选修IB系列 专题14 化学与生活 第1讲 洁净安全的生存环境

1选修IB系列专题14化学与生活网络构建1.空气质量的改善第1讲洁净安全的生存环境22.水资源的合理利用33.生活垃圾的分类处理44.化学品的安全使用5要点精讲要点一大气污染及防治1．大气污染物大气污染物主要有：颗粒物、硫的化合物、氮的化合物、碳的化合物、碳氢化合物、含卤素化合物、放射性物质等。污染源：从十八世纪中叶以来，特别是从上世纪中叶以来，工业和交通迅速发展，城市人口高度集中，工厂排放的浓烟，汽车、轮船、火车、飞机等排放的大量有害气体和粉尘等，造成了日益严重的大气污染。62．大气污染物的主要危害(1)危害居民的身体健康；(2)影响动植物的生长，破坏生态平衡；(3)破坏建筑物，加速工业设备的腐蚀；(4)改变世界的气候。3．大气污染的防治综合防治大气污染的措施有：调整能源结构、合理规划工业发展和城市建设布局，运用各种防治污染的技术，制定大气质量标准，加强大气质量监测，充分利用环境自净能力等。7【典例导析1】工业上以硫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、微量的SO3和酸雾。为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品。请按要求回答下列问题：(1)将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式：。2H2SO3＋O2===2H2SO4、2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4、2NH4HSO3＋O2===2NH4HSO4(任填两个)8(2)在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中，按一定比例加入氨水或碳酸氢铵，此时溶液的温度会自行降低，并析出晶体。①导致溶液温度降低的原因可能是；②析出的晶体可用于造纸工业，也可用于照相用显影液的生产。已知该结晶水合物的相对分子质量为134，则其化学式为；③生产中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚或对苯二胺等物质，其目的是。反应吸热(NH4)2SO3·H2O防止亚硫酸铵被氧化9(3)能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是(填字母)。A．NaOH溶液、酚酞试液B．KMnO4溶液、稀H2SO4C．碘水、淀粉溶液D．氨水、酚酞试液BC10解析(1)本题要注意题目要求的是写出两个氧化还原反应的方程式(见答案)。(2)①溶液温度降低一定是反应吸热所致；②析出的晶体用于造纸和显影液，说明晶体中含有还原性＋4价硫，因此推知晶体的主要成分为(NH4)2SO3，根据相对分子质量为134，可推出其化学式为(NH4)2SO3·H2O；③根据对苯二酚具有还原性(或＋4价硫有还原性)推出加入对苯二酚和对苯二胺的目的(见答案)。(3)要测定尾气中SO2的含量，则所选物质的反应要较唯一，且反应后现象明显，故选B、C。11迁移应用1工业上要求空气中的SO2允许含量不得超过0.02mg/L。用针管注射器吸取100mL(标准状况下)某烟道气气样，小心注入有50mL水作吸收剂的锥形瓶中(假定气样中的SO2全部被吸收)，加几滴淀粉作指示剂。当用0.0010mol·L－1标准碘液滴定，反应达到终点时，用去2.5mL标准碘液。试回答：(1)写出碘与SO2反应的化学方程式。I2＋SO2＋2H2O===2HI＋H2SO412(2)滴定分析时，使用的滴定管是式滴定管(填“酸”或“碱”)。(3)滴定终点的标志是。(4)烟道气中SO2的体积分数是。(5)这种烟道气能否直接向大气排放？(填“能”或“不能”)。如果不能排放，设计处理这种尾气的方案，写出必要的化学方程式。锥形瓶中溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色酸0.056%不能用石灰乳吸收：2Ca(OH)2＋2SO2＋O2===2CaSO4↓＋2H2O13解析(2)由于碘能够腐蚀碱式滴定管下端的橡胶管，所以应该选用酸式滴定管。(3)当淀粉溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色时，说明达到滴定终点。14(4)n(SO2)=n(I2)=2.5×10-3L×0.0010mol·L-1=2.5×10-6mol，V(SO2)=2.5×10-6mol×22400mL/mol=5.6×10-2mL，所以(SO2)=×100%=0.056%。(5)m(SO2)=2.5×10-6mol×64×103mg/mol=0.16mg，其含量为=1.6mg/L0.02mg/L，所以不能直接排入大气中。可以用碱液吸收法处理尾气，最好选用廉价的石灰乳。mL100mL106.52L1.0gm16.015要点二水污染及防治1．水污染及防治(1)水的污染物水体污染物种类繁多，依据污染物质造成的环境问题，主要有以下类型：①酸、碱、盐等无机物污染；②重金属污染；③耗氧物质污染；④植物营养物质污染；⑤石油污染；⑥难降解有机物污染。16此外，对水体造成污染的还有氰化物、酚等无机、有机污染物。其他类型的还有病原体、放射性污染、悬浮固体物污染、热污染等。(2)水污染的危害①危害人类的身体健康；②使水生生物、动植物群落组成发生变化；③对有关的工业、农业、渔业生产等产生不良影响。(3)水污染的防治防治水污染的根本途径是控制有害物的排放。工业三废(废气、废水、废渣)要净化处理，回收有用成分后再排放，要不断提高综合治理水平。农业生产上要控制化学农药的使用和合理使用化肥。172．硬水的软化(1)概念①溶有较多Ca2＋、Mg2＋的水称为硬水。溶有少量或不含Ca2＋、Mg2＋的水称为软水。②除去过多的Ca2＋、Mg2＋从而将硬水转化为软水的过程称为硬水的软化。(2)煮沸法①只适用于少量水的软化。②只能减小硬水的暂时硬度③反应原理：18Ca(HCO3)2=====△CaCO3↓＋CO2↑＋H2OMg(HCO3)2=====△MgCO3↓＋CO2↑＋H2OMgCO3＋H2O=====△Mg(OH)2＋CO2↑④水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2(3)药剂法①所用试剂是生石灰(与水反应生成熟石灰)和纯碱等②软化硬水时，先加生石灰，后加纯碱③既能减小硬水的永久硬度，也能减小硬水的暂时硬度19④反应原理：Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2===2CaCO3↓＋2H2OMg(HCO3)2＋2Ca(OH)2===2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2OMgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl(4)离子交换法①离子交换法利用离子交换剂软化硬水②离子交换剂分为阳离子交换剂和阴离子交换剂两类20③工业上常用磺化煤等阳离子交换剂软化硬水，其原理是：2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋，2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋④离子交换剂会因离子交换作用的进行而逐步丧失功能⑤离子交换剂再生的方法是让高浓度的NaCl溶液通过离子交换剂，用Na＋把离子交换剂吸附的Ca2＋、Mg2＋置换出来21【典例导析2】国务院强调，“南水北调”工程必须坚持节水、治污和生态环境保护与工程建设相协调，以水资源合理配置为主线，把节水、治污、生态环境保护与调水作为一个完整的系统来分析的原则。在调水工程中，沿途工业污水的任意排放是造成水质恶化的最大隐患。检测某工厂废液中，含有大量的Mg2＋、Al3＋、Cu2＋、Ag＋。试分析回答下列问题：(1)该废液中可能大量存在的一种阴离子是(选填序号)A．SO2－4B．NO－3C．Cl－D．CO2－3B22(2)经检测废液中铝元素的含量较高，需将其与其他三种离子分开，请选用合适的试剂，写出铝元素与该试剂反应时的离子方程式。(3)为了回收废液中的金属银，某同学设计了如图所示的方案：若依该方案获得金属银108g，为保证不污染环境和Cl2的循环利用，理论上应提供标准状况下的H2体积为L。11.2Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O223解析(1)SO2－4、Cl－可以和Ag＋反应，CO2－3和Mg2＋、Al3＋、Cu2＋、Ag＋都反应，所以都不能在溶液中大量存在；(2)废液中铝元素是以Al3＋的形式存在的，可以加入过量的NaOH溶液，使其变成可溶性的AlO－2，而其他离子则变成沉淀，过滤即可分开；(3)Cl2的循环利用过程发生如下三个反应：AgNO3＋HCl===AgCl↓＋HNO3、2AgCl=====光照2Ag＋Cl2↑、H2＋Cl2=====点燃2HCl，可以得到如下关系式：2Ag～H2，所以n(H2)＝12n(Ag)＝12×108g108g/mol＝0.5mol，V(H2)＝0.5mol×22.4L/mol＝11.2L。24迁移应用2关于水的硬度，通常把由Ca2＋、Mg2＋的碳酸氢盐引起的硬度叫暂时硬度，而把Ca2＋、Mg2＋的硫酸盐或氯化物引起的硬度叫永久硬度，我国现行标准规定：1L水含10mgCaO(或相当于10mgCaO)称为1度(以1°表示)。经实验测定，某地的河水中含Ca(HCO3)22.500×10－3mol/L、Mg(HCO3)23.000×10－3mol/L。请回答下列问题：(1)该河水的硬度类型是，硬度值是。暂时硬度30.8°25(2)若将该河水直接作锅炉用水，主要危害是。(3)欲降低该河水的硬度，下列措施中有效的是。A．加热B．加漂白粉C．加高铁酸钾D．加明矾(4)磷酸钠也是优良的硬水软化剂之一。要将该河水加工成软水，每立方米河水(设该河水的密度为1g/cm3)中加磷酸钠的质量为。使锅炉结垢，降低热效率，浪费燃料，甚至引起锅炉爆炸A445.1mg26解析(1)水的硬度是由Ca2＋或Mg2＋引起的。对“10mgCaO或相当于10mgCaO”，可理解为含10mg56000mg/molCa2＋或Mg2＋的化合物。该河水中Ca2＋、Mg2＋的总浓度为5.500×10－3mol/L，硬度值为5.500×10－3mol×56000mg/mol10mg/1°＝30.8°。27(4)软水的硬度值在8°以下，则使该河水变为软水应降低的硬度值为22.8°。Na3PO4软化硬水的化学反应原理为3Ca2＋＋2PO3－4===Ca3(PO4)2↓3Mg2＋＋2PO3－4===Mg3(PO4)2↓每升河水的硬度值降低22.8°时，应加入Na3PO4的质量为22.8°×10mg/1°56000mg/mol×23×164g/mol＝0.4451g每立方米河水中应加Na3PO4的质量应多于445.1mg。28要点三生活垃圾的分类处理及综合利用1．垃圾的分类(1)将垃圾分类并回收利用，既节约自然资源，又防止污染，符合可持续发展的要求，因此是垃圾处理的发展方向。(2)垃圾分类的标志我国国家标准《城市生活垃圾分类标志》中有六个粗分的一级类别和八个细分的二级类别(如下图，各地也可以根据实际情况选择使用)。2930说明：不同国家分类方法不同。312．垃圾的处理方法(1)垃圾处理的原则：无害化、减量化、资源化。(2)垃圾处理的一般方法①卫生填埋法卫生填埋是目前世界上处理垃圾量最大的方法之一，也是垃圾处理的最终手段。因为对垃圾不管采用哪种处理方法，最终都将产生不可回收和处理的物质，这些废物只能通过填埋的方法进行处理。但是，垃圾填埋不仅会浪费大量的土地资源(填埋1t垃圾占地约3m3)，而且填埋场的渗出液容易污染其周围的土壤和水体。32②循环再生塑料、合成橡胶、纤维等合成高分子材料都是用小分子物质经过聚合反应制成的。在一定条件下，这些高分子材料又能解聚成小分子物质，这样就能使这些材料得到循环利用。③制成燃油和燃气。将塑料催化裂解可以制得柴油、煤油、汽油及可燃性气体等，也可将废塑料热解制取氢气和分子中含1～4个碳原子的烃，所得气体可用做气体燃料。33【典例导析3】某金属冶炼厂的管道烟泥中含有某些金属，随机取样对烟泥进行分析。由下表可知，在烟泥中含有相当量的铜、锌以及能够造成污染的硫。因此从效益和环境保护角度出发，应该考虑把铜、锌回收利用，并对硫进行适当处理。烟泥样品中部分元素质量分数表34某同学设计了如图方案：35试回答下列问题：(1)写出步骤①②中含铜元素的物质发生反应的化学方程式：①，②。(2)写出本方案中处理废气的方法(用化学方程式来表示)：。(3)步骤⑤中所用的操作方法是。