指空气中直径小于或等于2.5µm的颗粒物，该值越高，代表空气污染程度越严重C．静电除尘治理悬浮颗粒污染，其依据是胶体的电泳原理D．为消除碘缺乏症，卫生部规定食盐中必须加含碘物质，食盐中所加含碘物质是KI  题组A  基础过关练1．治理“三废”，保护环境最主要的方法是A．减少污染严重的工厂               B．把“三废”深埋C．提高认识                         D．变废为宝，综合利用2．下列情况可能引起大气污染的是：①煤的燃烧；②工业废气的任意排放；③燃放鞭炮；④飞机、汽车尾气的排放A．只有①②　　B．只有②④　　 C．只有①②③　 D．①②③④3．下列有关环境问题的说法正确的是A．燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康C．pH在5.6—7.0之间的降水通常称为酸雨D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染 4．生活中常用到一些化学知识，下列分析中正确的是A．医疗上可用硫酸钡作x射线透视肠胃的内服药，是因为硫酸钡不溶于水B．某雨水样品放置一段时间后pH由4.68变为4.28，是因为水中溶解的CO2增多C．氯气可用作消毒剂和漂白剂，是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性D．加碘食盐中添加碘酸钾而不用碘化钾，是因为碘酸钾能溶于水而碘化钾不溶于水5. 以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是选项氧化物环境问题主要来源A酸雨化石燃料的燃烧B光化学烟雾汽车尾气的排放C温室效应工厂废气的排放DCOCO中毒燃料的不完全燃烧6. H2S有剧毒，工业废水中的Na2S应及时除去。根据“绿色化学”理念，下列物质能除去Na2S的是A.  双氧水         B.浓硝酸          C.氢氧化钠        D.铁粉7．着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展是推进生态文明建设的基本途径和方式，下列行为与这一主题相违背的是A．推广使用一次性木筷，减少疾病传染B．将煤转化为水煤气作燃料C．利用废旧塑料制汽油及可燃气体D．逐步实现化工企业零排放8．化学与科技、社会、生产密切结合，下列认识合理合法的是A．淀粉餐具被认为是最有发展前景的一次性餐具，有利于保护环境B．养鸭厂在饲料中添加苏丹红制“红心鸭蛋”，可使鸭蛋色泽鲜艳、美观C．化妆品中添加含铬物质制美白肌肤“SK－Ⅱ”，可使女性青春永驻D．用双氧水处理变质肉类，重新加工成食品，减少浪费9．下列因果关系不正确的是选项原因结果A植树造林温室效应BSO2和NO2大量排放酸雨C汽车尾气的排放光化学烟雾D含氮、磷等生活废水的大量排放赤潮 题组B  能力提升练10．在海带提碘的工业中，为了把I-氧化为I2，根据绿色化学理念，最好使用A．双氧水      B．浓硝酸      C．氯气      D．浓硫酸11．用如图所示装置进行下列实验：将①中的浓硫酸滴入②中，预测的现象与结论相符的是A．若②为浓盐酸；有大量气体产生；说明硫酸的酸性比盐酸强B．若②为铜片；有气泡产生，底部生成灰白色固体；说明浓硫酸有强氧化性C．若②为蓝色硫酸铜晶体；蓝色晶体变为白色；说明浓硫酸有吸水性，发生物理变化D．若②为蔗糖；白色固体变为黑色海绵状，有气体放出；说明浓硫酸有脱水性、氧化性12．工业上以黄铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2等对环境有较大影响的有害气体。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是（　　）A．NaOH溶液、酚酞试液      B．石灰水、石蕊试液C．碘水、淀粉溶液            D．氨水、酚酞试液13．从经济效益和环境保护考虑，大量制取硝酸铜最宜采用的方法是A．Cu+HNO3（浓）→Cu(NO3)2            B．Cu+HNO3（稀）→Cu(NO3)2C．CuCuOCu(NO3)2     D．Cu+AgNO3→Cu(NO3)214．工厂的工业废水，不可直接往江河排放，否则会造成严重公害。某河道两旁有甲、乙两厂，它们排出的工业废水各含有K+、Fe3+、Ba2+、Ag+、Cl－、SO42－、NO3－、OH－中的四种。又知甲厂污水pH>7。（1）甲厂污水中含有的四种离子可能是：_____________________________________。（2）乙厂污水中含有的四种离子可能是：_____________________________________。（3）乙厂进行废水处理的方法之一，是可往废水中加入一定量的_________(选填；活性炭、硫酸亚铁、铁粉)，可以回收其中的金属________（填元素符号）。（4）消除污染的另一种重要措施是将甲、乙两厂的废水按比例混合，可使废水中的_________________________________________（填离子符号）转化为沉淀，再排放则大大降低污染程度。过滤，所得废水主要含_________，可用于浇灌农田。15．20世纪90年代初，国际上提出了“预防污染”这一新概念。绿色化学是“预防污染”的根本手段，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各个环节中都实现净化和无污染。(1)下列各项属于“绿色化学”要求的是________(填字母，下同)。A．处理废弃物  B．治理污染点C．减少有毒物  D．杜绝污染源(2)在我国西部大开发中，某省为筹建一大型化工基地，征集到下列方案，其中你认为可行的是____。A．建在西部干旱区可以脱贫致富B．应建在水资源丰富和交通方便且远离城市的郊区C．企业有权自主选择厂址D．不宜建在人口稠密的居民区(3)某化工厂排放的污水中含有Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋、Hg2＋四种离子。甲、乙、丙三位学生分别设计了从该污染水中回收纯净的金属铜的方案。在能制得纯铜的方案中，哪一步操作会导致环境污染？________。应增加哪些措施防止污染？________。 题组C  培优拔尖练16．如图所示是一种综合处理SO2废气的工艺流程，若每步都完全反应。下列说法正确的是A．溶液B中发生的反应为2SO2＋O2=2SO3B．可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液C中是否含有Fe3＋C．由以上流程可推知氧化性：Fe3＋>O2>SO42—D．此工艺的优点之一是物质能循环利用17．形成酸雨的原理之一可简示如下：回答下列问题： （1）A物质的化学式____________，B物质的化学式_______________（2）三个反应中不属于氧化还原反应的是_________________________(填序号)。（3）SO2中硫元素显+4价，它可能降低到0价，利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的____________________(填氧化剂或还原剂)除去SO2，达到减小污染的目的。（4）从环境保护的角度认为：雨水的pH<5．6时，就判断为酸雨，已知pH==－lgc(H+)，经测定某次雨水中只含硫酸，且浓度为5×10－5mol／L，这次降雨________(填是或不是)酸雨。（5）火力发电厂燃烧的煤中含有大量的硫，其排出的废气中往往含有SO2、O2、N2、CO2等。为了除去有害的SO2气体，在英国已进行的一个研究结果表明：高烟囱可以有效降低地表面SO2浓度。在20世纪60年代到70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35％。但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30％之多。①你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是________。      A．少用煤作燃料    B．把工厂烟囱造高    C．燃料脱硫        D．把工厂迁移到农村    E．开发新能源    ②请从全球环境保护的角度，分析这种建造高烟囱的方法是否可取__________。理由是________________________________________________________________·18．某空气污染监测仪是根据SO2与Br2水的定量反应来测定空气中的SO2含量的。反应的溴来自一个装有酸性(稀硫酸)的KBr溶液的电解槽阳极的氧化反应，电解槽的阳极室与阴极室是隔开的。当测量某地区空气中二氧化硫的含量时，空气(已除尘)以1.5×10－4 m3·min－1的流速进入电解槽的阳极室，电流计显示电子通过的速率是8.56×10－11 mol·s－1，此条件下能够保持电解槽中Br2浓度恒定并恰好与二氧化硫完全反应(设空气中不含能与溴反应的其他杂质)。（1）写出此监测过程中发生反应的化学方程式。（2）计算该地区空气中二氧化硫的含量(单位g/m3空气)。19．在开采硫铁矿的地区，开采出的矿石暴露在空气和水中，矿石逐渐被氧化，有关反应可表示如下：（1）请写出①③④反应的方程式．①_______________________________________________________________，③_______________________________________________________________，④_______________________________________________________________．（2）如果矿山中水流（或雨水）不断淋洗硫铁矿，总的趋势是什么?为什么?（3）在反应③、④中，什么物质被氧化? 通过硫铁矿的水显酸性还是碱性? 如果反应③中途停止（断绝O2供给），但仍有FeS2剩余，将引起什么结果?