6.3.2 化工生产（第2课时 节约资源和环境保护）-2023-2024学年度高一化学同步精品讲义（沪科版必修第二册）

6.3.2  节约资源和环境保护

知识点01  硫酸工业中热能的合理利用

硫酸生产过程中的三个反应都是       热反应，为了充分利用这些热量，在生产过程中，沸腾炉外设置            回收高温废热，把          和转化器合为一体，将二氧化硫转化为三氧化硫时放出的热量及时导出用来                             。

【即学即练1】接触法生产硫酸的过程中，对废气、废水、废渣、废热的处理正确的是(　　)

①尾气用氨水处理　②污水用石灰乳处理　③废渣用来造水泥、炼铁　④设置废热锅炉产生蒸汽、供热或发电

A．①②       B．①③④        C．①②③      D．①②③④

知识点02  硫酸工业中的三废处理

1．废气：硫酸工业的尾气中含有的有毒气体是      ，用氨酸法处理尾气的化学方程式分别为：

                                                     ，

                                                     ，

                                                     。

2．废水：没有被污染的冷却水可以被            ；若排出的是酸性废水，一般使用石灰乳等中和处理，反应的离子方程式为                                  。

3．废渣：以硫铁矿为原料生产硫酸，废渣的主要成分是          、硫化亚铁及少量有害物质。用废渣可以炼制的金属是    。

【即学即练2】下列废物处理方法中正确的是

A. 化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收

B. 硫酸工业中产生的二氧化硫废气可以直接排入空气

C. 用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废渣可用于提取燃料

D. 用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废气可用于提取漂白剂

知识点03  绿色化学

1. 核心：利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境造成的污染。

2. 特征：①采用无毒无害的原料；②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；③产品应该是环境友好的；④具有理想的“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。

3. 原子经济性：原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝×100%。

原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。

【即学即练3】原子利用率最大的反应类型是

A. 化合反应    B. 分解反应    C. 复分解反应    D. 置换反应

常见考法一  工业三废的处理

【例1】汽车尾气中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。下列说法中正确的是

A．固体悬浮微粒是造成雾霾天气的一种重要因素

B．一氧化碳、氮氧化物是酸雨形成的主要因素

C．含铅化合物没有毒性

D．汽车尾气中主要有毒物质是SO2

必杀技 

1．工业“三废”指废气、废水、废渣，若不做处理会造成环境污染。

2．治理工业“三废”，不仅可以防止有害物质的排放，还可以生产出其他有用的产品。

【同步练习1】有关硫酸工业综合经济效益的说法中正确的是

A．甲地有丰富的硫铁矿资源，水源能源充足，交通便利，是风景秀丽的旅游胜地，虽当地使用硫酸的工业不多，但为提高当地经济效益宜建硫酸厂

B．为减少SO2对空气的污染，可以建筑高烟囱，使含SO2的尾气在高空扩散稀释，到达地面时达到安全浓度

C．硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体残渣、废水等

D．选择硫酸厂厂址时，当经济利益与环保问题有冲突时，为提高人们的物质生活水平，应优先考虑经济利益

常见考法二  化学工业的一般要求

【例2】化工厂厂址选择是一个复杂的问题，受到原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素的制约。硫酸厂应建在

①靠近原料产地，远离消费中心。

②靠近消费中心。

③交通便利，人口稠密的居民区。

④建在环保要求高的地方，便于“三废”的治理。

A．①②③④　 　 B．①③④　 　　 C．①②④　 　　D．只有②

必杀技 

化学工业一般要求：

1．原料廉价且稳定，降低运输成本。

2．从环保、成本等角度选择合适的化学反应，保证在反应中能充分接触。

3．制备流程简单高效，能耗低，反应放出的热量质尽可能加以循环利用，生成副产物较少。

4．制备过程绿色、环保，不使用或生成对环境有害的物质。

【同步练习2】甲、乙、丙、丁四地的地理位置如图所示，交通均较为便利，其他地理条件如下：

甲地是风景旅游城市

乙地是硫酸消费中心

丙地有较为丰富的黄铁矿资源

丁地有少量的硫酸消费

根据以上信息，在硫酸厂厂址的选择时应选择

A．甲地      B．乙地      C．丙地        D．丁地

常见考法三  绿色化学理念

【例3】下列做法不符合绿色化学理念的是（   ）           

A．煤燃烧时加入生石灰固硫 

B．工业利用氢气在氯气中燃烧制氯化氢

C．以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜

D．硫酸工业的废渣作为炼铁的原料

必杀技 

1．绿色化学的核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。

2．绿色化学的特征：

（1）采用无毒、无害的原料；

（2）在无毒、无害的条件（包括催化剂、溶剂）下进行；

（3）产品应该是环境友好的；

（4）具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。

【同步练习3】构建和谐社会的内容之一是人类与环境的和谐发展，而“绿色化学”的内容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．消除硫酸厂尾气中的SO2：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

B．消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

C．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O

D．制CuSO4：2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O

常见考法四  常见环境污染问题

【例4】下列有关环境保护与绿色化学的叙述不正确的是

A．形成酸雨的主要物质是硫的氧化物和氮的氧化物

B．大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程产生的废气

C．绿色化学的核心就是如何对被污染的环境进行无毒无害的治理

D．燃煤烟气脱硫的石灰石-石膏法，可将烟气中的二氧化硫转化为硫酸钙

必杀技

【同步练习4】化学与生活密切相关，下列说法不正确的是

A．“酸雨”、“臭氧层受损”、“光化学烟雾”都与氮氧化物有关

B．PM2.5作为空气质量预报的一项重要指标，它是指空气中直径小于或等于2.5µm的颗粒物，该值越高，代表空气污染程度越严重

C．静电除尘治理悬浮颗粒污染，其依据是胶体的电泳原理

D．为消除碘缺乏症，卫生部规定食盐中必须加含碘物质，食盐中所加含碘物质是KI

题组A  基础过关练

1．治理“三废”，保护环境最主要的方法是

A．减少污染严重的工厂               B．把“三废”深埋

C．提高认识                         D．变废为宝，综合利用

2．下列情况可能引起大气污染的是：①煤的燃烧；②工业废气的任意排放；③燃放鞭炮；④飞机、汽车尾气的排放

A．只有①②　　B．只有②④　　 C．只有①②③　 D．①②③④

3．下列有关环境问题的说法正确的是

A．燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量

B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康

C．pH在5.6—7.0之间的降水通常称为酸雨

D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染

4．生活中常用到一些化学知识，下列分析中正确的是

A．医疗上可用硫酸钡作x射线透视肠胃的内服药，是因为硫酸钡不溶于水

B．某雨水样品放置一段时间后pH由4.68变为4.28，是因为水中溶解的CO2增多

C．氯气可用作消毒剂和漂白剂，是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性

D．加碘食盐中添加碘酸钾而不用碘化钾，是因为碘酸钾能溶于水而碘化钾不溶于水

5. 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

6. H2S有剧毒，工业废水中的Na2S应及时除去。根据“绿色化学”理念，下列物质能除去Na2S的是

A.  双氧水         B.浓硝酸          C.氢氧化钠        D.铁粉

7．着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展是推进生态文明建设的基本途径和方式，下列行为与这一主题相违背的是

A．推广使用一次性木筷，减少疾病传染

B．将煤转化为水煤气作燃料

C．利用废旧塑料制汽油及可燃气体

D．逐步实现化工企业零排放

8．化学与科技、社会、生产密切结合，下列认识合理合法的是

A．淀粉餐具被认为是最有发展前景的一次性餐具，有利于保护环境

B．养鸭厂在饲料中添加苏丹红制“红心鸭蛋”，可使鸭蛋色泽鲜艳、美观

C．化妆品中添加含铬物质制美白肌肤“SK－Ⅱ”，可使女性青春永驻

D．用双氧水处理变质肉类，重新加工成食品，减少浪费

9．下列因果关系不正确的是

题组B  能力提升练

10．在海带提碘的工业中，为了把I-氧化为I2，根据绿色化学理念，最好使用

A．双氧水      B．浓硝酸      C．氯气      D．浓硫酸

11．用如图所示装置进行下列实验：将①中的浓硫酸滴入②中，预测的现象与结论相符的是

A．若②为浓盐酸；有大量气体产生；说明硫酸的酸性比盐酸强

B．若②为铜片；有气泡产生，底部生成灰白色固体；说明浓硫酸有强氧化性

C．若②为蓝色硫酸铜晶体；蓝色晶体变为白色；说明浓硫酸有吸水性，发生物理变化

D．若②为蔗糖；白色固体变为黑色海绵状，有气体放出；说明浓硫酸有脱水性、氧化性

12．工业上以黄铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2等对环境有较大影响的有害气体。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是（　　）

A．NaOH溶液、酚酞试液      B．石灰水、石蕊试液

C．碘水、淀粉溶液            D．氨水、酚酞试液

13．从经济效益和环境保护考虑，大量制取硝酸铜最宜采用的方法是

A．Cu+HNO3（浓）→Cu(NO3)2           

B．Cu+HNO3（稀）→Cu(NO3)2

C．CuCuOCu(NO3)2    

D．Cu+AgNO3→Cu(NO3)2

14．工厂的工业废水，不可直接往江河排放，否则会造成严重公害。某河道两旁有甲、乙两厂，它们排出的工业废水各含有K+、Fe3+、Ba2+、Ag+、Cl－、SO42－、NO3－、OH－中的四种。又知甲厂污水pH>7。

（1）甲厂污水中含有的四种离子可能是：_____________________________________。

（2）乙厂污水中含有的四种离子可能是：_____________________________________。

（3）乙厂进行废水处理的方法之一，是可往废水中加入一定量的_________(选填；活性炭、硫酸亚铁、铁粉)，可以回收其中的金属________（填元素符号）。

（4）消除污染的另一种重要措施是将甲、乙两厂的废水按比例混合，可使废水中的______________

___________________________（填离子符号）转化为沉淀，再排放则大大降低污染程度。过滤，所得废水主要含_________，可用于浇灌农田。

15．20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________(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)在我国西部大开发中，某省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。甲、乙、丙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？________。

题组C  培优拔尖练

16．如图所示是一种综合处理SO2废气的工艺流程，若每步都完全反应。下列说法正确的是

A．溶液B中发生的反应为2SO2＋O2=2SO3

B．可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液C中是否含有Fe3＋

C．由以上流程可推知氧化性：Fe3＋>O2>SO42—

D．此工艺的优点之一是物质能循环利用

17．形成酸雨的原理之一可简示如下：

回答下列问题：

（1）A物质的化学式____________，B物质的化学式_______________

（2）三个反应中不属于氧化还原反应的是_________________________(填序号)。

（3）SO2中硫元素显+4价，它可能降低到0价，利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的____________________(填氧化剂或还原剂)除去SO2，达到减小污染的目的。

（4）从环境保护的角度认为：雨水的pH<5．6时，就判断为酸雨，已知pH==－lgc(H+)，经测定某次雨水中只含硫酸，且浓度为5×10－5mol／L，这次降雨________(填是或不是)酸雨。

（5）火力发电厂燃烧的煤中含有大量的硫，其排出的废气中往往含有SO2、O2、N2、CO2等。为了除去有害的SO2气体，在英国已进行的一个研究结果表明：高烟囱可以有效降低地表面SO2浓度。在20世纪60年代到70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35％。但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30％之多。

①你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是________。 

    A．少用煤作燃料    B．把工厂烟囱造高    C．燃料脱硫       

D．把工厂迁移到农村    E．开发新能源   

②请从全球环境保护的角度，分析这种建造高烟囱的方法是否可取__________。

理由是________________________________________________________________·

18．某空气污染监测仪是根据SO2与Br2水的定量反应来测定空气中的SO2含量的。反应的溴来自一个装有酸性(稀硫酸)的KBr溶液的电解槽阳极的氧化反应，电解槽的阳极室与阴极室是隔开的。当测量某地区空气中二氧化硫的含量时，空气(已除尘)以1.5×10－4 m3·min－1的流速进入电解槽的阳极室，电流计显示电子通过的速率是8.56×10－11 mol·s－1，此条件下能够保持电解槽中Br2浓度恒定并恰好与二氧化硫完全反应(设空气中不含能与溴反应的其他杂质)。

（1）写出此监测过程中发生反应的化学方程式。

（2）计算该地区空气中二氧化硫的含量(单位g/m3空气)。

19．在开采硫铁矿的地区，开采出的矿石暴露在空气和水中，矿石逐渐被氧化，有关反应可表示如下：

（1）请写出①③④反应的方程式．

①_______________________________________________________________，

③_______________________________________________________________，

④_______________________________________________________________．

（2）如果矿山中水流（或雨水）不断淋洗硫铁矿，总的趋势是什么?为什么?

（3）在反应③、④中，什么物质被氧化? 通过硫铁矿的水显酸性还是碱性? 如果反应③中途停止（断绝O2供给），但仍有FeS2剩余，将引起什么结果?