高二人教版化学选修一优质课件：4_1改善大气质量

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We have only one earth 地球是茫茫宇宙中最神奇最美丽的星球，她静静地闪耀着蓝色的光辉，缓缓地转动着，据目前太空探索的成果表明，整个银河系内尚未发现可供生物生存的其它星球，地球是我们人类惟一的家园 曾经她如此美丽动人 如今的她早已不如往前 发烧了 — 温室效应 脱发了 — 森林减少 皮肤病 — 沙漠化 肺结核 — 大气污染 如今的她早已不如往前 如今的她早已不如往前 高血脂 — 水污染 水体污染 固体废弃物污染 2004 年中央电视台首届全国漫画大赛作品 思考： 请指出漫画要表达的思想？ 温室效应 大气及固体废气物污染 酸雨蔓延 臭氧层破坏 思考： 请 对以上漫画主题中所涉及到的环境污染类型进行分类。 （ 1 ）大气污染 （ 2 ）水体污染 （ 3 ）垃圾污染 —— 第一节内容 —— 第二节内容 —— 第三节内容 1 个人 1 天要呼吸 2 万多次 与环境交换 1 万多升气体 空气质量与人体健康 —— 息息相关 世界八大公害 “ 伦敦烟雾 ” 事件： “ 马斯河谷”事件 ： “ 多诺拉烟雾”事件 ： “ 洛杉矶光化学烟雾”事件： 1930 年，比利时马斯河谷工业区，有害气体和粉尘污染空气。 1948 年，美国宾夕法尼亚州多诺拉城，烟雾事件，污染空气。 1943 年夏，美国洛杉矶市，汽油燃烧产生碳氢化合物，在紫外光线照射下反应产生淡蓝色的光化学烟雾。 1952 年，伦敦，煤排放的粉尘和二氧化硫产生烟雾事件。 “ 四日市哮喘 ” 事件： “ 水俣（ yu ）病 ” 事件 ： “ 骨痛病 ” 事件： “ 米糠油 ” 事件： 1961 年，日本四日市，石油化工产生废气污染城市空气。 1935 年，日本熊本县水俣市，含无机汞的工业废水污染了水体。 1955 年，日本富士县神通川，水体受含镉废水污染。 1968 年，日本九州市爱知县，多氯联苯载体混入米糠油中。 面对一幕幕触目惊心的环境灾难尽管现在我们还没有成为无辜的受害者，但我想每一个人的心都像被一种东西紧紧的揪着 —— 明天谁来保障我们的生存？ 第 1 节 改善大气质量 第四章 保护生存环境 【 学习目标 】 1. 知道大气主要污染物及其危害，能说出减少大气污染物的原理和方法 。 2. 知道主要的室内空气污染物及其危害，了解减少室内空气污染物的方法 。 3. 认识化学科学的发展对于环境保护的重要作用，树立可持续发展的观念 。 【 重点和难点 】 1. 大气主要污染物及其危害，改善大气质量的主要方法。 2. 臭氧层受损和汽车尾气系统中催化转化器的化学反应原理。 大气的组成 : 干燥洁净空气的 组成几乎是不变 的。根据这个组成可以很容易判定大气中的外来污染物。 0.000001 臭氧 0.000008 氙气 0.00005 氢气 0.0001 氪气 0.000524 氦气 0.0018 氖气 0.03 二氧化碳 0.93 氩气 体积分数 其他气体 大气污染物 主要成分 可吸入颗粒物 大气中液体、固体状物质，又称飘尘 S 的氧化物 SO 2 、 SO 3 （ SO x ） N 的氧化物 N 2 O 、 NO 、 NO 2 （ NO x ） C 的氧化物 CO （ CO 2 不是大气污染物） 碳氢化合物 CH 4 、 C 2 H 6 （ HC ） 氟氯代烷 CFCs （氟利昂）等 主要的大气污染物 CFCs( 英文全称 Chloro-fluoron-carbon ） 为氯氟烃的英文缩写 1. 酸雨 2. 臭氧层受损 3. 温室效应与全球气候变暖 几种常见的大气污染现象： 1. 酸雨 （ pH ＜ 5.6 的降水） 成因： 人为排放 S 的氧化物和 N 的氧化物等酸性气体； 形成机理： 或： 2SO 2 + O 2 2SO 3 催化剂 SO 3 + H 2 O ==== H 2 SO 4 ② 3NO 2 + H 2 O ==== 2HNO 3 + NO ① SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 2H 2 SO 3 + O 2 ==== 2H 2 SO 4 催化剂 大气中的烟尘、 O 3 等 危害： 引起江河湖泊和土壤的酸化 影响渔业、林业、农业和畜牧业的正常生产 。 加快房屋、桥梁、堤坝、管道和电缆 等的腐蚀，特别是对 文物古迹、雕塑绘画和人文景观 的腐蚀作用尤其显著。 酸雨还会对 人体健康 造成影响。 防治： ① 消除工业烟尘、改变能源结构，研制开发新型清洁能源； ② 改造锅炉，提高燃烧率，处理尾气，综合回收利用； ③ 治理：石灰石 —— 石膏法 CaCO 3 +SO 2 ＝ CaSO 3 +CO 2 2CaSO 3 +O 2 ＝ 2CaSO 4 2. 臭氧层受损 图 4-5 南极上空臭氧层的变化 在距离地面 15 ～ 50km 的大气平流层集中了自然界 90 ％的臭氧，也就是我们说的臭氧层。臭氧层中臭氧的含量虽然很少，但可以吸收来自太阳的大部分紫外线，使地球上的生物免遭伤害。所以臭氧层是地球的保护伞。 人类活动排入大气的某些化学物质，如： 氟氯代烃 （致冷剂，商品名为氟利昂）和含溴的卤代烷烃（灭火剂，商品名为哈龙）等化学性质稳定，在低层大气中基本不分解。上升到平流层以后，在紫外线的照射下分解出氯原子，参与破坏臭氧的反应 破坏原因 ： Cl + O 3 ClO + O 2 + ClO + O Cl + O 2 总反应 O + O 3 2O 2 在上述反应中，一个氯原子能破坏 10 万个 O3 ，哈龙分解 产生的溴原子破坏 O3 的能力更强。 措施： 减少并禁止氟氯烃等物质的排放研制新型的制冷系统； （一）对人类健康影响 1. 增加皮肤癌：臭氧减少 1% ，皮肤癌（黑色素癌）患者增加 4%-6% 。 2. 损害眼睛，增加白内障患者。 3. 削弱免疫力，增加传染病患者。 破坏臭氧层的危害 （二）对生态影响 ： 农产品减产及其品质下降。 2. 减少渔业产量。 紫外线辐射可杀死 10 米水深内的单细胞海洋浮游生物 。 3. 破坏森林。 紫外线辐射的增加会破坏核糖核酸（ DNA ），以改变遗传信息及破坏蛋白质，从而影响植物（特别是森林）的生长。 4. 对工业生产的影响。 如使塑料及其他高分子聚合物加速老化。 人类共同采取 “补天”行动：签订了 《 保护臭氧层维也纳约 》《 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书 》 等国际公约。 氟里昂于 30 年代开发出来。属于氯氟烃化合物（ CFCs ），氟里昂是它的商品名称。它不易燃烧，不具腐蚀性，无毒，性能稳定，价格便宜，作为一种工业用化学物质，被广泛使用在各种冷冻空调的冷媒、电子和光学元件的清洗溶剂、化妆品等噴雾剂，以及泡沫塑料 PU 、 PS 、 PE 的发泡剂等等。从 20 世纪的 30 年代初到 90 年代的五六十年中，人类总共生产了 1500 万吨氯氟烃。   在对氟里昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟里昂已达到了 2000 万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。 氟氯代烷的功与过 科学史话 看漫画，试想企鹅在说什么？ 近百年来全球平均气温已上 0.6~0.9℃ 3. 温室效应与全球气候变暖 资料卡片 1 、大气中温室气体及现有浓度、增长率以及对增温的作用 温室气体 现有浓度（ mL/m 3 ） 估计年增长率（％） 估计对温室效应增加的贡献率（％） CO 2 350 0.4 55 CH 4 1.7 1 ～ 2 15 N 2 O 0.3 0.2 6 氟氯代烷 6.3×10 -4 5.0 24 2 、温室气体主要来源有： ② 化肥的大量使用（导致土壤产生 N 2 O ）； ① 化石燃料大量使用（产生 CO 2 ）； ⑤ 森林面积减少（减少吸收 CO 2 ）； ③ 致冷剂和喷雾剂的广泛生产、使用（产生氟氯代烷） ； ④ 航空业迅速发展（飞机高空飞行会产生大量的 CO 2 和 N 2 O 等）； （ 1 ） 减少温室气体的产生。 3 、防治措施 这种方法由于受到成本和技术等的限制，目前不太容易实行，但也是人类努力的方向。 ⑴ 减少使用煤 、石油和天然气等化石燃料 ，更多地利用太阳能、风能和地热，发展核能和氢能； ⑵大面积植树造林，严禁乱砍滥伐森林； ⑶限制并逐步停止氟氯代烷的生产和使用； ⑷控制煤矿、稻田和垃圾填埋场等场所破坏的 CH 4 ；⑸控制人口增长。 （ 2 ） 除去或回收温室气体。 4 、温室效应的危害 冰川消退 海平面上升 大洋洲岛国图瓦卢 50 年后将消失，居民将被迫于 2002 年起举国搬迁 ( 新西兰）。 荒漠化 世界上某些地区的降水将减少，而蒸发将增大，致使径流减少。 原生态系统内物种损失 对农业生产的影响 旱干 涝洪 煤、石油等化石燃料是当今世界最重要的能源。煤除了含有 碳 元素外，还含有 氢 、 氧 、 氮 和 硫 等元素，以及 无机矿物质 。 二 . 改善大气质量 1. 减少煤等化石燃料的燃烧产生的污染 N NO NO 2 SO 2 S C CO 从煤的组成分析可能造成的污染 ？ 为了减少煤燃烧产生的大气污染目前主要采用的措施有： 改进燃烧装置和燃烧技术、改进排烟设备 进行煤炭洗选加工，降低含硫含灰量。同时限制高硫分、高灰分煤炭的开采。 2CaCO 3 + O 2 + 2SO 2 === 2CaSO 4 + 2CO 2 2CaO + O 2 + 2SO 2 === 2CaSO 4 改善燃煤的质量 a. 提高燃烧时的空燃比（增大空气的比率）； b. 采用新型煤粉燃烧器； c. 在煤中加入固硫剂（如石灰石、生石灰）后再燃烧。 发展洁净煤技术，开展煤的综合利用。 煤的气化和液化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径。 水煤气 或 干馏煤气 就是煤气化后的产物。 C(s)+H 2 O(g)====CO(g)+H 2 (g) 高温 焦炭在高温下与水蒸气反应，就得到 CO 和 H 2 H 2 、 CO 、 CH 4 和 CO 2 水煤气： CO 、 H 2 干馏煤气： 调整和优化能源结构 : 降低燃煤在能源结构中的比率，加快开发和利用太阳能、风能、地热能、核能和氢能等新能源。 风力发电 我国自行设计和建造的秦山核电站 2. 减少汽车等机动车尾气污染 我国一些大城市汽车等机动车排放的尾气（含 CO 、 NO 、 NO 2 和碳氢化合物等，如果使用含铅汽油的还有含铅的化合物）在相应大气污染物排出总量中可占 40 ～ 50 ％，所以， 减少汽车等机动车尾气污染是改善大气质量的主要环节。 二 . 改善大气质量 推广使用无铅汽油 铅污染主要是使用含铅抗爆震剂： 四乙基铅 Pb(C 2 H 5 ) 4 现在广泛采用的无铅汽油抗爆震剂是甲基叔丁基醚 （ MTBE ） 等 ； 甲基叔丁基醚是否会对人体造成危害还有争议，但 迄今尚未找到更合适的替代物。 危害： 引起儿童行为异常和智力障碍。引起孕妇的孕儿出现神经系统发育异常 2. 减少汽车等机动车尾气污染 在汽车尾气系统中装置催化转化器 2CO + 2NO ==== 2CO 2 +N 2 催化剂 催化剂 C 7 H 16 + 11O 2 ==== 7CO 2 + 8H 2 O 注意：含铅的化合物会使催化剂中毒，使用装有催化转换器的汽车必需使用无铅汽油。 在催化器前半部发生反应： 在催化器后半部发生反应： 催化剂 2CO + O 2 ==== 2CO 2 图 4-11 催化转化器 未燃烧的碳氢化合物如庚烷（ C 7 H 16 ）和尚未反应的 CO 催化转化器中的催化剂通常为铂等贵金属。 2. 减少汽车等机动车尾气污染 其他减少汽车尾气污染的措施： 以锂离子电池为动力的汽车 使用液化石油气 (LPG) 为燃料的汽车 2. 减少汽车等机动车尾气污染 3. 减少室内空气污染 目前已发现的室内空气污染物达 300 种，主要是： （ 1 ）家用燃料燃烧、烹调和吸烟等产生的 CO 、 CO 2 、 NO 、 NO 2 、 SO 2 、油烟和尼古丁等污染物； （ 2 ）各种建筑材料和装饰材料产生的各种挥发性有机物，如 甲醛 (HCHO) 、 苯 (C 6 H 6 ) 、甲苯 (C 7 H 8 ) 、二甲苯 (C 8 H 10 ) ，以及放射性元素 氡 (Rn) 等污染物。 二 . 改善大气质量 (1) 一氧化碳 CO CO 与血红蛋白的结合能力大约是 O 2 的 200 ～ 300 倍 CO 的来源： 各种家用燃料（煤、煤气、石油气、天然气等）。 预防方法： 注意室内通风、安装烟囱和抽气、排气设备等，有条件的场所还应当安装 CO 警报器 注意： CO 气体无色、无味，不易被察觉！ Hb + O 2 HbO 2 血红蛋白 氧合血红蛋白 Hb + CO HbCO 血红蛋白 碳氧血红蛋白 (2) 甲醛 HCHO 主要来源： 可刺激人的眼、呼吸道黏膜，引起流泪、气喘和胸闷等；长期接触低剂量的甲醛可引起过敏性皮炎、造成免疫功能异常、一些中枢神经系统，甚至还可能引发癌症。 选用达标的装修材料； 注意室内的温度和通风 。 物理性质： 甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。 各种制造人造板材、家具以及装修时使用的黏合剂。 我国标准规定的室内空气中 HCHO 的最高允许含量为 0.08mg/m 3 ；氡的放射性最高允许含量， 新建住房为 100Bq/m 3 ；旧房为 200Bq/m 3 。 资料卡片 主要危害： 预防措施： (3) 氡污染 ( 86 Rn) 氡是一种无色、无味的放射性气体，是一种室内放射性污染物。 氡主要来源于： 长期吸入氡会引起肺癌。 选用达标的装修材料；注意室内通风。 我国于 2003 年 3 月 1 日实施了第一部 《 室内空气质量标准 》 ，为改善室内空气质量、保护人体健康提供了有力的法律依据。 图 4-15 国际通用的放射性标志 物理性质： 地下岩石和土壤，以及含有放射性元素的填入石材。（ 建筑材料、瓷砖、石材等 ） 氡的危害： 预防措施： 图 4-17 美丽的室内植物 ---- 空气清洁师 图 4-16 教室内定期消毒 思考与交流 防治措施： ① 保持室内空气流通 ② 禁止吸烟 ③ 居室装修选择达国标的环保材料 ④…… ⑤…… ⑥…… ⑦…… 滴水观音茎内的白色汁液有毒，滴下的水也是有毒的，误碰或误食会引起咽、口部不适，胃灼痛感。应特别注意防止幼儿误食。但是滴水观音并不属于致癌植物。 一株成年的君子兰，一昼夜能吸收 1 立升空气，释放 80% 的氧气，在极其微弱的光线下也能发生光合作用。在十几平方米的室内有两三盆君子兰就可以把室内的烟雾吸收掉。 居室环保植物 滴水观音 有清除空气灰尘的功效 君子兰 释放氧气，吸收烟雾的清新剂 橡皮树对空气中的一氧化碳，二氧化碳，氟化氢等有害气体有一定抗性。而且还能消除可吸入颗粒物污染，对室内灰尘能起到有效的滞尘作用。 文竹含有的植物芳香有抗菌成分，可以清除空气中的细菌和病毒，具有保健功能。此外，文竹还有很高的药用价值：肉质根和叶状枝均有止咳润肺凉血解毒之功效 . 橡皮树 消除有害物质的多面手 文竹 消灭细菌和病毒的防护伞 空气中污染物的浓度越高，它越能发挥其净化能力！因此它非常适合通风条件不佳的阴暗房间。 铁线蕨每小时能吸收大约 20 微克的甲醛。成天与油漆、涂料打交道者，或者身边有喜好吸烟的人，应该在工作场所至少放一盆蕨类植物。另外，它还可以抑制电脑显示器和打印机中释放的二甲苯和甲苯。 银皇后 独特的空气净化能力 铁线蕨 最有效的生物“净化器” 吊兰能吸收空气中 95% 的一氧化碳和 85% 的甲醛。在微弱的光线下进行光合作用释放氧气的同时吸收空气中的甲醛，苯乙烯，一氧化碳，二氧化碳等致癌物质。还能分解苯，吸收香烟烟雾中的尼古丁等有害物质。 一盆芦荟相当于九台生物空气清洁器。可吸收二氧化碳，二氧化硫，一氧化碳等有害物质。尤其对甲醛吸收特别强，还能杀灭空气中的有害微生物，吸附灰尘，对净化居室环境有很大作用。当室内有害空气过高时芦荟叶片就出现斑点，只要再增加几盆芦荟，空气质量又会趋于正常。 吊兰 室内空气的绿色净化器 芦荟 空气净化专家 棕竹能够吸收 80% 以上的多种有害气体，净化空气。同时棕竹还能消除重金属污染并对二氧化硫污染有一定的抵抗作用。他的最大的特点就是具有一般植物所不能企及的消化二氧化碳并制造氧气的功能 . 龟背竹净化空气的功能略微弱于吊兰和芦荟，但龟背竹对清除空气中的甲醛的效果比较明显。另外，龟背竹有晚间吸收二氧化碳的功效，对改善室内空气质量，提高含氧量有很大帮助。龟背竹的果实成熟后可以做菜，香味像凤梨或者香蕉。 棕竹 消除重金属污染和二氧化碳 龟背竹 夜间吸收二氧化碳 常春藤是目前吸收甲醛最有效的室内植物，每平方米的常春藤的叶片可以吸收甲醛 1.48 毫克，同时常春藤还可以在 24 小时光照条件下吸收室内 90% 的苯。同时净化空气吸附灰尘。 富贵竹可以帮助不经常开窗通风的房间改善空气质量，具有消毒功能，尤其是卧室。富贵竹可以有效的吸收废气，使卧室的私密环境得到改善。 常春藤 吸收甲醛的冠军 富贵竹 适合卧室的健康植物 发财树四季长青，能通过光合作用吸收有毒气体释放氧气。能比较有效的吸收一氧化碳和二氧化碳的污染，对抵抗烟草燃烧产生的废气有一定作用。 仙人掌具有很强的消炎灭菌作用，在对付污染方面，仙人掌是减少电磁辐射的最佳植物。此外仙人掌夜间吸收二氧化碳释放氧气。晚上居室内放有仙人掌，就可以补充氧气，利于睡眠。 发财树 对抗烟草燃烧产生的废气 仙人掌 减少电磁辐射的最佳植物