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第八章化学与可持续发展第三节环境保护与绿色化学
一、化学与环境保护
1.人类和其他生物生存共同构成了地球生态系统。下列说法不正确的是
A. 大气污染物主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及携带的颗粒物。
B. 生物圈与大气圈、水圈和岩石圈只是不断地进行物质的交换
C.人类开发和利用自然资源会破坏生态环境
D.人类的工农业生产和生活会造成环境污染
〖答案〗B
〖解析〗
生物圈与大气圈、水圈和岩石圈不断地进行物质和能量的交换,B不正确。
2.认真分析化石燃料燃烧产生的污染物,经过复杂的变化形成次生污染物,下列分析可能不正确的是
A.NOx、SO2会形成酸雨 B.烟尘、NOx会形成光化学烟雾
C.烟尘、水蒸气、有机物等会形成雾霾 D.绿色化学的核心就是“先污染再治理”
〖答案〗D
〖解析〗
绿色化学的核心就是改变“先污染再治理”的观念和做法。所以答案为D。
3. 燃油汽车行驶中会产生、等多种污染物。下图为汽车发动机及催化转化器中发生的部分化学反应,其中丙为汽油,其成分如C5H12。以下判断错误的是
A.1molC5H12发生反应2C5H12(l)+11O2(g)→10CO(g)+12H2O(g),放出热量Q1kJ
1molC5H12发生反应C5H12(l)+8O2(g)→5CO2(g)+6H2O(g),放出热量Q2,则Q1>Q2
B.反应(Ⅰ)在放电或高温下容易发生
C.反应(II)的化学方程式为:
D.CO2虽然无毒,但CO2可引起温室效应
〖答案〗A
〖分析〗
丙为汽油,汽油的不完全燃烧产生CO,甲和氧气反应生成一氧化氮,一氧化氮和一氧化碳反应生成甲和二氧化碳,再根据元素守恒,则甲为氮气;
〖解析〗
A.1molC5H12发生反应2C5H12(l)+11O2(g)→10CO(g)+12H2O(g),放出热量Q1kJ
1molC5H12发生反应C5H12(l)+8O2(g)→5CO2(g)+6H2O(g),放出热量Q2,则Q1<Q2,思考一下,CO燃烧是否放热,得A错误。
B.由于氮气含有氮氮三键,因此反应(Ⅰ)在常温下不容易发生,在高温或放电条件下发生,故B正确;
C.反应(II)的化学方程式为:,C正确;
D.CO2虽然无毒,但CO2可引起温室效应,D正确;
所以选A。
3.2026年5月4日,浏阳市官渡镇华盛烟花厂发生爆炸事故,引发“化学与安全”的广泛热搜。下列相关说法中错误的是
A.烟花炮竹,容易发生爆炸,为了安全,应该禁止生产
B.强氧化剂与强还原剂应该分开储存,不能混放
C.烟花表现出的五颜六色是焰色反应
D.叠氮肼铜其药物敏感度较高,具有很强的起爆能力,因摩擦、撞击也可能引发爆炸
〖答案〗A
〖解析〗
烟花炮竹,容易发生爆炸,为了安全,应该加大完全意识,禁止不安全的行为的发生。不能因噎废食,谈虎色变。所以答案为A。
4.在污水加入FeSO4、硫酸铝、聚合氯化铝等混凝剂,可使污水的细小悬浮物等聚集成较大的颗粒,然后经沉淀、过滤除去。下列说法中正确的是
A.加入的混凝剂能与水反应生成沉淀
B.加入的混凝剂与水反应生成胶体
C.Fe2+、Al3+能与悬浮物发生化学反应
D.加入的混凝剂的阴离子具有沉淀悬浮物中阳离子的能力
〖答案〗B
〖解析〗
这些混凝剂主要作用是与水反应生成胶体,利用胶体的吸附性使悬浮物聚沉。所以答案为B。
5. 工业废水中常含有不同类型的污染物,可采用不同的方法处理。下列处理措施和方法类别中都正确的是( )
选项
污染物
处理措施
方法类别
A
含Cr2O72-的废水
加FeSO4反应
氧化还原法
B
含硫酸的废水
加BaCl2反应
中和法
C
含Cu2+、Hg2+等重金属离子的废水
加Na2S沉降
沉淀法
D
含复杂有机物的废水
通过微生物代谢
生物法
〖答案〗D
〖解析〗
选项
污染物
处理措施
方法类别
A
含Cr2O72-的废水
加FeSO4反应
氧化还原法
正确
B
含硫酸的废水
加生石灰或碱性废水反应
中和法
不正确
C
含Cu2+、Hg2+等重金属离子的废水
加Na2S沉降
沉淀法
正确
D
含复杂有机物的废水
通过微生物代谢
生物法
正确
6. 工农业生产和生活中产生的污水往往含有复杂的成分,任意排放会导致土壤和水体污染,必须经过多步处理才能达排放标准。下列有关污水处理的说法中不正确的是
A.一级处理常用物理法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物
B.二级处理采用生物方法及某些化学方法,除去水中可降解有机物等污染物
C.三级处理主要采用化学方法对污水进行深度处理和净化
D.经过一级、二级、三级处理后的污水均可排放
〖答案〗D
〖解析〗
一级处理达不到排放标准,为预处理,二级处理经检验一般可以达到排放标准,对一些特殊离子要三级处理才能达到排放标准。所以D错误。
7.水体污染成为当今社会亟待解决的问题。水处理包含水的净化与消毒,以下可以用于饮用水净化处理的试剂是( )
A.澄清的石灰水[Ca(OH)2] B.明矾[Kal(SO4)2·12H2O] C.硫酸 D.纯碱(Na2CO3)
〖答案〗B
〖解析〗
饮用水净化处理的过程为加入絮凝剂明矾[KAl(SO4)2·12H2O],使悬浮的颗粒迅速沉淀,然后过滤除去不溶性杂质,加入活性炭,吸附色素和异味,加入消毒剂(氯气等)杀菌,进入住户,家庭一般通过煮沸方式降低水的硬度和杀菌;综上所述可知可以用于饮用水净化处理的试剂是明矾,B正确。
8. 硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是( )
A.把空气中的NO和NO2转化为含氮化合盐类物质,实现氮的固定
B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
D. NO2、NO、SO2均为有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因
〖答案〗C
〖解析〗
A.氨的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程,A错误;
B.汽车尾气中含有NOx、CO、碳氢化合物、PM2.5等,不含二氧化硫,B错误;
C.工业废气中的SO2可采用石灰法(加入生石灰CaO)进行脱除,发生反应2SO2+2CaO+O2=2CaSO4,C正确;
D. NO2、SO2有刺激性气味的气体,NO无法闻到气味,D错误;
故选C。
9.下列对水华、赤潮的说法中不正确的是
A.是含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域造成的
B.水中氮、磷元素过多,造成藻类疯狂生长,消耗水中溶解的氧,使水质恶化
C.应大力推广加酶含磷洗衣粉使用,减小水华现象的发生
D.水体富营养化,利于藻类的生长,但是溶解氧的消耗,不利于水中动物的生存
〖答案〗C
〖解析〗
加酶含磷洗衣粉使用,加速水体富营养化,C错误。
10.工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循无害化、减量化和资源化的原则,达到减小环境污染和资源回收利用这两个重要目的。下列行为不正确的是:
A. 秸杆、杂草不要焚烧和厨余垃圾等一起转化为沼气和有机肥料
B. 普通锌锰干电池属于一次电池,没有回收价值,可以随意丢弃
C. 废纸类、废玻璃、废金属等应分类回收再利用
D. 聚苯乙烯属于难降解的物质,随意丢弃会造成白色污染,应回收再加工
〖答案〗B
〖解析〗
A. 秸杆、杂草不要焚烧和厨余垃圾等一起转化为沼气和有机肥料,A正确;
B.普通锌锰干电池,其中的酸电解质溶液会影响土壤和水系的pH,使土壤和水系酸性化,而锰等重金属被生物吸收后,形成重金属污染,故B错误;
C. 废纸类、废玻璃、废金属等应回收利用,C正确;
D.聚苯乙烯属于难降解的物质,随意丢弃会污染环境,造成白色污染,应回收再加工,故D正确;
故选B。
二、绿色化学
1.有关绿色化学的说法中不正确的是:
A.绿色化学的核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法
B.减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质
C.绿色化学应实现从源头减少或消除环境污染
D.绿色化学能使可逆反应转化率达到100%
〖答案〗D
〖解析〗
可逆反应无法实现100%转化,D错误。
2.下列化学反应类型不能实现原子利用率为100%的是
A.化合反应 B.分解反应 C.加成反应 D.加聚反应
〖答案〗B
〖解析〗
要实现原子利用率为100%,反应物的原子全部转化为期望的最终产物,所以选B。
3. “绿色化学”最理想的是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,下列反应中符合这一思想的是( )
A.乙醇催化氧制乙醛:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
B.合成甲基丙烯酸甲酯:CH3C≡CH+CO+CH3OH→CH2==C(CH3)COOCH3
C.乙烯制备1,2-二溴乙烷:CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br
D.工业生产环氧乙烷:2CH2=CH2+O22
〖答案〗A
〖解析〗
原子利用率为100%的化学反应类型:化合反应、加成反应、加聚反应,所以答案为A。
4.下列反应符合原子经济性反应这一特点的是( )
A.工业炼钨WO3 + 3H2W + 3H2O
B.实验室制取O2:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
C.用生石灰制熟石灰CaO+H2O=Ca(OH)2
D.实验室制取氢气Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
〖答案〗C
〖解析〗
A、工业炼钨,置换反应,并没有达到原料物质中的所有原子完全利用,全部转入期望产物,选项A错误;
B、2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑,反应后有三种产物,不符合“绿色化学”的思想,选项B错误;
C、反应物中的原子全部转化为产物,生成物只有一种,符合“绿色化学”的思想,选项C正确;
D、反应后有两种产物,不符合“绿色化学”的思想,选项D错误。
答案选C。
5. “绿色化学”的核心思想就是从源头减少或消除污染,下列方法违背这一理念的是
A. 制CuSO4:铜与浓硫酸反应改成先将Cu氧化成CuO后再与稀硫酸反应
B.工业制硝酸:在吸收塔内不断补充空气,尾气用碱性吸收
C.把煤气灶改成烧天然气灶时,应调大进风口,让天然气完全燃烧
D.不生产或禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥,防止水体富营养化
〖答案〗D
〖解析〗
化学是为人类服务的,不是人为制造麻烦,D错误。
6.反应CH3COOH+HOC2H5=CH3COOC2H5+H2O,80gCH3COOH与46g HOC2H5经过反应制得CH3COOC2H544g,下列相关说法中不正确的是
A.反应的产率为50% B.乙酸转化率为37.5%
C.原子利用率约为34.92% D. 原子利用率约为83.02%
〖答案〗C
〖解析〗
CH3COOH+HOC2H5=CH3COOC2H5+H2O
60 46 88 18
80 46 44
乙酸过量,实际反应的乙酸为30g,产率为:44g/88g=50%,乙酸转化率为30g/80g=37.5%原子利用率为88/(88+18)=83.02%,答案为C。
7.(P122页,教材习题改编) 某城镇的生产和生活区的分布情况如下图所示,河流中a、b、c、d处某次水样抽测结果如下表所示。
测量项目
地点
a
b
c
d
水温/0C
15
18
26
25
pH
6
8
5
5
溶解氧量/(mg/L)
11
9
7
3
(1)导致b、c处水样pH变化的原因可能是 。
(2)b、c两处水温明显高于a,其原因是 。
(3)d处鱼类大量减少,产生这种现象的原因可能是 。
〖答案〗
(1)b处石灰厂排出的工业废水中含有Ca(OH)2等碱性物质使pH偏高,c处火力发电厂净化烟气的酸性废水治理未达标就排放使pH偏低
(2)烧制石灰,火力发电,使用大量的燃料,石灰与水反应是放热反应
(3)化肥厂使得d处河水富营养化,导致鱼类缺氧死亡
〖解析〗
(1)根据表格数据可知,b处水样pH较高,偏碱性,可能是石灰厂排出的工业废水中含有Ca(OH)2等碱性物质造成的,而c处水样pH较低偏酸性,可能是火力发电厂净化烟气的酸性废水治理未达标就排放。
(2)烧制石灰,火力发电,使用大量的燃料,石灰与水反应是放热反应。所以水温升高。
(3)化肥厂使得d处河水富营养化,水温较高,适于藻类等水生植物生长,河水中溶氧量被大量消耗,导致鱼类缺氧死亡,因此d处鱼类大量减少。
8.酸雨防治是全球性的难题,2026年美伊战争,伊朗下过酸雨。
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
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.63
4.56
4.55
4.55
该酸雨主要石油完全燃烧,产生的,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)。
②2026年美伊战争,主要争夺能源-石油。随着汽车的广泛使用,其排放的氮氧化合物(用NOx表示)也成为酸雨形成的重要原因,在机动车发动机中产生NOx的主要原因是 。
③利用氨水可以将SO2和NO2吸收并制得氮肥“肥田粉”,其原理如下图流程所示。
NO2被吸收的离子方程式是 。
〖答案〗
(1) ① 2H2SO3+O2=2H2SO4 ②空气中的在高温下被氧化 ③2NO2+4HSO3-=N2+4SO42-+4H+
〖解析〗
(1)①在放置过程中pH减小,说明可能是SO2引起的酸雨,二氧化硫与水反应生成亚硫酸,在放置过程中亚硫酸被氧化成硫酸,溶液的酸性增强,故答案为:2H2SO3+O2=2H2SO4;
②车尾气中氮的氧化物是由空气中的氮气在高温下与氧气反应生成。
③根据流程图,NO2跟NH4HSO3溶液反应放出N2,同时NH4HSO3被氧化成硫酸铵,发生的反应为:2NO2+4HSO3-=N2+4SO42-+4H+;
9.(P122页教材习题改编) 空气质量已经是政府和公众普遍关注的问题。
(1)目前,环保部门监测和公布的大气污染物主要有 和悬浮颗粒物等;
(2)在汽油中加入四乙基铅(结构如图所示)可以提高汽油的抗爆震性能,但我国已明令禁止生产、销售和使用含铅汽油。
①四乙基铅抗抗爆震的原理:Pb(C2H5)4→·Pb(C2H5)3+·C2H5,这些自由基会清除其他自由基,通过自由基反应,从而不致过早开始燃烧,使点燃适当地延迟。Pb(C2H5)4→·Pb(C2H5)3+·C2H5的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
②四乙基铅是 化合物,为剧烈的神经毒物,易侵犯中枢神经系统。四乙基铅被肺吸收的速度很快,所以经肺是四乙基铅的主要入侵途径。其次因四乙基铅是脂溶性化合物,所以也比较容易被皮肤及粘膜所吸收。
③次生污染,四乙基铅不完全燃烧,会产生CO、PbO,请写出方程式:
,铅以颗粒物形式随汽车尾气排放到环境中,沉积于土壤、水体和植物表面。沉积的铅颗粒可能因风力作用重新进入大气,形成二次气溶胶污染。铅在土壤中累积,被植物根系吸收,进入食物链。
(3)无铅汽油中常加入结构如下图的物质(甲基叔丁基醚)作为抗爆震剂
④此物质的分子式为
⑤此物质与CH3-O-CH3是 。
⑥此物质的同分异体有很多种,其中主链碳原子数目为5个碳原子的同分异构体有 种。(4)控制城镇空气污染可以从以下几个方面考虑:工业源控制、交通源控制、生活源控制、扬尘污染控制、区域传输污染控制。控制城镇空气污染需要从多个方面综合考虑,采取有效措施,以实现空气质量的持续改善。某地区已探明蕴藏着丰富的赤铁矿、煤、石灰石、和黏土。请根据下图进行分析,并回答相关问题:
⑦适应建炼铁厂的是 。
⑧水泥厂是图中的 处,从三废利用上考虑,A、B、C产生的废渣应该用于生产水泥。
〖答案〗
(1)SO2、NOx
(2)①吸热 ②重金属 ③2Pb(C2H5)4+19O2→2PbO+16CO+20H2O
(3)④C5H12O ⑤同系物 ⑥3种
(4)⑦C⑧D
〖解析〗
(1)目前,环保部门监测和公布的大气污染物主要有SO2、NOx和悬浮颗粒物等;
(2)①Pb(C2H5)4→·Pb(C2H5)3+·C2H5化学键为裂,吸收能量,所以该反应是吸热(填“放热”或“吸热”)反应。
②四乙基铅是重金属的化合物。
③次生污染,四乙基铅不完全燃烧,会产生CO、PbO,请写出方程式:
2Pb(C2H5)4+19O2→2PbO+16CO+20H2O。
(3)
④此物质的分子式为C5H12O
⑤此物质与CH3-O-CH3是同系物。
⑥此物质的同分异体有很多种,其中主链碳原子数目为5个碳原子的同分异构体有3种。
CH3CH2CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH2CH(OH)CH3、CH3CH2CH(OH)CH2CH3三种。
(4)
⑦适应建炼铁厂的是C。
⑧水泥厂是图中的 D处,从三废利用上考虑,A、B、C产生的废渣应该用于生产水泥。
三、以上各部分知识的综合应用
1. 水是生命之源。城市生活用水经自来水厂净化处理的过程如图。下列说法错误的是
A.常用絮凝剂有硫酸亚铁、明矾、聚合氯化铝等,原理是产生胶体,吸附悬浮物
B.通过反应沉淀池、过滤池,沉淀并除去水中不溶性杂质
C.吸附池内常用活性炭吸附色素并除去异味
D.自来水厂常用SO2、KMnO4进行消毒
〖答案〗D
〖解析〗
A.常用絮凝剂有硫酸亚铁、明矾、聚合氯化铝等,原理是产生胶体,吸附悬浮物,A正确;
B.反应沉淀池中加入絮凝剂,吸附水中悬浮杂质而加速其沉淀,过滤把不溶于水的固体与液体分离,除去水中不溶性杂质,故B正确;
C.活性炭具有吸附性,吸附池内常用活性炭吸附色素并除去异味,故C正确;
D.自来水厂常用氯气、二氧化氯、次氯酸钠、漂白粉、臭氧等进行消毒,故D不正确;
选D。
2. 以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是( )
选项
氧化物
环境问题
主要来源
A
SO2
酸雨
化石燃料的燃烧,含硫矿物的冶炼
B
CO2
温室效应
汽车尾气的排放
C
NO2
光化学烟雾
硝酸工厂尾气的排放
D
CO
酸雨
汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧
〖答案〗A
〖解析〗
选项
氧化物
环境问题
主要来源
A
SO2
酸雨
化石燃料的燃烧,含硫矿物的冶炼
正确
B
CO2
温室效应
化石燃料的燃烧
错误
C
NO2
光化学烟雾
汽车尾气的排放
错误
D
CO
无色无味有毒气体
汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧
错误
3. 汽车尾气催化转化装置的工作原理如图所示。下列说法中,不正确的是
A.汽车尾气中含有的CO和NO都是大气污染物
B.使用催化转化装置可减少汽车尾气对大气的污染
C.该过程把NO转化N2
D.该过程中会发生反应:
〖答案〗D
〖解析〗
A.汽车尾气中含有的CO有毒气体是大气污染物,NO是形成酸雨和光化学烟雾的气体,也是大气污染物,A正确;
B.使用催化装置可以将大气污染物转换为无污染的气体氮气和二氧化碳,能减少汽车尾气对大气的污染,B正确;
C.该过程把NO转化N2, C正确;
D.如图所示,在催化剂的作用下,二氧化氮和一氧化碳反应生成了氮气和二氧化碳,反应方程式:,D不正确;
答案选D。
4. “碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能最直接有效促进碳中和的是
A.开采海底可燃冰作为新能源 B.研发催化剂将CO2转化为甲醇
C.将重油裂化获得汽油用作燃料 D.通过煤清洁技术减少煤燃烧产生的污染
〖答案〗B
〖解析〗
A.开采海底可燃冰作为新能源,燃烧生成二氧化碳,不能促进碳中和,故A不符合题意;
B.研发催化剂将CO2转化为甲醇,减少二氧化碳排放量,促进碳中和,故B符合题意;
C.将重油裂化获得汽油用作燃料,二氧化碳排放量没有减少,不能促进碳中和,故C不符合题意;
D.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染,只是减少了SO2的排放,并没有减少CO2的排放,没有促进碳中和,故D不符合题意;故答案为:B。
5. 汽车排放的尾气中含有NOx,NOx是城市大气污染的主要污染物之一,在日光照射下,NOx发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。反应过程为①2NO2→2NO+2O,②2NO+O2→2NO2,③O+O2→O3,下列对该反应过程及生成物叙述不正确的是( )
A. NO、NO2起催化剂作用 B.催化剂不参加化学反应,反应前后质量与性质均不变
C. 总反应为:3O22O3 D. O2与O3互为同素异形体
〖答案〗B
〖解析〗
总反应方程式的写法是将分反应方程式的反应物和反应物放在一块,生成物和生成物放在一块,反应物与生成物中相同的物质分子要抵消后,反应前后质量化学性质不变的是催化剂。所以不正确的是B。
6.“以废治废”是基于绿色化学观念治理污染的思路。用工业废碱渣(主要成分为Na2CO3)吸收烟气中的SO2,得到亚硫酸钠(Na2SO3)粗品,其工艺流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.操作①、④均为过滤
B.由含SO2的烟气形成的酸雨在空气中放置一段时间酸性减弱
C.亚硫酸钠粗品中不可能含有Na2SO4
D.操作③发生反应的化学方程式为NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O
〖答案〗D
〖解析〗
A.操作①是加水溶解后再过滤,④为过滤,A错误;
B.由含SO2的烟气形成的酸雨中含有H2SO3,在空气中放置一段时间H2SO3被氧化为H2SO4,弱酸变为强酸,酸性增强,B错误;
C.Na2SO3易被氧气氧化为Na2SO4,则亚硫酸钠粗品中可能含有Na2SO4,C错误;
D.操作③是向亚硫酸氢钠溶液中加入氢氧化钠生成亚硫酸钠和水,化学方程式为NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O,D正确。
7.乙烯大量用来生产环氧乙烷,生产工艺主要有两种,然后利用环氧乙烷制备乙二醇。
I.下面是制备环氧乙烷的工艺:
工艺一:氯代乙醇法:
反应1:CH2=CH2+Cl2+H2O→ClCH2CH2OH+HCl;
反应2:2 ClCH2CH2OH+ Ca(OH)2→2+ CaCl2+2H2O;
总反应为:反应3:CH2=CH2+Cl2+Ca(OH)2→+CaCl2+H2O;
工艺二:银作催化剂的方法:
反:4:2CH2=CH2+O2。
试回答下列问题:
(1)反应3的原子利用率为(保留四位有效数字) ;
(2)原子利用率最高的反应是:
A.反应1 B.反应2 C.反应3 D.反应4
(3)反应1的转化率为80%,反应II的转化率为60%,则反应3的转化率为
II.环氧乙烷与水直接化合生成乙二醇:
(4)下列有关乙二醇的性质猜测可能错误的是
A.能与金属钠反应产生氢气
B.加热条件下用铜催化可与氧气反应生成OHC-CHO
C.加入到酸性高锰钾溶液中振荡,没有明显的现象
D.加入加入浓硫酸、乙酸一定加热,可能产生酯类物质
〖答案〗
(1)34.11%
(2)D
(3)48%
(4)C
〖解析〗
(1)44/129≈34.11%
(2)只有反应4的产物为一种,原子利用率为100%,所以为反应4。
(3)反应3的转化率为80%×60%=48%。
(4)下列有关乙二醇的性质猜测可能错误的是 C
A.能与金属钠反应产生氢气,A正确;
B.加热条件下用铜催化可与氧气反应生成OHC-CHO,B正确;
C.加入到酸性高锰钾溶液中振荡,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C错误;
D.加入加入浓硫酸、乙酸一定加热,可能产生酯类物质,D正确。
8. 高浓度氨氮废水会造成河流及湖泊的富营养化。某氮肥厂处理氨氮废水的方案如图。
(1) “pH调节池”加入“NaOH溶液”时发生反应的离子方程式是__________________________________________________________。
(2) “氧化池”中溶液pH对NaClO去除能力的影响如图。已知:HClO的氧化性比NaClO强。当pH大于8时,氨氮去除率随pH升高而降低,可能原因是_______________________________________________________________。
(3)“氧化池”中NH3·H2O中与NaClO发生反应的离子方程式为:
____________________________________。
(4) “氧化池”中NH3·H2O中与Cl2发生反应的离子方程式为:
____________________________________。
(5) “硝化池”是在微生物硝化菌(亚硝酸菌和硝酸菌)作用下实现NH→
NO→NO的转化,根据下图判断使用亚硝酸菌的最佳条件为_________________________________________________。
(6) “反硝化池”是在一定条件下向废水中加入有机物甲醇(CH3OH),与NO共同作用转化为CO2 、N2 而排放,理论上反应生成的CO2与N2的物质的量之比为________。
〖答案〗
(1) NH+OH-⥫⥬NH3·H2O
(2)溶液碱性增强,HClO转化为氧化性弱的ClO-
(3)3ClO-+2NH3·H2O===N2↑+3Cl-+5H2O
(4)3Cl2+2NH3·H2O =6Cl-+N2+H2O+6H+或3Cl2+2NH4+=6Cl-+N2+8H+
(5) pH=8、温度为32 ℃
(6)5∶3
〖解析〗
(1) “pH调节池”加入“NaOH溶液”时发生反应的离子方程式是,NH4+与OH-的反应,离子方程式为NH+OH-⥫⥬NH3·H2O
(2) “氧化池”中溶液pH对NaClO去除能力的影响如图。已知:HClO的氧化性比NaClO强。当pH大于8时,氨氮去除率随pH升高而降低,可能原因是HClO+NaOH=NaClO+H2O, 所以答案为:溶液碱性增强,HClO转化为氧化性弱的ClO-。
(3)“氧化池”中NH3·H2O中与NaClO发生反应的离子方程式为:
3ClO-+2NH3·H2O===N2↑+3Cl-+5H2O。
(4) “氧化池”中NH3·H2O中与Cl2发生反应的离子方程式为:
3Cl2+2NH3·H2O =6Cl-+N2+H2O+6H+或3Cl2+2NH4+=6Cl-+N2+8H+
(5) “硝化池”是在微生物硝化菌(亚硝酸菌和硝酸菌)作用下实现NH→
NO→NO的转化,根据下图判断使用亚硝酸菌的最佳条件为:pH=8、温度为32 ℃。
(6) “反硝化池”是在一定条件下向废水中加入有机物甲醇(CH3OH),与NO共同作用转化为CO2 、N2 而排放,理论上反应生成的CO2与N2的物质的量之比为反应为5CH3OH+6NO3-+6H+=5CO2+3N2+13H2O,答案为5:3。
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第八章化学与可持续发展第三节环境保护与绿色化学
一、化学与环境保护
1.人类和其他生物生存共同构成了地球生态系统。下列说法不正确的是
A. 大气污染物主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及携带的颗粒物。
B. 生物圈与大气圈、水圈和岩石圈只是不断地进行物质的交换
C.人类开发和利用自然资源会破坏生态环境
D.人类的工农业生产和生活会造成环境污染
2.认真分析化石燃料燃烧产生的污染物,经过复杂的变化形成次生污染物,下列分析可能不正确的是
A.NOx、SO2会形成酸雨 B.烟尘、NOx会形成光化学烟雾
C.烟尘、水蒸气、有机物等会形成雾霾 D.绿色化学的核心就是“先污染再治理”
3. 燃油汽车行驶中会产生、等多种污染物。下图为汽车发动机及催化转化器中发生的部分化学反应,其中丙为汽油,其成分如C5H12。以下判断错误的是
A.1molC5H12发生反应2C5H12(l)+11O2(g)→10CO(g)+12H2O(g),放出热量Q1kJ
1molC5H12发生反应C5H12(l)+8O2(g)→5CO2(g)+6H2O(g),放出热量Q2,则Q1>Q2
B.反应(Ⅰ)在放电或高温下容易发生
C.反应(II)的化学方程式为:
D.CO2虽然无毒,但CO2可引起温室效应
3.2026年5月4日,浏阳市官渡镇华盛烟花厂发生爆炸事故,引发“化学与安全”的广泛热搜。下列相关说法中错误的是
A.烟花炮竹,容易发生爆炸,为了安全,应该禁止生产
B.强氧化剂与强还原剂应该分开储存,不能混放
C.烟花表现出的五颜六色是焰色反应
D.叠氮肼铜其药物敏感度较高,具有很强的起爆能力,因摩擦、撞击也可能引发爆炸
4.在污水加入FeSO4、硫酸铝、聚合氯化铝等混凝剂,可使污水的细小悬浮物等聚集成较大的颗粒,然后经沉淀、过滤除去。下列说法中正确的是
A.加入的混凝剂能与水反应生成沉淀
B.加入的混凝剂与水反应生成胶体
C.Fe2+、Al3+能与悬浮物发生化学反应
D.加入的混凝剂的阴离子具有沉淀悬浮物中阳离子的能力
5. 工业废水中常含有不同类型的污染物,可采用不同的方法处理。下列处理措施和方法类别中都正确的是( )
选项
污染物
处理措施
方法类别
A
含Cr2O72-的废水
加FeSO4反应
氧化还原法
B
含硫酸的废水
加BaCl2反应
中和法
C
含Cu2+、Hg2+等重金属离子的废水
加Na2S沉降
沉淀法
D
含复杂有机物的废水
通过微生物代谢
生物法
6. 工农业生产和生活中产生的污水往往含有复杂的成分,任意排放会导致土壤和水体污染,必须经过多步处理才能达排放标准。下列有关污水处理的说法中不正确的是
A.一级处理常用物理法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物
B.二级处理采用生物方法及某些化学方法,除去水中可降解有机物等污染物
C.三级处理主要采用化学方法对污水进行深度处理和净化
D.经过一级、二级、三级处理后的污水均可排放
7.水体污染成为当今社会亟待解决的问题。水处理包含水的净化与消毒,以下可以用于饮用水净化处理的试剂是( )
A.澄清的石灰水[Ca(OH)2] B.明矾[Kal(SO4)2·12H2O] C.硫酸 D.纯碱(Na2CO3)
8. 硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是( )
A.把空气中的NO和NO2转化为含氮化合盐类物质,实现氮的固定
B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
D. NO2、NO、SO2均为有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因
9.下列对水华、赤潮的说法中不正确的是
A.是含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域造成的
B.水中氮、磷元素过多,造成藻类疯狂生长,消耗水中溶解的氧,使水质恶化
C.应大力推广加酶含磷洗衣粉使用,减小水华现象的发生
D.水体富营养化,利于藻类的生长,但是溶解氧的消耗,不利于水中动物的生存
10.工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循无害化、减量化和资源化的原则,达到减小环境污染和资源回收利用这两个重要目的。下列行为不正确的是:
A. 秸杆、杂草不要焚烧和厨余垃圾等一起转化为沼气和有机肥料
B. 普通锌锰干电池属于一次电池,没有回收价值,可以随意丢弃
C. 废纸类、废玻璃、废金属等应分类回收再利用
D. 聚苯乙烯属于难降解的物质,随意丢弃会造成白色污染,应回收再加工
二、绿色化学
1.有关绿色化学的说法中不正确的是:
A.绿色化学的核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法
B.减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质
C.绿色化学应实现从源头减少或消除环境污染
D.绿色化学能使可逆反应转化率达到100%
2.下列化学反应类型不能实现原子利用率为100%的是
A.化合反应 B.分解反应 C.加成反应 D.加聚反应
3. “绿色化学”最理想的是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,下列反应中符合这一思想的是( )
A.乙醇催化氧制乙醛:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
B.合成甲基丙烯酸甲酯:CH3C≡CH+CO+CH3OH→CH2==C(CH3)COOCH3
C.乙烯制备1,2-二溴乙烷:CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br
D.工业生产环氧乙烷:2CH2=CH2+O22
4.下列反应符合原子经济性反应这一特点的是( )
A.工业炼钨WO3 + 3H2W + 3H2O
B.实验室制取O2:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
C.用生石灰制熟石灰CaO+H2O=Ca(OH)2
D.实验室制取氢气Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
5. “绿色化学”的核心思想就是从源头减少或消除污染,下列方法违背这一理念的是
A. 制CuSO4:铜与浓硫酸反应改成先将Cu氧化成CuO后再与稀硫酸反应
B.工业制硝酸:在吸收塔内不断补充空气,尾气用碱性吸收
C.把煤气灶改成烧天然气灶时,应调大进风口,让天然气完全燃烧
D.不生产或禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥,防止水体富营养化
6.反应CH3COOH+HOC2H5=CH3COOC2H5+H2O,80gCH3COOH与46g HOC2H5经过反应制得CH3COOC2H544g,下列相关说法中不正确的是
A.反应的产率为50% B.乙酸转化率为37.5%
C.原子利用率约为34.92% D. 原子利用率约为83.02%
7.(P122页,教材习题改编) 某城镇的生产和生活区的分布情况如下图所示,河流中a、b、c、d处某次水样抽测结果如下表所示。
测量项目
地点
a
b
c
d
水温/0C
15
18
26
25
pH
6
8
5
5
溶解氧量/(mg/L)
11
9
7
3
(1)导致b、c处水样pH变化的原因可能是 。
(2)b、c两处水温明显高于a,其原因是 。
(3)d处鱼类大量减少,产生这种现象的原因可能是 。
8.酸雨防治是全球性的难题,2026年美伊战争,伊朗下过酸雨。
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
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.63
4.56
4.55
4.55
该酸雨主要石油完全燃烧,产生的,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)。
②2026年美伊战争,主要争夺能源-石油。随着汽车的广泛使用,其排放的氮氧化合物(用NOx表示)也成为酸雨形成的重要原因,在机动车发动机中产生NOx的主要原因是 。
③利用氨水可以将SO2和NO2吸收并制得氮肥“肥田粉”,其原理如下图流程所示。
NO2被吸收的离子方程式是 。
9.(P122页教材习题改编) 空气质量已经是政府和公众普遍关注的问题。
(1)目前,环保部门监测和公布的大气污染物主要有 和悬浮颗粒物等;
(2)在汽油中加入四乙基铅(结构如图所示)可以提高汽油的抗爆震性能,但我国已明令禁止生产、销售和使用含铅汽油。
①四乙基铅抗抗爆震的原理:Pb(C2H5)4→·Pb(C2H5)3+·C2H5,这些自由基会清除其他自由基,通过自由基反应,从而不致过早开始燃烧,使点燃适当地延迟。Pb(C2H5)4→·Pb(C2H5)3+·C2H5的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
②四乙基铅是 化合物,为剧烈的神经毒物,易侵犯中枢神经系统。四乙基铅被肺吸收的速度很快,所以经肺是四乙基铅的主要入侵途径。其次因四乙基铅是脂溶性化合物,所以也比较容易被皮肤及粘膜所吸收。
③次生污染,四乙基铅不完全燃烧,会产生CO、PbO,请写出方程式:
,铅以颗粒物形式随汽车尾气排放到环境中,沉积于土壤、水体和植物表面。沉积的铅颗粒可能因风力作用重新进入大气,形成二次气溶胶污染。铅在土壤中累积,被植物根系吸收,进入食物链。
(3)无铅汽油中常加入结构如下图的物质(甲基叔丁基醚)作为抗爆震剂
④此物质的分子式为
⑤此物质与CH3-O-CH3是 。
⑥此物质的同分异体有很多种,其中主链碳原子数目为5个碳原子的同分异构体有 种。(4)控制城镇空气污染可以从以下几个方面考虑:工业源控制、交通源控制、生活源控制、扬尘污染控制、区域传输污染控制。控制城镇空气污染需要从多个方面综合考虑,采取有效措施,以实现空气质量的持续改善。某地区已探明蕴藏着丰富的赤铁矿、煤、石灰石、和黏土。请根据下图进行分析,并回答相关问题:
⑦适应建炼铁厂的是 。
⑧水泥厂是图中的 处,从三废利用上考虑,A、B、C产生的废渣应该用于生产水泥。
三、以上各部分知识的综合应用
1. 水是生命之源。城市生活用水经自来水厂净化处理的过程如图。下列说法错误的是
A.常用絮凝剂有硫酸亚铁、明矾、聚合氯化铝等,原理是产生胶体,吸附悬浮物
B.通过反应沉淀池、过滤池,沉淀并除去水中不溶性杂质
C.吸附池内常用活性炭吸附色素并除去异味
D.自来水厂常用SO2、KMnO4进行消毒
2. 以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是( )
选项
氧化物
环境问题
主要来源
A
SO2
酸雨
化石燃料的燃烧,含硫矿物的冶炼
B
CO2
温室效应
汽车尾气的排放
C
NO2
光化学烟雾
硝酸工厂尾气的排放
3. 汽车尾气催化转化装置的工作原理如图所示。下列说法中,不正确的是
A.汽车尾气中含有的CO和NO都是大气污染物
B.使用催化转化装置可减少汽车尾气对大气的污染
C.该过程把NO转化N2
D.该过程中会发生反应:
4. “碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能最直接有效促进碳中和的是
A.开采海底可燃冰作为新能源 B.研发催化剂将CO2转化为甲醇
C.将重油裂化获得汽油用作燃料 D.通过煤清洁技术减少煤燃烧产生的污染
5. 汽车排放的尾气中含有NOx,NOx是城市大气污染的主要污染物之一,在日光照射下,NOx发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。反应过程为①2NO2→2NO+2O,②2NO+O2→2NO2,③O+O2→O3,下列对该反应过程及生成物叙述不正确的是( )
A. NO、NO2起催化剂作用 B.催化剂不参加化学反应,反应前后质量与性质均不变
C. 总反应为:3O22O3 D. O2与O3互为同素异形体
6.“以废治废”是基于绿色化学观念治理污染的思路。用工业废碱渣(主要成分为Na2CO3)吸收烟气中的SO2,得到亚硫酸钠(Na2SO3)粗品,其工艺流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.操作①、④均为过滤
B.由含SO2的烟气形成的酸雨在空气中放置一段时间酸性减弱
C.亚硫酸钠粗品中不可能含有Na2SO4
D.操作③发生反应的化学方程式为NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O
7.乙烯大量用来生产环氧乙烷,生产工艺主要有两种,然后利用环氧乙烷制备乙二醇。
I.下面是制备环氧乙烷的工艺:
工艺一:氯代乙醇法:
反应1:CH2=CH2+Cl2+H2O→ClCH2CH2OH+HCl;
反应2:2 ClCH2CH2OH+ Ca(OH)2→2+ CaCl2+2H2O;
总反应为:反应3:CH2=CH2+Cl2+Ca(OH)2→+CaCl2+H2O;
工艺二:银作催化剂的方法:
反:4:2CH2=CH2+O2。
试回答下列问题:
(1)反应3的原子利用率为(保留四位有效数字) ;
(2)原子利用率最高的反应是:
A.反应1 B.反应2 C.反应3 D.反应4
(3)反应1的转化率为80%,反应II的转化率为60%,则反应3的转化率为
II.环氧乙烷与水直接化合生成乙二醇:
(4)下列有关乙二醇的性质猜测可能错误的是
A.能与金属钠反应产生氢气
B.加热条件下用铜催化可与氧气反应生成OHC-CHO
C.加入到酸性高锰钾溶液中振荡,没有明显的现象
D.加入加入浓硫酸、乙酸一定加热,可能产生酯类物质
8. 高浓度氨氮废水会造成河流及湖泊的富营养化。某氮肥厂处理氨氮废水的方案如图。
(1) “pH调节池”加入“NaOH溶液”时发生反应的离子方程式是__________________________________________________________。
(2) “氧化池”中溶液pH对NaClO去除能力的影响如图。已知:HClO的氧化性比NaClO强。当pH大于8时,氨氮去除率随pH升高而降低,可能原因是_______________________________________________________________。
(3)“氧化池”中NH3·H2O中与NaClO发生反应的离子方程式为:
____________________________________。
(4) “氧化池”中NH3·H2O中与Cl2发生反应的离子方程式为:
____________________________________。
(5) “硝化池”是在微生物硝化菌(亚硝酸菌和硝酸菌)作用下实现NH→
NO→NO的转化,根据下图判断使用亚硝酸菌的最佳条件为_________________________________________________。
(6) “反硝化池”是在一定条件下向废水中加入有机物甲醇(CH3OH),与NO共同作用转化为CO2 、N2 而排放,理论上反应生成的CO2与N2的物质的量之比为________。
学科网(北京)股份有限公司
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