《微項目 論證重污染天氣“汽車限行”的合理性》物質的性質與轉化PPT
第一部分內容：素養目標
1.能夠綜合應用氮及其化合物的性質及其轉化關系,探討相關的社會性科學議題。
2.在尋求證據支持觀點的過程中,能夠綜合運用信息查找、問卷調查、訪談等多種方法獲得必要資料;能夠對資料進行加工分析,依據觀點、證據和結論之間的邏輯關系進行有條理的闡述,逐步培養科學態度與社會責任的能力。
3.能夠從科學、環境、經濟、社會等多個方面,權衡不同觀點的利與弊,有依據地作出決策。
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微項目論證重污染天氣汽車限行的合理性PPT，第二部分內容：知識鋪墊
人類社會進入二十世紀八十年代以來,人們越來越關心環境問題。我們在享受科學技術迅速發展帶來物質文明的同時,也因一次次以犧牲環境為代價,而受到大自然的一次次報復,如霧霾天氣等,北京、廣州等多個城市采取了“汽車限行”。人們逐漸意識到:保護環境,就是保護人類賴以生存的空間。
控制“霧霾”的根本措施是減少煙塵和NOx的人為排放量。面對社會性科學議題,首先需要明確議題中的科學知識和科學問題,正確認識議題;然后從環境、經濟、社會等視角尋找議題涉及的利與弊,論證這些利與弊是否成立,最后結合實際情況綜合考慮,權衡利弊、作出決策。
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微項目論證重污染天氣汽車限行的合理性PPT，第三部分內容：新知預習
1.氮及其化合物的轉化關系
①N2+3H2 2NH3
②4NH3+5O2 4NO+6H2O
③N2+O2 2NO
④2NO+O2 2NO2
⑤3NO2+H2O 2HNO3+NO
⑥HNO3+NH3 NH4NO3
⑦3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
⑧Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
2.氮氧化物催化轉化法
在汽車排氣管上安裝催化轉化器,使汽車尾氣中的NOx(NO或NO2)與CO反應轉化成無毒的物質,反應原理為2NO+2CO N2+2CO2,2NO2+4CO N2+4CO2。
【微思考】如何治理汽車尾氣?
提示:NOx尾氣處理方法
①堿液吸收法:
2NO2+2NaOH === NaNO3+NaNO2+H2O
NO2+NO+2NaOH === 2NaNO2+H2O
NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業尾氣中NOx的處理。
②催化轉化法:
在催化劑、加熱條件下,氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體N2;NOx與CO在一定溫度下催化轉化為無毒氣體N2和CO2(一般適用于汽車尾氣的處理)。
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微項目論證重污染天氣汽車限行的合理性PPT，第四部分內容：探究
科學認識社會性科學議題,尋找利與弊
問題探究
汽車尾氣有什么危害?
提示:汽車尾氣中的NOx在紫外線作用下,與碳氫化合物發生一系列光化學反應,產生了一種有毒的煙霧——光化學煙霧,光化學煙霧中含甲醛、乙醛等刺激性有毒物質,會刺激人的呼吸道。
知識歸納
車輛限行,顧名思義,就是為了緩解交通壓力或防治大氣污染,而采取限制某些車輛通行的措施。車輛限行有很多種,有的是某個路段限行,有的是某個時段限行,有的是某種車型限行,還有最常見的是尾號限行。其中,尾號限行制度是為了緩解城市交通壓力而催生的一種交通制度。如2008年的北京奧運測試賽期間,北京開始單雙號限行。單號日子時候,只能車號的末尾數字是單號的私家車可以上路,雙號日子的時候,只能車號末尾數字是雙號的私家車可以上路。
方法導引“汽車限行”的利與弊
1.環境視角 減少有害氣體排放,減輕空氣污染和溫室效應 —
2.經濟視角 促使人們購買第二輛汽車,汽車銷量增加,促進經濟發展 導致汽車保有量增加
3.社會視角 緩解了道路交通壓力 增加公共交通壓力,導致人們出行不便
典例剖析
例1(2018全國Ⅱ理綜)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氮有關(如下圖所示)。下列敘述錯誤的是( )
A.霧和霾的分散劑相同
B.霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨
C.NH3是形成無機顆粒物的催化劑
D.霧霾的形成與過度施用氮肥有關
答案:C
解析:霧和霾的分散劑均為空氣,A項正確;根據題目信息,硝酸銨和硫酸銨均為無機顆粒物,是形成霧霾的因素之一,B項正確;氨氣分別和硝酸、硫酸生成硝酸銨和硫酸銨,是形成無機顆粒物的反應物,C項錯誤;過度施用化肥會導致空氣中氨氣含量增加,促進了無機顆粒物中硝酸銨、硫酸銨含量的增加,D項正確。
對點訓練1汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質,這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一。
(1)汽車尾氣中的CO來自于_______________,NO來自于_______________。汽車尾氣對環境的危害主要有_______________(至少填兩種)。
(2)NOx能形成酸雨,寫出NO2轉化為HNO3的化學方程式: _____。
(3)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉化法處理,使它們相互反應生成參與大氣循環的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式: __________。
答案:(1)汽油的不完全燃燒 N2與O2在汽車汽缸內的高溫環境下的反應 形成硝酸型酸雨、導致光化學煙霧、產生溫室效應(任填兩種即可)
解析:(1)汽車汽缸內不斷進行著汽油的燃燒反應,當空氣不足時,汽油不完全燃燒會產生CO;當空氣過量時,N2和O2在放電或高溫條件下反應生成NO。汽車尾氣對環境的危害很大,可以形成硝酸型酸雨、導致光化學煙霧、產生溫室效應等。(3)CO、NOx反應后生成的無毒氣體為CO2和N2。
學習科學論證,論證利與弊
問題探究
汽車尾號限行對治理空氣污染有用嗎?
提示:通過一定的實際測定和對比,得出結論:汽車尾號限行的舉措對于減輕空氣污染是有一定效果的。
知識歸納
機動車尾氣排放成為一個備受指責的因素,特別是柴油車和某些重型小轎車。這些汽車尾氣中的化學元兇包括懸浮微粒(PM)和氮氧化物(NOx)。懸浮微粒是一種煙塵,能夠侵入肺部并引起心血管疾病,氮氧化物則會加劇呼吸困難。
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微項目論證重污染天氣汽車限行的合理性PPT，第五部分內容：隨堂檢測
1.世界大學生夏季運動會是規模僅次于夏季奧運會的世界級綜合性運動會。2021年第31屆世界大學生運動會將在成都舉辦。“綠色”是成都的城市發展理念,也是這次運動會的組織理念。下面有關說法不正確的是( )
A.成都市目前推廣使用的清潔燃料壓縮天然氣(CNG)和液化石油氣(LPG)的主要成分均是烴類
B.興建運動會場館所用到的金屬材料中可能含有非金屬元素
C.“綠色化學”的核心是應用化學原理對環境污染進行治理
D.新能源汽車的使用有助于減少氮氧化物的排放
答案:C
解析:A項,壓縮天然氣(CNG)類的主要成分是甲烷,液化石油氣(LPG)類的成分是丙烷、丁烷等,所以這兩類燃料的主要成分都是烴類,故A正確;B項,合金可能含有非金屬元素,故B正確;C項,“綠色化學”的核心是從源頭上控制污染,而不是治理污染,故C錯誤;D項,新能源汽車的使用可減少化石燃料的使用,可減少常規汽車的使用,能減少氮氧化物的排放,故D正確。
2.當前,汽車尾氣已成為許多城市空氣的主要污染源。研究表明,含TiO2的混凝土或瀝青可以部分消除汽車尾氣中的氮氧化物,其原理如下:
下列關于該“消除”過程的敘述不正確的是( )
A.部分光能轉變為化學能
B.消除總變化為NOx+O2+H2O→HNO3
C.消除反應能全天候發生
D.使用納米TiO2的消除效率更高
答案:C
解析:在TiO2的催化作用下紫外線提供能量,部分光能轉變為化學能,故A項正確,不符合題意;題中示意圖表明,在TiO2的催化作用下紫外線提供能量,發生反應:NO+O2+H2O→HNO3,故B項正確,不符合題意;沒有紫外線時上述反應不能發生,故C項錯誤,符合題意;納米與紫外線接觸面積更大,將產生更多的光生電子和光生空穴,從而消除更多的NOx,故D項正確,不符合題意。
3.對含有氮氧化物的廢氣進行處理。
(1)用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物,反應的化學方程式如下:
NO2+NO+2NaOH === 2NaNO2+H2O①
2NO2+2NaOH === NaNO2+NaNO3+H2O②
在反應①中,氧化劑是__________,還原劑是__________。在反應②中,氧化劑和還原劑的物質的量之比為__________。
(2)汽車尾氣中含有CO和NO,消除這兩種物質對大氣的污染的方法是安裝催化轉化器,使它們發生反應生成N2和CO2,該反應的化學方程式為____________________。
(3)在一定條件下,氨氣亦可用來將氮氧化物轉化為無污染的物質。寫出氨氣與二氧化氮在一定條件下反應的化學方程式:___________________。
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