治理環(huán)境、綠色發(fā)展

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(yán)峻突出的霧霾、污水等環(huán)境污染問題，一邊是群眾對“APEC藍(lán)”“閱兵藍(lán)”常態(tài)化的滿懷期待。如何促進(jìn)形成綠色生產(chǎn)方式和消費(fèi)方式，如何“統(tǒng)籌生產(chǎn)、生活、生態(tài)三大布局”，進(jìn)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(hù)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.飲水思危——水污染及其防治。

例1 2016年全國兩會提出“要加強(qiáng)頂層設(shè)計，將法律、行政、經(jīng)濟(jì)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(yán)重超標(biāo)，氮、磷等大量富集，水體處于嚴(yán)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(biāo)。COD是指用強(qiáng)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(jī)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（NH₄）₂（SO₄）₂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（NH₄）₂（SO₄）₂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(yán)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⁺+Cr₂O^2-₇+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(jī)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 O^2-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(jī)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(yán)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(qiáng)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)”。就我國來說，隨著人民生活水平的不斷提高，機(jī)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(dú)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、NO_x、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(qiáng)生態(tài)保護(hù)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（NH₃）₂Cl₂+2MnOOH。

①該電池中，負(fù)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(fù)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（NH₃）₂Cl₂和MnOOH，經(jīng)水浸、過濾后，濾液為Zn（NH₃）₂Cl₂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(fù)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 ②3MnO^2-₄+2CO₂=2MnO^-₄+MnO₂↓+2CO^2-₃

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(lán)天下呼吸”。實現(xiàn)這一目標(biāo)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(jī)。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(hù)“舌尖安全”。

例5 2016年全國兩會報告中提出“守護(hù)‘舌尖安全，落實‘四嚴(yán)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”?！笆萑饩钡慕Y(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(jì)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(jìn)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）Cr₂O^2-₇+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）