第四讲1.3.3--1.4（ 化学方程式计算、保护空气）-2025-2026学年浙教版科学八年级下册

第四讲：化学方程式计算、保护空气 知识整理1：化学方程式计算 （一）依据化学方程式进行计算的理论依据 化学方程式表达的信息之一是反应物与生成物之间在“遵循固定质量比”的前提下的质量守恒。根据这一信息，可以利用化学方程式列出反应物与生成物之间的质量比例式，只要已知某一物质的质量，就可求出实际反应中其余所有反应物、生成物的质量。 （二）依据化学方程式计算的一般步骤 根据化学方程式计算时，解题格式一般要规范化，解题过程一定要程序化。具体的计算步骤为：“设→写→找→列→解→答。” 1 设：设未知量 2 写：正确书写并配平化学方程式 3 找：找出相关物质的比例关系，写出它们的相对质量（即相对原子质量或相对分子质量乘以相应的化学计量数），把已知量和未知量的质量写在对应物质相对分子质量的下边。 4 列：列出比例式 5 解：解出未知量的值 6 答：写出答案 【注意】 a． 各代入量均指纯净物的质量，若物质不纯，必须换成纯净物的质量才能代入化学方程式进行计算。 b． 计算中所用的质量必须是实际参加反应的物质质量。 c． 各物质质量的单位必须统一，单位带入计算过程。 d． 设未知量时不带单位。 e． 化学方程式必须书写正确且配平，这是保证计算正确的前提。 【答题模版】以求3.6gH2O通电分解可以制得O2的质量为例： 步骤 示例 答题要点 设：根据题意设未知数 解：设3.6gH2O通电分解可以制得O2的质量为X。 要点1：设未知数时不要带单位 写：正确书写化学方程式 2H2O 通电 2H2↑ + O2↑ 要点2：化学方程式要配平 找：找出已知量和未知量的关系 36 32 3.6g X 要点3：已知量应为纯净物的质量且应带单位 列：列出比例式 32/36=X/3.6g 要点4：等式两边化学意义应相同 解：解出未知量的值 X=3.2g 要点5：计算结果要带单位 答：简明写出答案 3.6gH2O通电分解可以制得O2的质量为3.2g。 知识整理2：有关含杂质问题的计算 根据化学方程式进行的计算，各物质都被理想化为纯净物，而实际的生产或科学实验中纯净物是不存在的，这就需要把不纯的反应物换算成纯净物后才能进行化学方程式的计算，而计算出的纯净物也要换算成实际生产或实验中的不纯物质。 有关含杂质问题的计算常涉及下列关系式： ； 纯净物的质量=不纯物质的总质量×纯度=不纯物质的总质量×（1-杂质的质量分数）； 不纯物质的总质量=纯净物的质量÷纯度。 知识整理3：空气污染 当污染物进入空气中，超过了空气的自净能力，危害人体舒适和健康或危害环境时，就构成了空气污染。 1、空气污染的因素： 造成空气污染的有自然因素和人为因素，一般以人为因素为主。 ①自然因素：森林火灾、火山爆发等。 ②人为因素：工业废气、生活燃煤、汽车尾气等。 2、空气污染物及来源 目前，被人们注意到的空气污染物有100多种 ， 二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO、NO2）、一氧化碳（CO）及可吸入颗粒物（烟尘）是常见的空气污染物。 ①汽车尾气：主要有害成分一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及碳烟等，为主要的空气污染源之一。 ②可吸入颗粒物：PM10是指粒径在10微米以下的颗粒物，可以进入人体呼吸系统的颗粒物，是各大城市的首要污染物。 PM2.5是指大气中径粒小于等于2.5微米的颗粒物，也称细颗粒物，虽然在大气中含量很少，但对空气质量和能见度等有重要影响。还会进入人体肺部支气管，干扰肺部气体交换，引发哮喘、支气管炎、和心血管病等方面的疾病。 3、空气污染的危害 ①危害人类健康：主要表现在呼吸道疾病、生理机能障碍以及眼鼻等黏膜组织受刺激而引起的疾病。 ②危害植物生长：尤其是二氧化硫，、氟化物对植物的危害十分严重。 ③引发环境问题：造成“温室效应”加剧、酸雨、臭氧空洞等。 知识整理4：空气污染防治 1、使用清洁能源 ：如太阳能、风能、水力发电等； 2、控制污染源，减少污染物排放量：如改进燃烧技术、煤燃烧前先进行脱硫等。 3、加强空气质量监测和预防 4、植树造林：森林对大气有很强的净化作用，森林中的植物能消除二氧化硫等有害气体，能吸收大量烟尘和粉尘。 5、改善环境状况，合理规划工业区和非工业区。 知识整理5：空气质量指数 空气质量指数（Air Quality Index，简称AQI）是一种评价大气环境质量状况简单而直 观的指标，它是根据空气中几种污染物的浓度，通过一定的方法计算出来的，可以直观、简明、定量地描述和比较环境污染的程度。 1、空气污染指数的污染物：SO2、NO2、颗粒物、O3和CO等。（注意：CO2不是空气污染物） 2、 空气污染指数范围为0～500，分为六个级别，指数越大，表征颜色越深，空气污染状况 越严重。 知识整理6：全球性大环境问题 （一）温室效应 1、温室效应：是二氧化碳等温室气体对地球的保温作用。 2、好处：适度的温室效应能保证地球上气温的稳定，有利于动植物的生存。 3、坏处：过度的温室效应会导致全球性气候变暖，并引起如海平面上升等一系列恶果 4、防治“温室效应”加剧： ①减少煤、石油、天然气等燃料的使用，提高能源利用率 ②积极开发新能源（太阳能、氢能） ③保护森林，植树造林，禁止乱砍滥发 ④控制全球人口激增 （二）酸雨 1、 pH小于5.6的酸性降水，称为酸雨(天然降水呈弱酸性，因为空气中含有少量的CO2)。 2、形成的原因：雨、雪等在形成和降落过程中，吸收并溶解了空气中氮氧化物和二氧化硫等物质。 3、主要危害物：硝酸与硫酸。 4、酸雨危害：酸雨不仅危害健康，而且使水域和土壤酸化，损害农作物和林木生长，危害渔业，腐蚀建筑物、工业设备和文化古迹。 （二）臭氧空洞 1、臭氧（O3）：臭氧分子含有3个氧原子，是一种蓝色的、带有腥臭气味的气体。 2、臭氧形成：O2 紫外线 2O ，O + O2===O3 3、臭氧层：距地面10～50km处的大气平流层里，集中了地球上大约90%的臭氧。离地面22～25千米处臭氧浓度达到最高，这一层大气称为臭氧层。 4、臭氧层的作用：阻挡和削弱来自太阳光的过强的紫外线，对生物起保护作用。 5、引起臭氧层破坏的原因：破坏臭氧层的主要物质为氯氟烃，氟利昂是其中一种 臭氧层的保护措施：禁止生产和使用含氯氟烃的制冷剂、发泡剂、喷雾剂等化学物质。 6、臭氧层被破坏的危害：①影响人类健康②影响农作物的生成③影响水生生态系统 7、臭氧空洞：地球南北极上空臭氧层中的臭氧浓度明显下降，出现臭氧薄层。 8、臭氧在不同位置的利弊：高空臭氧层是保护层。近地低空臭氧是一种污染物。低空臭氧含量的增加可以引起光化学烟雾，危害森林、作物、建筑物等，臭氧还会直接引起人的机体失调和中毒。 【课堂例题】 典型例题一：化学方程式计算（基础） 【例1】   氢化钙（CaH2）固体是登山运动员常用的能源剂，用它和水反应可以生成氢气，利用氢气燃烧提供能量。 （1）已知CaH2和水反应的反应方程式为：CaH2+2H2O＝X+2H2↑，写出X的化学式 __________。 （2）现需要制取16g氢气，理论上消耗氢化钙的质量是多少？（写出计算过程） （3）相比于电解水制取氢气，用该药品制取氢气有什么优点？________________（写出一点即可）。 【答案】（1）Ca（OH）2（2）设理论上消耗氢化钙的质量为X。 　　　　　　　　　　　　　　CaH2+ 2H2O＝Ca（OH）2+ 2H2↑ 　　　　　　　　　　　　　　42 4 　　　　　　　　　　　　　　X  16g　　　　42/4=X/16g　　　X=168g 答：理论上消耗氢化钙的质量是168g。 （3）反应不需要消耗电能，装置简单（答案不唯一） 【例2】 小科在实验室将6g木炭放在一定量的氧气中充分燃烧，测得实验数据如下，请你帮他填好实验报告： 第一次 第二次 第三次 给定的O2的质量/g 12 26 16 生成CO2的质量/g 16.5 22 22 （1）三次实验中第_______次恰好完全反应。 （2）第______次实验氧气有剩余，剩余______g。 【答案】（1）三　　（2）二；10。 【解析】（2）设生成22g二氧化碳需氧气的质量为x C + O2 点燃CO2     32 44     x  22g　　　32/44=x/22g　　　x=16g 则第二次实验氧气有剩余，剩余氧气质量=26g-16g=10g；故答案为：二；10。 【例3】  双氧水（即过氧化氢溶液）因产物没有污染而被称之为绿色消毒剂，可用于家庭消毒以预防“新型冠状病毒肺炎”。某兴趣小组为测定一瓶久置的双氧水溶液溶质的质量分数，进行实验，测得相关数据如图所示： 请回答下列问题： （1）生成的氧气质量为______g． （2）计算该双氧水溶液的溶质质量分数_________。（请写出计算过程） （3）小金为了验证二氧化锰在该反应中是催化剂，将剩余的混合物过滤、干燥后得到二氧化锰，重新放入双氧水中进行实验，其目的是______。 【答案】（1）0.8　　　（2）解：设该双氧水溶液中溶质的质量为x 2 H2O2MnO2 2H2O +O2↑ 68 32 x 0.8g 68/32=x/0.8g x=1.7g 该双氧水溶液中溶质的质量分数=1.7g/34.0g×100%=5% 答：该双氧水溶液中溶质的质量分数为5%。 （3）验证二氧化锰反应前后化学性质不变 典型例题二：化学方程式计算（提升） 【例4】 实验室制取氧气时，某同学取质量为的高锰酸钾固体加热，记录产生氧气的质量与反应时间的关系如图甲所示，请回答下列问题： （1）t0~t1和t4~t5时段固体质量都不变，为什么？ （2）请根据图中数据计算高锰酸钾的质量为多少？（写出计算过程） （3）请在图乙的坐标中，画出固体中锰元素质量在时段变化的示意图。 【答案】（1）t0~t1时间段固体质量不变，是因为温度未达到高锰酸钾的分解温度，高锰酸钾未开始分解；t4~t5时间段固体质量不变，是因为高锰酸钾已经完全分解，反应结束。 （2）设高锰酸钾的质量为x。 （3）答：如图所示。 2KMnO4 ∆ K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 316 32 X 3.2g 316/32=x/3.2g X=31.6g 答：高锰酸钾的质量x是31.6g。 【例5】 某学习小组同学用过氧化氢（双氧水）溶液制取氧气。 （1）下表是分解等量的过氧化氢（双氧水）溶液时选用不同催化剂所得到的实验数据： 催化剂（质量均为0．3克） 猪肝碾磨液 收集1升氧气所需的时间（秒） 42 650 18 300 从上述数据可得出一个结论：在该反应中________的催化效果最好。 （2）根据下图中数据计算需要15%的过氧化氢（双氧水）溶液多少克？（假设溶质完全分解，精确到0.1）。 【答案】（1）MnO2；（2）由题中图像数据可知，生成氧气的质量为3.2 g。 设需要15％的过氧化氢溶液的质量为x，则过氧化氢的质量为15％x。 2 H2O2MnO2 2H2O +O2↑ 68         32 15％x      3.2 g 68/32=15%x/3.2g x≈45.3g  【例6】 项目小组根据特定需求，可以选择合适的药品和装置自制制氧机，环境不同，所用的制氧剂及产氧需求也不同。 Ⅰ．家用制氧机原理：某款家用制氧机利用过碳酸钠和二氧化锰同时加入水中制取氧气。过碳酸钠易溶于水，遇水分解为碳酸钠（Na2CO3）和H2O2。 Ⅱ．制氧机制氧说明（部分）见表，其中A、B剂的成分是过碳酸钠或二氧化锰。 A剂 B剂 平均供氧量（毫升/分钟） 供氧时间（分钟） 配方一 1袋 1袋 配方二 2袋 1袋 配方三 3袋 2袋 （1）A剂的成分是______（填名称）； （2）若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行快速吸氧。三个配方中，供氧最快的是______； （3）过氧化钙（CaO2）是一种鱼类运输时的制氧剂。过氧化钙与水反应的化学方程式为：。若用150g某过氧化钙样品可制得氧气32g，利用化学方程式计算，该过氧化钙样品中CaO2的纯度是多少________？（纯度） 【答案】（1）过碳酸钠  （2）配方三     （3）解：设制得32g氧气需要过氧化钙的质量为x， 2CaO2 + 2H2O = 2Ca（OH）2 + O2↑ 144 32 X 32g 144/32=x/32g X=144g 则该过氧化钙样品中CaO2的纯度为144g/150g×100%=96% 答：该过氧化钙样品中CaO2的纯度为96%。     【详解】(1)制氧机的原理是过碳酸钠遇水分解为碳酸钠和H2O2，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气，供病人呼吸，二氧化锰作为催化剂加快了过氧化氢的分解速率，但不会影响生成氧气的质量，由表格数据可知，配方一为1袋A剂和1袋B剂，配方二为2袋A剂和1袋B剂，其中配方二的平均供氧量更高、供氧时间更长，说明配方二产生的氧气更多，则A剂的成分是过碳酸钠； (2)若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行快速吸氧，由表格数据可知，三个配方中供氧最快的是配方三； 典型例题三：空气污染和防治 【例7】 人类需要洁净的空气。目前我国城市空气质量日报中的污染物不包括（　B　） A．可吸入颗粒物 B．二氧化碳 C．二氧化氮 D．二氧化硫 【详解】城市空气质量日报中的项目是空气的主要污染物，空气的污染物主要包括：氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、悬浮颗粒物等； 【例8】 所产生的CO2和SO2气体的质量统计数据如图所示。根据图示分析，下列说法不正确的是（　D　） A．该天然气中也含硫元素 B．煤燃烧产生的气体更易导致酸雨 C．煤和天然气的燃烧都有温室气体产生 D．一定质量的煤燃烧所产生的SO2的质量比CO2多 【例9】 生态环境部公布的2024年全国空气质量状况显示，去年全国SO2及NO2平均浓度同比下降明显，这有利于缓解的空气污染问题是（　B　） A．雾霾 B．酸雨 C．臭氧层空洞 D．全球气候变暖 【详解】A. 雾霾：雾霾的主要污染物是PM2.5和PM10，与SO2、NO2的直接关联较小，故A错误。 B. 酸雨：酸雨的形成主要与SO2、NOx（如NO2）在大气中转化为硫酸和硝酸有关。题干中两种污染物浓度下降，可直接减少酸雨的发生，故B正确。 C. 臭氧层空洞**：臭氧层破坏主要由氟氯烃（CFCs）等物质引起，与SO2、NO2无关，故C错误。 D. 全部：SO2、NO2的减少仅对酸雨有显著缓解作用，与其他选项无关，故D错误。 【例10】 根据国家环保局的统一规定，目前进行常规大气监测的主要指标有二氧化硫、氮的氧化物、可吸入固体颗粒等三项。以下是国家关于空气的污染指数与质量级别、质量状况的对应关系表： 空气污染指数 0~50 51~100 101~200 201~300 >300 空气质量状况 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 空气质量级别 I II Ⅲ IV V （1）我市今年某日电台公布的空气污染指数为76~81，根据以上信息判断我市当天的空气质量状况和空气质量级别分别是___________和___________； （2）大气中___________等污染物增多，是产生酸雨的主要原因。温室效应主要是由于___________含量过高造成； （3）汽车尾气是城市空气污染物，控制城市汽车尾气对空气造成污染的方法是（填序号）___________。 ①开发新能源 ②使用电动车  ③植树造林   ④带呼吸面具 【答案】（1）良；II（2）二氧化硫；二氧化碳（3）①②③ 【课堂练习】 1. 提倡全社会做生态文明理念的积极传播者和模范践行者。下面措施符合该主题的是（ B ） A．露天焚烧垃圾 B．购物时循环使用环保袋 C．大量使用化肥 D．将工业污水直接灌溉农田 2. 运载火箭以偏二甲肼（C2H8N2）和X作推进剂，反应的化学方程式为 ，请回答下列问题： （1）请写出X的化学式：_______。 （2）偏二甲肼（C2H8N2）中碳、氢、氮元素的质量比为__________。 （3）若用6千克偏二甲肼作推进剂，则会生成多少二氧化碳? 【答案】（1）N2O4（2）6：2：7 （3）设：产生二氧化碳质量为x。 2N2O4+C2H8N2 点燃 3N2+4H2O+2CO2 60 88 6kg x 60/88=6kg/x x=8.8kg； 答：产生二氧化碳质量为8.8kg。 3. 化学兴趣小组用一瓶久置的过氧化氢溶液制取氧气并测量过氧化氢的质量分数。现称量68g过氧化氢溶液和0.1g二氧化锰进行实验，反应前后质量随时间变化关系如图。计算： （1）最后反应的剩余物中二氧化锰的质量是_________。 （2）制得氧气的质量是_________g。 （3）由反应图线可知，随着反应的进行，反应速率逐渐减小，你认为可能的原因是_________。 （4）计算参加反应的过氧化氢质量是多少_________？ 【答案】(1)0.1g；(2)0.8；(3)过氧化氢的浓度越来越小；(4)1.7g 【详解】（1）：二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂，催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，因此反应后剩余物中二氧化锰的质量仍为反应前的0.1g。 （2）：根据质量守恒定律，反应前后总质量的差即为生成氧气的质量。反应前总质量为过氧化氢溶液质量与二氧化锰质量之和，即68g + 0.1g = 68.1g；反应后总质量为67.3g，因此制得氧气的质量为68.1g - 67.3g = 0.8g。 （3）：化学反应速率与反应物浓度有关，随着反应进行，过氧化氢不断被消耗，其浓度逐渐减小，导致反应速率逐渐减慢。 （4）：设参加反应的过氧化氢质量为x， 2 H2O2MnO2 2H2O +O2↑ 68 32 x 0.8g 68/32=x/0.8g x=1.7g 答：参加反应的过氧化氢质量为1.7g。 4. 下列有关空气及其成分的说法错误的是（　A　） A．二氧化碳是重要的资源，也是空气污染物 B．SO2的排放是导致酸雨的原因之一 C．稀有气体可用于制造电光源，如霓虹灯等 D．PM2.5的含量越高，空气质量越差 5. 如图表示某空间站的水气整合系统，其中“氧气生成系统”能电解水，产生氢气和氧气；“萨巴蒂尔系统”能把氢气和航天员呼吸产生的二氧化碳在高温高压和有催化剂参与的条件下转化成液态水和甲烷气体（CH4）；甲烷排放到外太空。 （1）写出萨巴蒂尔系统中发生的反应的化学方程式______。 （2）该空间站的水气整合系统中，能循环利用的物质是______。 （3）已知一个航天员平均一天要消耗约0.8千克的氧气，请计算一个航天员在空间站工作30天，氧气生成系统中至少需要消耗多少质量的水？ 【答案】（1）（2）H2O或水  （3）设生成0.8kg氧气需要水的质量为x。 2H2O 通电 2H2↑ +O2↑ 36 32 x 0.8kg 36/32=x/0.8kg x=0.9kg 氧气生成系统中消耗的水的质量=0.9kg×30=27kg； 答：氧气生成系统中消耗的水的质量为27kg。      6. 如图是越城区某日的空气质量日报，下列有关大气环境方面的说法错误的是（　B　） A．露天焚烧垃圾可能会增加空气中的PM2.5 B．造成酸雨的主要物质是二氧化碳 C．除图中四种污染物以外，CO也是目前计入空气污染指数的污染物之一 D．用新能源汽车逐渐取代燃油汽车能改善空气质量 7. 为了判断CH4是否属于温室气体，小明设计了如图所示的实验装置，并将装置放在阳光下，观察 U 形管内液面变化。下列说法不正确的是（　D　） A．在充入气体前，应检查装置气密性 B．甲、乙两广口瓶的体积应控制相同 C．此装置能用于比较两种气体的保温效果 D．若U形管右侧液面下降，说明CH4是温室气体 8. 空气是一种非常宝贵的自然资源，是指地球大气层中的多种气体混合。 （1）空气可以用来帮助物质燃烧，那是因为空气中含有___，它在空气中的体积含量为___左右。 （2）PM2.5是指大气中粒径小于等于2.5μm的固体颗粒物。使用下列交通工具不会增加PM2.5的是___（不定项选择）。 A. 共享单车 B. 柴油汽车 C. 地铁 D. 电动汽车 （3）空气质量日益受到人们的关注，下列物质中需计入空气污染指数的有___（填序号）。 ①二氧化碳 ②二氧化硫 ③一氧化碳 ④二氧化氮 ⑤氧气 【答案】（1）氧气；21%（2）A、C、D（3）②③④。 【课后巩固】 1. 如图所示，小科同学制作了一个家庭制氧装置1.0版本。该制氧装置由甲乙两个塑料瓶、AB两根软管和药剂构成。药剂主要是过碳酸钠（Na2CO4）。制氧时，先往两个饮料瓶中加入适量的水，再往甲瓶中加入药剂，产生的气体通过B管从乙瓶导出，即可供人吸氧。 （1）针对洗气装置乙，同组其他同学认为小科同学的设计存在错误，请你指出其中的错误：___________。 （2）针对小科同学存在的错误，同组同学设计了2.0版本的制氧装置，并在此基础上经历了3.0和4.0版本的优化迭代，推测该小组迭代的理由___________。 A.导管少，气密性更好 B.减少产生氧气在导管处残留 C.药品添加方便，可以控制反应进度 D.反应装置和洗气装置合在一起更轻便，方便携带 适用情况 吸氧浓度 日常保健 30%—40% 一般缺氧性疾病 40%—60% 急救 ≥60%     （3）迭代改进后的制氧机出氧流量（每分钟产生氧气体积）平稳，其中吸氧浓度C=[21%+4%×出氧流量（升/分钟）]，适用情况如表所示。某次在推广使用中，小组同学在反应装置中放入1220克过碳酸钠，待药品完全反应后，可供一位病人吸25分钟，计算吸氧浓度为多少？根据计算判断本次使用属于哪种适用情况？___________（ρ氧=1.28克/升，过碳酸钠反应的化学方程式：）。 【答案】（1）B软管插入液面下，气体无法导出（2）ABD（3） 设：产生氧气质量为x。 2Na₂CO₄=2Na₂CO₃+O₂↑ 244 32 1220g x 244/32=1220g/x x=160g V=m/ρ=160g/1.28g/L 出氧流量=125L/25分钟=5升/分钟 吸氧浓度=21% + 4%×5升/分钟=41%； 根据题中表格数据可知，本次使用属于一般缺氧性疾病适用情况。 【详解】（1）小科同学的设计存在错误是：B软管插入液面下，气体无法导出 （2）A、迭代过程中减少导管数量可以降低气体泄漏的风险，提高整体装置的气密性和效率，正确；B、迭代过程中减少导管数量，减少产生氧气在导管处残留，正确；C、根据图示可知，迭代过程中没有考虑方便药品添加，也没有考虑控制反应进度，错误；D、迭代过程中反应装置和洗气装置合在一起更轻便，方便携带，正确。故选ABD； （3）见答案。 2. 我市计划今年9月底前淘汰所有煤气发生炉，全面提升大气环境质量。下列气体组中都属于空气污染物的是（　C　） A．二氧化硫、二氧化碳、氧气 B．二氧化硫、氮气、一氧化碳 C．二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳 D．二氧化氮、臭氧、氮气 3. 雾霾是空气质量预报的一项重要内容。PM2.5是形成“雾霾”的主要原因。PM2.5的主要来源除了燃煤、工业生产外，汽车尾气排放是另一途径。 （1）下列关于PM2.5的说法错误的是______。 A．PM2.5的颗粒大小与分子大小差不多 B．PM2.5是造成灰霾天气的“元凶”之一 C．燃放烟花爆竹会产生PM2.5 D．PM2.5专用口罩使用了活性炭，是利用了活性炭的吸附性 （2）原煤燃烧产生的废气中含有、和NO等多种有害气体和烟尘，不仅会形成雾霾，还会在雨、雪降落过程中形成______，从而能腐蚀建筑物、使土壤酸化等。 （3）三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的净化装置，在三元催化器中利用四氧化三钴纳米棒作催化剂，可将汽车尾气中的CO在常温下氧化为，示意图如下。下列关于该反应说法正确的有______。 A．不能降低尾气对大气的污染，还增加了温室效应 B．该反应属于化合反应 C．反应前后四氧化三钻纳米棒的化学性质发生变化 D．反应前后碳元素的化合价发生了改变 【答案】（1）A；（2）酸雨；（3）BD； 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四讲：化学方程式计算、保护空气 知识整理1：化学方程式计算 （一）依据化学方程式进行计算的理论依据 化学方程式表达的信息之一是反应物与生成物之间在“遵循固定质量比”的前提下的质量守恒。根据这一信息，可以利用化学方程式列出反应物与生成物之间的质量比例式，只要已知某一物质的质量，就可求出实际反应中其余所有反应物、生成物的质量。 （二）依据化学方程式计算的一般步骤 根据化学方程式计算时，解题格式一般要规范化，解题过程一定要程序化。具体的计算步骤为：“设→写→找→列→解→答。” 1 设：设未知量 2 写：正确书写并配平化学方程式 3 找：找出相关物质的比例关系，写出它们的相对质量（即相对原子质量或相对分子质量乘以相应的化学计量数），把已知量和未知量的质量写在对应物质相对分子质量的下边。 4 列：列出比例式 5 解：解出未知量的值 6 答：写出答案 【注意】 a． 各代入量均指纯净物的质量，若物质不纯，必须换成纯净物的质量才能代入化学方程式进行计算。 b． 计算中所用的质量必须是 参加反应的物质质量。 c． 各物质质量的单位必须统一，单位带入计算过程。 d． 设未知量时不带单位。 e． 化学方程式必须书写正确且配平，这是保证计算正确的前提。 【答题模版】以求3.6gH2O通电分解可以制得O2的质量为例： 步骤 示例 答题要点 设：根据题意设未知数 解：设3.6gH2O通电分解可以制得O2的质量为X。 要点1：设未知数时不要带单位 写：正确书写化学方程式 2H2O 通电 2H2↑ + O2↑ 要点2：化学方程式要配平 找：找出已知量和未知量的关系 36 32 3.6g X 要点3：已知量应为 的质量且应带单位 列：列出比例式 32/36=X/3.6g 要点4：等式两边化学意义应 解：解出未知量的值 X=3.2g 要点5：计算结果要带 答：简明写出答案 3.6gH2O通电分解可以制得O2的质量为3.2g。 知识整理2：有关含杂质问题的计算 根据化学方程式进行的计算，各物质都被理想化为纯净物，而实际的生产或科学实验中纯净物是不存在的，这就需要把不纯的反应物换算成纯净物后才能进行化学方程式的计算，而计算出的纯净物也要换算成实际生产或实验中的不纯物质。 有关含杂质问题的计算常涉及下列关系式： ； 纯净物的质量=不纯物质的总质量×纯度=不纯物质的总质量×（1-杂质的质量分数）； 不纯物质的总质量=纯净物的质量÷纯度。 知识整理3：空气污染 当污染物进入空气中，超过了空气的 ，危害人体舒适和健康或危害环境时，就构成了空气污染。 1、空气污染的因素： 造成空气污染的有自然因素和人为因素，一般以人为因素为主。 ①自然因素：森林火灾、火山爆发等。 ②人为因素：工业废气、生活燃煤、汽车尾气等。 2、空气污染物及来源 目前，被人们注意到的空气污染物有100多种 ， 、氮氧化物（NO、NO2）、 及 （烟尘）是常见的空气污染物。 ①汽车尾气：主要有害成分 、 、氮氧化物以及碳烟等，为主要的空气污染源之一。 ②可吸入颗粒物：PM10是指粒径在10 以下的颗粒物，可以进入人体 的颗粒物，是各大城市的首要污染物。 PM2.5是指大气中径粒小于等于2.5 的颗粒物，也称细颗粒物，虽然在大气中含量 ，但对空气质量和 等有重要影响。还会进入人体肺部 ，干扰肺部气体交换，引发哮喘、支气管炎、和心血管病等方面的疾病。 3、空气污染的危害 ①危害人类健康：主要表现在呼吸道疾病、生理机能障碍以及眼鼻等黏膜组织受刺激而引起的疾病。 ②危害植物生长：尤其是二氧化硫，、氟化物对植物的危害十分严重。 ③引发环境问题：造成“温室效应”加剧、酸雨、臭氧空洞等。 知识整理4：空气污染防治 1、使用清洁能源 ：如太阳能、风能、水力发电等； 2、控制污染源，减少污染物排放量：如改进燃烧技术、煤燃烧前先进行脱硫等。 3、加强空气质量监测和预防 4、植树造林：森林对大气有很强的净化作用，森林中的植物能消除二氧化硫等有害气体，能吸收大量烟尘和粉尘。 5、改善环境状况，合理规划工业区和非工业区。 知识整理5：空气质量指数 空气质量指数（Air Quality Index，简称AQI）是一种评价大气环境质量状况简单而直 观的指标，它是根据空气中几种污染物的浓度，通过一定的方法计算出来的，可以直观、简明、定量地描述和比较环境污染的程度。 1、空气污染指数的污染物：SO2、NO2、颗粒物、O3和CO等。（注意：CO2不是空气污染物） 2、 空气污染指数范围为0～500，分为六个级别，指数越大，表征颜色越 ，空气污染状况越 。 知识整理6：全球性大环境问题 （一）温室效应 1、温室效应：是 等温室气体对地球的保温作用。 2、好处：适度的温室效应能保证地球上气温的稳定，有利于动植物的生存。 3、坏处：过度的温室效应会导致全球性气候变暖，并引起如海平面上升等一系列恶果 4、防治“温室效应”加剧： ①减少煤、石油、天然气等燃料的使用，提高能源利用率 ②积极开发新能源（太阳能、氢能） ③保护森林，植树造林，禁止乱砍滥发 ④控制全球人口激增 （二）酸雨 1、 pH小于5.6的酸性降水，称为酸雨(天然降水呈弱酸性，因为空气中含有 )。 2、形成的原因：雨、雪等在形成和降落过程中，吸收并溶解了空气中氮氧化物和二氧化硫等物质。 3、主要危害物：硝酸与硫酸。 4、酸雨危害：酸雨不仅危害健康，而且使水域和土壤酸化，损害农作物和林木生长，危害渔业，腐蚀建筑物、工业设备和文化古迹。 （二）臭氧空洞 1、臭氧（O3）：臭氧分子含有 个氧原子，是一种 的、带有 气味的气体。 2、臭氧形成：O2 紫外线 2O ，O + O2===O3 3、臭氧层：距地面10～50km处的大气 里，集中了地球上大约90%的臭氧。离地面22～25千米处臭氧浓度达到最高，这一层大气称为臭氧层。 4、臭氧层的作用：阻挡和削弱来自太阳光的过强的 ，对生物起保护作用。 5、引起臭氧层破坏的原因：破坏臭氧层的主要物质为氯氟烃，氟利昂是其中一种 臭氧层的保护措施：禁止生产和使用含氯氟烃的制冷剂、发泡剂、喷雾剂等化学物质。 6、臭氧层被破坏的危害：①影响人类健康②影响农作物的生成③影响水生生态系统 7、臭氧空洞：地球南北极上空臭氧层中的臭氧浓度明显下降，出现臭氧薄层。 8、臭氧在不同位置的利弊：高空臭氧层是保护层。近地低空臭氧是一种污染物。低空臭氧含量的增加可以引起光化学烟雾，危害森林、作物、建筑物等，臭氧还会直接引起人的机体失调和中毒。 【课堂例题】 典型例题一：化学方程式计算（基础） 【例1】   氢化钙（CaH2）固体是登山运动员常用的能源剂，用它和水反应可以生成氢气，利用氢气燃烧提供能量。 （1）已知CaH2和水反应的反应方程式为：CaH2+2H2O＝X+2H2↑，写出X的化学式 __________。 （2）现需要制取16g氢气，理论上消耗氢化钙的质量是多少？（写出计算过程） （3）相比于电解水制取氢气，用该药品制取氢气有什么优点？________________（写出一点即可）。 【例2】 小科在实验室将6g木炭放在一定量的氧气中充分燃烧，测得实验数据如下，请你帮他填好实验报告： 第一次 第二次 第三次 给定的O2的质量/g 12 26 16 生成CO2的质量/g 16.5 22 22 （1）三次实验中第_______次恰好完全反应。 （2）第______次实验氧气有剩余，剩余______g。 【例3】  双氧水（即过氧化氢溶液）因产物没有污染而被称之为绿色消毒剂，可用于家庭消毒以预防“新型冠状病毒肺炎”。某兴趣小组为测定一瓶久置的双氧水溶液溶质的质量分数，进行实验，测得相关数据如图所示： 请回答下列问题： （1）生成的氧气质量为______g． （2）计算该双氧水溶液的溶质质量分数_________。（请写出计算过程） （3）小金为了验证二氧化锰在该反应中是催化剂，将剩余的混合物过滤、干燥后得到二氧化锰，重新放入双氧水中进行实验，其目的是______。 典型例题二：化学方程式计算（提升） 【例4】 实验室制取氧气时，某同学取质量为的高锰酸钾固体加热，记录产生氧气的质量与反应时间的关系如图甲所示，请回答下列问题： （1）t0~t1和t4~t5时段固体质量都不变，为什么？ （2）请根据图中数据计算高锰酸钾的质量为多少？（写出计算过程） （3）请在图乙的坐标中，画出固体中锰元素质量在时段变化的示意图。 【例5】 某学习小组同学用过氧化氢（双氧水）溶液制取氧气。 （1）下表是分解等量的过氧化氢（双氧水）溶液时选用不同催化剂所得到的实验数据： 催化剂（质量均为0．3克） 猪肝碾磨液 收集1升氧气所需的时间（秒） 42 650 18 300 从上述数据可得出一个结论：在该反应中________的催化效果最好。 （2）根据下图中数据计算需要15%的过氧化氢（双氧水）溶液多少克？（假设溶质完全分解，精确到0.1）。 【例6】 项目小组根据特定需求，可以选择合适的药品和装置自制制氧机，环境不同，所用的制氧剂及产氧需求也不同。 Ⅰ．家用制氧机原理：某款家用制氧机利用过碳酸钠和二氧化锰同时加入水中制取氧气。过碳酸钠易溶于水，遇水分解为碳酸钠（Na2CO3）和H2O2。 Ⅱ．制氧机制氧说明（部分）见表，其中A、B剂的成分是过碳酸钠或二氧化锰。 A剂 B剂 平均供氧量（毫升/分钟） 供氧时间（分钟） 配方一 1袋 1袋 配方二 2袋 1袋 配方三 3袋 2袋 （1）A剂的成分是______（填名称）； （2）若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行快速吸氧。三个配方中，供氧最快的是______； （3）过氧化钙（CaO2）是一种鱼类运输时的制氧剂。过氧化钙与水反应的化学方程式为：。若用150g某过氧化钙样品可制得氧气32g，利用化学方程式计算，该过氧化钙样品中CaO2的纯度是多少________？（纯度） 典型例题三：空气污染和防治 【例7】 人类需要洁净的空气。目前我国城市空气质量日报中的污染物不包括（　　） A．可吸入颗粒物 B．二氧化碳 C．二氧化氮 D．二氧化硫 【例8】 所产生的CO2和SO2气体的质量统计数据如图所示。根据图示分析，下列说法不正确的是（　　） A．该天然气中也含硫元素 B．煤燃烧产生的气体更易导致酸雨 C．煤和天然气的燃烧都有温室气体产生 D．一定质量的煤燃烧所产生的SO2的质量比CO2多 【例9】 生态环境部公布的2024年全国空气质量状况显示，去年全国SO2及NO2平均浓度同比下降明显，这有利于缓解的空气污染问题是（　　） A．雾霾 B．酸雨 C．臭氧层空洞 D．全球气候变暖 【例10】 根据国家环保局的统一规定，目前进行常规大气监测的主要指标有二氧化硫、氮的氧化物、可吸入固体颗粒等三项。以下是国家关于空气的污染指数与质量级别、质量状况的对应关系表： 空气污染指数 0~50 51~100 101~200 201~300 >300 空气质量状况 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 空气质量级别 I II Ⅲ IV V （1）我市今年某日电台公布的空气污染指数为76~81，根据以上信息判断我市当天的空气质量状况和空气质量级别分别是___________和___________； （2）大气中___________等污染物增多，是产生酸雨的主要原因。温室效应主要是由于___________含量过高造成； （3）汽车尾气是城市空气污染物，控制城市汽车尾气对空气造成污染的方法是（填序号）___________。 ①开发新能源 ②使用电动车  ③植树造林   ④带呼吸面具 【课堂练习】 1. 提倡全社会做生态文明理念的积极传播者和模范践行者。下面措施符合该主题的是（  ） A．露天焚烧垃圾 B．购物时循环使用环保袋 C．大量使用化肥 D．将工业污水直接灌溉农田 2. 运载火箭以偏二甲肼（C2H8N2）和X作推进剂，反应的化学方程式为 ，请回答下列问题： （1）请写出X的化学式：_______。 （2）偏二甲肼（C2H8N2）中碳、氢、氮元素的质量比为__________。 （3）若用6千克偏二甲肼作推进剂，则会生成多少二氧化碳? 3. 化学兴趣小组用一瓶久置的过氧化氢溶液制取氧气并测量过氧化氢的质量分数。现称量68g过氧化氢溶液和0.1g二氧化锰进行实验，反应前后质量随时间变化关系如图。计算： （1）最后反应的剩余物中二氧化锰的质量是_________。 （2）制得氧气的质量是_________g。 （3）由反应图线可知，随着反应的进行，反应速率逐渐减小，你认为可能的原因是_________。 （4）计算参加反应的过氧化氢质量是多少_________？ 4. 下列有关空气及其成分的说法错误的是（　　） A．二氧化碳是重要的资源，也是空气污染物 B．SO2的排放是导致酸雨的原因之一 C．稀有气体可用于制造电光源，如霓虹灯等 D．PM2.5的含量越高，空气质量越差 5. 如图表示某空间站的水气整合系统，其中“氧气生成系统”能电解水，产生氢气和氧气；“萨巴蒂尔系统”能把氢气和航天员呼吸产生的二氧化碳在高温高压和有催化剂参与的条件下转化成液态水和甲烷气体（CH4）；甲烷排放到外太空。 （1）写出萨巴蒂尔系统中发生的反应的化学方程式______。 （2）该空间站的水气整合系统中，能循环利用的物质是______。 （3）已知一个航天员平均一天要消耗约0.8千克的氧气，请计算一个航天员在空间站工作30天，氧气生成系统中至少需要消耗多少质量的水？      6. 如图是越城区某日的空气质量日报，下列有关大气环境方面的说法错误的是（　　） A．露天焚烧垃圾可能会增加空气中的PM2.5 B．造成酸雨的主要物质是二氧化碳 C．除图中四种污染物以外，CO也是目前计入空气污 染指数的污染物之一 D．用新能源汽车逐渐取代燃油汽车能改善空气质量 7. 为了判断CH4是否属于温室气体，小明设计了如图所示的实验装置，并将装置放在阳光下，观察 U 形管内液面变化。下列说法不正确的是（　　） A．在充入气体前，应检查装置气密性 B．甲、乙两广口瓶的体积应控制相同 C．此装置能用于比较两种气体的保温效果 D．若U形管右侧液面下降，说明CH4是温室气体 8. 空气是一种非常宝贵的自然资源，是指地球大气层中的多种气体混合。 （1）空气可以用来帮助物质燃烧，那是因为空气中含有___，它在空气中的体积含量为___左右。 （2）PM2.5是指大气中粒径小于等于2.5μm的固体颗粒物。使用下列交通工具不会增加PM2.5的是___（不定项选择）。 A. 共享单车 B. 柴油汽车 C. 地铁 D. 电动汽车 （3）空气质量日益受到人们的关注，下列物质中需计入空气污染指数的有___（填序号）。 ①二氧化碳 ②二氧化硫 ③一氧化碳 ④二氧化氮 ⑤氧气 【课后巩固】 1. 如图所示，小科同学制作了一个家庭制氧装置1.0版本。该制氧装置由甲乙两个塑料瓶、AB两根软管和药剂构成。药剂主要是过碳酸钠（Na2CO4）。制氧时，先往两个饮料瓶中加入适量的水，再往甲瓶中加入药剂，产生的气体通过B管从乙瓶导出，即可供人吸氧。 （1）针对洗气装置乙，同组其他同学认为小科同学的设计存在错误，请你指出其中的错误：___________。 （2）针对小科同学存在的错误，同组同学设计了2.0版本的制氧装置，并在此基础上经历了3.0和4.0版本的优化迭代，推测该小组迭代的理由___________。 A.导管少，气密性更好 B.减少产生氧气在导管处残留 C.药品添加方便，可以控制反应进度 D.反应装置和洗气装置合在一起更轻便，方便携带 适用情况 吸氧浓度 日常保健 30%—40% 一般缺氧性疾病 40%—60% 急救 ≥60%     （3）迭代改进后的制氧机出氧流量（每分钟产生氧气体积）平稳，其中吸氧浓度C=[21%+4%×出氧流量（升/分钟）]，适用情况如表所示。某次在推广使用中，小组同学在反应装置中放入1220克过碳酸钠，待药品完全反应后，可供一位病人吸25分钟，计算吸氧浓度为多少？根据计算判断本次使用属于哪种适用情况？___________（ρ氧=1.28克/升，过碳酸钠反应的化学方程式：）。 2. 我市计划今年9月底前淘汰所有煤气发生炉，全面提升大气环境质量。下列气体组中都属于空气污染物的是（　　） A．二氧化硫、二氧化碳、氧气 B．二氧化硫、氮气、一氧化碳 C．二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳 D．二氧化氮、臭氧、氮气 3. 雾霾是空气质量预报的一项重要内容。PM2.5是形成“雾霾”的主要原因。PM2.5的主要来源除了燃煤、工业生产外，汽车尾气排放是另一途径。 （1）下列关于PM2.5的说法错误的是______。 A．PM2.5的颗粒大小与分子大小差不多 B．PM2.5是造成灰霾天气的“元凶”之一 C．燃放烟花爆竹会产生PM2.5 D．PM2.5专用口罩使用了活性炭，是利用了活性炭的吸附性 （2）原煤燃烧产生的废气中含有、和NO等多种有害气体和烟尘，不仅会形成雾霾，还会在雨、雪降落过程中形成______，从而能腐蚀建筑物、使土壤酸化等。 （3）三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的净化装置，在三元催化器中利用四氧化三钴纳米棒作催化剂，可将汽车尾气中的CO在常温下氧化为，示意图如下。下列关于该反应说法正确的有______。 A．不能降低尾气对大气的污染，还增加了温室效应 B．该反应属于化合反应 C．反应前后四氧化三钻纳米棒的化学性质发生变化 D．反应前后碳元素的化合价发生了改变 1 学科网（北京）股份有限公司 $