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1、专题提升五化学技术与环境保护的综合考查以物质的性质、化学反应原理、无机化工生产、实验设计与探究为主题，考查环境的保护以及化学技术的应用是近几年高考命题的热点。这类题型与社会生产生活有着紧密的联系，选择题的考查中其难度一般不大，在综合题中考查具有一定的思维活跃性；在作答时要联系生产生活，注意用字的准确性。1常见的环境污染与原因。酸雨：二氧化硫和氮氧化物。光化学烟雾：氮氧化物。臭氧空洞：氟氯烃。温室效应：二氧化碳。白色污染：废旧塑料。赤潮水华：含氮、磷的生活污水。2环境保护的措施。(1)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。采用简单易得，且无毒无害的原料；无副产物、零排放，具有原
2、子经济性；产物为环境友好型。(2)对工业废弃物、废水、废气进行回收利用或处理达标再排放。3解答环境保护与化学技术题目的步骤。(1)认真审题：明确实验的目的与流程，清楚各个流程的条件和产物。(2)分析问题：分析各个流程可能出现的污染物、过量的物质是否需要回收再利用或者不环保的操作。(3)规范解答：根据物质性质和环境保护的前提，对物质进行回收利用或者转化为无毒无害。一、物质的性质与环境保护例1(2015 年北京卷)研究CO2 海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。(2)在海洋循环中，通过下图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式：_。同位素示踪法证实光合作用释放出的 O2 只来自于
3、H2O，用 18O 标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：_ =(CH2O)xx18O2xH2O(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的 95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机碳，可采用如下方法：气提、吸收 CO2，用 N2 从酸化后的海水中吹出 CO2 并用碱液吸收(装置示意图如下)，将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。(4)利用下图所示装置从海水中提取 CO2，有利于减少环境温室气体含量。结合方程式简述提取 CO2 的原理：_。用该装置产生的物质处理 b 室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是_。变式训练1(2015 年江苏苏州模拟)工业尾气中的氮氧
4、化物常用氨催化吸收法，原理是 NH3 与 NOx 反应生成无毒物质。某同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程。(一)提供的装置ABCDEFG(二)NH3 的制取(1)下列有关实验室制备气体的说法正确的是_(填序号)。可以用排饱和食盐水的方法收集氯气用赤热的炭与水蒸气反应制取氢气实验室制氧气有时需要加热，有时不需要加热用无水氯化钙干燥氨气用浓盐酸洗涤高锰酸钾分解制氧气的试管(2) 从所提供的装置中选取一个能制取氨气的装置：_(填序号)。(3)当采用你所选用的装置制取氨气时，相应反应的化学方程式是_。(三)模拟尾气的处理选用上述部分装置，按下列顺序连接成模拟尾气处理装置，回答有关问题：
5、(4)A 中反应的离子方程式为_。(5)D 装置中的液体可换成_(填序号)。aCuSO4cCCl4bH2Od浓硫酸(6)该同学所设计的模拟尾气处理实验还存在的明显缺陷是_。答案：(1)(2)C 或 G(5)C(6)NO 尾气直接排放，没有进行处理二、化学反应原理与环境保护例2(2014 年浙江卷节选)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4 的形式固定，从而降低 SO2 的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的 CO 又会与 CaSO4 发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：H1CaSO4(s)CO(g)218.4 kJmol
6、1(反应)CaSO4(s)4CO(g)CaO(s) SO2(g) CO2(g)CaS(s)4CO2(g)请回答下列问题：(1)假设某温度下，反应的速率(v1)大于反应的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是_。ABCD(2)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应和是否同时发生，理由是_。(3)下图为实验测得不同温度下反应体系中 CO 初始体积百分数与平衡时固体产物中 CaS 质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中 SO2 生成量的措施有_。A向该反应体系中投入石灰石B在合适的温度区间内控制较低的反应温度C提高 CO 的初始体积百分数D提高反应体系的温度解析：(1)反应吸热，产
7、物的能量高于反应物，反应放热，产物的能量低于反应物；反应的速率(v1)大于反应的速率(v2)，反应的活化能低。(2)反应中生成有SO2，监测SO2与CO2 的浓度增加量的比即可确定是否发生两个反应。(3)向该反应体系中投入石灰石，产生CO2，使反应逆向进行，可降低该反应体系中SO2 生成量，A正确；在合适的温度区间内控制较低的反应温度，图中可以看出最低温度的CaS的含量最高，故 B 正确、D 错误；C图中可以看出，提高CO的初始体积百分数，可以提高CaS的含量，故正确。答案：(1)C(2)如果气相中 SO2 与 CO2 的浓度比随时间发生变化，则表明反应同时发生(3)A、B、C变式训练2(20
8、15 年湖北省八校第一次联考)随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。反应：2NO(g) 2CO(g)2CO2(g)N2(g)可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570 K 时平衡常数为 11059 。下列说法正确的是()。A提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂B提高尾气净化效率的常用方法是升高温度C装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或COD570 K时及时抽走CO2 、N2 ，平衡常数将会增大，尾气净化效率更佳答案：A三、化学工艺与环境保护例3.(2014 年四川卷节选)污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软
9、锰矿(主要成分为MnO2，另含少量铁，铝，铜，镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程，既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。请回答下列问题：上述流程脱硫实现了_(选填下列字母编号)。A废弃物的综合利用B白色污染的减少C酸雨的减少.(2014 年福建卷节选)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下：上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是_(任写一项)。.(2014 年广东卷)用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应为主反应，反应和为副反应。H386.2 kJmol1以反应中
10、生成的 CaS 为原料，在一定条件下经原子利用率 100%的高温反应，可再生 CaSO4，该反应的化学方程式为_。解析：.根据题意，既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2。上述流程脱硫能够实现废弃物的综合利用，二氧化硫的减少可以减少酸雨。.浓硝酸分解的化学方程式为4HNO34NO2O22H2O，硝酸氧化废铁皮中铁的化学方程式为4Fe 10HNO3=4Fe(NO3)3NH4NO33H2O，生产过程中体现绿色思想的是整个过程中氮氧化物排放减少。.CaS 转化为CaSO4 ，从元素守恒角度分析，CaS与O2按照12 反应转化为CaSO4，才能满足原子利用率100%，所以化学方程式为CaS2
11、O2CaSO4。答案：.A、C.氮氧化物排放少(或其他合理答案).CaS2O2CaSO4变式训练3(2014 年海南卷节选)锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某含锌矿的主要成分为ZnS(还含少量 FeS 等其他成分)，以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生焙砂的主要成分的化学式为_。(2)焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸可用于后续的_操作。(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为_，其作用是_。(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用 PbAg 合金惰性电极，阳极逸出的气体是_。(5)改
12、进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为_。答案：(1)ZnO (2)浸出(3)锌粉置换出 Fe 等(4)O2(5)2ZnS4HO2=2Zn22S2H2O1(2013 年上海卷改编)(1)实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。(1)如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，并希望能控制反应速度，上图中可选用的发生装置是_(填写字母)。(2)若用硫酸和亚硫酸钠反应制取 3.36 L(标准状况)二氧化硫，至少需要称取亚硫酸钠_g(保留一位小数)；如果已有 4.0%
13、亚硫酸钠(质量分数)，被氧化成硫酸钠，则至少需称取该亚硫酸钠_ g(保留一位小数)。(3)实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相同。石灰石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。石灰石膏法的吸收反应为：SO2Ca(OH)2CaSO3H2O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为：2CaSO3 O2 4H2O2CaSO42H2O。其流程如下图：试剂Ca(OH)2NaOH价格/(元kg1)0.362.90吸收 SO2 的成本/(元mol1)0.0270.232碱法的吸收反应为：SO22NaOHNa2SO3H2O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图：已知：石灰石膏法和碱
14、法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是_。和碱法相比，石灰石膏法的优点是_，缺点是_。答案：(1)ae(2)18.919.7(3)利用 SO2 是酸性氧化物，可与碱反应原料易取，吸收成本低吸收速率慢，效率低2(2015 年四川卷节选)为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以 Fe2O3 存在)转变成重要的工业原料 FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿还原 Fe3的主要反应为：FeS27Fe2(SO4)38H2O=15FeSO48H2SO4，不考虑其他反应，请回答下列问题：(1)第 1 步 H2SO4 与 Fe2O3 反应的离子方程式是_。(2)检验
15、第步中 Fe3是否完全还原，应选择_(填字母编号)。AKMnO4 溶液BK3Fe(CN)6溶液CKSCN 溶液(4)FeSO4 可转化为 FeCO3，FeCO3 在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知 25 ，101 kPa 时：4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H1648 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393 kJmol12Fe(s)2C(s)3O2(g)=2FeCO3(s)H1480 kJmol1FeCO3在空气中加热反应生成 Fe2O3的热化学方程式是_。答案：(1)Fe2O36H=2Fe33H2O(2)C(3)Fe2被氧化为 Fe3，Fe3水解pH下降H
16、260(4)4FeCO3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)kJmol13(2015 年江苏卷)以磷石膏(主要成分 CaSO4，杂质 SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质 CaCO3。A搅拌浆料C增大氨水浓度B加热浆料至 100 D减小 CO2 通入速率(2)当清液 pH 接近 6.5 时，过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为_和_(填化学式)；检验洗涤是否完全的方法是_。4(2014 年新课标节选)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)，再水
17、解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式：_。(2)已知：甲醇脱水反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H123.9 kJmol1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)=C2H4(g)2H2O(g)H229.1 kJmol1乙醇异构化反应C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)H350.7 kJmol1则乙烯气相直接水合反应 C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)的H_kJmol1。与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是_。答案：(1)C2H4H2SO4(浓)=C2H5OSO3H、C2H5OSO3HH2O=C2H5OHH2SO4(2)45.5污染小、腐蚀性小等5(2014 年
18、四川卷)污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料 MnO2(反应条件已省略)。请回答下列问题：(1)上述流程脱硫实现了_(选填下列字母编号)。A废弃物的综合利用B白色污染的减少C酸雨的减少(4)MnO2 可作超级电容器材料。用惰性电极电解 MnSO4 溶液可制得 MnO2，其阳极的电极反应式为_。(5)MnO2 是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式为_。(6)假设脱除的 SO2 只与软锰矿浆中MnO2 反应。按照图示流程，将a m3(标准状况)含SO2 的体积分数为 b%的尾气通入矿浆，若 SO2 的脱除率为 89.6%，最终得到 MnO2 的质量为 c kg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO2_kg。答案：(1)AC(2)消耗溶液中的酸，促进 Al3和 Fe3水解生成氢氧化物沉淀(3)MnO2(s)SO2(g)= MnSO4(S)H248 kJmol1
