高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 环境保护与绿色化学精品课后作业题
展开知识精讲
知识点01 化学与环境保护
1.环境保护
(1)环境问题:主要是指由于______________________________而造成的生态环境破坏,以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
(2)环境保护的任务
①环境监测:对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定,为_____和_____污染提供可靠的数据。
②治理工业“三废”( _____、_____、_____)。
③寻找从源头治理环境污染的生产工艺:杜绝污染物的排放,从根本上解决环境问题。
2.大气污染
(1)污染物主要来源:除了自然因素,大气污染物主要来自_______________和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。
(2)次生污染物的形成
3.污水的处理方法
(1)常用的污水处理方法有_____法、_____法和_____法等。
(2)污水处理常用化学方法:_____法、__________法、_____法等。
(3)污水处理的流程
①一级处理:通常采用_____方法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经过一级处理后的水一般达不到排放标准,所以通常将一级处理作为预处理。
②二级处理:采用_____方法(又称_____法)及某些化学方法,除去水中的可降解有机物等污染物。经过二级处理后的水一般可达到国家规定的排放标准。
③三级处理:主要采用__________法、__________法、__________法和__________法等,对污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。
4.固体废弃物的处理
(1)应遵循原则:_____、_____和_____的原则
(2)达到目的:_______________和_______________。
【即学即练1】(2022年1月江苏合格考模拟五)绿水青山就是金山银山,下列气体排放到空气中,不会造成空气污染的是( )。
A.二氧化碳 B.二氧化硫 C.二氧化氮 D.氨气
知识点02 绿色化学
1.绿色化学也称__________,其核心思想就是改变“__________”的观念和做法,利用化学原理和技术手段,减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质,实现从源头减少或消除环境污染。
2.简单而言,化学反应就是__________的过程。因此,按照绿色化学的思想,最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,这时原子利用率(即期望产物的总质量与生成物的总质量之比)为_____。
3.绿色化学示意图
4.开发和利用自然资源遵循的原则
【即学即练2】“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学”工艺中,理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制的产物,即原子利用率为100%。下列反应最符合绿色化学中“原子经济”要求的是( )。
A.nCH2=CH2CH2-CH2n
B.CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl
C.Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
D.3NO2+H2O=2HNO3+NO
能力拓展
考法01 常见的环境问题
【典例1】(2021·全国甲卷)化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是( )。
A.食品加工时不可添加任何防腐剂
B.掩埋废旧电池不会造成环境污染
C.天然气不完全燃烧会产生有毒气体
D.使用含磷洗涤剂不会造成水体污染
【知识拓展】
1.常见环境问题
2.常见工业尾气的主要成分及处理方法
考法02 绿色化学
【典例2】以乙烯为原料生产环氧乙烷的方法很多。经典的方法是氯代乙醇法,它包括两步反应:
①CH2=CH2+Cl2+H2OClCH2CH2OH+HCl
②ClCH2CH2OH+HCl+Ca(OH)2+CaCl2+2H2O
现代石油化工采用银作催化剂,可以实现一步完成,反应式为2CH2=CH2+O2与经典方法相比,现代方法的突出优点是( )。
A.所使用的原料没有爆炸的危险
B.符合绿色化学中的最理想的“原子经济”
C.对设备的要求较低
D.充分利用了加成反应的原理
【知识拓展】
1.绿色化学核心思想:从源头减少或消除环境污染。
2.绿色化学的研究对象
(1)设计对人类健康和环境危害小的反应起始物,淘汰有毒的反应起始物。
(2)选择最佳的反应条件,以实现最大限度的节能和零排放。
(3)研究最佳的转换反应和良性试剂。
(4)设计对人类健康和环境更安全的目标化合物
3.原子经济性反应
(1)含义:充分利用反应物中的各个原子,既能充分利用资源,又能防止污染。
(2)衡量:原子利用率=×100%
①原子利用率越高,反应产生的废弃物就越少,对环境造成的污染也就越小。
②最理想的“原子经济性反应”要求反应物的原子全部转化为期望的最终产物,这时原子利用率达到100%,在化学反应过程中不产生任何废弃物。
③原子利用率为100%的反应有化合反应、加成反应、加聚反应。
【特别提醒】与原子利用率相似的几个概念:
(1)纯度=×100%
(2)产率=×100%
(3)原料利用率=×100%
(4)转化率=×100%
分层提分
题组A 基础过关练
1.(2021·湖南省选择考)下列有关湘江流域的治理和生态修复的措施中,没有涉及到化学变化的是( )。
A.定期清淤,疏通河道
B.化工企业“三废”处理后,达标排放
C.利用微生物降解水域中的有毒有害物质
D.河道中的垃圾回收分类后,进行无害化处理
2.2022年3月22日是“世界水日”,我国确定的“中国水周”的主题为“推进地下水超采综合治理,复苏河湖生态环境”,下列说法错误的是( )。
A.工业废水需要处理达标后才能排放
B.生活废水不含重金属污染物,因此可以直接排放
C.经处理后的工业废水可以循环使用
D.向废水中加入生石灰可降低重金属离子的含量
3.(2022·杭州高一检测)北京2022年冬奥会采用X气体跨临界直冷制冰技术实现“水立方”到“冰立方”成功转换,体现低碳环保、绿色奥运理念。X气体是( )。
A.NH3 B.CH4 C.CO2 D.SO2
4.中央经济工作会议将碳达峰和碳中和列为主要任务之一,在此背景下,“新能源”“低碳”“节能减排”“绿色化学”等概念越来越受到人们的重视。下列说法不正确的是( )。
A.太阳能、地热能、氢能均属于新能源
B.低碳是指采用含碳量低的烃类作为燃料
C.图中HCl的循环使用体现了“节能减排”思想
D.用乙烷和氯气光照制取氯乙烷不是最理想的“原子经济性反应”
5.下列垃圾或废弃物的处理不符合环保节约理念的是( )。
A.废纸、塑料瓶、废铁回收再利用
B.厨余垃圾采用生化处理或堆肥
C.稻草、农膜和一次性餐具露天焚烧
D.废电池等有毒有害垃圾分类回收
6.(2021~2022学年北京房山区高一上期末)下图为某城市某日空气质量报告,下列叙述与报告内容不相符的是( )。
A.该日空气首要污染物是PM2.5
B.该市空气质量等级属于重度污染
C.污染物NO2可能主要来源于机动车尾气
D.CO、SO2均可导致酸雨
7.目前地球环境污染问题越来越严重。请回答下列问题:
(1)臭氧层的破坏导致紫外线对地球表面辐射量增加,从而使全球皮肤癌的发病人数明显增多。造成这一现象的主要原因是________(填字母,下同)。
A.人们大量使用了氟氯代烃
B.人们在炼钢时向空气中排放了大量的高炉煤气
C.石油炼制厂排放了大量的甲烷、氢气
D.硝酸、硫酸工厂排放了大量的二氧化硫和一氧化氮
(2)光化学烟雾产生的主要原因是________。
A.汽油的不完全燃烧 B.大量使用农药、化肥
C.白色塑料垃圾的漂浮 D.金属矿物的冶炼
(3)化肥、农药的使用导致人类癌症发病率的增加,其中“六六粉”是曾经广泛使用的一种农药,它是由苯与氯气在催化剂、加热的条件下通过加成反应制得的,写出该反应的化学方程式:__________________。
8.践行“绿水青山就是金山银山”理念,实现人与自然和谐共生。
(1)下列做法会加剧雾霾天气的是_____(填字母)。
a.禁烧秸秆 b.潮汐发电 c.燃煤供暖
(2)下列污水处理的方法中只涉及物理方法的是_____(填字母)。
a.活性炭吸附法
b.氧化还原法
c.中和法
(3)下列措施不属于城市生活垃圾无害化处理的是_____(填字母)。
a.封闭式焚烧
b.露天堆放
c.卫生填埋
(4)处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S,发生反应的化学方程式为_________________________________。
题组B 能力提升练
1.(2021·全国乙卷)我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年实现碳中和,这对于改善环境,实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是( )。
A.将重质油裂解为轻质油作为燃料
B.大规模开采可燃冰作为新能源
C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D.研发催化剂将CO2还原为甲醇
2.(广东省深圳市光明区2023届高三上学期第一次模拟)化学与科技、生产、生活密切相关。下列说法不正确的是( )。
A.使用可降解的聚碳酸酯塑料有利于减少白色污染
B.采用风能、太阳能等洁净能源发电,有利于实现碳中和
C.研究合适的催化剂可减少汽车尾气中有害气体的排放
D.将废旧重金属盐的废液深度掩埋会减少环境污染
3.(2022·唐山高一检测)某日的某地空气质量指数如图所示,下列说法中正确的是( )。
A.O3属于非电解质
B.SO2和CO均属于酸性氧化物
C.机动车限行可减少雾霾的产生,雾霾不能产生丁达尔效应
D.反应2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O中,NO2既是氧化剂又是还原剂
4.(2022·辽宁大连高一下期末)臭氧已成为夏季空气污染的元凶,地表产生臭氧的机理如图所示,NA代表阿伏加德罗常数的数值。下列说法正确的是( )。
A.反应①、②、③都是氧化还原反应
B.16g O3和O2的混合气体,所含质子数为16NA
C.0.5mlNO2溶于水形成1L溶液,可得到0.5ml·L-1的硝酸溶液
D.标准状况下,11.2L的NO和O2混合气体所含的原子数为NA
5.(2020~2021学年浙江省绍兴市高一下期中)绿色化学实验是在绿色化学思想指导下的实验方法,以达到减少污染,防止浪费等。下列符合绿色化学实验的是( )。
A.用铜与浓硫酸反应制取CuSO4,并用少量品红溶液吸收尾气
B.将CO还原Fe2O3后的尾气直接排入空气中
C.用CCl4完成萃取操作练习时,将溴水改成碘水
D.将Zn和稀硫酸制H2后的废液倒入水槽后再清洗玻璃仪器
6.某冶金厂废水的pH为4.5,含超标10倍的Pb2+。该厂处理废水的下列设计中,比较合理的是( )。
A.用离子交换法除去Pb2+
B.在废水中加硫酸,生成PbSO4沉淀
C.在废水中加NaOH,调节pH到11.0,使Pb2+转化为氢氧化物沉淀
D.在废水中加石灰,调节pH到11.0,使Pb2+转化为氢氧化物沉淀
7.(2022·福建龙岩高一上期末)水污染问题是当前全世界关注的焦点问题。我们每一个人都应该自觉地保护水资源,防止污水的随意排放。比如,实验过程中产生的废水不能随意倒入下水道。已知某次化学实验后,回收的废液中可能含有K+、Cu2+、Ag+等离子。
(1)为检验废水中是否含有Ag+,可以采用的试剂是________________。如果溶液中确实存在Ag+,加入试剂后,将观察到的现象是____________________________,反应的离子方程式为__________________________。
(2)实验证明,废液中确实存在上述三种离子。为回收Cu、Ag两种金属,实验时可以分别加入过量的______和______(填物质名称),充分反应后,经过_________(填实验操作名称),可得到Cu和Ag。经过上述处理后的废水,进一步处理后即可以排放。
8.烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:
实验步骤:
①检验系统气密性;
②加热器将烟道气加热至140℃;
③打开抽气泵置换系统内空气;
④采集无尘、干燥的气样;
⑤关闭系统,停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用是____________。
(2)C中填充的干燥剂是____________(填字母)。
A.碱石灰 B.无水CuSO4 C.P2O5
(3)装置D中的吸收液是____________(填字母)。
A.NaOH B.稀硫酸 C.水
(4)步骤②加热烟道气的目的是____________。
(5)若缺少步骤③,会使测试结果____________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
题组C 培优拔尖练
1.(湖南省郴州市2023届高三下学期2月模拟)2021年10月13日,联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会通过《昆明宣言》,《宣言》承诺,确保制定、通过和实施一个有效的“2020年后全球生物多样性框架”,以扭转当前生物多样性丧失,并确保最迟在2030年使生物多样性走上恢复之路,进而全面实现“人与自然和谐共生”的2050年愿景。从化学角度,下列不利于实现该宣言的是( )。
A.燃煤中添加石灰石,以消除SO2对环境的污染
B.垃圾是放错地方的资源,应分类回收利用
C.禁止使用农药和化肥,保护水资源
D.购物时使用布袋等代替塑料袋
2.(2022·天津南开区高一检测)绿色化学最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物。以下反应最符合这一要求的是( )。
A.硫化亚铜高温氧化的火法炼铜
B.用铜作催化剂将乙醇氧化为乙醛
C.铜和浓硝酸反应制硝酸铜
D.镍作催化剂的条件下,苯与氢气发生加成反应生成环己烷
3.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=2SO3
B.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
4.(2022·湖北麻城高一下期末)设NA为阿伏加德罗常数值。如图表示N2O在Pt2O+表面与CO反应转化成无害气体的过程。下列说法正确的是( )。
A.N2O转化成无害气体时的催化剂是Pt2O2+
B.每1mlPt2O+转化为Pt2O2+得电子数为2NA
C.将生成的CO2通入含大量SiO32-、Na+、Cl-的溶液中,无明显现象
D.1gCO2、N2O的混合气体中含有电子数为0.5NA
5.分析下面两个案例并回答有关问题。
(1)某城镇生产、生活的分布情况如图所示,河流中W、X、Y、Z处某次水样抽测结果如表所示。
①导致X、Y处水样pH变化的原因可能是______________________________;
②Z处鱼类大量减少,产生这种现象的原因可能是________________________。
(2)某地区已探明蕴藏有丰富的赤铁矿(主要成分为Fe2O3,还含有SiO2等杂质)、煤矿、石灰石和黏土。拟在该地区建设大型炼铁厂。
①随着铁矿的开发和炼铁厂的建立,需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等,形成规模的工业体系。据此确定上图中相应工厂的名称A__________、B__________、C__________、D__________;
②以赤铁矿为原料,写出高炉炼铁中得到生铁和产生炉渣的化学方程式__________;
③从“三废”利用、环境保护等角度考虑,该地区和企业在生产中应采取的一些措施有(举出2种措施即可)_________________________。课程标准
课标解读
1.了解环境污染的主要因素、危害及防治。
2.了解环境保护的意义。
3.了解绿色化学、“原子经济”的内涵,以及它们对利用自然资源、保护环境的意义。
1.主动关心与环境保护有关的社会热点问题,形成与环境和谐共处的观念。
2.能运用“绿色化学”观念分析生活、生产过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响,并对这些影响从多个方面进行评估。
环境问题
主要物质
主要危害
温室效应
CO2
造成全球气候变暖,水位上升,陆地面积减小等
酸雨
SO2、NOx
土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层破坏
氟氯代烷、NOx
到达地球表面的紫外线明显增多,给人类健康及生态环境带来多方面危害
光化学烟雾
碳氢化合物、NOx
刺激人体器官,特别是人的呼吸系统,使人生病甚至死亡
白色污染
废弃塑料制品
①在土壤中影响农作物吸收水分和养分,导致农作物减产。
②混入生活垃圾中难处理、难回收。
③易被动物当作食物吞入,导致动物死亡
赤潮和水华
废水中含氮、磷元素的营养物质
使水体富营养化,导致水中藻类疯长,消耗水中溶解的氧,使水体变得浑浊、水质恶化
PM2.5
颗粒物
污染空气,形成雾霾天气,增加交通事故,危害人体健康
尾气
主要成分
处理方法
硫酸厂尾气
SO2、O2、N2等
用氨水吸收
硝酸厂尾气
NO、NO2、N2、O2等
用NaOH溶液吸收
高炉煤气
CO、CO2、N2等
回收利用
炼钢烟气
Fe2O3烟尘、CO等
回收利用
焦炉气
H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2
可用作燃料
氯碱工业尾气
Cl2
用NaOH溶液吸收
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