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        治理環(huán)境、綠色發(fā)展

        2016-05-14 09:03:48劉輝惠

        劉輝惠

        一、兩會熱點解讀——治理環(huán)境、綠色發(fā)展

        如今,一邊是嚴峻突出的霧霾、污水等環(huán)境污染問題,一邊是群眾對“APEC藍”“閱兵藍”常態(tài)化的滿懷期待。如何促進形成綠色生產(chǎn)方式和消費方式,如何“統(tǒng)籌生產(chǎn)、生活、生態(tài)三大布局”,進行一場徹底的能源革命(energy revolution),成了2016年全國兩會重點討論的議題。環(huán)境污染和環(huán)境保護問題必將成為重要的化學(xué)命題素材。能源的開發(fā)與利用情況關(guān)系到世界能否實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,這一問題也必將成為各類化學(xué)命題的熱點。

        二、命題分類例析

        1.飲水思?!廴炯捌浞乐巍?/p>

        例1 2016年全國兩會提出“要加強頂層設(shè)計,將法律、行政、經(jīng)濟等多種手段并舉,才能有效治理環(huán)境污染”。某一池塘附近一些工廠和居民經(jīng)常向池塘中排放工業(yè)廢水和生活廢水。經(jīng)檢測,池塘中汞、鎘等重金屬嚴重超標,氮、磷等大量富集,水體處于嚴重缺氧狀態(tài),致使魚類等生物大量死亡,其尸體在微生物的作用下分解產(chǎn)生難聞的氣味(硫化氫、氨氣等)?;瘜W(xué)需氧量(COD)是水體質(zhì)量的控制項目之一,它是量度水中還原性污染物的重要指標。COD是指用強氧化劑(我國采用K2Cr2O7)處理一定量水樣所消耗的氧化劑的量,并換算成以O(shè)2作為氧化劑時,1L水樣所消耗O2的質(zhì)量(mg·L-1。試回答下列問題:

        (1)N、P是生物體內(nèi)必需的元素,為什么池塘中N、P含量過高反而會污染水質(zhì)?____。

        (2)對人體有害的含氮污染物的主要形式是____。

        A.NO-2B.NO-3C.NH+4D.有機氮

        (3)現(xiàn)取該池塘中的水樣20.00 mL,加入10.00mL 0.040 mol·L-的K2Cr2O7溶液,并加入適量催化劑,加熱反應(yīng)后,用12.00 mL 0.10 mol·L-1的Fe(NH42(SO42溶液滴定多余的K2Cr2O7溶液。若K2Cr2O7在酸性溶液中作氧化劑時被還原成CP3+,而Fe(NH42(SO42中的Fe2+被氧化成Fe3+。則該池塘水樣的COD為____。

        解析 (1)池塘中的N、P含量過高,浮游植物會因吸收大量N、P而過度繁殖,浮游動物也會因浮游植物的增多而迅速增加,它們因呼吸作用會消耗大量的氧氣,使水體嚴重缺氧,致使魚類等生物因氧不足而死亡、腐敗,污染了水質(zhì)。(2)對人體有害的含氮污染物的主要形式是NO-2。(3)①先算出剩余K2Cr2O7溶液的體積,由6Fe2++Cr2O2-7+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,得(0.10 mol·L-1×12.00 mL):(0.040 mol·L-1×z)=6:1,解得x=5.00 mL。則用以氧化有機物的K2Cr2O7為10.00mL-5.00mL=5.00mL。②再算出用K2Cr2O7溶液處理該水樣時的耗氧量相當(dāng)于用多少物質(zhì)的量的O2處理該水樣的耗氧量。1 mol K2Cr2O7~2 mol Cr3+得到6 mol e-,而1 mol O2~2 mol O2-得到4 mol e-,則消耗1 mol K2Cr2O7相當(dāng)于消耗1.5 mol O2。故20.00 mL水樣中,還原性有機物的需氧量為5.00×10-3L×0.040 tool·L-1×1.5=3.00×10-4mol。1 L水樣所消耗O2的質(zhì)量(mg·L-1)為3.00×10-4×32×50×103(mg·L-1)=480 mg·L-1。

        答案:(1)池塘中的N、P含量過高,浮游植物因吸收大量N、P而生長旺盛,浮游動物也因浮游植物的增多而迅速增加,它們因呼吸作用會消耗大量的氧氣,使水體嚴重缺氧,導(dǎo)致魚類等生物因氧不足而死亡、腐敗,污染了水質(zhì) (2)A (3)480 mg·L-1

        2.忍氣吞聲——大氣污染及其防治。

        例2 2016年全國兩會報告中提出“深入實施大氣、水、土壤污染防治行動計劃,加強生態(tài)保護和修復(fù)”。就我國來說,隨著人民生活水平的不斷提高,機動車的使用量大幅增加,但其尾氣污染卻不能不引起人們的注意。新型環(huán)保出租車采用“LPG(液化石油氣)+汽油”的雙燃料系統(tǒng),其尾氣中的有毒氣體成分較單獨使用汽油作燃料的出租車下降80%左右,一定程度上減輕了汽車尾氣造成的污染問題。下列物質(zhì)中不屬于上述有毒氣體的是( )。

        A.CO2和H2B.NO2和NO

        C.CO和SO2D.碳粒和含鉛化合物

        解析 汽車尾氣的主要成分是CO2、NOx、CO、SO2、碳粒、含鉛化合物等,其中CO2目前還不算污染物。汽車尾氣中不存在H2。本題選A。

        3.寸土必復(fù)——土壤污染及其防治。

        例3 2016年全國兩會報告中提出“要深入實施土壤污染防治行動計劃,加強生態(tài)保護和修復(fù)”。一節(jié)一號電池爛在地里,能夠使1m2的土地失去利用價值。我們?nèi)粘K玫钠胀ǜ呻姵?,主要有酸性鋅錳電池和堿性鋅錳電池兩類,它們都含有汞、錳、鎘、鉛、鋅等金屬,廢舊電池被遺棄后,電池的外殼會慢慢被腐蝕,電池中的重金屬會逐漸滲入水體和土壤,造成污染。兩種鋅錳電池的構(gòu)造如圖1a所示。請回答下列問題:

        (1)普通鋅錳電池放電時發(fā)生的反應(yīng)主要為Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH32Cl2+2MnOOH。

        ①該電池中,負極材料是___,電解質(zhì)是____,正極發(fā)生的反應(yīng)是____。

        ②與普通鋅錳電池相比,堿性鋅錳電池的優(yōu)點及其理由是____。

        (2)圖1b表示回收利用廢舊普通鋅錳電池的工藝(不考慮廢舊電池中實際存在的少量其他金屬)。

        ①A為____,B為____。

        ②操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4。操作b中,綠色的K2MnO4溶液反應(yīng)后生成紫色溶液和一種黑色固體,該反應(yīng)的離子方程式為____。

        解析 (1)由兩種鋅錳電池的構(gòu)造圖,結(jié)合普通鋅錳電池放電時發(fā)生的主要反應(yīng)可知,該電池中,負極材料是Zn,電解質(zhì)是NH4Cl,正極發(fā)生的反應(yīng)是2MnO2+2NH+4+2e-=2MnOOH+2NH3。與普通鋅錳電池相比,堿性鋅錳電池的優(yōu)點主要是不易發(fā)生電解質(zhì)的泄露,使用壽命較長。(2)由圖b可知黑色固體混合物為Zn(NH32Cl2和MnOOH,經(jīng)水浸、過濾后,濾液為Zn(NH32Cl2溶液,濾渣為MnOOH,濾液經(jīng)酸化、濃縮結(jié)晶、過濾得到ZnCl2、NH4Cl固體。加熱NH4c1固體分解生成NH3和HCl,冷卻,NH3和HCl又反應(yīng)生成NH4Cl固體(化合物B),剩余的為ZnCl2(化合物A)。操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4。操作b中綠色的K2MnO4溶液反應(yīng)后生成紫色溶液(KMnO4)和一種黑色固體(MnO2)。

        答案:(1)①Zn NH4Cl 2MnO2+2NH+4+2e-=2MnOOH+2NH3②不易發(fā)生電解質(zhì)的泄露,因為消耗的負極改裝在電池的內(nèi)部;使用壽命較長,因為金屬材料在堿性電解質(zhì)中比在酸性電解質(zhì)中的穩(wěn)定性提高 (2)①ZnCl2NH4Cl ②3MnO2-4+2CO2=2MnO-4+MnO2↓+2CO2-3

        4.綠色發(fā)展——新能源的開發(fā)和利用。

        例4

        2016年全國兩會提出“推動形成綠色發(fā)展方式和生活方式(green develop-ment and living models),讓人人在藍天下呼吸”。實現(xiàn)這一目標的關(guān)鍵是要節(jié)能減排并發(fā)展清潔替代能源。請回答下列問題:

        (1)氫氣是一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源,以水為原料大量制取氫氣的最理想的途徑是( )。

        A.利用太陽能直接使水分解產(chǎn)生氫氣

        B.以焦炭和水制取水煤氣后分離出氫氣

        C.用鐵跟鹽酸反應(yīng)生成氫氣

        D.由熱電站提供電力電解水產(chǎn)生氫氣

        (2)氫能源既是綠色能源,又可循環(huán)使用。請在圖2的兩個空格中填上循環(huán)過程中反應(yīng)物和生成物的分子式,以完成理想的氫能源循環(huán)體系圖(循環(huán)中接受太陽能的物質(zhì)在自然界中廣泛存在)。從能量轉(zhuǎn)換的角度看,過程Ⅱ主要是____能轉(zhuǎn)化為____能。

        (3)有專家指出,如果對圖3中的燃料產(chǎn)物(H2O、CO2、N2等)利用太陽能使它們重新組合,使之能夠?qū)崿F(xiàn),那么,不僅可以消除對大氣的污染,還可以節(jié)約燃料,緩解能源危機。在此構(gòu)想的物質(zhì)循環(huán)中太陽能最終轉(zhuǎn)化為( )。

        A.化學(xué)能 B.熱能

        C.生物能 D.電能

        解析 (1)大量制取氫氣的最理想途徑是消耗的能量最少,不生成對環(huán)境有害的物質(zhì),方法最簡單。(2)燃料電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程。(3)此循環(huán)中燃燒產(chǎn)物利用太陽能轉(zhuǎn)化為燃料中的化學(xué)能,燃料中的化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為熱能。

        答案:(1)A (2)見圖4。 化學(xué) 電 (3)A

        5.談食色變——關(guān)注食品安全問題,守護“舌尖安全”。

        例5 2016年全國兩會報告中提出“守護‘舌尖安全,落實‘四嚴要求”。近幾年在我國,一些人因食用含有“瘦肉精”(中文名稱為鹽酸克倫特羅)的豬肉,而發(fā)生急性中毒的惡性事件時有發(fā)生,這足以說明,“瘦肉精”已變成了“害人精”。“瘦肉精”的結(jié)構(gòu)簡式如圖5所示。下列關(guān)于“瘦肉精”的說法正確的是( )。

        A.摩爾質(zhì)量為313.5g

        B.屬于芳香烴

        C.分子式為C12H19Cl3N2O

        D.不能發(fā)生加成反應(yīng)

        解析 由“瘦肉精”的結(jié)構(gòu)簡式可知:分子式為C12H19Cl3N2O,摩爾質(zhì)量為313.5 g·mol-1。;除含有C、H元素外,還含有O、Cl元素,不屬于芳香烴;含有苯環(huán),能發(fā)生加成反應(yīng)。本題選C。

        感悟與提高

        1.在近百年間,全球平均氣溫升高了0.75℃,預(yù)計到本世紀末,全球氣溫將升高1.5~4℃。下列做法可以減緩全球平均氣溫升高的是( )。

        ①大力進行植樹造林;②以煤為主要生活燃料;③鼓勵私人購買和使用小汽車以代替公交車;④利用太陽能、風(fēng)能和氫能等新能源代替化石燃料;⑤禁止電動自行車上路。

        A.①③④ B.②⑤ C.①④ D.②③⑤

        2.鉻是水體的主要污染物之一,可以導(dǎo)致水生生物死亡?;瘜W(xué)實驗中,若使某一步驟中的有害產(chǎn)物作為另一步驟的反應(yīng)物,形成一個循環(huán),就可不再向環(huán)境中排放該有害物質(zhì)。如處理鉻的實驗循環(huán)示意圖如圖6所示,請回答下列問題

        (1)反應(yīng)①所用的試劑是硫酸酸化的H2O2,請寫出該反應(yīng)的離子方程式:____(可以不配平)。

        (2)現(xiàn)有含Cr3+和Fe3+的溶液,使用NaOH溶液和鹽酸可將這兩種離子相互分離,根據(jù)上圖信息分析,在涉及的過濾操作中,上述兩種離子的存在形式分別是____、____(寫化學(xué)式)。

        (3)鉻的化合價除示意圖中涉及的+3和+6外,還有0、+2、+4和+5等?,F(xiàn)有24 mL0.05 mol·L-1的Na2S03溶液,恰好與20 mL0.02 mol·L-1的Na2Cr2O7溶液完全反應(yīng)。已知Na2SO3被Na2Cr2O7氧化為Na2SO4,則鉻元素在還原產(chǎn)物中的化合價為____。

        參考答案:1.C 2.(1)Cr2O2-7+8H++3H2O2=2Cr3++3O2↑+7H2O (2)CrO-2Fe(OH)3(3)+3

        作者單位:江西新干縣新干中學(xué)

        (責(zé)任編輯 王瓊霞)

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