高中化学人教版新教材必修第二册 第八章第三节 环境保护与绿色化学 作业 (1)54

第三节环境保护与绿色化学
基础达标
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．某冶金厂废水的pH为4.5，含超标10倍的Pb2＋。

该厂处理废水的下列设计中，比较合理的是(D)
A．用离子交换法除去Pb2＋
B．在废水中加硫酸，生成PbSO4沉淀
C．在废水中加NaOH，调节pH到11.0，使Pb2＋转化为氢氧化物沉淀
D．在废水中加石灰，调节pH到11.0，使Pb2＋转化为氢氧化物沉淀
解析：用离子交换法费用高，不经济，A不选；用H2SO4会引入H＋，pH下降，B不选；用NaOH使碱性增强，且费用高，不选C；石灰价格便宜，且能达到处理效果，选D。

2．绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。

原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。

在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是(C)
3．下列有关“绿色化学”及“绿色食品”的描述均正确的组合是(A)
①“绿色化学”是指绝对无污染的化学过程②“绿色化学”是指依靠绿色植物来完成的化学过程③“绿色化学”是没有或尽可能少污染的化学过程④“绿色化学”是人们理想中的化学过程，无法实现⑤治理工业“三废”属于“绿色化学”范畴⑥合理施用农药属于“绿色化学”
⑦加强环境监测属于“绿色化学”过程⑧开发利用氢能源属于“绿色化学”⑨富含叶绿素的食品属于“绿色食品”⑩新鲜的蔬菜属于“绿色食品”⑥无污染的安全、优质、营养类食品属于“绿色食品”⑩贴有“绿色”防伪标志的食品属于“绿色食品”
A．③⑧⑪B．①②③⑤⑥⑧⑩
C．②⑥⑦⑨D．④
解析：①～⑧是对绿色化学的叙述。

绿色化学的核心是从源头上减少或消除工业生产对环境的污染，强调最理想的原料经济性原则和污染物的零排放。

所以①中的“绝对无污染”、②中的“依靠绿色植物”、④中的“无法实现”、⑤中的“治理三废”、⑥中的“合理施用农药”、⑦中的“加强环境监测”等内容都是错误的或不属于绿色化学范畴，③、⑧正确。

⑨～⑫是对绿色食品的描述，只有⑪正确。

二、非选择题
4.20世纪90年代初，国际上提出了“预防污染”这一新概念。

绿色化学是“预防污染”的根本手段，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各个环节中都实现净化和无污染。

(1)下列各项属于“绿色化学”要求的是__D__(填字母，下同)。

A ．处理废弃物
B ．治理污染点
C ．减少有毒物
D ．杜绝污染源 (2)某化工厂排放的污水中含有Mg 2＋、Fe 3＋、Cu 2＋、Hg 2＋四种离子。

某三位学生分别设计
了从该污染水中回收纯净的金属铜的方案。

在制得纯铜的方案中，哪一步操作会导致环境污染？__第③步__。

应增加哪些措施防止污染？__增加冷凝回收装置__。

解析：(1)根据题干描述，绿色化学是“预防污染”的根本手段，因此应从“源头”上杜绝。

(2)第③步中，由于汞的沸点低、易挥发、有毒，因此会造成环境污染。

5．以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题，请根据已知信息回答下列问题：
(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是__AD__(填字母)。

A ．CH 2==CH 2＋HCl ―→CH 3CH 2Cl
B ．CH 3CH 2OH ＋HCl ——→催化剂CH 3CH 2Cl ＋H 2O
C ．CH 3CH 3＋Cl 2——→光CH 3CH 2Cl ＋HCl
D ．CH 2==CHCl ＋H 2——→催化剂
CH 3CH 2Cl
由上述四个反应可归纳出，原子经济性最高的是__加成反应__(填反应类型)。

(2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。

ClO 2是一种性能优良的消毒剂，它可将废水中少量的CN -等有毒的酸根离子氧化而除去。

请写出用ClO 2将废水中的CN -氧化
成无毒气体的离子方程式：__2ClO2＋2CN-==2CO2＋N2＋2Cl-__，该方法的优点是__产物为无毒无害的Cl-、CO2和N2__。

(3)某饮用水厂由天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图如下：
活性炭的作用是__吸附水中的有机物(或除去水中的异味)__；O3消毒的优点是__反应产物无毒无害__。

解析：(1)原子经济性高，即理论上原子的利用率尽可能达到100%，没有副产物。

A、D 两项中的原子利用率都是100%。

(2)把CN-氧化成无毒气体，说明C、N分别生成了CO2、N2，ClO2的还原产物应该是无毒的Cl-。

(3)活性炭能吸附水中的有机物，从而除去异味。

用O3消毒时，其产物为无毒无害的O2。

能力提升
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．下列环保建议中，不符合“绿色化学”思想的是(CD)
A．提倡生活垃圾分类收集
B．用天然气代替汽油和柴油作发动机燃料
C．未经处理的工业废水和生活污水的任意排放
D．使用添加剂抑制水中所有动植物的生长
2．下列不利于“清水蓝天”工程实施的是(A)
A．将废旧电池深埋，防止污染环境
B．加强城市生活污水脱氮除磷处理，遏制水体富营养化
C．积极推广太阳能、风能、地热能及水能等的使用，减少化石燃料的使用
D．农作物秸秆收割后可发酵制造沼气和农家肥
解析：废旧电池作深埋处理会污染土壤，A错误；加强城市生活污水脱氮除磷处理，遏制水体富营养化，有利于保护水资源，B正确；积极推广清洁能源的使用，减少化石燃料的使用，有利于保护环境，C正确；农作物收割后留下的秸秆发酵后作为农家肥，可循环使用，不产生污染，符合“绿色化学”理念，D正确。

3．造成雾霾的重要原因之一是汽车尾气的排放，汽车加装尾气处理装置可以减少有害尾气的排放。

在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如下图所示。

下列说法错误的是(BC)
A ．NO 2是该过程的中间产物
B ．汽车尾气的主要污染成分为CO 2和NO
C ．NO 和O 2必须在催化剂表面才能反应
D ．该催化转化的总反应方程式：2NO ＋O 2＋4CO 催化剂4CO 2＋N 2
解析：由题目提供的图可知：2NO ＋O 2==2NO 2,2NO 2＋4CO 催化剂4CO 2＋N 2，NO 2是该
过程的中间产物，故A 正确：汽油不完全燃烧可生成CO ，空气中的氮气在气缸中放电条件下可生成NO ，汽车尾气的主要污染成分是CO 、NO 、NO 2等，故B 正确；NO 和O 2在常温下就能反应生成NO 2，故C 错误；该反应的反应物是NO 、O 2、CO ，生成物是CO 2、N 2，反应条件是催化剂，所以该反应方程式2NO ＋O 2＋4CO
催化剂4CO 2＋N 2，故D 正确。

二、非选择题
4．SO 2是常见的大气污染物之一，我国规定空气中SO 2含量不得超过0.02 mg·L -1。

(1)酸雨是降水呈酸性(pH 小于5.6)的统称，个别地方甚至低于2.1(食醋的pH ＝3)。

引起酸雨的罪魁祸首是大气中的SO 2和氮的氧化物。

它们的主要来源是煤和石油的燃烧，全世界每年排放1.5亿吨的SO 2。

①SO 2可在空气中受光照等因素作用而被氧化，最终与雨水形成硫酸型酸雨。

试写出这两个反应的化学方程式：__2SO 2＋O 2═══光2SO 3__；__SO 3＋H 2O==H 2SO 4__。

②汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气中都含有氮的氧化物，全世界每年排放量约为5×107 kg 。

NO 2溶于水生成__HNO 3__和NO 。

③酸雨可导致的危害有__A 、B 、D__(填序号)。

A ．腐蚀建筑物
B ．导致树木枯萎
C ．造成洪涝灾害
D ．恶化人类环境 ④为了减少酸雨的形成，必须减少SO 2的排放量，对燃料中的硫化物进行__脱硫__，对废气中的氮的氧化物用__碱液__吸收。

(2)某化学兴趣小组选用如图所示的实验装置，测定工业原料气(含SO 2、N 2、O 2)中SO 2的含量(已知碘能氧化H 2SO 3，生成H 2SO 4)。

①若原料气从左向右流时，上述装置连接的顺序是：原料气__c ，d →b ，a →e__(用字母和箭头表示)。

②写出装置B 中发生反应的离子方程式：__I 2＋SO 2＋2H 2O==2I -＋SO 2－4＋4H ＋__；当装置B 中出现__蓝色恰好变成无色__现象时，立即停止通气。

③你认为下列试剂中，可以用来代替试管中的碘-淀粉溶液的是__A__(填序号)。

A ．酸性KMnO 4溶液
B ．NaOH 溶液
C ．溴水
D ．氨水 ④若碘溶液的浓度为0.05 mol·L -1，体积为20 mL ，收集到的N 2与O 2的体积为297.6 mL(已
折算为标准状况下的体积)。

那么SO 2的含量是否超标？__超标__。

解析：(1)①据信息可以写出化学方程式：2SO 2＋O 2═══光
2SO 3，SO 3＋H 2O==H 2SO 4。

②NO 2溶于水中与水反应生成HNO 3与NO ，化学方程式为3NO 2＋H 2O==2HNO 3＋NO 。

③酸雨的酸性较强，能腐蚀建筑物，导致树木枯萎等从而恶化人类环境，但不会造成洪涝灾害。

④为了减少酸雨的形成，必须减少SO 2的排放量，对燃料进行脱硫处理。

对废气中的氮氧化物用碱液吸收。

(2)因废气中的SO 2能与I 2发生化学反应：SO 2＋I 2＋2H 2O==H 2SO 4＋2HI ，当B 中蓝色恰好变成无色时，说明SO 2恰好完全反应，根据消耗掉I 2的物质的量即可求出SO 2的体积，剩余气体N 2和O 2可用排水法(短管进，长管出)而测出二者的体积，即可求出SO 2的体积分数，故装置的连接顺序为原料气→c ，d →b ，a →e 。

SO 2也能被酸性KMnO 4氧化且有明显的实验现象，溴水也能与SO 2反应，但Br 2易挥发，会产生实验误差。

NaOH 溶液、氨水也能消耗SO 2，但无明显实验现象。

由条件知n (SO 2)＝n (I 2)＝0.05 mol·L -1×0.02 L ＝0.001 mol ，即其体积为22.4 mL ，所以工业原料气总体积为297.6 mL ＋22.4 mL ＝320 mL ，其中SO 2的质量为0.001 mol ×64
g· mol -1＝0.064 g ，故SO 2的含量为64 mg 0.32 L
＝200 mg·L -1>0.02 mg·L -1，所以SO 2含量超标。

5．直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。

硫酸钙可在如图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。

(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有哪些？
(2)在烟气脱硫时控制浆液的pH，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙，写出反应化学方程式。

答案：(1)温室效应、酸雨、粉尘污染。

(2)Ca(HSO3)2＋O2==CaSO4＋H2SO4。