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一、主干知识——在微点判断中澄清
1.判断下列有关硫及其化合物叙述的正误
(1)硫在自然界既有化合态又有游离态。 (　　)
(2)硫与Cu共热生成CuS。 (　　)
(3)SO2使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的漂白性。 (　　)
(4)Cl2、SO2通入紫色石蕊溶液中均先变红最后褪色。 (　　)
(5)澄清石灰水通入X气体变浑浊,说明X一定为CO2。 (　　)
(6)浓H2SO4使CuSO4·5H2O变为白色粉末,体现了浓H2SO4的脱水性。 (　　)
(7)Cu与浓H2SO4共热有SO2生成,浓H2SO4只表现强氧化性。 (　　)
(8)浓H2SO4与足量Zn反应,生成的气体中只有SO2。 (　　)
(9)SO2具有较强还原性,不能用浓H2SO4干燥。 (　　)
2.判断下列有关氮及其化合物叙述的正误
(1)氮是非金属性很强的元素,在自然界中没有游离态。 (　　)
(2)N2性质稳定的原因是N2分子中含N≡N。 (　　)
(3)NO、NO2均可以用向上排空气法收集。 (　　)
(4)NO2易溶于水且与H2O反应生成HNO3,故NO2为酸性氧化物。 (　　)
(5)NO2与H2O反应中,氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。 (　　)
(6)NH3的水溶液可以导电,故NH3为电解质。 (　　)
(7)NH3的催化氧化可以直接生成NO2。 (　　)
(8)NH3通入盐酸中反应的离子方程式为NH3+H+N。 (　　)
(9)稀HNO3与稀H2SO4均与Fe反应生成H2。 (　　)
(10)常温下,Fe、Al投入浓H2SO4或浓HNO3中均不反应。 (　　)
(11)Fe与稀HNO3反应一定生成Fe(NO3)3。 (　　)
(12)浓HNO3与过量Cu反应,生成的气体中只有NO2。 (　　)
3.判断下列有关无机非金属材料叙述的正误
(1)无机非金属材料大多数含硅、氧元素,不含金属元素。 (　　)
(2)硅酸盐材料一般包括陶瓷、玻璃和水泥等。 (　　)
(3)高纯硅可以用于制造光导纤维。 (　　)
(4)SiO2可与酸、碱反应,故SiO2为两性氧化物。 (　　)
(5)光导纤维、Si3N4和碳纳米材料均为新型无机非金属材料。 (　　)
(6)盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,可以用橡胶塞或塑料塞。 (　　)
二、综合思维——在知识融会中贯通
(一)硫及其化合物
　　[注意]　①浓H2SO4具有三大特性:吸水性、脱水性、强氧化性。
②SO2具有漂白性、氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。
　　[综合训练]
1.(2024·广东十五校联考)硫元素常见化合价及其常见物质类别关系如图所示,下列说法错误的是 (　　)
A.X是H2S
B.Y既有氧化性又有还原性
C.将X与Y混合,不能生成硫
D.硫燃烧可以生成SO2
2.若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是 (　　)
A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性
B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物
C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
3.(2023·北京卷)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。
下列关于该过程的分析不正确的是 (　　)
A.过程①白色固体变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性
B.过程②固体体积膨胀,与产生的大量气体有关
C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性
D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂
(二)氮及其化合物
　　[注意]　①NH3可以用NH4Cl和Ca(OH)2共热制取也可以用浓氨水与CaO(或NaOH)作用制取。②浓HNO3具有不稳定性和强氧化性的特性。
　　[综合训练]
4.(2023·广东卷)1827年,英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下,兴趣小组利用以下装置,进行如下实验。其中,难以达到预期目的的是 (　　)
5.(2024·北京朝阳一模)测量汽车尾气中氮氧化物(NO、NO2)含量的方法如下:
①在高温、催化剂作用下,NO2分解为NO和O2;②再利用O3与NO反应,产生激发态的NO2(用N表示),当N回到基态NO2时,产生荧光。通过测量荧光强度可获知NO的浓度,二者呈正比。
下列说法不正确的是 (　　)
A.基态NO2与N具有的能量不同
B.NO2在大气中形成酸雨:4NO2+O2+2H2O4HNO3
C.O3与NO发生反应:NO+O3N+O2
D.测得荧光强度越大,说明汽车尾气中NO含量越高
6.(2024·重庆南开中学月考)氨既是一种重要的化工产品,又是一种重要的化工原料。如图为合成氨以及氨催化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是 (　　)
A.可以利用NH3易液化的性质分离出NH3
B.吸收塔中通入A是为了提高原料的利用率
C.可以用NH3进行氮氧化物的尾气处理
D.合成氨以及氨催化制硝酸的流程中氮元素均被氧化
(三)无机非金属材料
　　[综合训练]
7.由SiO2制备高纯度硅的工业流程如图所示:
下列说法错误的是 (　　)
A.SiO2与Si都是硬度大、熔沸点高的晶体
B.X为CO气体
C.反应②产生的H2与反应③产生的HCl可以循环使用
D.反应①②③均为非氧化还原反应
8.下列说法正确的是 (　　)
A.“天宫二号”的动力源泉——太阳能电池帆板的核心材料为二氧化硅
B.“中国天眼”(FAST)用到的碳化硅是一种新型有机材料
C.直接空气捕捉(DAC)法能够实现直接从空气中捕获二氧化碳,可缓解全球日益严重的温室效应
D.北斗导航专用ASIC硬件结合国产处理器打造出一颗真正意义的“中国芯”,其主要成分为SiO2
三、迁移应用——在课题活动中践行
课题活动　汽车尾气中的污染物及处理的研究
　　随着人类工业文明的发展,对环境的破坏日益严重,大气的污染也日益加剧。人们逐渐认识到,汽车尾气是重要的大气污染源,因此对汽车尾气的处理就成了汽车行业的一个亟须解决的问题。通过对汽车尾气的分析,发现其中的CO、碳氢化合物和NOx等是污染大气最严重的物质,目前较为成熟的尾气处理技术有二次空气喷射技术、颗粒物捕集技术、热反应器技术、三元催化净化技术等。
探究目标(一)　汽车尾气的污染物及其危害的探究
[材料1]　SO2、NOx形成酸雨和大气颗粒物的原理图
1.写出SO2、NO形成两种酸雨的化学方程式。
2.写出NOx在大气中形成NH4NO3颗粒物的化学方程式。
[材料2]　光化学烟雾的形成原理
光化学烟雾是烃类物质(CxHy)和NOx等一次污染物在紫外线作用下生成二次污染物,两类混合在一起形成的有害浅蓝色烟雾。
模拟大气中光化学烟雾形成的实验,在密闭容器中,丙烯和NOx在紫外线照射下,反应物和生成物的体积分数变化情况如图所示,其中PAN是指过氧乙酰硝酸酯()。
3.上述形成的光化学烟雾主要有害成分有哪些
4.形成光化学烟雾的污染物主要是什么物质
探究目标(二)　汽车尾气的两种处理技术
1.SCR技术
SCR(选择性催化还原)工作原理:
根据上述原理,回答下列问题:
(1)尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式: 　。
(2)反应器中NH3还原NO2的化学方程式:　 。
(3)当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成: 　。
2.NSR技术
NSR(NOx储存还原)工作原理:
NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。
根据上述原理,回答下列问题。
(1)通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是　　　　　。
(2)用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与的物质的量之比是　　　　　。(3)还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO 与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整: 　　　　 NNO+　H2O
[素养训练]
1.化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法正确的是 (　　)
A.汽车的排气管上装有“催化转化器”,使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2
B.向煤中加入适量石灰石,使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO3,可减少对大气的污染
C.高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
D.大量燃烧化石燃料排放的废气中含CO2、SO2,使雨水的pH=5.6而形成酸雨
2.在汽车尾气净化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示:
下列说法不正确的是 (　　)
A.该转化过程中有3种元素的化合价发生变化
B.NO和O2必须在催化剂表面才能反应
C.该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2
D.该催化转化的总反应方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2
单元整体教学设计与阶段验收评价
一、主干知识——在微点判断中澄清 　
1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×　(9)×
2.(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)√　(9)×　(10)×　(11)×　(12)×
3.(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
二、综合思维——在知识融会中贯通 　
1.选C　H2S与SO2混合可以生成S,反应的化学方程式为2H2S+SO23S+2H2O,C错误。
2.选B　铜和浓硫酸反应过程中,生成CuSO4体现出浓硫酸的酸性,生成SO2体现出浓硫酸的强氧化性,故A错误;a处的紫色石蕊溶液变红,其原因是SO2溶于水生成了酸,可说明SO2是酸性氧化物,故B正确;b处品红溶液褪色,其原因是SO2具有漂白性,而c处酸性高锰酸钾溶液褪色,其原因是SO2和酸性KMnO4发生氧化还原反应,SO2体现出还原性,故C错误;实验过程中试管底部出现白色固体,根据元素守恒可知,其成分为无水CuSO4,而非蓝色的CuSO4·5H2O,其原因是浓硫酸体现出吸水性,将反应生成的H2O吸收,故D错误。
3.选C　浓硫酸具有脱水性,能将有机物中的H原子和O原子按2∶1的比例脱除,蔗糖中加入浓硫酸,白色固体变黑,体现浓硫酸的脱水性,A项正确;浓硫酸脱水过程中释放大量的热,此时发生反应C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O,产生大量气体,使固体体积膨胀,B项正确;结合选项B可知,浓硫酸脱水过程中生成的SO2能使品红溶液褪色,体现浓硫酸的强氧化性,C项错误;该过程中,蔗糖发生化学反应,发生了化学键的断裂,D项正确。
4.选B　NH3极易溶于水,溶于水后圆底烧瓶内压强减小,从而产生喷泉,故A可以达到目的;P2O5为酸性氧化物,NH3具有碱性,两者可以发生反应,故不可以用P2O5干燥NH3,故B不可以达到目的;NH3的密度比空气小,可采用向下排空气法收集,故C可以达到目的;CaO与浓氨水混合后,CaO与水反应并放出大量的热,促使NH3挥发,可用此装置制备NH3,故D可以达到目的。
5.选D　由②可知,当N回到基态NO2时,产生荧光,可知基态NO2与N具有的能量不同,A项正确;由3NO2+H2O2HNO3+NO和2NO+O22NO2可知,NO2在大气中形成酸雨的总反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3,B项正确;由②可知,O3与NO发生反应:NO+O3N+O2,C项正确;测得荧光强度越大,说明NO的含量越高,但NO不一定都是汽车尾气中的NO,汽车尾气中的NO2分解也会生成NO,只能说明汽车尾气中氮氧化物的含量越高,D项错误。
6.选D　合成氨流程中,N2与H2反应生成NH3,N2是氧化剂,被还原,制硝酸流程中,NO2和水发生反应,生成HNO3和NO,NO2既是氧化剂又是还原剂,氮元素既被氧化又被还原,D项错误。
7.选D　SiO2和Si均为硬度大、熔沸点高的晶体,A项正确;由流程图分析可知,B项正确、D项错误;由生产高纯硅的流程示意图可知,H2和HCl既是反应物,又是生成物,所以可以循环使用,C项正确。
8.选C　太阳能电池帆板的核心材料为晶体硅,A项错误;碳化硅是一种新型的无机非金属材料,B项错误;芯片的主要成分为晶体Si,D项错误。
三、迁移应用——在课题活动中践行 　
探究目标(一)
1.提示:SO2+H2OH2SO3
2H2SO3+O22H2SO4或
2SO2+O22SO3
SO3+H2OH2SO4
2NO+O22NO2
3NO2+H2O2HNO3+NO
2.提示:4NOx+(5-2x)O22N2O5
N2O5+H2O2HNO3
HNO3+NH3NH4NO3
3.提示:O3、醛类、PAN等。
4.提示:烃类(CxHy)和NOx(NO、NO2)。
探究目标(二)
1.提示:(1)CO(NH2)2+H2OCO2↑+2NH3↑
(2)8NH3+6NO27N2+12H2O
(3)2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4
2.提示:(1)BaO　(2)8∶1
(3)415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O
[素养训练]
1.选A　利用氧化还原反应使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2,A项正确;向煤中加入适量石灰石,使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO4,可减少对大气的污染,B项错误;高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,C项错误;酸雨的pH<5.6,D项错误。
2.选B　由题图可以看出发生的总反应为2NO+O2+4CO4CO2+N2,该转化过程中N、O、C 3种元素的化合价发生了变化,A、C、D正确;NO很不稳定,遇到氧气就被氧化为NO2,B错误。
9 / 9(共49张PPT)
单元整体教学设计与阶段验收评价
目录
一、主干知识——在微点判断中澄清
二、综合思维——在知识融会中贯通
三、迁移应用——在课题活动中践行
一、主干知识
在微点判断中澄清
1.判断下列有关硫及其化合物叙述的正误
(1)硫在自然界既有化合态又有游离态。( )
(2)硫与Cu共热生成CuS。( )
(3)SO2使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的漂白性。( )
(4)Cl2、SO2通入紫色石蕊溶液中均先变红最后褪色。( )
√
×
×
×
(5)澄清石灰水通入X气体变浑浊,说明X一定为CO2。 ( )
(6)浓H2SO4使CuSO4·5H2O变为白色粉末,体现了浓H2SO4的脱水性。( )
(7)Cu与浓H2SO4共热有SO2生成,浓H2SO4只表现强氧化性。 ( )
(8)浓H2SO4与足量Zn反应,生成的气体中只有SO2。 ( )
(9)SO2具有较强还原性,不能用浓H2SO4干燥。 ( )
×
×
×
×
×
2.判断下列有关氮及其化合物叙述的正误
(1)氮是非金属性很强的元素,在自然界中没有游离态。( )
(2)N2性质稳定的原因是N2分子中含N≡N。 ( )
(3)NO、NO2均可以用向上排空气法收集。 ( )
(4)NO2易溶于水且与H2O反应生成HNO3,故NO2为酸性氧化物。 ( )
(5)NO2与H2O反应中,氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。 ( )
×
√
×
×
√
(6)NH3的水溶液可以导电,故NH3为电解质。 ( )
(7)NH3的催化氧化可以直接生成NO2。 ( )
(8)NH3通入盐酸中反应的离子方程式为NH3+H+===N。 ( )
(9)稀HNO3与稀H2SO4均与Fe反应生成H2。 ( )
(10)常温下,Fe、Al投入浓H2SO4或浓HNO3中均不反应。 ( )
(11)Fe与稀HNO3反应一定生成Fe(NO3)3。 ( )
(12)浓HNO3与过量Cu反应,生成的气体中只有NO2。 ( )
×
×
√
×
×
×
×
3.判断下列有关无机非金属材料叙述的正误
(1)无机非金属材料大多数含硅、氧元素,不含金属元素。( )
(2)硅酸盐材料一般包括陶瓷、玻璃和水泥等。 ( )
(3)高纯硅可以用于制造光导纤维。 ( )
×
√
×
(4)SiO2可与酸、碱反应,故SiO2为两性氧化物。 ( )
(5)光导纤维、Si3N4和碳纳米材料均为新型无机非金属材料。 ( )
(6)盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,可以用橡胶塞或塑料塞。 ( )
×
√
√
二、综合思维
在知识融会中贯通
(一)硫及其化合物
[注意]　①浓H2SO4具有三大特性:吸水性、脱水性、强氧化性。
②SO2具有漂白性、氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。
1.(2024·广东十五校联考)硫元素常见化合价及其常见物质类别关系如图所示,下列说法错误的是 (　　)
A.X是H2S
B.Y既有氧化性又有还原性
C.将X与Y混合,不能生成硫
D.硫燃烧可以生成SO2
[综合训练]
√
解析:H2S与SO2混合可以生成S,反应的化学方程式为2H2S+SO2===3S+2H2O,C错误。
2.若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是 (　　)
A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性
B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物
C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
√
解析:铜和浓硫酸反应过程中,生成CuSO4体现出浓硫酸的酸性,生成SO2体现出浓硫酸的强氧化性,故A错误;a处的紫色石蕊溶液变红,其原因是SO2溶于水生成了酸,可说明SO2是酸性氧化物,故B正确;b处品红溶液褪色,其原因是SO2具有漂白性,而c处酸性高锰酸钾溶液褪色,其原因是SO2和酸性KMnO4发生氧化还原反应,SO2体现出还原性,故C错误;实验过程中试管底部出现白色固体,根据元素守恒可知,其成分为无水CuSO4,而非蓝色的CuSO4·5H2O,其原因是浓硫酸体现出吸水性,将反应生成的H2O吸收,故D错误。
√
3.(2023·北京卷)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。
下列关于该过程的分析不正确的是(　　)
A.过程①白色固体变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性
B.过程②固体体积膨胀,与产生的大量气体有关
C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性
D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂
解析:浓硫酸具有脱水性,能将有机物中的H原子和O原子按2∶1的比例脱除,蔗糖中加入浓硫酸,白色固体变黑,体现浓硫酸的脱水性,A项正确;浓硫酸脱水过程中释放大量的热,此时发生反应C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,产生大量气体,使固体体积膨胀,B项正确;结合选项B可知,浓硫酸脱水过程中生成的SO2能使品红溶液褪色,体现浓硫酸的强氧化性,C项错误;该过程中,蔗糖发生化学反应,发生了化学键的断裂,D项正确。
(二)氮及其化合物
[注意]　①NH3可以用NH4Cl和Ca(OH)2共热制取也可以用浓氨水与CaO(或NaOH)作用制取。②浓HNO3具有不稳定性和强氧化性的特性。
4.(2023·广东卷)1827年,英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下,兴趣小组利用以下装置,进行如下实验。其中,难以达到预期目的的是 (　　)
[综合训练]
√
解析:NH3极易溶于水,溶于水后圆底烧瓶内压强减小,从而产生喷泉,故A可以达到目的;P2O5为酸性氧化物,NH3具有碱性,两者可以发生反应,故不可以用P2O5干燥NH3,故B不可以达到目的;NH3的密度比空气小,可采用向下排空气法收集,故C可以达到目的;CaO与浓氨水混合后,CaO与水反应并放出大量的热,促使NH3挥发,可用此装置制备NH3,故D可以达到目的。
5.(2024·北京朝阳一模)测量汽车尾气中氮氧化物(NO、NO2)含量的方法如下:
①在高温、催化剂作用下,NO2分解为NO和O2;②再利用O3与NO反应,产生激发态的NO2(用N表示),当N回到基态NO2时,产生荧光。通过测量荧光强度可获知NO的浓度,二者呈正比。
√
下列说法不正确的是(　　)
A.基态NO2与N具有的能量不同
B.NO2在大气中形成酸雨:4NO2+O2+2H2O===4HNO3
C.O3与NO发生反应:NO+O3===N+O2
D.测得荧光强度越大,说明汽车尾气中NO含量越高
解析:由②可知,当N回到基态NO2时,产生荧光,可知基态NO2与N具有的能量不同,A项正确;由3NO2+H2O===2HNO3+NO和2NO+O2===2NO2可知,NO2在大气中形成酸雨的总反应为4NO2+O2+2H2O===4HNO3,B项正确;由②可知,O3与NO发生反应:NO+O3===N+O2,C项正确;测得荧光强度越大,说明NO的含量越高,但NO不一定都是汽车尾气中的NO,汽车尾气中的NO2分解也会生成NO,只能说明汽车尾气中氮氧化物的含量越高,D项错误。
√
6.(2024·重庆南开中学月考)氨既是一种重要的化工产品,又是一种重要的化工原料。如图为合成氨以及氨催化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是 (　　)
A.可以利用NH3易液化的性质分离出NH3
B.吸收塔中通入A是为了提高原料的利用率
C.可以用NH3进行氮氧化物的尾气处理
D.合成氨以及氨催化制硝酸的流程中氮元素均被氧化
解析:合成氨流程中,N2与H2反应生成NH3,N2是氧化剂,被还原,制硝酸流程中,NO2和水发生反应,生成HNO3和NO,NO2既是氧化剂又是还原剂,氮元素既被氧化又被还原,D项错误。
(三)无机非金属材料
1.无机非金属材料
2.硅的“价—类”二维图及转化
7.由SiO2制备高纯度硅的工业流程如图所示:
[综合训练]
下列说法错误的是 (　　)
A.SiO2与Si都是硬度大、熔沸点高的晶体
B.X为CO气体
C.反应②产生的H2与反应③产生的HCl可以循环使用
D.反应①②③均为非氧化还原反应
解析:SiO2和Si均为硬度大、熔沸点高的晶体,A项正确;由流程图分析可知,B项正确、D项错误;由生产高纯硅的流程示意图可知,H2和HCl既是反应物,又是生成物,所以可以循环使用,C项正确。
√
8.下列说法正确的是 (　　)
A.“天宫二号”的动力源泉——太阳能电池帆板的核心材料为二氧化硅
B.“中国天眼”(FAST)用到的碳化硅是一种新型有机材料
C.直接空气捕捉(DAC)法能够实现直接从空气中捕获二氧化碳,可缓解全球日益严重的温室效应
D.北斗导航专用ASIC硬件结合国产处理器打造出一颗真正意义的“中国芯”,其主要成分为SiO2
√
解析:太阳能电池帆板的核心材料为晶体硅,A项错误;碳化硅是一种新型的无机非金属材料,B项错误;芯片的主要成分为晶体Si,D项错误。
三、迁移应用
在课题活动中践行
课题活动　汽车尾气中的污染物及处理的研究
随着人类工业文明的发展,对环境的破坏日益严重,大气的污染也日益加剧。人们逐渐认识到,汽车尾气是重要的大气污染源,因此对汽车尾气的处理就成了汽车行业的一个亟须解决的问题。通过对汽车尾气的分析,发现其中的CO、碳氢化合物和NOx等是污染大气最严重的物质,目前较为成熟的尾气处理技术有二次空气喷射技术、颗粒物捕集技术、热反应器技术、三元催化净化技术等。
探究目标(一)　汽车尾气的污染物及其危害的探究
[材料1]　SO2、NOx形成酸雨和大气颗粒物的原理图
1.写出SO2、NO形成两种酸雨的化学方程式。
提示:SO2+H2O H2SO3
2H2SO3+O2===2H2SO4或2SO2+O2 2SO3
SO3+H2O===H2SO4
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
2.写出NOx在大气中形成NH4NO3颗粒物的化学方程式。
提示:4NOx+(5-2x)O2===2N2O5
N2O5+H2O===2HNO3
HNO3+NH3===NH4NO3
[材料2]　光化学烟雾的形成原理
光化学烟雾是烃类物质(CxHy)和NOx等一次污染物在紫外线作用下生成二次污染物,两类混合在一起形成的有害浅蓝色烟雾。
模拟大气中光化学烟雾形成的实验,在密闭容器中,丙烯和NOx在紫外线照射下,反应物和生成物的体积分数变化情况如图所示,其中PAN是指过氧乙酰硝酸酯( )。
3.上述形成的光化学烟雾主要有害成分有哪些
提示:O3、醛类、PAN等。
4.形成光化学烟雾的污染物主要是什么物质
提示:烃类(CxHy)和NOx(NO、NO2)。
探究目标(二)　汽车尾气的两种处理技术
1.SCR技术
SCR(选择性催化还原)工作原理:
根据上述原理,回答下列问题:
(1)尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式:　 。
CO(NH2)2+H2O CO2↑+2NH3↑
(2)反应器中NH3还原NO2的化学方程式:
　 。
(3)当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成:
　 。
8NH3+6NO2
7N2+12H2O
2SO2+O2+4NH3+2H2O===2(NH4)2SO4
(2)反应器中NH3还原NO2的化学方程式:
　 。
(3)当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成:
　 。
8NH3+6NO2
7N2+12H2O
2SO2+O2+4NH3+2H2O===2(NH4)2SO4
2.NSR技术
NSR(NOx储存还原)工作原理:
NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。
根据上述原理,回答下列问题。
(1)通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是　　　。
(2)用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与的物质的量之比是　　　。
BaO
8∶1
(3)还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO 与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:
415NO+4NH3+3O2
4
6
1.化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法正确的是 (　　)
A.汽车的排气管上装有“催化转化器”,使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2
B.向煤中加入适量石灰石,使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO3,可减少对大气的污染
C.高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
D.大量燃烧化石燃料排放的废气中含CO2、SO2,使雨水的pH=5.6而形成酸雨
[素养训练]
√
解析:利用氧化还原反应使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2,A项正确;向煤中加入适量石灰石,使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO4,可减少对大气的污染,B项错误;高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,C项错误;酸雨的pH<5.6,D项错误。
2.在汽车尾气净化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示:
下列说法不正确的是(　　)
A.该转化过程中有3种元素的化合价发生变化
B.NO和O2必须在催化剂表面才能反应
C.该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2
D.该催化转化的总反应方程式为2NO+O2+4CO 4CO2+N2
√
解析:由题图可以看出发生的总反应为2NO+O2+4CO 4CO2+N2,该转化过程中N、O、C 3种元素的化合价发生了变化,A、C、D正确;NO很不稳定,遇到氧气就被氧化为NO2,B错误。

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