内容正文:
第三单元
防治二氧化硫对环境的污染
专题4 硫与环境保护
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专题4 硫与环境保护
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[学习目标]
1.了解硫元素在自然界中的转化、含硫物质在自然界中的存在。
2.酸雨的形成与治理、空气质量评价和空气质量指数。
知识点一 自然界中的硫循环及酸雨的防治
一、自然界中的硫循环
1.地壳中的硫循环
硫元素可随着食物链从植物传递到动物体内,植物残体和动物的尸体、粪便等经细菌的分解,其中的硫元素又转移到土壤、水体和大气中。
2.自然界中的硫循环
二、酸雨及其治理
1.酸雨的形成
途径一:SO2+H2O⥫⥬H2SO3、______________________;
途径二:______________________、SO3+H2O===H2SO4 ,
即。
2SO2+O22SO3
2.酸雨的危害
(1)____________,导致鱼类难以生存,影响水生生物的繁殖。
(2)____________,使钙、镁、磷等元素流失,降低土壤肥力,破坏植被,危害农作物生长。
(3)加快桥梁、雕塑等建筑物的腐蚀,许多文物古迹被严重破坏。
3.硫酸型酸雨的治理
(1)开发__________(如太阳能、核能、氢能等)替代____________,减少____________的使用。
(2)对含硫燃料预先进行________处理,减少SO2的排放。
(3)对生产中产生的SO2废气进行处理或回收利用。如用石灰乳吸收SO2,其反应方程式为______________________________。
提示 工业上选择脱硫物质的要求:廉价、成本低,工艺简单,节约资源,去除率高等。
1.实验室如何处理铜与浓硫酸反应生成的SO2尾气?
提示 实验室用NaOH溶液来吸收SO2尾气。原理:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O。
2.工业上如何选择吸收SO2的物质?
1.酸雨的理解
正常雨水的pH=5.6(CO2溶于水的缘故),因此酸雨(pH<5.6)不是CO2溶于水形成的。
2.消除SO2对环境污染的“三方法”
方法一:石灰石石膏法
工艺原理:将石灰石粉末加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔,与烟气充分接触混合并氧化,最终生成石膏(CaSO4·2H2O)。其化学方程式为CaCO3+SO2===CaSO3+CO2,2CaSO3+O2===2CaSO4,总反应方程式为2CaCO3+2SO2+O2===2CaSO4+2CO2。
方法二:氨脱硫法
该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触从而吸收SO2,其反应的化学方程式为NH3+SO2(过量)+H2O===NH4HSO3,2NH3+SO2(少量)+H2O===(NH4)2SO3、2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4。
方法三:钠、碱脱硫法
钠、碱脱硫法是用NaOH或Na2CO3吸收烟气中的SO2,得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O或Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3。
1.下列关于硫的说法不正确的是( )
A.硫在自然界中既有游离态又有化合态
B.硫是生物生长所需要的一种元素
C.硫元素的常见价态有-2、0、+4、+6价
D.硫元素只有一种常见氧化物
解析 硫元素有两种常见氧化物:SO2和SO3。
答案 D
2.研究PM2.5、SO2、NOx等,对监测空气质量具有重要意义,取某样本用蒸馏水处理制成待测液,其中所含离子的化学组分及其浓度如下表:
离子
K+
Na+
NH
H+
SO
NO
Cl-
浓度/
mol·L-1
4×10-6
6×10-6
2×10-5
a
2×10-5
3×10-5
2×10-5
请回答下列问题:
(1)根据表中数据计算此待测液中c(H+)浓度a为________mol/L。
(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①在燃煤中加入生石灰可以起到固硫的作用,SO2被吸收后转化成一种硫元素的最高价态的化合物,该化合物常作为豆腐生产的原料,它在豆腐生产中的作用是________________。
②吸收烟气中的SO2,以下物质可作吸收剂的是________(填字母);
a.NaOH b.H2SO4 c.NaHSO3 d.Na2SO3
硫酸工业中的尾气SO2可以循环利用,写出SO2转化为SO3反应的化学方程式:_______________________________________。
解析 (1)根据溶液中存在电荷守恒:c(K+)+c(Na+)+c(NH)+c(H+)=2c(SO)+c(NO)+c(Cl-),结合图表数据计算得到氢离子浓度c(H+)=(2×2×10-5+3×10-5+2×10-5-4×10-6-6×10-6-2×10-5)mol·L-1=6×10-5mol·L-1。
(2)①在燃煤中加入生石灰可以起到固硫的作用,是氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙被氧气氧化为硫酸钙,豆浆为胶体,加入硫酸钙电解质后,使胶体聚沉。②二氧化硫是酸性氧化物,氢氧化钠溶液可以吸收二氧化硫,生成亚硫酸氢钠或亚硫酸钠,a正确;H2SO4与二氧化硫不反应,b错误;亚硫酸氢钠溶液与二氧化硫不反应,c错误;Na2SO3能够与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠,可以作吸收剂,d正确。
答案 (1)6×10-5 (2)①使胶体聚沉
②a、d 2SO2+O22SO3
知识点二 空气质量评价
1.空气质量指数(AQI)
(1)概念:根据空气中的细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、____________、____________、臭氧和一氧化碳的浓度计算出来的数值。其中指数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即为该地区的空气质量指数。
(2)意义:空气质量指数越小,空气质量越好,对人体健康的危害就越小。
2.雾霾及其防治
(1)概念: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,这种空气混浊现象叫作________。
(2)分类:根据颗粒物直径的大小可以将其分为_____颗粒物(PM2.5,直径小于2.5 μm)、__________颗粒物(PM10,直径小于10 μm)等。
(3)成因及防治
成因:悬浮在空气中的颗粒物的组成为有机颗粒物、硫酸盐、铵盐等,其中硫酸盐与空气中的____________有关。
防治:从源头抓起,企业必须转变能源结构,坚持绿色发展,控制二氧化硫等有害气体的排入;政府要提高污染排放标准,社会各界要大力监督。
常见的污染现象及其危害
1.酸雨
主要是由SO2和氮氧化物造成的;能使土壤酸化,腐蚀建筑物等。
2.光化学烟雾
主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的;危害人体健康,影响植物生长。
3.臭氧空洞
主要是由氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的;使地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧。
4.温室效应
主要是由大气中CO2、CH4含量的不断增加造成的;会使全球气候变暖。
5.白色污染
形成原因是废旧塑料如聚乙烯塑料等的大量使用以及随意丢弃;会破坏土壤结构和生态环境。
6.赤潮和水华
形成原因是含磷洗衣粉的大量使用及工、农业生产、城市生活污水的任意排放;会使藻类过度繁殖,鱼类死亡,水质恶化,若发生在淡水中称为水华,发生在海水中称为赤潮。
7.重金属污染
形成原因是含Pb、Hg、Cd、Cr等重金属的废旧电池的随意丢弃,破坏了土壤结构和生态环境。如水俣病、痛痛病是含汞、镉的工业废水引起的,人食用中毒后的鱼会造成人体汞、镉中毒。
1.某地区空气污染物指数为:SO2 78、NO2 43、可吸入颗粒物153,下列说法中,正确的是( )
A.该地区的空气污染指数为153
B.该地区的空气污染指数为274
C.该地区空气质量等级为重度污染
D.首要污染物为SO2
解析 该地区的空气污染指数在78、43、153中取最大值,所以是153,A正确,B错误;当空气污染指数大于300时,空气质量状况为重度污染,C错误;中国计入空气污染指数的项目暂定为:二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物,没有区分主次,D错误。
答案 A
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-===SO+H2O
(4)SO2+Ca(OH)2===CaSO3+H2O、
2CaSO3+O2+4H2O===2CaSO4·2H2O
1.SO2被认为是造成大气污染的“首犯”,大气中的SO2主要来源于化石燃料(煤、石油)的燃烧,下列与SO2污染有关的是( )
①酸雨现象 ②臭氧空洞 ③水华 ④温室效应
A.① B.②④
C.①② D.③
答案 A
2.我国南方地区冬季常出现酸性冬雾,酸性冬雾是一种胶体,由于冬雾中溶解了大量燃煤排放的二氧化硫,形成了酸雾雾滴,故其酸性比酸雨强得多。下列关于酸雾的说法不正确的是( )
A.燃煤中加碳酸钙可以减轻酸雾的污染
B.酸雾的pH大于5.6
C.酸雾可产生丁达尔效应
D.酸雾会使呼吸道疾病加重
解析 酸雾的pH应小于5.6;酸雾会使呼吸道疾病加重。
答案 B
3.下列物质中,属于“城市空气质量日报”报道的污染物是( )
A.N2 B.SO2
C.CO2 D.CO
答案 B
4.常温下,取100 mL某地雨水放置在空气中,放置过程中pH与时间的变化关系如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.该地雨水属于酸雨
B.该地雨水属于电解质
C.pH降低的原因可能是2H2SO3+O2===2H2SO4
D.该地雨水可腐蚀金属、碳酸盐类建筑物
解析 酸雨是指pH<5.6的雨水,结合题中图像pH可知,该地雨水属于酸雨,故A正确;电解质必须是化合物,雨水属于混合物,故B错误;根据反应2H2SO3+O2===2H2SO4,亚硫酸被氧化为硫酸,酸性增强,pH降低,故C正确;酸雨会腐蚀金属和碳酸盐类建筑,故D正确。
答案 B
5.空气质量等级依次为:优、良、轻微污染、轻度污染、中度污染、中度重污染、重污染等。某地区空气污染物指数为:SO2 78、NO2 43、可吸入颗粒物163。
则该地区的空气污染指数为________,该地区空气质量等级为________,首要污染物为________。
答案 163 轻度污染 可吸入颗粒物
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