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(共42张PPT)
第3章　物质的性质与转化
微项目　论证重污染天气“汽车限行”的合理性
——探讨社会性科学议题
1.能够综合应用氮及其化合物的性质及转化关系探讨相关的社会性科学议题。2.在寻求证据支持观点的过程中,能够综合运用信息查找、问卷调查、访谈等多种方法获得必要资料;能够对资料进行加工分析,依据观点、证据和结论之间的逻辑关系进行有条理的阐述。3.能够从科学、环境、经济、社会等多个方面,权衡不同观点的利与弊,有依据地做出决策。
学习目标
项目活动1　科学认识社会性科学议题,寻找利与弊
知能通关
1.社会性科学议题的概念
“社会性科学议题”(Socioscientific Issues,简称SSI),指由利用当代科学技术研究开发所引起的一系列与社会伦理道德、经济发展及自然生态环境等紧密相关的社会性问题。
2.社会性科学议题的分析框架
3.环境问题所涉及的物质及其转化关系
汽车尾气的主要成分有氮氧化物(NOx)等;雾霾中的化学成分有硝酸盐、铵盐等,汽车尾气与大气中的氨在一定条件下可以转化为雾霾的成分,涉及的转化关系如下图所示:
4.“汽车限行”措施的利与弊
视角 利 弊
环境 减少有害气体排放,减轻空气污染和温室效应 —
经济 ①促使人们购买第二辆汽车,汽车销量增加,促进经济发展;②降低社会总运输成本 ①导致汽车保有量增加;②造成私家车相关行业就业减少
社会 缓解道路交通压力 增加公共交通压力,导致人们出行不便
下列属于社会性科学议题研究范畴的是________。
①伦理道德　②经济发展　③学科发展　④自然生态环境
①②④
小题对点过
1.如图表示汽车尾气净化器处理汽车尾气的过程。有关叙述不正确的是(　　)
A.CO氧化为CO2所需氧来源于NOx
B.汽车安装这种净化器后,能避免铅污染
C.Pt-Rh催化剂化学反应前后质量不变
D.使用该净化器能减少酸雨的发生
B
解析　由题目的信息可知:CO氧化为CO2所需氧来源于氮的氧化物,汽车安装这种净化器后,能避免一氧化碳、氮的氧化物造成的空气污染,不是铅污染;Pt-Rh催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变;氮的氧化物也会造成酸雨,因此使用该净化器能减少酸雨的发生。
2.化学与环境密切相关,下列有关说法正确的是(　　)
A.CO2和NO2都会导致酸雨的形成
B.大气中的PM2.5会导致雾霾的形成
C.NO2和SO2都会导致光化学烟雾的形成
D.大气中SO2含量的增加会导致温室效应加剧
解析　CO2不会导致酸雨形成,会导致温室效应,A错误;SO2不能导致光化学烟雾,C错误;SO2会导致酸雨,不会导致温室效应,D错误。
B
项目活动2　学习科学论证,论证利与弊
知能通关
1.科学议题中各种观点论证的方法
2.“汽车限行”能减轻空气污染观点的论证
(1)收集相关资料:汽车行驶过程中会产生氮氧化物;大量汽车行驶会产生较多的氮氧化物;氮氧化物会____________大气,是________________、酸雨、雾霾形成的原因等。
(2)根据资料推理
污染
光化学烟雾
光化
学烟雾
(3)反驳及其证据:汽车中装有净化装置,会将氮氧化物转化为____________再排放。
(4)再论证再推理:汽车净化装置中的__________容易中毒,不能有效的吸收氮氧化物,且我国汽车更换净化装置的比率______________________。
(5)形成最终观点:“汽车限行”措施能够减轻______________________。
氮气
催化剂
很低
空气污染
1.汽车尾气是城市空气的主要污染源,治理方法之一是在汽车排气管上加装催化转化器,下列说法中错误的是(　　)
A.汽车排气管中CO和NOx反应的化学方程式为:2xCO+2NOx===2xCO2+N2
B.植树造林,增大绿化面积,可有效控制城市空气的污染
C.汽车改用天然气或氢气为燃料,都会减少对空气的污染
D.此治理方法缺点是大大提高了空气的酸度
解析　CO与NOx反应,生成可参与大气生态环境循环的无毒气体N2和CO2,A项正确;增大绿化面积,多植树造林,可净化空气,B项正确;天然气的燃烧产物为二氧化碳和水,氢的燃烧产物为水,不会产生NOx和SO2,所以改用天然气或氢能源为燃料可减少对空气的污染,C项正确。
D
2.汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等,汽车尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。
(1)汽车尾气中的CO来自___________________,NO来自_________________________________________________。
(2)汽车尾气对环境和人体的危害主要有________。
A.光化学烟雾:NOx在紫外线照射下与碳氢化合物发生反应形成的有毒烟雾
B.酸雨:NOx排入大气中后,与水反应生成HNO3和HNO2,随雨雪降到地面
C.破坏臭氧层:NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加
D.NO与血红蛋白结合使人中毒
(3)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理,使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式:
__________________________________。
汽油的不完全燃烧
N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应
ABCD
项目活动3　权衡利弊,作出决策
知能通关
将经过论证的利与弊进行分析后,分清主次,权衡利弊,作出决策。
请结合上述论证中的利与弊,结合现实情况,作出决策。
提示　“汽车限行”措施能够减轻空气污染,减少氮氧化物的排放量,有利于社会的可持续发展,有利于未来人类的生存和发展。出行不便是个人问题,汽车保有量是局部问题,增加公共交通压力,恰恰可以促进政府改善公共设施。因此,应该支持为应对重污染天气而采取的“汽车限行”的措施。
1.下列不属于大气污染防治措施的是(　　)
A
解析　向酸性土壤中加入熟石灰是改善土壤酸碱性的措施,故A符合题意;汽车尾气净化减排,有利于减少大气污染物的排放量,故B不符合题意;用清洁能源替代化石燃料,有利于减少大气污染物的排放量,故C不符合题意;工业尾气回收处理,有利于减少大气污染物的排放量,故D不符合题意。
2.已知氮元素及其化合物的转化关系如图甲
所示,回答下列问题。
(1)Ⅰ~Ⅳ各步转化中,属于氮的固定的是
________(填序号)。
(2)实验室常用加热氯化铵和氢氧化钙混合物的方法制取氨气。
①化学方程式是____________________________________。
②干燥氨气不可选用的试剂是________(填字母)。
a.浓硫酸　b.碱石灰　c.NaOH固体
(3)工业上用氨气制备NO的化学方程式是________________________________。
Ⅰ
a
(4)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2,可用以下方法吸收。
①水吸收法。结合化学方程式说明用水吸收NO2的缺陷:
______________________________________________________________。
②NaOH溶液吸收法。发生的反应有2NaOH+NO+NO2===2NaNO2+H2O,NaOH+NO2—→________+NaNO2+H2O(填化学式,不需要配平方程式)。
3NO2+H2O===2HNO3+NO,一部分NO2转化为NO,吸收不完全
NaNO3
③用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气,关系如图乙所示(α表示尾气里NO2占NO、NO2总量的百分比)。
ⅰ.根据上图得知________(填字母)。
a.NaOH溶液浓度越大,氮氧化物的吸收率越大
b.NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大
ⅱ.当α小于50%时,加入H2O2能提升氮氧化物的
吸收率,原因是_______________________________
___________________________________________________。
b
具有氧化性的H2O2会将NO氧化
成NO2,NO2的含量增大,从而使氮氧化物的吸收率增大
解析　(4)①水与NO2反应生成硝酸和NO,反应的化学方程式为3NO2+H2O===2HNO3+NO,一部分NO2转化为NO,吸收不完全。②根据得失电子守恒可知,NO2发生歧化反应,NO2中+4价的N部分化合价降低为NaNO2中+3价的N,则还应有部分N化合价升高,应转化+5价的N,因此化学方程式中的另一个产物为NaNO3。③ⅰ.根据题图乙可知,随着NaOH溶液浓度增大,氮氧化物的吸收率先增大后减少,故a错误;当氢氧化钠浓度一定时,NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大,故b正确。
二氧化硫和氮氧化物污染的治理方法
1.二氧化硫
(1)“钙基固硫法”脱硫原理
(2)钠碱脱硫法:用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2,得到Na2SO3和NaHSO3。
SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
SO2+NaOH===NaHSO3
(3)“氨水法”脱硫原理
SO2+2NH3+H2O===(NH4)2SO3
2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4
(NH4)2SO3+H2SO4===(NH4)2SO4+SO2↑+H2O
　　　　　　　　　　　　↑　　　↑
　　　　　　　　　　作化肥　　制硫酸
2.氮氧化物(NO、NO2)
(1)碱液吸收NOx
2NaOH+NO2+NO===2NaNO2+H2O
2NaOH+2NO2===NaNO3+NaNO2+H2O
(完全吸收,不产生NO)
2NO2+Na2CO3===NaNO3+NaNO2+CO2
NO+NO2+Na2CO3===2NaNO2+CO2
课堂 达标训练
1.化学与资源利用、环境保护及社会可持续发展密切相关。下列说法错误的是
(　　)
A.煤转化为水煤气加以利用是为了节约燃料成本
B.利用太阳能蒸发淡化海水的过程属于物理变化
C.在阳光照射下,利用水和二氧化碳合成的甲醇属于可再生燃料
D.用二氧化碳合成可降解塑料聚碳酸酯,实现“碳”的循环利用
解析　煤转化为水煤气加以利用是为了减少环境污染,A错误;利用太阳能蒸发淡化海水得到含盐量较小的淡水,其过程属于物理变化,B正确;在阳光照射下,利用水和二氧化碳合成甲醇,甲醇为燃料,可再生,C正确;用二氧化碳合成可降解塑料聚碳酸酯,聚碳酸酯再降解回归自然,实现“碳”的循环利用,D正确。
A
2.近年我国大部分地区被雾霾笼罩,PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5 μm的细小颗粒物,也称为可入肺颗粒物。下列有关说法错误的是(　　)
A.雾霾的形成与汽车的尾气排放有一定的关系
B.微粒直径为2.5 μm的细小颗粒物与空气形成的分散系属于胶体
C.实施绿化工程,可以有效地防治PM2.5污染
D.PM2.5比表面积大,能吸附大量的有毒、有害物质,吸入体内影响健康
解析　当分散质微粒直径在10-9~10-7 m时,形成的分散系是胶体,直径为2.5 μm(2.5×10-6 m)的细小颗粒物与空气形成的分散系不属于胶体,B错误。
B
3.近年来,冠以“绿色”的新概念不断产生,如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等,这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表述。“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此,由单质铜制硝酸铜的下列4个方案中,你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是(　　)
C
解析　A方案虽然步骤少,但反应过程中会产生大量氮氧化物,污染空气,另外消耗原料也多,不符合“绿色化学”的要求;B方案步骤烦琐,所用原料种类多,不符合“绿色化学”的要求;C方案步骤较少,节约原料,无污染,符合“绿色化学”的要求;D方案所用原料较多,在第一步还会产生大量的SO2气体,污染空气,又浪费原料,不符合“绿色化学”的要求。
4.碳、氮、硫的化合物常会导致一些环境问题,科研工作者正在研究用化学方法来消除这些物质对环境的影响。
(1)空气质量预报主要是有关对空气形成污染的颗粒物及污染气体的报告。下列成分中不属于空气质量预报内容的是________(填字母)。
A.NO2 B.SO2
C.CO2 D.可吸入颗粒物
C
解析　(1)CO2不是空气质量预报的内容,故选C;
(2)酸雨防治是全球性的难题,酸雨形成的示意图如图1所示
①取一份雨水样品,在常温下测定其不同时刻的pH如下表所示。
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
该雨水样品属于酸雨的依据是______________________;
若该雨水为硫酸型酸雨,则其放置过程中pH发生变化的主要原因是__________________________________________(用化学方程式表示)。
pH小于5.6
2H2SO3+O2===2H2SO4
②随着汽车的广泛使用,其尾气排放也成为酸雨形成的重要原因。对汽车尾气处理的一种方法如图2所示。当参与反应的NO与O2的物质的量之比为2∶1时,该过程中总反应的化学方程式为____________________________________________。
(3)用NH3也可除去汽车尾气中的氮氧化物(NO),生成两种参与大气循环的无毒物质,则发生反应的化学方程式为____________________________________________;
当处理4.48 L空气(折算成标准状况下,其中NO的体积分数为2%)时,转移电子的物质的量为____________ mol。
4NH3+6NO===5N2+6H2O
0.008
解析　(3)用氨气作为还原剂除去NO时,发生反应的化学方程式为4NH3+6NO===5N2+6H2O;该反应中,NO做氧化剂,氮气为还原产物,6 mol NO完全被还原,转移电子为12 mol,即在反应中NO的物质的量与转移电子的物质的量的比值为6∶12(即1∶2),当空气折算为标准状况下体积为4.48 L(即0.2 mol)时,按空气中NO的体积分数为2%计算,得到转移的电子为0.2 mol×2%×2=0.008 mol。

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