必修 第一册第三单元 防治二氧化硫对环境的污染导学案及答案

防治二氧化硫对环境的污染

1．了解自然界中硫元素的循环。

2．了解酸雨的成因、危害及防治方法，形成环境保护意识。

3．了解雾霾的形成及防治办法和空气质量评价，培养合理利用自然资源的观念。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

酸雨被人们称为“天堂的眼泪”或“空中死神”，具有很大破坏力。目前，我国酸雨的主要分布地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、江西以及沿海的福建、广东等地，约占我国国土面积的30%。

现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：

分析数据，回答下列问题：

(1)①雨水样品的pH变化的原因是什么？

②如何用实验验证①中变化的原因？

③如果将刚取样的上述雨水和自来水混合，pH将如何变化？原因是什么？

(2)减少酸雨产生的途径有哪些？

提示：(1)①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化：SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4。

②可以通过检验不同时间的雨水中SO的浓度大小确定反应2H2SO3＋O2===2H2SO4的发生。分别取2 mL 0 h和2 mL 3 h的雨水于试管中，加入等量盐酸酸化，再加入等量且足量的BaCl2溶液，盛有3 h的雨水的试管中溶液更浑浊，说明其SO浓度大，从而验证了2H2SO3＋O2===2H2SO4的发生。

③雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与HClO(或Cl2)的反应：H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl(或SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。

(2)减少酸雨产生的关键在于减少SO2的排放，一种途径是将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化)，燃料脱硫、固硫；另一种途径是开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)。

答案：(1)①雨水中存在反应：SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4，酸性增强，pH变小。

②分别取2 mL 0 h和2 mL 3 h的雨水于试管中，加入等量盐酸酸化，再加入等量且足量的BaCl2溶液，盛有3 h的雨水的试管中溶液更浑浊，说明其SO浓度大，从而验证了反应2H2SO3＋O2===2H2SO4的发生。

③变小；自来水使用Cl2消毒，含有HClO(或Cl2)，与雨水混合发生反应：H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl(或SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl)，酸性增强，pH变小。

(2)①少用煤作燃料；②燃料脱硫；③开发新能源。

1．自然界中的硫循环

2．酸雨的形成

途径一　SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4

途径二　_2SO2＋O22SO3、 SO3＋H2O===H2SO4

即

3．酸雨的危害

(1)酸化湖泊，导致鱼类难以生存，影响水生生物的繁殖。

(2)酸化土壤，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。

4．硫酸型酸雨的治理

(1)开发新能源(如太阳能、核能、氢能等)替代化石燃料，减少化石燃料的使用。

(2)对含硫燃料预先进行脱硫处理，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Ca(OH)2＋SO2===CaSO3↓＋H2O。

[问题探讨]

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？

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．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．下列有关酸雨的说法正确的是(　　)

A．凡是呈酸性的雨水都称为酸雨

B．酸雨的形成只与SO2的排放有关

C．煤的脱硫可以在一定程度上防止酸雨的形成

D．为了不形成酸雨，应停止使用一切化石燃料

解析：选C　A项，正常雨水中由于溶解了二氧化碳，也呈酸性，但其pH≥5.6，不是酸雨，pH<5.6的降水才称为酸雨，错误；B项，酸雨分为硝酸型酸雨和硫酸型酸雨，硝酸型酸雨的形成与氮氧化物的排放有关，错误；C项，利用石灰石等物质，使燃煤中的含硫物质最终转化为硫酸钙，从而达到脱硫的目的，减少SO2的排放，在一定程度上可防止酸雨的形成，正确；D项，化石燃料是现代社会的主要能源，不可能一点都不使用，应推广使用脱硫技术，大力开发清洁环保的新能源，减少酸雨的形成，错误。

2．如图是德国的一座大理石雕像在六十年间的变化，结合所学知识回答下列问题：

(1)造成上述现象的原因是什么？

(2)若该污染属于硫酸型，写出上述变化中的化学(或离子)方程式。

(3)为防治酸雨，减少煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式：____________________________________。

解析：造成上述现象的原因是酸雨对雕像的腐蚀，硫酸型酸雨形成的原因是二氧化硫的排放，其成分是硫酸，硫酸可以腐蚀大理石。

答案：(1)酸雨对雕像的腐蚀。

(2)SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4，

2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。

(3)CaO＋SO2CaSO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4

3．人与自然要和谐相处，保持洁净安全的生存环境已成为全人类的共识。

(1)导致雾霾形成的主要污染物是________(填字母)。

a．SO2　　 b．NO2　　　c．PM2.5

(2)控制燃煤产生的SO2的排放，能够减少__________型酸雨的形成。燃煤排放的烟气中还含有其他污染物，请列举一种：______________。

(3)pH<__________的雨水称为酸雨；向煤中加入适量的__________，可以大大减少燃烧产物中SO2的量。

(4)对汽车加装尾气催化净化装置，可以使其中的NO、CO相互反应转化成无毒的气体，其原理可以用化学方程式表示为__________________________。

解析：(2)燃煤排放的烟气中除含有二氧化硫，还含有粉尘、未完全燃烧产生的CO等。(4)NO、CO相互反应转化成无毒的气体N2、CO2，再配平即得到化学方程式。

答案：(1)c　(2)硫酸　CO(或粉尘)　(3)5.6　石灰石

(4)2NO＋2CON2＋2CO2

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)、二氧化硫、二氧化氮、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雾霾。

(2)分类：根据颗粒物直径的大小可以将其分为细颗粒物(PM2.5，直径小于2.5 μm)、可吸入颗粒物(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二氧化硫有关。

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放；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．下列物质不属于“城市空气质量日报”内容的是(　　)

A．二氧化碳　　　　　 B．二氧化硫

C．氮氧化物   D．悬浮颗粒

解析：选A　二氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒均可引起空气污染，故不属于“城市空气质量日报”报道的物质是二氧化碳。

2．下列对酸雨和雾霾的理解正确的是(　　)

A．酸雨是指pH<7的降水(包括雨、雪、霜等)

B．酸雨放置后酸性会减弱

C．酸雨和雾霾的形成均与空气中的SO2有关

D．对化石燃料的不合理利用导致了酸雨、雾霾，该过程中涉及硫的转化反应均为氧化还原反应

解析：选C　酸雨是指pH<5.6的降水，A项错误；酸雨中含有H2SO3，放置后会逐渐被氧化为H2SO4，酸性增强，B项错误；酸雨的形成主要与SO2和氮氧化物有关，雾霾的形成主要与大气中的二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物有关，C项正确；SO2溶于水生成H2SO3的反应是非氧化还原反应，D项错误。

3．研究表明，燃料燃烧产生的氮氧化物、二氧化硫等气体物也与雾霾的形成有关(如下图所示)。下列措施不利于减少雾霾形成的是(　　)

A．减少煤炭供热   B．增加植被面积

C．推广燃料电池   D．露天焚烧秸秆

解析：选D　A项，减少煤炭供热，减少了粉尘、SO2、氮氧化物等污染物的排放，有利于减少雾霾的形成； B项，植被能吸收粉尘，增加植被面积，有利于减少雾霾的形成； C项，推广燃料电池，提高了能源的利用率，有利于减少雾霾的形成；D项，露天焚烧秸秆产生大量的粉尘，是造成雾霾产生的主要原因之一，不利于减少雾霾的形成。

4．我国长江中下游地区冬雾较多。雾是由浮游在空中的大量微小水滴组成的，以酸性气溶胶粒子为凝结核，溶解了城市汽车尾气和工厂排放的大量二氧化硫和氮氧化物，形成了酸雾雾滴，其酸性比酸雨强得多。以下说法不正确的是(　　)

A．冬雾是一种液溶胶

B．酸雾不仅刺激呼吸道，还可能使肺部受伤

C．对燃煤进行脱硫处理可以减少酸雾的产生

D．酸雾的pH在5.6以下

解析：选A　选项A，冬雾是一种气溶胶，不正确；选项B，酸雾中含有H2SO4、HNO3等，会刺激呼吸道并造成肺部受伤，正确；选项C，对煤进行脱硫处理能有效降低SO2的排放量，减少酸雾的产生，正确；选项D，酸雾的酸性比酸雨强，其pH<5.6，正确。

[分级训练·课课过关]_______________________________________________________

1．打赢蓝天保卫战，提高空气质量。下列物质不属于空气污染物的是(　　)

A．PM2.5　　　　　　　 B．O2

C．SO2   D．NO

解析：选B　PM2.5指可吸入颗粒物，属于空气污染物，A项不符合题意；氧气是空气的成分之一，供给人体呼吸，不是空气污染物，B项符合题意；二氧化硫可以形成酸雨，属于空气污染物，C项不符合题意；NO能与人体血液中的氧气结合，对人体健康有害，属于空气污染物，D项不符合题意。

2．化学与生活密切相关。下列说法错误的是(　　)

A．PM2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物

B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染

C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放

D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料

解析：选C　PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，A项正确；绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染，B项正确；燃煤中加入CaO是为了除去煤燃烧生成的SO2，可减少酸雨的形成，但不能减少温室气体的排放，C项错误；天然气和液化石油气完全燃烧的产物是CO2和H2O，属于清洁燃料，D项正确。

3．如图是硫在自然界的循环，下列相关说法不正确的是(　　)

A．大气中的硫可能以酸雨的形式进入土壤

B．煤和石油中的硫燃烧生成三氧化硫进入大气

C．化石燃料中的硫来自形成化石燃料的生物体

D.煤和石油燃烧产生的颗粒物可能是形成雾霾的原因之一

解析：选B　大气中的硫主要以SO2的形式存在，SO2溶于水生成亚硫酸，亚硫酸被氧气氧化为硫酸(或SO2被空气中的氧气氧化为SO3，SO3溶于水生成硫酸)形成酸雨，进入土壤，A项正确；煤和石油中的硫燃烧生成SO2，不能直接生成SO3，B项错误；化石燃料中的硫来自形成化石燃料的生物体，C项正确；煤和石油燃烧产生的颗粒物可形成雾霾，D项正确。

4．能减缓酸雨产生的有效措施是(　　)

①少用煤炭作燃料　②把工厂的烟囱建高　③化石燃料脱硫　④在已经酸化的土壤中加石灰　⑤利用新能源

A．①②③⑤   B．①③⑤

C．②③④   D．③④⑤

解析：选B　①少用煤作燃料可以减少SO2的产生，可以减缓酸雨产生；②把工厂烟囱建高，不能减少SO2、氮氧化物的产生，即不能减缓酸雨产生；③燃煤脱硫后可以减少SO2的产生，可以减缓酸雨产生；④在已经酸化的土壤中加石灰，可以改良土壤，但不能减缓酸雨产生；⑤开发太阳能、风能等新能源可以减少化石燃料的使用，从而可以减缓酸雨产生。