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(共56张PPT)
第三单元　防治二氧化硫对环境的污染
1.通过学习自然界中硫的循环,知道SO2对大气质量的影响,知道酸雨的成因,能从微观角度分析硫酸型酸雨的形成过程,知道酸雨的危害,并能运用所学的化学知识和方法分析酸雨防治,树立环境保护意识。2.通过学习硫的循环对空气质量的影响,了解雾霾的形成过程及防治办法,知道空气质量评价方法,知道空气质量指数(AQI)的含义,能读懂空气质量报告,能利用空气质量报告数据合理安排室外活动,知道大气污染的原因及控制大气污染的措施。
自然界中的硫循环
学习任务一
1.硫元素的存在
地壳的岩石里、生物体内以及大气与水体中都含有硫元素。
2.自然界中的硫循环
随着地壳运动、 以及大气与水的流动,这些含硫物质不断地发生转化和转移,形成了硫在自然界中的循环。
生命活动
3.硫循环过程
硫元素可随食物链从植物传递到动物体内,最终又转移到土壤、水体和大气中。
硫在自然界中的循环过程如图所示。
探究　自然界中的硫循环
问题1:硫元素在自然界中如何存在
提示:地壳的岩石里、生物体内以及大气与水体中都含有硫元素,既有游离态硫也有化合态硫。
问题2:描述硫在自然界的循环过程。
提示:地壳中的矿物通过风化分解、燃烧、火山爆发等方式释放出SO2、H2S等气体,这些气体有些进入大气,有些转化为亚硫酸盐、硫酸盐溶入河流或海洋,还有些则被土壤中的硫化细菌吸收。大气中的SO2还可以被银杏、夹竹桃等植物吸收,而水体中的硫化合物可被浮游植物吸收、利用。硫元素可随食物链从植物传递到动物体内,最终又转移到土壤、水体和大气中。
问题3:硫循环中对环境影响最大的物质是什么 会产生什么危害
提示:二氧化硫;会导致严重的环境问题,如酸雨。
1.硫在自然界中的循环涉及的反应既有氧化还原反应又有非氧化还原反应,并以氧化还原反应为主。
2.氧气和水在硫的循环中起到重要作用。
3.硫的循环参与对象涉及动物、植物、微生物、矿物等多类物质。
归纳拓展
1.硫在自然界中的循环过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.石油和煤等化石燃料中含有硫元素
B.大气中的二氧化硫只来源于火山喷发产生的气体
C.地壳中化合态的硫常以硫化物和硫酸盐的形式存在
B
【解析】 大气中的二氧化硫主要来源于化石燃料的燃烧、火山喷发和微生物的分解。
2.硫在自然界中的循环如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.硫在自然界中以游离态和化合态形式存在
B.部分硫元素由地壳到大气的过程发生了氧化反应
C.图中显示大气中的二氧化硫最终回到海洋,并很快和其他矿物形成煤和
石油
D.葡萄酒中添加少量二氧化硫可防止葡萄酒被氧化
C
【解析】 硫在自然界中以游离态和化合态形式存在,A正确;火山爆发时地壳中的硫和氧气反应生成二氧化硫,部分硫元素由地壳到大气的过程中发生了氧化反应,B正确;形成煤和石油的过程是一个漫长过程,C不正确;二氧化硫具有还原性,能被强氧化剂氧化,葡萄酒中添加少量二氧化硫可防止葡萄酒被氧化,D正确。
酸雨及其治理
学习任务二
1.酸雨的形成
(1)酸雨:pH 的降雨。
(2)形成原因:世界各国在工业化进程中大量使用 ,导致 过度排放,影响了自然界中硫的循环。
<5.6
化石燃料
SO2
(3)硫酸型酸雨的形成过程。
2.酸雨的治理
(1)治理途径。
①开发 。
②对含硫燃料预先进行 处理。
③对 废气进行处理或回收利用。
(2)治理关键:减少 的排放。
新能源
脱硫
SO2
SO2
3.二氧化硫的处理与回收
(1)实验室通常用 溶液来吸收二氧化硫,原理为
(填化学方程式)。
(2)工业上处理SO2,要综合考虑 、 、工艺流程是否简便易行等因素,工业上常用的方法如下:
①碱液吸收:考虑成本常用 、 或 吸收二氧化硫,使二氧化硫转化为 溶液,最终转化为硫酸盐。
②海水吸收:利用海水的微 性,用海水吸收除去烟气中的二氧化硫。
烧碱
环保
成本
熟石灰
生石灰
浓氨水
亚硫酸盐
碱
现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下表。
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
探究1　硫酸型酸雨的形成
问题1:显酸性的雨水就是酸雨吗
提示:正常雨水的pH约为5.6(CO2溶于水的缘故),酸雨指的是pH小于5.6的
降雨。
问题2:雨水样品的pH变化的原因是什么
问题3:如果将刚取样的上述雨水和自来水混合,pH将如何变化 原因是什么
问题4:分析硫酸型酸雨如何形成。
提示:
探究2　酸雨的危害及治理
问题5:酸雨的危害是多方面的,你能说说酸雨对环境会造成哪些危害吗
提示:酸雨会造成土壤酸化,腐蚀文物、建筑物等危害。
问题6:减少酸雨产生的途径有哪些
提示:减少化石燃料的使用,含硫燃料预先进行脱硫处理,开发新能源,改进汽车尾气的处理技术,控制尾气排放等。
常见的SO2处理方法
归纳拓展
1.酸雨形成的示意图如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.酸雨形成过程中不涉及氧化还原反应
B.酸雨的pH小于5.6
C.酸雨会加速建筑物的腐蚀
D.含硫煤的燃烧是导致酸雨的原因之一
A
【解析】 酸雨形成过程中,NO2→HNO3,SO2→H2SO4,元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,故A错误;正常雨水由于溶解了空气中的二氧化碳显弱酸性,pH约为 5.6,则pH小于5.6的雨水才为酸雨,故B正确;酸雨显酸性,会腐蚀建筑物的材料,故C正确;含硫煤的燃烧会产生二氧化硫,会导致酸雨,故D正确。
2.形成酸雨的原理之一可简示为
回答下列问题。
(1)A物质的化学式为　　　　　,B物质的化学式为　　　　　。
(2)洗涤含SO2的烟气,以下物质可作洗涤剂的是　　　　(填字母)。
a.Ca(OH)2 b.Na2CO3
c.CaCl2 d.NaHSO3
SO2
SO3
ab
(3)利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2,在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为
吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是
　。
(4)某有色金属冶炼厂排放的废气中含SO2,先用石灰浆吸收SO2,然后利用空气中的氧气将产物继续氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。写出有关反应的两个化学方程式: 　。
空气质量评价
学习任务三
1.空气质量指数( )
(1)定义:根据空气中的 、可吸入颗粒物(PM10)、
、二氧化氮、臭氧和 的浓度计算出来的数值。
(2)指数的确定:选取指数最大的污染物为首要污染物, 的质量指数即为该地区的空气质量指数。
(3)与空气质量的关系:指数越 ,空气质量越好。
AQI
细颗粒物(PM2.5)
二氧化硫
一氧化碳
首要污染物
小
2.雾霾
(1)定义:大量极细微的颗粒物均匀地悬浮在空中,这些颗粒物容易吸附空气中的水蒸气形成 ,使空气水平能见度小于10 km,我们把这种空气混浊现象叫作雾霾。
雾滴
(3)SO2的排放与雾霾形成的关系。
空气中的SO2在一定条件下形成CaSO4,硫酸盐在PM2.5中所占比例较大。
3.大气污染的防治措施
(1)改变能源结构,坚持绿色发展。
(2)控制二氧化硫等有害气体的排放。
(3)提高污染排放标准。
下表为我国的空气质量等级标准。
空气质 量级别 空气质 量状况 空气质量 指数(AQI) 温馨提示
Ⅰ 优 0～50 非常适宜户外活动或锻炼
Ⅱ 良 51～100 适宜户外活动或锻炼
Ⅲ 轻度 污染 101～150 减少户外锻炼
Ⅳ 中度 污染 151～200 停止户外锻炼,减少户外活动
Ⅴ 重度 污染 201～300 不适宜户外活动,户外活动时佩戴口罩
Ⅵ 严重 污染 >300 取消不必要的户外活动
某地区某日各污染物空气质量指数如下表所示。
污染物 PM2.5 SO2 NO2 O3 CO PM10
指数 243 4 35 2 20 135
探究1　空气质量指数(AQI)
问题1:什么叫空气质量指数 什么叫首要污染物
提示:首先测定细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、SO2、NO2、O3、CO的浓度,再换算成对应的质量指数,质量指数中最大的污染物会被确定为首要污染物。首要污染物的质量指数叫空气质量指数(AQI)。
问题2:如何确定空气质量指数 空气质量指数与空气质量之间有什么关系
提示:确定首要污染物,其指数即为该地区的空气质量指数。空气质量指数越大,空气污染程度越高。
探究2　如何阅读空气污染报告
问题3:该地区首要污染物是什么 空气质量指数是多少
提示:PM2.5;243。
问题4:该地区空气质量状况怎样 此时人们外出需要注意什么
提示:该地区空气污染指数为243,属于重度污染。不适宜户外活动,外出要佩戴口罩。
归纳拓展
防治大气污染的措施
1.改善大气质量的首要任务是防止化石燃料燃烧产生的二氧化硫和汽车尾气中的氮氧化物对大气的污染。
2.改善空气质量的措施
(1)控制化石燃料的使用及治理化石燃料产生的污染的措施。
①改善燃煤质量,降低含硫量。可采用的方法是在煤中加入石灰石作脱硫剂,降低SO2的排放,或对煤进行洗选加工,降低含硫量。
归纳拓展
归纳拓展
③调整能源结构,减少化石燃料的使用。如开发太阳能、风能、地热能、核能和氢能等新能源。
(2)减少汽车尾气污染的措施。
①推广使用无铅汽油。
归纳拓展
(3)解决悬浮颗粒物污染的措施。
工业生产过程中产生的悬浮颗粒物含有对人体有害的重金属盐,若直接排放到大气中会影响空气的质量。减少悬浮颗粒物排放的主要措施之一是静电除尘。
1.下列物质不属于空气污染物的是(　　)
A.CO2 B.SO2
C.NO2 D.可吸入颗粒物
A
【解析】 SO2、NO2、可吸入颗粒物都是空气污染物,而CO2不是空气污染物,故A符合题意。
2.雾霾、PM2.5已经成为公众耳熟能详的热词。PM2.5是指大气中直径小于2.5 μm的细颗粒物,也称为可入肺颗粒物。下列有关说法中,错误的是(　　)
A.雾霾有可能产生丁达尔效应
B.雾霾的形成与工业排放的烟气和汽车尾气有关系
C.PM2.5分散在大气中形成气溶胶,性质稳定,没有必要纳入空气质量评价
指标
D.雾霾天气严重危害人体健康
C
【解析】 PM2.5是指大气中直径小于2.5 μm的细颗粒物,是构成雾霾的主要成分,若直径在1～100 nm 之间也能形成胶体,产生丁达尔效应,故A正确;工业排放的烟气是形成雾霾天气的主要原因,故B正确;PM2.5 主要来自化石燃料的燃烧,化石燃料燃烧产生有害气体,影响空气质量,是空气质量评价指标之一,故C错误;PM2.5能影响空气质量,严重危害人体健康,故D正确。
知识整合
背景材料
大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人体产生有害影响的那些物质。大气污染物按其存在状态可分为两大类:一种是气溶胶状态污染物,另一种是气体状态污染物;若按形成过程分类则可分为一次污染物和二次污染物。我国已制定相关法律法规,并制定相应的“废气排放标准”,以减轻大气污染,保护人民健康。
(1)某年,全国多个省市曾出现过严重的雾霾天气。导致雾霾形成的主要污染物是　　　　(填字母)。
A.O2　　　　　B.CO2　　　　　C.PM2.5
C
【解析】 (1)大量极细微的颗粒物均匀地悬浮在空中,吸附空气中水蒸气形成雾霾;PM2.5属于细颗粒物,是导致雾霾形成的主要污染物,故选C。
(2)煤炭直接燃烧引起多种环境问题。燃煤产生的SO2增加了形成
　　　　的可能;燃煤排放出大量CO2,CO2浓度增加会加剧　　　效应,引起地球表面温度上升。
酸雨
【解析】 (2)二氧化硫与水反应可生成亚硫酸,因此燃煤产生的SO2增加了形成酸雨的可能;而CO2过多,会引发温室效应。
温室
(3)向燃煤中加入石灰石作脱硫剂,可以减少煤燃烧时产生的SO2,发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)随着社会发展,空气质量逐渐成为公众关注的焦点。下列是某市某日的大气检测数据(目前该市夏季空气质量较好,冬季则较差)。则该日空气质量指数(AQI)数值是　　　　。
103
污染物 二氧化硫 二氧化氮 PM10 PM2.5
指数 28 24 103 78
【解析】 (4)质量指数最大的污染物被确定为首要污染物,首要污染物的质量指数为空气质量指数,因此,根据表中提供信息可知,该日空气质量指数(AQI)数值是103。
(5)硝酸型酸雨的形成主要是由汽车排放的尾气所致,汽车尾气中的氮氧化物可以用氨气来处理。例如,氨气与二氧化氮在催化剂作用下反应生成的均是对空气无污染的物质,氨气与二氧化氮反应的化学方程式为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
命题解密与解题指导
情境解读:本题围绕着我们生活中最常见的大气污染问题,如雾霾、酸雨、温室效应等,展开讨论,学生需要根据所学知识回答问题,同时要求学生会读取空气质量报告。
素养立意:通过大气污染问题,让学生关注社会,关注环境,培养科学态度与社会责任核心素养。
思路点拨:掌握雾霾的成分、酸雨、温室效应、二氧化硫的处理,会读取空气质量报告,即可解决本题。第三单元　防治二氧化硫对环境的污染
[学习目标]　1.通过学习自然界中硫的循环,知道SO2对大气质量的影响,知道酸雨的成因,能从微观角度分析硫酸型酸雨的形成过程,知道酸雨的危害,并能运用所学的化学知识和方法分析酸雨防治,树立环境保护意识。2.通过学习硫的循环对空气质量的影响,了解雾霾的形成过程及防治办法,知道空气质量评价方法,知道空气质量指数(AQI)的含义,能读懂空气质量报告,能利用空气质量报告数据合理安排室外活动,知道大气污染的原因及控制大气污染的措施。
学习任务一　自然界中的硫循环
1.硫元素的存在
地壳的岩石里、生物体内以及大气与水体中都含有硫元素。
2.自然界中的硫循环
随着地壳运动、生命活动以及大气与水的流动,这些含硫物质不断地发生转化和转移,形成了硫在自然界中的循环。
3.硫循环过程
硫元素可随食物链从植物传递到动物体内,最终又转移到土壤、水体和大气中。
硫在自然界中的循环过程如图所示。
探究　自然界中的硫循环
问题1:硫元素在自然界中如何存在
提示:地壳的岩石里、生物体内以及大气与水体中都含有硫元素,既有游离态硫也有化合态硫。
问题2:描述硫在自然界的循环过程。
提示:地壳中的矿物通过风化分解、燃烧、火山爆发等方式释放出SO2、H2S等气体,这些气体有些进入大气,有些转化为亚硫酸盐、硫酸盐溶入河流或海洋,还有些则被土壤中的硫化细菌吸收。大气中的SO2还可以被银杏、夹竹桃等植物吸收,而水体中的硫化合物可被浮游植物吸收、利用。硫元素可随食物链从植物传递到动物体内,最终又转移到土壤、水体和大气中。
问题3:硫循环中对环境影响最大的物质是什么 会产生什么危害
提示:二氧化硫;会导致严重的环境问题,如酸雨。
1.硫在自然界中的循环涉及的反应既有氧化还原反应又有非氧化还原反应,并以氧化还原反应为主。
2.氧气和水在硫的循环中起到重要作用。
3.硫的循环参与对象涉及动物、植物、微生物、矿物等多类物质。
1.硫在自然界中的循环过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.石油和煤等化石燃料中含有硫元素
B.大气中的二氧化硫只来源于火山喷发产生的气体
C.地壳中化合态的硫常以硫化物和硫酸盐的形式存在
D.动植物遗体被微生物分解后,可产生S和SO2
【答案】 B
【解析】 大气中的二氧化硫主要来源于化石燃料的燃烧、火山喷发和微生物的分解。
2.硫在自然界中的循环如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.硫在自然界中以游离态和化合态形式存在
B.部分硫元素由地壳到大气的过程发生了氧化反应
C.图中显示大气中的二氧化硫最终回到海洋,并很快和其他矿物形成煤和石油
D.葡萄酒中添加少量二氧化硫可防止葡萄酒被氧化
【答案】 C
【解析】 硫在自然界中以游离态和化合态形式存在,A正确;火山爆发时地壳中的硫和氧气反应生成二氧化硫,部分硫元素由地壳到大气的过程中发生了氧化反应,B正确;形成煤和石油的过程是一个漫长过程,C不正确;二氧化硫具有还原性,能被强氧化剂氧化,葡萄酒中添加少量二氧化硫可防止葡萄酒被氧化,D正确。
学习任务二　酸雨及其治理
1.酸雨的形成
(1)酸雨:pH<5.6的降雨。
(2)形成原因:世界各国在工业化进程中大量使用化石燃料,导致SO2过度排放,影响了自然界中硫的循环。
(3)硫酸型酸雨的形成过程。
反应①:2SO2+O22SO3;
反应②:SO2+H2OH2SO3;
反应③:SO3+H2OH2SO4;
反应④:2H2SO3+O22H2SO4。
2.酸雨的治理
(1)治理途径。
①开发新能源。
②对含硫燃料预先进行脱硫处理。
③对SO2废气进行处理或回收利用。
(2)治理关键:减少SO2的排放。
3.二氧化硫的处理与回收
(1)实验室通常用烧碱溶液来吸收二氧化硫,原理为SO2+2NaOHNa2SO3+H2O(填化学方程式)。
(2)工业上处理SO2,要综合考虑环保、成本、工艺流程是否简便易行等因素,工业上常用的方法如下:
①碱液吸收:考虑成本常用熟石灰、生石灰或浓氨水吸收二氧化硫,使二氧化硫转化为亚硫酸盐溶液,最终转化为硫酸盐。
②海水吸收:利用海水的微碱性,用海水吸收除去烟气中的二氧化硫。
现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下表。
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
探究1　硫酸型酸雨的形成
问题1:显酸性的雨水就是酸雨吗
提示:正常雨水的pH约为5.6(CO2溶于水的缘故),酸雨指的是pH小于5.6的降雨。
问题2:雨水样品的pH变化的原因是什么
提示:雨水中存在反应SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O22H2SO4,弱酸变为强酸,酸性增强,pH变小。
问题3:如果将刚取样的上述雨水和自来水混合,pH将如何变化 原因是什么
提示:变小。自来水使用Cl2消毒,含有Cl2(或HClO),与雨水混合发生反应SO2+2H2O+Cl2H2SO4+2HCl,酸性增强,pH变小。
问题4:分析硫酸型酸雨如何形成。
提示:
探究2　酸雨的危害及治理
问题5:酸雨的危害是多方面的,你能说说酸雨对环境会造成哪些危害吗
提示:酸雨会造成土壤酸化,腐蚀文物、建筑物等危害。
问题6:减少酸雨产生的途径有哪些
提示:减少化石燃料的使用,含硫燃料预先进行脱硫处理,开发新能源,改进汽车尾气的处理技术,控制尾气排放等。
常见的SO2处理方法
1.酸雨形成的示意图如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.酸雨形成过程中不涉及氧化还原反应
B.酸雨的pH小于5.6
C.酸雨会加速建筑物的腐蚀
D.含硫煤的燃烧是导致酸雨的原因之一
【答案】 A
【解析】 酸雨形成过程中,NO2→HNO3,SO2→H2SO4,元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,故A错误;正常雨水由于溶解了空气中的二氧化碳显弱酸性,pH约为 5.6,则pH小于5.6的雨水才为酸雨,故B正确;酸雨显酸性,会腐蚀建筑物的材料,故C正确;含硫煤的燃烧会产生二氧化硫,会导致酸雨,故D正确。
2.形成酸雨的原理之一可简示为
含硫燃料AB硫酸
回答下列问题。
(1)A物质的化学式为　　　　　,B物质的化学式为　　　　　。
(2)洗涤含SO2的烟气,以下物质可作洗涤剂的是　　　　(填字母)。
a.Ca(OH)2 b.Na2CO3
c.CaCl2 d.NaHSO3
(3)利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2,在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是 　。
(4)某有色金属冶炼厂排放的废气中含SO2,先用石灰浆吸收SO2,然后利用空气中的氧气将产物继续氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。写出有关反应的两个化学方程式: 　。
【答案】 (1)SO2　SO3　(2)ab
(3)SO2+2OH-S+H2O
(4)SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2O、2CaSO3+O2+4H2O2CaSO4·2H2O
学习任务三　空气质量评价
1.空气质量指数(AQI)
(1)定义:根据空气中的细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳的浓度计算出来的数值。
(2)指数的确定:选取指数最大的污染物为首要污染物,首要污染物的质量指数即为该地区的空气质量指数。
(3)与空气质量的关系:指数越小,空气质量越好。
2.雾霾
(1)定义:大量极细微的颗粒物均匀地悬浮在空中,这些颗粒物容易吸附空气中的水蒸气形成雾滴,使空气水平能见度小于10 km,我们把这种空气混浊现象叫作雾霾。
(2)颗粒物分类。
(3)SO2的排放与雾霾形成的关系。
空气中的SO2在一定条件下形成CaSO4,硫酸盐在PM2.5中所占比例较大。
3.大气污染的防治措施
(1)改变能源结构,坚持绿色发展。
(2)控制二氧化硫等有害气体的排放。
(3)提高污染排放标准。
下表为我国的空气质量等级标准。
空气质 量级别 空气质 量状况 空气质量 指数(AQI) 温馨提示
Ⅰ 优 0～50 非常适宜户外活动或锻炼
Ⅱ 良 51～100 适宜户外活动或锻炼
Ⅲ 轻度 污染 101～150 减少户外锻炼
Ⅳ 中度 污染 151～200 停止户外锻炼,减少户外活动
Ⅴ 重度 污染 201～300 不适宜户外活动,户外活动时佩戴口罩
Ⅵ 严重 污染 >300 取消不必要的户外活动
　　某地区某日各污染物空气质量指数如下表所示。
污染物 PM2.5 SO2 NO2 O3 CO PM10
指数 243 4 35 2 20 135
探究1　空气质量指数(AQI)
问题1:什么叫空气质量指数 什么叫首要污染物
提示:首先测定细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、SO2、NO2、O3、CO的浓度,再换算成对应的质量指数,质量指数中最大的污染物会被确定为首要污染物。首要污染物的质量指数叫空气质量指数(AQI)。
问题2:如何确定空气质量指数 空气质量指数与空气质量之间有什么关系
提示:确定首要污染物,其指数即为该地区的空气质量指数。空气质量指数越大,空气污染程度越高。
探究2　如何阅读空气污染报告
问题3:该地区首要污染物是什么 空气质量指数是多少
提示:PM2.5;243。
问题4:该地区空气质量状况怎样 此时人们外出需要注意什么
提示:该地区空气污染指数为243,属于重度污染。不适宜户外活动,外出要佩戴口罩。
防治大气污染的措施
1.改善大气质量的首要任务是防止化石燃料燃烧产生的二氧化硫和汽车尾气中的氮氧化物对大气的污染。
2.改善空气质量的措施
(1)控制化石燃料的使用及治理化石燃料产生的污染的措施。
①改善燃煤质量,降低含硫量。可采用的方法是在煤中加入石灰石作脱硫剂,降低SO2的排放,或对煤进行洗选加工,降低含硫量。
CaCO3CaO+CO2↑
CaO+SO2CaSO3
2CaSO3+O22CaSO4
②发展洁净煤技术,开展煤的综合利用。如煤的气化和液化。
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
③调整能源结构,减少化石燃料的使用。如开发太阳能、风能、地热能、核能和氢能等新能源。
(2)减少汽车尾气污染的措施。
①推广使用无铅汽油。
②在汽车尾气系统中安装催化转化器,使氮氧化物转化为无污染的、能参与大气循环的气体。
2NO+2CON2+2CO2
(3)解决悬浮颗粒物污染的措施。
工业生产过程中产生的悬浮颗粒物含有对人体有害的重金属盐,若直接排放到大气中会影响空气的质量。减少悬浮颗粒物排放的主要措施之一是静电除尘。
1.下列物质不属于空气污染物的是(　　)
A.CO2 B.SO2
C.NO2 D.可吸入颗粒物
【答案】 A
【解析】 SO2、NO2、可吸入颗粒物都是空气污染物,而CO2不是空气污染物,故A符合题意。
2.雾霾、PM2.5已经成为公众耳熟能详的热词。PM2.5是指大气中直径小于2.5 μm的细颗粒物,也称为可入肺颗粒物。下列有关说法中,错误的是(　　)
A.雾霾有可能产生丁达尔效应
B.雾霾的形成与工业排放的烟气和汽车尾气有关系
C.PM2.5分散在大气中形成气溶胶,性质稳定,没有必要纳入空气质量评价指标
D.雾霾天气严重危害人体健康
【答案】 C
【解析】 PM2.5是指大气中直径小于2.5 μm的细颗粒物,是构成雾霾的主要成分,若直径在1～100 nm 之间也能形成胶体,产生丁达尔效应,故A正确;工业排放的烟气是形成雾霾天气的主要原因,故B正确;PM2.5 主要来自化石燃料的燃烧,化石燃料燃烧产生有害气体,影响空气质量,是空气质量评价指标之一,故C错误;PM2.5能影响空气质量,严重危害人体健康,故D正确。
[footnoteRef:2]　背景材料 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题围绕着我们生活中最常见的大气污染问题,如雾霾、酸雨、温室效应等,展开讨论,学生需要根据所学知识回答问题,同时要求学生会读取空气质量报告。
素养立意:通过大气污染问题,让学生关注社会,关注环境,培养科学态度与社会责任核心素养。
思路点拨:掌握雾霾的成分、酸雨、温室效应、二氧化硫的处理,会读取空气质量报告,即可解决本题。]
大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人体产生有害影响的那些物质。大气污染物按其存在状态可分为两大类:一种是气溶胶状态污染物,另一种是气体状态污染物;若按形成过程分类则可分为一次污染物和二次污染物。我国已制定相关法律法规,并制定相应的“废气排放标准”,以减轻大气污染,保护人民健康。
(1)某年,全国多个省市曾出现过严重的雾霾天气。导致雾霾形成的主要污染物是　　　　(填字母)。
A.O2　　　　　B.CO2　　　　　C.PM2.5
(2)煤炭直接燃烧引起多种环境问题。燃煤产生的SO2增加了形成　　　　的可能;燃煤排放出大量CO2,CO2浓度增加会加剧　　　效应,引起地球表面温度上升。
(3)向燃煤中加入石灰石作脱硫剂,可以减少煤燃烧时产生的SO2,发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)随着社会发展,空气质量逐渐成为公众关注的焦点。下列是某市某日的大气检测数据(目前该市夏季空气质量较好,冬季则较差)。则该日空气质量指数(AQI)数值是　　　　。
污染物 二氧化硫 二氧化氮 PM10 PM2.5
指数 28 24 103 78
(5)硝酸型酸雨的形成主要是由汽车排放的尾气所致,汽车尾气中的氮氧化物可以用氨气来处理。例如,氨气与二氧化氮在催化剂作用下反应生成的均是对空气无污染的物质,氨气与二氧化氮反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (1)C　(2)酸雨　温室　(3)2CaCO3+O2+2SO22CaSO4+2CO2　(4)103　(5)6NO2+8NH37N2+12H2O
【解析】 (1)大量极细微的颗粒物均匀地悬浮在空中,吸附空气中水蒸气形成雾霾;PM2.5属于细颗粒物,是导致雾霾形成的主要污染物,故选C。
(2)二氧化硫与水反应可生成亚硫酸,因此燃煤产生的SO2增加了形成酸雨的可能;而CO2过多,会引发温室效应。
(3)燃煤中加入CaCO3可减少SO2的排放,化学方程式为2CaCO3+O2+2SO22CaSO4+2CO2。
(4)质量指数最大的污染物被确定为首要污染物,首要污染物的质量指数为空气质量指数,因此,根据表中提供信息可知,该日空气质量指数(AQI)数值是103。
(5)根据题给信息可知,氨气与二氧化氮在催化剂作用下反应生成的均是对空气无污染的物质,生成物应该为氮气和水,反应的化学方程式为6NO2+8NH37N2+12H2O。
课时作业
对点训练
知识点一　自然界中的硫循环
1.认识和研究自然界中的元素循环有重要意义,自然界中硫元素的循环如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.自然界中的硫循环与生命活动密切相关
B.动物遗体腐败过程中产生的H2S气体会进入大气
C.火山爆发可能产生游离态硫
D.除硫外,只有氧、碳参与了循环过程
【答案】 D
【解析】 自然界中的硫循环与生命活动密切相关,A项正确;动物遗体腐败过程中产生的H2S气体会进入大气,B项正确;火山口附近有硫单质,C项正确;由题图可知,硫循环过程还涉及氧化物、含氧酸根离子、有机物、动植物遗体、碎屑和排出物等含氢、碳、氮、氧的物质,故氢、碳、氮、氧均参与了硫循环过程,D项错误。
2.硫是生物必需的营养元素之一。下列关于自然界中硫循环(如图所示)的说法正确的是(　　)
A.含硫杆菌及好氧/厌氧菌促进了硫的循环
B.硫循环中硫的化合物均为无机物
C.上述硫循环中硫元素仅被氧化
D.烧煤时加石灰石,可减少SO2及温室气体的排放
【答案】 A
【解析】 硫酸盐和亚硫酸盐等在含硫杆菌及好氧/厌氧菌作用下缓慢转化成植物中的R1—S—R2,含硫杆菌及好氧/厌氧菌促进了硫的循环,故A正确;硫循环中硫的化合物有含硫的有机物,不全是无机物,故B错误;含硫杆菌及好氧/厌氧菌将硫酸盐、亚硫酸盐等物质中的硫还原成R1—S—R2,硫循环中硫元素有时被氧化,有时被还原,故C错误;烧煤时加石灰石,可减少SO2的排放,但生成二氧化碳,增加了温室气体的排放,故D错误。
3.硫是生命代谢与发育必不可少的元素,在微生物作用下硫循环的一种途径如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.自然界中存在游离态的硫
B.过程①②③④均属于氧化还原反应
C.S在足量的氧气中燃烧可以一步转化为SO3
D.人类对化石燃料的过度开采及使用会对硫循环造成巨大影响
【答案】 C
【解析】 自然界中存在游离态的硫,如火山口附近就有单质硫,A正确;过程①硫元素由+2价变为+6价,过程②硫元素由+4价变为+6价,过程③硫元素由-2价变为+4价,过程④硫元素由-2价变为0价,化合价均发生变化,均属于氧化还原反应,B正确;S在足量的氧气中燃烧也只能转化为SO2,不可能一步转化为SO3,C错误;人类对化石燃料的过度开采及使用,致使大气中产生较多的二氧化硫,会对硫循环造成巨大影响,D正确。
知识点二　酸雨及其治理
4.酸雨是对降水呈酸性(pH小于5.6)的统称。下列说法错误的是(　　)
A.空气中的SO2溶于水,最终形成酸雨
B.工业上大量燃烧含硫燃料,汽车排出大量尾气,是形成酸雨的主要原因
C.二氧化碳的过量排放也是导致酸雨的重要因素
D.为了减少酸雨的形成,必须减少SO2的排放量,对燃料进行脱硫处理
【答案】 C
【解析】 二氧化碳溶于水后生成碳酸,碳酸显酸性从而使雨水的pH约为5.6,但不会形成酸雨。
5.化学与生活紧密相关。下列描述错误的是(　　)
A.治理硫酸型酸雨的关键是减少二氧化硫的排放
B.CO2也是导致酸雨的成因之一
C.推广使用燃煤脱硫技术,防止SO2污染
D.煤燃烧产生的SO2可采用生石灰法进行脱除
【答案】 B
【解析】 CO2不会导致酸雨的形成,B错误。
6.下列措施不能减少工业排放尾气中SO2含量的是(　　)
A.将含SO2的尾气向高空排放
B.对煤炭进行固硫、脱硫处理
C.以其他清洁能源代替燃煤
D.用石灰乳和氧气吸收含SO2的尾气
【答案】 A
【解析】 二氧化硫和氧气的反应是可逆反应,尾气中含SO2,即使向高空排放也不能减少工业排放尾气中SO2含量,A符合题意;对煤炭进行固硫、脱硫处理能减少工业排放尾气中SO2含量,B不符合题意;以其他清洁能源代替燃煤,减少了化石燃料的使用,可以减少尾气中SO2含量,C不符合题意;用石灰乳和氧气吸收含SO2的尾气,则发生反应 2Ca(OH)2+2SO2+O22CaSO4+2H2O,可以减少尾气中SO2含量,D不符合题意。
7.某雨水样品刚采集时测得pH为4.82,放在烧杯中2 h后,再次测得pH为4.68。以下叙述正确的是(　　)
A.雨水样品酸性逐渐减弱
B.雨水样品酸度没有变化
C.雨水样品继续吸收空气中的CO2
D.雨水样品中的H2SO3逐渐被空气中的氧气氧化成H2SO4
【答案】 D
【解析】 题干中雨水样品的pH为4.82,则为酸雨,而酸雨形成的一个主要原因是排放到空气中的SO2与雨水结合形成酸性物质。本实验测得雨水的pH变小,即酸性变强,而降雨中CO2已经达到饱和,不可能是吸收CO2的缘故,只能是弱酸H2SO3被氧化成了强酸,有关反应是SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O22H2SO4。
知识点三　空气质量评价
8.环保意识是重要的公民意识。下列不属于空气质量日报监测指标的是(　　)
A.SO2 B.可吸入颗粒物
C.N2 D.氮的氧化物
【答案】 C
【解析】 SO2是大气污染物,是空气质量日报监测指标,A不符合题意;可吸入颗粒物是大气污染物,是空气质量日报监测指标,B不符合题意;N2不是大气污染物,因此不属于空气质量日报监测指标,C符合题意;氮的氧化物会导致酸雨,引起光化学污染,是大气污染物,属于空气质量日报监测指标,D不符合题意。
9.雾霾是一种大气污染现象,下列不属于雾霾治理措施的是(　　)
A.植树绿化,美化环境
B.提倡绿色出行,发展公共交通
C.外出时佩戴防雾霾口罩
D.减少燃煤发电,增加太阳能发电
【答案】 C
【解析】 植树绿化,美化环境,属于治理雾霾的措施,A不符合题意;提倡绿色出行,发展公共交通,可以减少汽车尾气造成的污染,属于治理雾霾的措施,B不符合题意;外出时佩戴防雾霾口罩,是防止雾霾进入呼吸道,不属于雾霾治理措施,C符合题意;减少燃煤发电,增加太阳能发电,属于治理雾霾的措施,D不符合题意。
10.某市和该市某住宅小区(该小区无工厂和矿山)的空气质量年报如下表所示:
范围 物质浓度/(mg·cm-3)
NO2 SO2 O3 CO 总悬 浮颗 粒物 可吸 入颗 粒物
某市 年平 均 80 80 5 12 80 55
某住 宅小 区年 平均 40 132 2 13 150 80
由上表数据可以得出,造成该住宅小区空气污染的主要原因是(　　)
A.该住宅小区使用煤作为主要燃料
B.该住宅小区使用天然气作为主要燃料
C.该住宅小区汽车的人均拥有量比本市其他小区多
D.该住宅小区使用煤气作为主要燃料
【答案】 A
【解析】 该小区空气中SO2、总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物浓度远高于该市平均值,说明燃料主要为煤,而不是天然气、煤气;汽车尾气排放较多的氮氧化物,而此项指标该小区远低于该市平均值,说明汽车拥有量偏低。故选A。
综合应用
11.化学与生活紧密相关。下列描述正确的是(　　)
A.“硫酸型酸雨”的形成与二氧化硫的排放有关
B.pH在5.6～7.0之间的雨水通常称为酸雨
C.在空气质量日报中CO2含量属于空气污染指数
D.SO2有毒,所以不能用作食品添加剂
【答案】 A
【解析】 “硫酸型酸雨”的形成与二氧化硫的排放有关,A正确;酸雨的pH小于5.6,B错误;CO2是空气成分,在空气质量日报中空气污染指数不含CO2,C错误;食品中添加适量的SO2可以起到防腐、抗氧化等作用,D错误。
12.酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光化学过程。在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如图所示:
下列有关说法不正确的是(　　)
A.所涉及的变化均为氧化还原反应
B.光照是酸雨形成的必要条件之一
C.污染空气的环境中形成酸雨的速率大
D.优化能源结构能有效遏制酸雨污染
【答案】 A
【解析】 SO2变为激发态,没有元素化合价的变化,并未发生氧化还原反应,A错误;结合图中信息可知,产生激发态SO2和·OH 自由基需要光照条件,B正确;途径Ⅱ的速率大于途径Ⅰ,C正确;优化能源结构,如减少使用化石燃料,能减少SO2的产生,从而有效遏制酸雨污染,D正确。
13.硫循环在生态系统的诸多领域具有重要意义。在指定条件下,下列选项所示的物质间转化能直接实现的是(　　)
A.工业制酸:FeS2SO3
B.火山喷发:H2SSO2
C.尾气吸收:SO2Na2SO4
D.酸雨侵蚀:H2SO4H2S
【答案】 B
【解析】 A项,FeS2只能转化为SO2,SO2与O2在催化剂、高温条件下转化为SO3,不符合题意;B项,H2S经燃烧转化为SO2,符合题意;C项,SO2与Na2CO3反应产生Na2SO3和CO2,不符合题意;D项,H2SO4与Fe反应产生FeSO4和H2,不符合题意。
14.某燃煤发电厂处理废气的一种装置示意图如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.使用此废气处理装置可减少酸雨的形成
B.该装置涉及的反应有化合反应、分解反应和氧化还原反应
C.整个过程的反应可表示为CaCO3CaO+CO2↑
D.可用酸性高锰酸钾溶液检验废气处理是否达标
【答案】 C
【解析】 此废气处理装置能吸收二氧化硫,可减少酸雨的形成,A正确;装置内发生的反应有CaO+SO2CaSO3(化合反应)、CaCO3CaO+CO2↑(分解反应)、2CaSO3+O22CaSO4(化合反应,属于氧化还原反应),B正确;整个过程的反应可表示为2SO2+2CaCO3+O22CaSO4+2CO2,C错误;酸性高锰酸钾溶液遇二氧化硫褪色,故可以用酸性高锰酸钾溶液检验废气处理是否达标,D正确。
15.为防治含硫煤燃烧产生的大气污染,某工厂设计了新的治污方法,工艺流程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.该流程中只有2种元素化合价发生变化
B.流程中每吸收11.2 L SO2(标准状况)同时产生2 mol Fe2+
C.该流程中加大通入O2的量,可增大SO2的吸收率
D.流程中涉及的Fe2+被氧化的反应的离子方程式为4Fe2++O2+2H2O4Fe3++4OH-
【答案】 C
【解析】 根据流程图分析可知,O、S、Fe三种元素化合价发生变化,故A错误;由得失电子守恒可知,每吸收 11.2 L (标准状况)(物质的量为 0.5 mol)SO2气体,同时产生亚铁离子的物质的量为=1 mol,故B错误;加大通入氧气的量,可以产生更多的铁离子,可以增大二氧化硫的吸收率,故C正确;在酸性条件下,亚铁离子被氧化,离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,故D错误。
16.形成酸雨的原理之一,可简示如下:
含硫燃气AB硫酸
回答下列问题。
(1)A物质的化学式是　　　　,B物质的化学式是　　　　。
(2)三个反应中不属于氧化还原反应的是　　　　(填序号)。
(3)SO2中硫元素显+4价,它可能降低到0价,利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的　　　　　　　(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2,达到减少污染的目的。
(4)从环境保护的角度,雨水的pH小于5.6时,就判定为酸雨。已知pH=-lg c(H+),经测定某次雨水中只含硫酸,且浓度为5×10-5 mol·L-1,这次降雨　　　　(填“是”或“不是”)酸雨。
(5)减少酸雨的产生可采取的措施有　　　　　(填字母)。
A.少用煤作燃料
B.工业废气处理后再排放
C.燃料脱硫处理
D.把工厂迁移到农村
【答案】 (1)SO2　SO3　(2)③　(3)还原剂　(4)是　(5)ABC
【解析】 (1)硫酸型酸雨是由含硫物质燃烧生成的二氧化硫造成的,依据流程分析可知,含硫燃气反应生成二氧化硫,催化氧化后生成三氧化硫,三氧化硫溶于水生成硫酸。
(2)反应①②中有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,反应③是三氧化硫和水反应生成硫酸,反应过程中无元素化合价变化,不属于氧化还原反应。
(3)SO2中硫元素显+4价,它可能降低到0价,硫元素化合价降低,SO2作氧化剂,依据氧化还原反应规律,需要加入还原剂实现转化。
(4)硫酸浓度为5×10-5 mol·L-1,则pH=-lg c(H+)=-lg(2×5×10-5)=4<5.6,所以属于酸雨。
(5)煤燃烧时生成的SO2、氮氧化物等溶于水生成酸,随雨水降落,形成酸雨,则少用煤作燃料可减少酸雨的产生,A符合题意;工业废气处理后再排放可减少SO2等的排放,可减少酸雨的产生,B符合题意;燃料脱硫处理从源头减少SO2等的排放,可减少酸雨的产生,C符合题意;把工厂迁移到农村不能减少二氧化硫、氮氧化物的产生,即不能减少酸雨的产生,D不符合题意。
17.工业烟气中的SO2会造成环境问题。可通过多种方法进行脱除并获得含硫产品,实现SO2资源化利用。
(1)“氨脱硫法”。将含有SO2的烟气通入过量氨水中,写出发生主要反应的化学方程式: 　。
(2)“钠钙双碱脱硫法”。其部分工艺流程如图所示:
①吸收塔中为提高SO2的吸收率,图中采取的措施有　　　　　　　　　。
②吸收时需控制吸收塔内的温度,温度太高会导致SO2的吸收率降低,其原因可能是
　。
③沉淀室中加入石灰乳可实现NaOH吸收液的再生。沉淀室中NaHSO3溶液与石灰乳反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)“废碱渣脱硫法”。工业废碱渣的主要成分为Na2CO3。实验室模拟“废碱渣工业脱硫”并制备硫代硫酸钠(Na2S2O3),实验装置(实验前已除去装置中的空气)如图所示:
①装置中的反应分为两步,其中第二步反应的化学方程式为S+Na2SO3Na2S2O3,在第一步反应中SO2作　　　　　(填“氧化剂”或“还原剂”)。
②为验证装置中生成了CO2,将尾气依次通过酸性KMnO4溶液、品红溶液和澄清石灰水。能够说明有CO2生成的实验现象是 　。
③Na2S2O3可用于去除水中的Cl2得到含硫酸盐的酸性溶液,该反应的离子方程式为 　。
【答案】 (1)2NH3·H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O
(2)①喷雾和气液逆流　②温度过高,SO2的溶解度降低,不利于SO2的吸收　③NaHSO3+Ca(OH)2CaSO3+NaOH+H2O
(3)①氧化剂　②品红溶液不褪色,澄清石灰水变浑浊　
③4Cl2+S2+5H2O2S+8Cl-+10H+
【解析】 (1)将含有SO2的烟气通入过量氨水中反应生成亚硫酸铵和水,反应的化学方程式为2NH3·H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O。
(2)①由题图可知,吸收塔中为提高SO2的吸收率,采取的措施有喷雾和气液逆流。②吸收时需控制吸收塔内的温度,温度太高会导致SO2的吸收率降低,其原因可能是温度过高,二氧化硫的溶解度降低,不利于二氧化硫的吸收。③沉淀室中NaHSO3溶液与石灰乳反应生成亚硫酸钙、氢氧化钠和水,其反应的化学方程式为NaHSO3+Ca(OH)2CaSO3+NaOH+H2O。
(3)①装置中的反应分为两步,其中第二步反应的化学方程式为S+Na2SO3Na2S2O3,则在第一步生成硫单质,SO2中硫元素由+4价降低至 0价,则反应中SO2作氧化剂。②为验证装置中生成了CO2,将尾气依次通过酸性KMnO4溶液(除去二氧化硫)、品红溶液(检验二氧化硫是否除净)、澄清石灰水(检验二氧化碳),则能够说明有CO2生成的实验现象是品红溶液不褪色,澄清石灰水变浑浊。③Na2S2O3可用于去除水中的Cl2,反应生成硫酸根离子、氯离子和氢离子,该反应的离子方程式为S2+4Cl2+5H2O2S+8Cl-+10H+。第三单元　防治二氧化硫对环境的污染
[学习目标]　1.通过学习自然界中硫的循环,知道SO2对大气质量的影响,知道酸雨的成因,能从微观角度分析硫酸型酸雨的形成过程,知道酸雨的危害,并能运用所学的化学知识和方法分析酸雨防治,树立环境保护意识。2.通过学习硫的循环对空气质量的影响,了解雾霾的形成过程及防治办法,知道空气质量评价方法,知道空气质量指数(AQI)的含义,能读懂空气质量报告,能利用空气质量报告数据合理安排室外活动,知道大气污染的原因及控制大气污染的措施。
学习任务一　自然界中的硫循环
1.硫元素的存在
地壳的岩石里、生物体内以及大气与水体中都含有硫元素。
2.自然界中的硫循环
随着地壳运动、生命活动以及大气与水的流动,这些含硫物质不断地发生转化和转移,形成了硫在自然界中的循环。
3.硫循环过程
硫元素可随食物链从植物传递到动物体内,最终又转移到土壤、水体和大气中。
硫在自然界中的循环过程如图所示。
探究　自然界中的硫循环
问题1:硫元素在自然界中如何存在
问题2:描述硫在自然界的循环过程。
问题3:硫循环中对环境影响最大的物质是什么 会产生什么危害
1.硫在自然界中的循环涉及的反应既有氧化还原反应又有非氧化还原反应,并以氧化还原反应为主。
2.氧气和水在硫的循环中起到重要作用。
3.硫的循环参与对象涉及动物、植物、微生物、矿物等多类物质。
1.硫在自然界中的循环过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.石油和煤等化石燃料中含有硫元素
B.大气中的二氧化硫只来源于火山喷发产生的气体
C.地壳中化合态的硫常以硫化物和硫酸盐的形式存在
D.动植物遗体被微生物分解后,可产生S和SO2
2.硫在自然界中的循环如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.硫在自然界中以游离态和化合态形式存在
B.部分硫元素由地壳到大气的过程发生了氧化反应
C.图中显示大气中的二氧化硫最终回到海洋,并很快和其他矿物形成煤和石油
D.葡萄酒中添加少量二氧化硫可防止葡萄酒被氧化
学习任务二　酸雨及其治理
1.酸雨的形成
(1)酸雨:pH<5.6的降雨。
(2)形成原因:世界各国在工业化进程中大量使用化石燃料,导致SO2过度排放,影响了自然界中硫的循环。
(3)硫酸型酸雨的形成过程。
反应①:2SO2+O22SO3;
反应②:SO2+H2OH2SO3;
反应③:SO3+H2OH2SO4;
反应④:2H2SO3+O22H2SO4。
2.酸雨的治理
(1)治理途径。
①开发新能源。
②对含硫燃料预先进行脱硫处理。
③对SO2废气进行处理或回收利用。
(2)治理关键:减少SO2的排放。
3.二氧化硫的处理与回收
(1)实验室通常用烧碱溶液来吸收二氧化硫,原理为SO2+2NaOHNa2SO3+H2O(填化学方程式)。
(2)工业上处理SO2,要综合考虑环保、成本、工艺流程是否简便易行等因素,工业上常用的方法如下:
①碱液吸收:考虑成本常用熟石灰、生石灰或浓氨水吸收二氧化硫,使二氧化硫转化为亚硫酸盐溶液,最终转化为硫酸盐。
②海水吸收:利用海水的微碱性,用海水吸收除去烟气中的二氧化硫。
现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下表。
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
探究1　硫酸型酸雨的形成
问题1:显酸性的雨水就是酸雨吗
问题2:雨水样品的pH变化的原因是什么
问题3:如果将刚取样的上述雨水和自来水混合,pH将如何变化 原因是什么
问题4:分析硫酸型酸雨如何形成。
探究2　酸雨的危害及治理
问题5:酸雨的危害是多方面的,你能说说酸雨对环境会造成哪些危害吗
问题6:减少酸雨产生的途径有哪些
常见的SO2处理方法
1.酸雨形成的示意图如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.酸雨形成过程中不涉及氧化还原反应
B.酸雨的pH小于5.6
C.酸雨会加速建筑物的腐蚀
D.含硫煤的燃烧是导致酸雨的原因之一
2.形成酸雨的原理之一可简示为
含硫燃料AB硫酸
回答下列问题。
(1)A物质的化学式为　　　　　,B物质的化学式为　　　　　。
(2)洗涤含SO2的烟气,以下物质可作洗涤剂的是　　　　(填字母)。
a.Ca(OH)2 b.Na2CO3
c.CaCl2 d.NaHSO3
(3)利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2,在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是 　。
(4)某有色金属冶炼厂排放的废气中含SO2,先用石灰浆吸收SO2,然后利用空气中的氧气将产物继续氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。写出有关反应的两个化学方程式: 　。
(3)SO2+2OH-S+H2O
(4)SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2O、2CaSO3+O2+4H2O2CaSO4·2H2O
学习任务三　空气质量评价
1.空气质量指数(AQI)
(1)定义:根据空气中的细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳的浓度计算出来的数值。
(2)指数的确定:选取指数最大的污染物为首要污染物,首要污染物的质量指数即为该地区的空气质量指数。
(3)与空气质量的关系:指数越小,空气质量越好。
2.雾霾
(1)定义:大量极细微的颗粒物均匀地悬浮在空中,这些颗粒物容易吸附空气中的水蒸气形成雾滴,使空气水平能见度小于10 km,我们把这种空气混浊现象叫作雾霾。
(2)颗粒物分类。
(3)SO2的排放与雾霾形成的关系。
空气中的SO2在一定条件下形成CaSO4,硫酸盐在PM2.5中所占比例较大。
3.大气污染的防治措施
(1)改变能源结构,坚持绿色发展。
(2)控制二氧化硫等有害气体的排放。
(3)提高污染排放标准。
下表为我国的空气质量等级标准。
空气质 量级别 空气质 量状况 空气质量 指数(AQI) 温馨提示
Ⅰ 优 0～50 非常适宜户外活动或锻炼
Ⅱ 良 51～100 适宜户外活动或锻炼
Ⅲ 轻度 污染 101～150 减少户外锻炼
Ⅳ 中度 污染 151～200 停止户外锻炼,减少户外活动
Ⅴ 重度 污染 201～300 不适宜户外活动,户外活动时佩戴口罩
Ⅵ 严重 污染 >300 取消不必要的户外活动
　　某地区某日各污染物空气质量指数如下表所示。
污染物 PM2.5 SO2 NO2 O3 CO PM10
指数 243 4 35 2 20 135
探究1　空气质量指数(AQI)
问题1:什么叫空气质量指数 什么叫首要污染物
问题2:如何确定空气质量指数 空气质量指数与空气质量之间有什么关系
探究2　如何阅读空气污染报告
问题3:该地区首要污染物是什么 空气质量指数是多少
问题4:该地区空气质量状况怎样 此时人们外出需要注意什么
防治大气污染的措施
1.改善大气质量的首要任务是防止化石燃料燃烧产生的二氧化硫和汽车尾气中的氮氧化物对大气的污染。
2.改善空气质量的措施
(1)控制化石燃料的使用及治理化石燃料产生的污染的措施。
①改善燃煤质量,降低含硫量。可采用的方法是在煤中加入石灰石作脱硫剂,降低SO2的排放,或对煤进行洗选加工,降低含硫量。
CaCO3CaO+CO2↑
CaO+SO2CaSO3
2CaSO3+O22CaSO4
②发展洁净煤技术,开展煤的综合利用。如煤的气化和液化。
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
③调整能源结构,减少化石燃料的使用。如开发太阳能、风能、地热能、核能和氢能等新能源。
(2)减少汽车尾气污染的措施。
①推广使用无铅汽油。
②在汽车尾气系统中安装催化转化器,使氮氧化物转化为无污染的、能参与大气循环的气体。
2NO+2CON2+2CO2
(3)解决悬浮颗粒物污染的措施。
工业生产过程中产生的悬浮颗粒物含有对人体有害的重金属盐,若直接排放到大气中会影响空气的质量。减少悬浮颗粒物排放的主要措施之一是静电除尘。
1.下列物质不属于空气污染物的是(　　)
A.CO2 B.SO2
C.NO2 D.可吸入颗粒物
2.雾霾、PM2.5已经成为公众耳熟能详的热词。PM2.5是指大气中直径小于2.5 μm的细颗粒物,也称为可入肺颗粒物。下列有关说法中,错误的是(　　)
A.雾霾有可能产生丁达尔效应
B.雾霾的形成与工业排放的烟气和汽车尾气有关系
C.PM2.5分散在大气中形成气溶胶,性质稳定,没有必要纳入空气质量评价指标
D.雾霾天气严重危害人体健康
[footnoteRef:0]　背景材料 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题围绕着我们生活中最常见的大气污染问题,如雾霾、酸雨、温室效应等,展开讨论,学生需要根据所学知识回答问题,同时要求学生会读取空气质量报告。
素养立意:通过大气污染问题,让学生关注社会,关注环境,培养科学态度与社会责任核心素养。
思路点拨:掌握雾霾的成分、酸雨、温室效应、二氧化硫的处理,会读取空气质量报告,即可解决本题。]
大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人体产生有害影响的那些物质。大气污染物按其存在状态可分为两大类:一种是气溶胶状态污染物,另一种是气体状态污染物;若按形成过程分类则可分为一次污染物和二次污染物。我国已制定相关法律法规,并制定相应的“废气排放标准”,以减轻大气污染,保护人民健康。
(1)某年,全国多个省市曾出现过严重的雾霾天气。导致雾霾形成的主要污染物是　　　　(填字母)。
A.O2　　　　　B.CO2　　　　　C.PM2.5
(2)煤炭直接燃烧引起多种环境问题。燃煤产生的SO2增加了形成　　　　的可能;燃煤排放出大量CO2,CO2浓度增加会加剧　　　效应,引起地球表面温度上升。
(3)向燃煤中加入石灰石作脱硫剂,可以减少煤燃烧时产生的SO2,发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)随着社会发展,空气质量逐渐成为公众关注的焦点。下列是某市某日的大气检测数据(目前该市夏季空气质量较好,冬季则较差)。则该日空气质量指数(AQI)数值是　　　　。
污染物 二氧化硫 二氧化氮 PM10 PM2.5
指数 28 24 103 78
(5)硝酸型酸雨的形成主要是由汽车排放的尾气所致,汽车尾气中的氮氧化物可以用氨气来处理。例如,氨气与二氧化氮在催化剂作用下反应生成的均是对空气无污染的物质,氨气与二氧化氮反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)二氧化硫与水反应可生成亚硫酸,因此燃煤产生的SO2增加了形成酸雨的可能;而CO2过多,会引发温室效应。
(3)燃煤中加入CaCO3可减少SO2的排放,化学方程式为2CaCO3+O2+2SO22CaSO4+2CO2。
(4)质量指数最大的污染物被确定为首要污染物,首要污染物的质量指数为空气质量指数,因此,根据表中提供信息可知,该日空气质量指数(AQI)数值是103。
(5)根据题给信息可知,氨气与二氧化氮在催化剂作用下反应生成的均是对空气无污染的物质,生成物应该为氮气和水,反应的化学方程式为6NO2+8NH37N2+12H2O。
课时作业
对点训练
知识点一　自然界中的硫循环
1.认识和研究自然界中的元素循环有重要意义,自然界中硫元素的循环如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.自然界中的硫循环与生命活动密切相关
B.动物遗体腐败过程中产生的H2S气体会进入大气
C.火山爆发可能产生游离态硫
D.除硫外,只有氧、碳参与了循环过程
2.硫是生物必需的营养元素之一。下列关于自然界中硫循环(如图所示)的说法正确的是(　　)
A.含硫杆菌及好氧/厌氧菌促进了硫的循环
B.硫循环中硫的化合物均为无机物
C.上述硫循环中硫元素仅被氧化
D.烧煤时加石灰石,可减少SO2及温室气体的排放
3.硫是生命代谢与发育必不可少的元素,在微生物作用下硫循环的一种途径如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.自然界中存在游离态的硫
B.过程①②③④均属于氧化还原反应
C.S在足量的氧气中燃烧可以一步转化为SO3
D.人类对化石燃料的过度开采及使用会对硫循环造成巨大影响
知识点二　酸雨及其治理
4.酸雨是对降水呈酸性(pH小于5.6)的统称。下列说法错误的是(　　)
A.空气中的SO2溶于水,最终形成酸雨
B.工业上大量燃烧含硫燃料,汽车排出大量尾气,是形成酸雨的主要原因
C.二氧化碳的过量排放也是导致酸雨的重要因素
D.为了减少酸雨的形成,必须减少SO2的排放量,对燃料进行脱硫处理
5.化学与生活紧密相关。下列描述错误的是(　　)
A.治理硫酸型酸雨的关键是减少二氧化硫的排放
B.CO2也是导致酸雨的成因之一
C.推广使用燃煤脱硫技术,防止SO2污染
D.煤燃烧产生的SO2可采用生石灰法进行脱除
6.下列措施不能减少工业排放尾气中SO2含量的是(　　)
A.将含SO2的尾气向高空排放
B.对煤炭进行固硫、脱硫处理
C.以其他清洁能源代替燃煤
D.用石灰乳和氧气吸收含SO2的尾气
7.某雨水样品刚采集时测得pH为4.82,放在烧杯中2 h后,再次测得pH为4.68。以下叙述正确的是(　　)
A.雨水样品酸性逐渐减弱
B.雨水样品酸度没有变化
C.雨水样品继续吸收空气中的CO2
D.雨水样品中的H2SO3逐渐被空气中的氧气氧化成H2SO4
知识点三　空气质量评价
8.环保意识是重要的公民意识。下列不属于空气质量日报监测指标的是(　　)
A.SO2 B.可吸入颗粒物
C.N2 D.氮的氧化物
9.雾霾是一种大气污染现象,下列不属于雾霾治理措施的是(　　)
A.植树绿化,美化环境
B.提倡绿色出行,发展公共交通
C.外出时佩戴防雾霾口罩
D.减少燃煤发电,增加太阳能发电
10.某市和该市某住宅小区(该小区无工厂和矿山)的空气质量年报如下表所示:
范围 物质浓度/(mg·cm-3)
NO2 SO2 O3 CO 总悬 浮颗 粒物 可吸 入颗 粒物
某市 年平 均 80 80 5 12 80 55
某住 宅小 区年 平均 40 132 2 13 150 80
由上表数据可以得出,造成该住宅小区空气污染的主要原因是(　　)
A.该住宅小区使用煤作为主要燃料
B.该住宅小区使用天然气作为主要燃料
C.该住宅小区汽车的人均拥有量比本市其他小区多
D.该住宅小区使用煤气作为主要燃料
综合应用
11.化学与生活紧密相关。下列描述正确的是(　　)
A.“硫酸型酸雨”的形成与二氧化硫的排放有关
B.pH在5.6～7.0之间的雨水通常称为酸雨
C.在空气质量日报中CO2含量属于空气污染指数
D.SO2有毒,所以不能用作食品添加剂
12.酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光化学过程。在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如图所示:
下列有关说法不正确的是(　　)
A.所涉及的变化均为氧化还原反应
B.光照是酸雨形成的必要条件之一
C.污染空气的环境中形成酸雨的速率大
D.优化能源结构能有效遏制酸雨污染
13.硫循环在生态系统的诸多领域具有重要意义。在指定条件下,下列选项所示的物质间转化能直接实现的是(　　)
A.工业制酸:FeS2SO3
B.火山喷发:H2SSO2
C.尾气吸收:SO2Na2SO4
D.酸雨侵蚀:H2SO4H2S
14.某燃煤发电厂处理废气的一种装置示意图如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.使用此废气处理装置可减少酸雨的形成
B.该装置涉及的反应有化合反应、分解反应和氧化还原反应
C.整个过程的反应可表示为CaCO3CaO+CO2↑
D.可用酸性高锰酸钾溶液检验废气处理是否达标
15.为防治含硫煤燃烧产生的大气污染,某工厂设计了新的治污方法,工艺流程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.该流程中只有2种元素化合价发生变化
B.流程中每吸收11.2 L SO2(标准状况)同时产生2 mol Fe2+
C.该流程中加大通入O2的量,可增大SO2的吸收率
D.流程中涉及的Fe2+被氧化的反应的离子方程式为4Fe2++O2+2H2O4Fe3++4OH-
16.形成酸雨的原理之一,可简示如下:
含硫燃气AB硫酸
回答下列问题。
(1)A物质的化学式是　　　　,B物质的化学式是　　　　。
(2)三个反应中不属于氧化还原反应的是　　　　(填序号)。
(3)SO2中硫元素显+4价,它可能降低到0价,利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的　　　　　　　(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2,达到减少污染的目的。
(4)从环境保护的角度,雨水的pH小于5.6时,就判定为酸雨。已知pH=-lg c(H+),经测定某次雨水中只含硫酸,且浓度为5×10-5 mol·L-1,这次降雨　　　　(填“是”或“不是”)酸雨。
(5)减少酸雨的产生可采取的措施有　　　　　(填字母)。
A.少用煤作燃料
B.工业废气处理后再排放
C.燃料脱硫处理
D.把工厂迁移到农村
(2)反应①②中有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,反应③是三氧化硫和水反应生成硫酸,反应过程中无元素化合价变化,不属于氧化还原反应。
(3)SO2中硫元素显+4价,它可能降低到0价,硫元素化合价降低,SO2作氧化剂,依据氧化还原反应规律,需要加入还原剂实现转化。
(4)硫酸浓度为5×10-5 mol·L-1,则pH=-lg c(H+)=-lg(2×5×10-5)=4<5.6,所以属于酸雨。
(5)煤燃烧时生成的SO2、氮氧化物等溶于水生成酸,随雨水降落,形成酸雨,则少用煤作燃料可减少酸雨的产生,A符合题意;工业废气处理后再排放可减少SO2等的排放,可减少酸雨的产生,B符合题意;燃料脱硫处理从源头减少SO2等的排放,可减少酸雨的产生,C符合题意;把工厂迁移到农村不能减少二氧化硫、氮氧化物的产生,即不能减少酸雨的产生,D不符合题意。
17.工业烟气中的SO2会造成环境问题。可通过多种方法进行脱除并获得含硫产品,实现SO2资源化利用。
(1)“氨脱硫法”。将含有SO2的烟气通入过量氨水中,写出发生主要反应的化学方程式: 　。
(2)“钠钙双碱脱硫法”。其部分工艺流程如图所示:
①吸收塔中为提高SO2的吸收率,图中采取的措施有　　　　　　　　　。
②吸收时需控制吸收塔内的温度,温度太高会导致SO2的吸收率降低,其原因可能是
　。
③沉淀室中加入石灰乳可实现NaOH吸收液的再生。沉淀室中NaHSO3溶液与石灰乳反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)“废碱渣脱硫法”。工业废碱渣的主要成分为Na2CO3。实验室模拟“废碱渣工业脱硫”并制备硫代硫酸钠(Na2S2O3),实验装置(实验前已除去装置中的空气)如图所示:
①装置中的反应分为两步,其中第二步反应的化学方程式为S+Na2SO3Na2S2O3,在第一步反应中SO2作　　　　　(填“氧化剂”或“还原剂”)。
②为验证装置中生成了CO2,将尾气依次通过酸性KMnO4溶液、品红溶液和澄清石灰水。能够说明有CO2生成的实验现象是 　。
③Na2S2O3可用于去除水中的Cl2得到含硫酸盐的酸性溶液,该反应的离子方程式为 　。
(2)①喷雾和气液逆流　②温度过高,SO2的溶解度降低,不利于SO2的吸收　③NaHSO3+Ca(OH)2CaSO3+NaOH+H2O
(3)①氧化剂　②品红溶液不褪色,澄清石灰水变浑浊　
③4Cl2+S2+5H2O2S+8Cl-+10H+
(2)①由题图可知,吸收塔中为提高SO2的吸收率,采取的措施有喷雾和气液逆流。②吸收时需控制吸收塔内的温度,温度太高会导致SO2的吸收率降低,其原因可能是温度过高,二氧化硫的溶解度降低,不利于二氧化硫的吸收。③沉淀室中NaHSO3溶液与石灰乳反应生成亚硫酸钙、氢氧化钠和水,其反应的化学方程式为NaHSO3+Ca(OH)2CaSO3+NaOH+H2O。
(3)①装置中的反应分为两步,其中第二步反应的化学方程式为S+Na2SO3Na2S2O3,则在第一步生成硫单质,SO2中硫元素由+4价降低至 0价,则反应中SO2作氧化剂。②为验证装置中生成了CO2,将尾气依次通过酸性KMnO4溶液(除去二氧化硫)、品红溶液(检验二氧化硫是否除净)、澄清石灰水(检验二氧化碳),则能够说明有CO2生成的实验现象是品红溶液不褪色,澄清石灰水变浑浊。③Na2S2O3可用于去除水中的Cl2,反应生成硫酸根离子、氯离子和氢离子,该反应的离子方程式为S2+4Cl2+5H2O2S+8Cl-+10H+。

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