高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 环境保护与绿色化学课后练习题

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[基础过关练]
1．常见的污染分为一次污染和二次污染。二次污染是排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或微生物作用下发生变化所生成的新污染物，如反应2NO＋O2===2NO2中，二氧化氮为二次污染物。下列三种气体：①二氧化硫；②二氧化氮；③硫化氢。其中能生成二次污染物的是( )
A．只有①② B．只有②③
C．只有①③ D．①②③
D [SO2和NO2本身都是有毒气体，是污染物，而它们与雨水反应生成的酸雨，是二次污染物；H2S有毒，H2S被氧化后的产物是SO2气体，因而也能产生二次污染物。]
2．空气污染物通常以气态形式进入地面或低层大气环境。空气污染物与其主要来源不对应的是( )
D [甲醛主要来源于劣质家具的生产与使用，故A正确；大气中氮氧化物的主要来源是燃煤、汽车尾气排放，故B正确；悬浮颗粒物的主要来源是化石燃料的燃烧和施工产生的扬尘，故C正确；SO2的主要来源是化石燃料的燃烧，故D错误。]
3．化学与科技、社会、生产密切相关，下列有关说法不正确的是( )
A．乙醇汽油的广泛使用能减少有害气体的排放
B．无磷洗涤剂的推广使用，能有效减少水体富营养化的发生
C．海水淡化可以解决淡水供应危机，向海水中加入明矾可以使海水淡化
D．倡导“低碳经济”“低碳生活”有助于减轻温室效应
C [海水淡化可以解决淡水供应危机，明矾能净水，但不能淡化海水，C错误。]
4．研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关 (如图所示)。下列叙述错误的是 ( )
A．雾和霾的分散剂相同
B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关
C [雾和霾的分散剂均为空气，A项正确；结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4，B项正确；根据图示可知空气中NOx、SO2分别转化为HNO3、H2SO4后，吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4，即NH3是形成无机颗粒物的反应物，C项错误；过度施用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D项正确。]
5．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( )
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
D [废水量太大，不能用离子交换法；加硫酸虽能除去Pb2＋，但增加了溶液酸度；石灰比NaOH廉价，故选用石灰。]
6．制取乙醇的下列反应中原子经济性最差的是( )
A．乙烯水化法：CH2===CH2＋H2Oeq \(――→,\s\up11(催化剂))CH3CH2OH
B．乙醛还原法：CH3CHO＋H2eq \(――→,\s\up11(催化剂))CH3CH2OH
C．卤代烃水解法：CH3CH2Br＋H2O―→CH3CH2OH＋HBr
D．酯类水解法：CH3COOC2H5＋H2Oeq \(――→,\s\up11(稀硫酸),\s\d10(△))CH3COOH＋C2H5OH
C [A、B项中两个反应的原子利用率都是100%，C项中反应的原子利用率约为36.2%，D项中反应的原子利用率约为43.4%。]
7．绿色化学是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用。下列化学反应不符合绿色化学理念的是( )
A．消除硫酸厂尾气排放：
SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3
B．消除硝酸厂的氮氧化物污染：
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
C．制CuSO4：
Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up11(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
D．制CuSO4：
2Cu＋O2eq \(=====,\s\up11(△))2CuO，CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O
C [二氧化硫是有害气体，用氨气吸收，消除污染，A项符合绿色化学的理念；二氧化氮和一氧化氮都是有害气体，用氢氧化钠溶液吸收，消除污染，B顶符合绿色化学的理念；浓硫酸的还原产物是二氧化硫，对环境有污染，C项不符合绿色化学的理念；铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜，对环境无污染，D项符合绿色化学的理念。]
8．(素养题)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型水处理剂，它有比高锰酸钾更强的氧化性，在水中反应被还原为Fe3＋。
(1)高铁酸钠中铁元素的化合价为________；高铁酸钠能消毒杀菌，这是基于它的什么性质________。
(2)高铁酸钠用于水处理，除了能消毒杀菌外，它还能沉降水中的悬浮杂质，起到净水作用，请说明其净水原理：
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。
[解析] 高锰酸钾是强氧化剂，常用于消毒杀菌，显然Na2FeO4因强氧化性而能杀菌消毒；其铁元素的还原产物为Fe3＋，Fe3＋可发生水解，生成Fe(OH)3胶体，故有类似于明矾的净水作用。
[答案] (1)＋6 强氧化性
(2)高铁酸钠的还原产物是Fe3＋，Fe3＋可发生水解，生成Fe(OH)3胶体，它可吸附水中悬浮的杂质或泥沙颗粒等一起凝聚而沉降，达到净水的效果
[拓展培优练]
9．发展循环经济应当在技术可行、经济合理和有利于节约资源、保护环境的前提下，按照减量化优先的原则实施。下列说法有悖于循环经济理念的是( )
A．将有机垃圾转化为气态燃料
B．大力开采石油、煤、天然气满足社会生产需要以加快经济发展
C．将1 ml CH4转化为4 ml H2用于合成氨
D．CO、CH3OH和C3H4合成CH2===C(CH3)COOCH3
B [大力开采化石燃料不符合绿色化学发展要求，应加快新能源、新材料的开发和利用。1 ml CH4在一定条件下可与H2O反应生成3 ml H2和1 ml CO,1 ml CO在一定条件下与H2O反应又得到1 ml H2，使CH4生产H2的量达到最大值，符合循环经济理念。根据反应CO＋CH3OH＋C3H4―→CH2===CCH3COOCH3，可知其原子利用率为100%，符合循环经济理念。]
10．我国科学家在绿色化学领域取得了新进展，利用双催化剂Cu和Cu2O，在水溶液中用H原子将CO2高效还原为重要工业原料之一的甲醇，反应机理如图所示。下列有关说法不正确的是 
A．CO2生成甲醇是通过多步还原反应实现的
B．催化剂Cu结合氢原子，催化剂Cu2O结合含碳微粒
C．该催化过程中只涉及化学键的形成，未涉及化学键的断裂
D．有可能通过调控反应条件获得甲醛HCHO等有机物
C [CO2Heq \(――→,\s\up11(H))COOH，既有C===O键的断裂也有O—H键的形成，C项不正确。]
11．“可持续发展问题对科学的挑战——绿色化学”是目前化学发展的主题之一。下列不属于绿色化学内容的是( )
A．在厂房周边多种草、种树、种花
B．以绿色化学理论为指导，采用对环境无污染的、经济上可行的化学生产过程
C．利用无毒原料，在生产的各个环节都实现无环境污染的生产工艺
D．生产过程中，充分利用原料的全部原子，实现零排放和零污染
A [在厂房周边多种草、种树、种花，可以美化环境、净化空气，但与绿色化学无关，A符合题意；以绿色化学理论为指导，采用对环境无污染的、经济上可行的化学生产过程，可以减少对环境的污染和破坏，属于绿色化学内容，B不符合题意；利用无毒原料，在生产的各个环节都实现无环境污染的生产工艺，可以在生产各个环节减少对环境的污染，属于绿色化学内容，C不符合题意；生产过程中，充分利用原料的全部原子，实现零排放和零污染，杜绝了环境污染，属于绿色化学内容，D不符合题意。]
12．二氧化碳气体能引起温室效应，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用，其工艺流程如图所示，下列叙述正确的是( )
A．CO2是引起酸雨的主要物质之一
B．能源消耗低是该技术的一大优点
C．捕捉CO2可使用小苏打溶液
D．捕捉到的CO2可作化工原料
D [CO2是引起温室效应的主要物质之一，故A错误；由流程示意图可知，该捕捉技术反应复杂且能耗大，故B错误；CO2和小苏打溶液不反应，故C错误；CO2可以和许多物质发生反应，因此可作化工原料，故D正确。]
13．(素养题)含有农药、染料、酚、氰化物以及引起色度、臭味的废水，常用化学氧化法进行处理，所用的氧化剂有氯类(如液氯、次氯酸钙、次氯酸钠等)和氧类(如空气、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等)。一个典型实例是用氯氧化法处理含有剧毒的氰化物(含CN－)的废水。在碱性条件下(pH＝8.5～11)，氯气可将氰化物中的CN－氧化为只有其毒性eq \f(1,1000)的氰酸盐(含CNO－)。
(1)写出含CN－的废水用氯气氧化生成氰酸盐的离子方程式为_________________________________________________________。
(2)若向含CNO－的废水中再通入氯气，可使CNO－转化为无毒的气体，写出这个反应的离子方程式为______________________。
(3)在用液氯不便的地区，可用漂白粉处理含CN－的废水，若将其氧化为CNO－，其离子方程式为_________________________。
[解析] (1)CN－是在碱性条件下被Cl2氧化的，故反应中有OH－参加，产物除生成氰酸根外还应有Cl－及H2O，离子方程式为CN－＋Cl2＋2OH－===CNO－＋2Cl－＋H2O。
(2)当Cl2过量时，(1)中的产物CNO－与Cl2反应，碱性条件下不可能产生CO2及其他气体，而碳元素的存在形式为COeq \\al(2－,3)，无毒气体一定为N2，离子方程式为2CNO－＋3Cl2＋8OH－===2COeq \\al(2－,3)＋6Cl－＋4H2O＋N2。
(3)由于漂白粉中的ClO－具有强氧化性，故可发生反应为CN－＋ClO－===CNO－＋Cl－。
[答案] (1)CN－＋Cl2＋2OH－===CNO－＋2Cl－＋H2O
(2)2CNO－＋3Cl2＋8OH－===2COeq \\al(2－,3)＋6Cl－＋4H2O＋N2
(3)CN－＋ClO－===CNO－＋Cl－
14．(素养题)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)下列各项符合“绿色化学”要求的是________。
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)在我国西部大开发中，某地为筹建一大型化工基地，征集到下列方案，其中你认为可行的是________。
A．建在西部干旱区可以脱贫致富
B．应建在水资源丰富和交通方便且远离城市的郊区
C．企业有权自主选择厂址
D．不宜建在人口稠密的居民区
(3)某化工厂排放的污水中含有Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋、Hg2＋四种离子。某同学设计了从该污水中回收纯净的金属铜的方案。
在能制得纯铜的方案中，哪一步操作会导致环境污染？________，应增加哪些措施防止污染：_____________________。
[解析] (1)根据题干描述可知，绿色化学是预防污染的根本手段，因此应从“源头”上杜绝。
(2)化工基地的筹建首先不宜建在人口稠密的居民区，同时要考虑水资源和交通问题。
(3)第③步是加热操作，由于汞的沸点低、易挥发、有毒，因此会造成环境污染。
[答案] (1)D (2)BD (3)第③步 增加冷凝回收装置
污染物
主要来源
A
甲醛
劣质家具的生产与使用
B
NO和NO2
飞机、汽车尾气
C
悬浮颗粒物
建筑施工、化石燃料的燃烧
D
SO2
雷电时在空气中产生