高中化学改善大气质量知识讲解学案新人教版选修2

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1、1改善大气质量改善大气质量【学习目标学习目标】 1、知道大气主要污染物及其危害，能说出减少大气污染物的原理和方法；2、知道主要的居室空气污染物及其危害，了解减少室内空气污染物的方法。 【要点梳理要点梳理】 要点一、大气污染的危害要点一、大气污染的危害 1、大气概况 （1）干燥清洁大气的组成 大气是由多种气体组成的混合物。干燥清洁的大气，其组成成分及含量是基本稳定的，如下图所示：干燥清洁空气的组成（体积组成） （2）当前的大气质量状况 受火山喷发等多种自然变化和人类活动的影响，大气的组成状况会发生一定的变化。近半个多世纪以来， 工业和交通运输迅速发展，城市人口高度集中，人类向大气中大量排放烟尘和

2、有害气体等，正在对大气造成污 染。 （3）空气污染物的来源 自然元素和人类活动都能产生大气污染物。如：汽车尾气、工厂烟囱排放的浓烟、森林着火产生大量的 CO、火山爆发时喷出大量的 SO2和固体颗粒物。 （4）常见的大气污染物 大气污染物根据组成成分，可以分为颗粒物、硫的氧化物（SO2和 SO3） 、氮的氧化物（NO 和 NO2） 、CO、碳 氢化合物，以及氟氯代烷（常用作制冷剂，商品名为氟利昂）等。 （5）大气污染的危害 大气污染的危害是多方面的，它既危害人体健康，又影响动植物的生长，严重时会影响地球的气候。例如， 形成酸雨、使全球气候变暖和破坏臭氧层等。 2、酸雨 （1）酸雨形成的化学原理

3、正常雨水偏酸性，pH5.6，这是因为空气中的 CO2溶于雨水电离产生 H+的缘故：酸雨是指 pH 小于 5.6 的降水，主要是由人为排放的硫氧化物和氮氧化物等酸性气体转化而成的。硝酸型酸雨的主要形成原理：3NO2+H2O = 2HNO3+NO大气中的烟尘、O3等都是反应的催化剂。我国的能源结构以煤炭为主，因此形成的酸雨主要是硫酸型。 要点诠释：要点诠释： 常温常压下，饱和 CO2水溶液的 pH 为 5.6，CO2不是形成酸雨的气体。由于反应的存在，使弱酸性的 H2SO3转化为强酸 H2SO4，故硫酸型酸雨在空2气中放置一段时间后 pH 会显著降低。 （2）酸雨的危害 直接破坏农作物、森林和草原

4、，使土壤的酸性增强。使湖泊酸化，造成鱼类及其他水生物死亡。加速建筑物、桥梁、工业设备、石材类文物以及电信电缆等的腐蚀。 酸雨对人、畜的健康也有直接影响，酸雨浸入地下可使地下水中的重金属元素含量增加，饮用这种水会 危害人、畜健康。 （3）酸雨的防治 防止或减少酸雨的形成，一般应从两方面着手：一方面从实际情况出发，对酸性物质的排放加以控制；另 一方面改善能源结构，开发利用氢能、太阳能、风能等清洁能源，从根本上解决问题。 3、臭氧层受损 （1）臭氧层的含义和重要性 自然界中的臭氧有 90%集中在距地面 1550km 的大气平流层中，也就是人们通常所说的臭氧层。臭氧层中 臭氧含量虽然很少，但可以吸收来

5、自太阳的大部分紫外线，使地球上的生物免遭伤害。因此，臭氧层被称为人 类和生物的保护伞。 （2）臭氧空洞 “臭氧空洞”的含义是臭氧层局部臭氧的含量减少。20 世纪 80 年代，科学家观测到南极上空的臭氧每年 910 月份急剧减少，形成了“臭氧空洞” 。继南极之后，1987 年科学家又发现北极上空也出现了“臭氧空洞” 。（3）臭氧层受损的原因 关于臭氧层受损的原因，目前还存在着不同的认识，但科学家比较一致的看法是：人类活动排入大气的某 些化学物质如氟氯代烷和含溴的卤代烷烃（灭火剂，商品名为哈龙）等与臭氧发生作用，使臭氧层受到破坏。 例如，氟氯代烷化学性质很稳定，在低层大气中基本不分解，上升到平流层

6、以后，在紫外线的照射下分解出氯 原子，参与破坏臭氧的反应：总反应：2O3 Cl 3O2反应结果是 O3变成了 O2，Cl 在其中起了催化作用。反应中一个氯原子能破坏 10 万个 O3，哈龙分解产生的 溴原子破坏 O3的能力更强。 此外，CCl4、CH4、喷气式飞机在高空飞行排出的氮氧化物如 N2O、NO 以及大气中的核爆炸产物等也会破坏 臭氧层。 （4）臭氧层受损的危害 危害人体健康：增加皮肤癌，主要是黑色素癌的发病率；损害眼睛，增加白内障的发病率；削弱免疫力， 增加传染病的发病率。 破坏生态环境和工农业生产：农产品减少及其品质下降；减少渔业产量；破坏森林；使塑料等高分子聚 合物加速老化。 （

7、5）保护臭氧层的主要措施 当前，保护臭氧层的有效、可行的措施是不再排放氟氯代烷。为了保护臭氧层，人类共同采取了“补天” 行动：签订了保护臭氧层维也纳公约 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书等国际公约，要求减少并逐 步停止氟氯代烷等的生产和使用。我国 1991 年签署修正后的蒙特利尔议定书，并认真执行了议定书的规定。近 年来观测到臭氧空洞开始缩小。 4、温室效应与全球气候变暖 （1）温室效应 温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过 大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。3这些分子的作

8、用就像花园温室的玻璃罩顶，因而这种效应被称做温室效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的 玻璃，使地球变成了一个大暖房。 （2）温室气体及其来源 二氧化碳 大气中二氧化碳的最大来源是化石燃料的燃烧。此外，火山喷发，森林、草原燃烧，植物秸秆 燃烧，以及动物呼吸，也都向大气中排放二氧化碳。 甲烷 天然气的开采和使用、石油的开采和炼制，都会不同程度地向大气中排放甲烷。另外，天然池沼、 煤矿坑道排放出的气体中也含有甲烷，大量农用沼气池的建设也会导致大气中甲烷的含量上升。 一氧化二氮 可燃物质在空气中高温燃烧，会产生一定量的一氧化二氮，喷气式飞机在飞行时排出的气体 中也含有一氧化二氮。 氟氯代烷 氟氯代烷的

9、生产和使用，均可向大气中排放氟氯代烷。 （3）温室效应的危害 温室效应（全球变暖）将可能导致两极冰川融化，使海平面升高，淹没部分沿海城市，以及使土壤沙漠化、 农业减产 。 （4）防止温室效应进一步加剧的措施 就当前来看，防止温室效应进一步加剧的有效而又可行的措施主要有三大项： 逐步调整能源结构，开发利用新能源，减少化石燃料的燃烧； 利用新一代的制冷剂代替氟利昂； 植树造林，转化空气中的二氧化碳。 要点二、改善大气质量要点二、改善大气质量1、减少煤等化石燃料燃烧产生的污染 煤的燃烧是导致酸雨形成的主要原因，减少煤燃烧对大气造成的污染的措施有：改善燃煤质量；改进燃烧装置和燃烧技术、改进排烟设备等；

10、向煤中加入适量石灰石可减少燃烧产物中 SO2的量，反应原理：2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2 发展洁净煤技术，开展煤的综合利用；将焦炭在高温下与水蒸气反应，可以得到水煤气（即 CO 和 H2的混合气）：调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，加快开发和利用新能源。 2、减少汽车等机动车尾气污染 （1）减少机动车尾气污染的意义 机动车尾气在我国大城市的大气污染物中含量高达 40%50%；机动车尾气可以造成酸雨及光化学烟雾等二 次污染；2008 年北京奥运会期间，机动车实行单双号限行措施，使北京市空气质量有了明显提高，所以减少机 动车尾气污染是改善大气质量的重要环节。

11、（2）减少汽车等机动车尾气污染的主要措施 推广使用无铅汽油 为了改善汽油机中汽油的燃烧，减轻爆震现象，人们常向汽油中添加抗爆震剂。四乙基铅（Pb(C2H5)4）是 最早使用的抗爆震剂，加有四乙基铅的汽油，称为含铅汽油。含铅汽油的使用带来严重的铅污染。铅对人体许 多系统都有损害作用，特别是神经系统，例如铅中毒可引起儿童行为异常和智力障碍，孕妇受到铅污染后期后 代可能出现神经系统发育异常等。现在广泛采用的无铅汽油抗爆震剂是甲基叔丁基醚（MTBE）等。 在汽车尾气系统中装置催化转化器 催化转化器可以有效减少汽车尾气中 CO、NO、NO2和碳氢化合物等有害气体的排放。催化转化器通常采用 铂等贵金属作催

12、化剂。为了防止催化剂中毒，装有催化转化器的汽车必须使用无铅汽油。催化转化器前半部的反应原理：4催化转化器后半部的反应原理：3、减少室内空气污染CO甲醛（HCHO）氡（Rn）来源用煤火取暖、家用燃料不完 全燃烧从板材、家具及装修时使用的 黏合剂或溶剂中挥发出来含有放射性元素 Rn 的 天然石材危害使人和动物因缺氧而窒息直 至死亡刺激人的眼、呼吸道黏膜，引 起流泪、气喘和胸闷等长期吸入 Rn 会引起肺 癌防止或预防 措施注意室内通风，安装烟囱、 排风扇等通风（尤其是装修后） ，种植 吸收甲醛的花草使用检验合格的石材室内空气污染物的来源、危害及采取的措施 要点诠释：要点诠释：CO 危害人体的化学反应

13、原理：CO 与人体内血红蛋白的结合能力比氧气与血红蛋白的结合能力强，CO 与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白， 影响 O2与血红蛋白的结合。当室内 CO 浓度达到一定浓度时，人就会因缺氧而中毒，甚至死亡。 【典型例题典型例题】 类型一：大气的组成及大气污染类型一：大气的组成及大气污染 例 1、下列说法中正确的是（ ） 。AN2是空气的最主要成分，N2的性质很稳定，空气中 N2的总量是保持不变的BNO 有毒，但空气中含有极少量的 NO 并无危害C在通常所见的空气中，所有的组成成分都是气体D空气中的 CO2都是由含碳燃料的燃烧而产生的 【思路点拨】用辩证的观点做对本题很容易，本题考查的知识也比较简单，

14、巧用排除法很重要。 【答案】B 【解析】人工固氮要消耗空气中的 N2，虽然这点消耗是微不足道的，但也不能说空气中 N2的总量是保持不 变的，A 项错误。NO 有毒是肯定的，其作用原理是 NO 与血红蛋白结合生成氮氧血红蛋白：当人所接触的空气中 NO 含量超标时，人会因缺氧而中毒，甚至死亡，但人们也发现，NO 分子作为一种传递神 经信息的“信使分子”在血管扩张、免疫、增强记忆力等方面有着极其重要的作用，B 项正确。在我们周围的 空气中，一般都含有固态悬浮物，C 项错误。绿色植物的呼吸作用、人的呼吸等，都向空气中排放 CO2，D 项错 误。 【总结升华】任何事物都具有两面性，包括对有毒物质的认识和

15、评价也应该用辩证的观点去看待。 举一反三：举一反三： 【变式 1】实验室利用下列反应制备气体时，没有必要设置尾气吸收装置的是（ ） 。AMnO2+4HCl (浓) MnCl2+Cl2+2H2OB2KClO3 2KCl+3O2CNa2SO3 (s)+H2SO4=Na2SO4+SO2+H2O5DNaNO2 (s)+NH4Cl (饱和溶液) NaCl+2H2O+N2【答案】BD 【变式 2】空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。 下列措施不利于“蓝天工程”建设的是（ ） 。A推广使用燃煤脱硫技术B实施绿化工程，防治扬尘污染C研制开发燃料电池汽车，消除机动

16、车尾气污染 D加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应量 【答案】D 【解析】加大石油、煤炭的开采速度，会增大二者的使用量，产生更多的污染性气体，不利于“蓝天工程” 建设。 类型二：酸雨的成因、危害及防治类型二：酸雨的成因、危害及防治 例 2、某校科技活动小组的同学采集酸雨样品，每隔一段时间测定 pH，得到下列数据：时间开始8h16h24h32h40h48hpH5.04.84.54.34.24.04.0 请依据上述材料，回答下列有关问题： （1）酸雨主要是由于工业生产过程中大量使用矿物燃料，使大气中的_气体增多，与降水结合 而形成的。请写出酸雨形成的主要化学方程式：_。 （2）酸雨对高等植物的影响表现在：_；_；_。 （3）大气污染一方面影响动植物生长，另一方面对人类_系统危害最