高中化学保护水资源计算题

据中国环境报报道，从一份科技攻关课题研究结果显示，我国酸雨区已占国土面积的40%以上。研究结果还表明，我国农业每年因受酸雨而造成的损失达15亿元。为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。
(1)在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO₂浓度。在20世纪的60—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。请你从全球环境保护的角度，分析这种作法是否可取?简述其理由。
(2)用传统的煤、石油作燃料，其主要缺点是什么?与传统的煤、石油燃料相比，哪种物质可以作为新能源?主要优点是什么，缺点又是什么?
(3)研究酸雨成因用的“催化棒”是用两个外面套有玻璃管的粗导线穿过橡皮塞并固定于玻璃管中，将其一端用电热丝连接起来，即制成“催化棒”：实验时先接通直流电源，使电热丝红热，然后将红热的电热丝伸入装有SO₂和空气的集气瓶中，瓶中立即出现a现象，再往其中加入用盐酸酸化后的BaCl₂溶液，又出现b现象。请回答：
①现象a______________________________；
b_______________________________________。
②从以上实验可得出酸雨成因的化学原理
___________________________________________。
(4)目前一座中等城市每年用煤约300万吨。其含硫量按1%计算，则每年排放SO₂多少吨?若此SO₂有60%转化为硫酸，相当于生成多少吨98%的硫酸?

六价铬对人体有毒，含铬废水要经过化学处理后才能排放。
工业上为处理含有的酸性废水采用如下方法：在工业废水中加入适量NaCl，然后以铁为电极电解，鼓入空气，最后将以Cr(OH)₃形式沉淀下来而除去，且还生成Fe(OH)₃沉淀。这种处理方法可使工业废水中的含量达到国家规定的排放标准。试完成下列问题：
(1)在工业废水中加入NaCl的作用是：_____________________________________________。
(2)有关电极反应方程式是
________________________________________________________。
(3)由转化为Cr³⁺的离子方程式是
___________________________________________。
(4)电解过程中工业废水由酸性变碱性的原因是
______________________________________。
(5)另一种处理含铬废水的方法是用绿矾(FeSO₄·7H₂O)把废水中的六价铬还原成铬离子，再加入过量石灰水，使铬离子转为氢氧化铬Cr(OH)₃沉淀，其主要反应的化学方程式如下：
6H₂SO₄+H₂Cr₂O₇+6FeSO₄====3Fe₂(SO₄)₃+Cr₂(SO₄)₃+7H₂O
现用上法处理1×10⁴ L含铬(+6价)78 mg·L¹的废水(Cr的相对原子质量52)，则：
①处理后沉淀除Cr(OH)₃外，还有________________________________(用化学式来表示)。
②需用绿矾多少千克?

为了预防环境污染并对尾气进行综合利用，某硫酸厂用氨水吸收尾气中的SO₂。再向吸收液中加入浓硫酸，以制取高浓度的SO₂及（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体。
为测定上述（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体混合物的组成，现称取该样品4份，分别加入相同浓度的NaOH溶液各40.00 mL，加热至120 ℃左右，使氨气全部逸出〔（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体分解的温度均高于200 ℃〕，测得有关实验数据如下：（标准状况下）

实验序号	样品的质量/g	NaOH溶液的体积/mL	氨气的体积/L
Ⅰ	7.4	40.00	1.68
Ⅱ	14.8	40.00	3.36
Ⅲ	22.2	40.00	1.12
Ⅳ	37.0	40.00	0.00

（1）实验过程中有关反应的离子方程式为_________________________________________。
（2）由Ⅰ组数据直接推测：标准状况下3.7 g样品进行同样实验时，生成氨气的体积为__________L。
（3）试计算该混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物质的量之比为__________________。
（4）欲计算该NaOH溶液的物质的量浓度应该选择__________组数据，由此求得NaOH溶液的物质的量浓度为____________________________________________________________。

(14分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)化学电池是将________能转化为________能的装置。
(2)下列化学电池不易造成环境污染的是

A．锂电池

B．锌锰电池

C．镍镉电池

D．氢氧燃料电池

(3)已知甲醇燃料每生成1 mol液态水放出286 kJ的热量，又知该电池每发1 kW·h电能生成350 g水，则该电池的能量转化率为____________。

在氯氧化法处理含CN^-的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一)，氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
(1)某厂废水中含KCN，其浓度为650 mg·L^-1，现用氯氧化法处理，发生如下反应(其中N均为-3价)：
KCN+2KOH+Cl₂====KOCN+2KCl+H₂O
被氧化的元素是_________________。
(2)投入过量的液氯，可将氰酸盐进一步氧化为N₂，请标出下列反应中电子转移的方向和数目：
2KOCN+4KOH+3Cl₂====2CO₂+N₂+6KCl+2H₂O
(3)若处理上述废水20.0 L，使KCN完全转化为无毒物质，至少需液氯___________ g。

(18分)试根据下述材料完成问题：
材料一：酸雨是英国化学家R.A.Smith 1872年最先提出的，一般是指pH小于5.6的雨、雪、雾等大气降水，是大气污染的表现。酸雨被称作“空中死神”。据某市区1998年环境状况公报载，市区酸雨频率为41.3％，比上年上升了5.5个百分点。降水的年平均pH为4.87，降水酸性污染较严重，表现为煤烟型污染特征。
材料二：①某地一场较大范围的酸雨使植物叶面遭到腐蚀，产生大量斑点而坏死，导致西瓜大面积绝产，损失惨重。②酸雨使植物阳离子从叶面析出，使钙、镁、铁等离子迅速从土壤中损失，土壤营养状况降低，还使光合作用受到抑制，影响植物的生长。③铝对生物来说是有害元素，在土壤中以氧化铝形式存在，pH=5.6时几乎不溶解。当pH为4.6时，铝的溶解度增加100倍，并转化成硫酸铝，造成树木死亡。四川某林场，华山松死亡率达96％，就是酸雨使土壤中硫酸铝浓度增高，危及华山松。
材料三：我国农业生产因遭受酸雨造成的损失每年高达15亿元。为了有效控制酸雨，国务院已经批准了《酸雨控制区和二氧化硫控制区划分方案》等规定。
某研究性学习小组计划研究当地酸雨的形成过程，于是取来雨水作水样进行测定，随时间的推移，多次测定该样品的pH，得到如下数据：

时间/h	开始	8	16	24	32	40	48
pH	5.0	4.8	4.5	4.3	4.2	4.0	4.0

(1)     问题：①雨水样品放置时pH变化的主要原因(用化学方程式表示)_____________________；由此可以得出酸雨的形成过程可能是
(2)     ______________________________________________。
②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将_________________ (填“增大”“减小”或“不变”)，原因是__________________________________；二氧化硫表现_____________性。
(2)列举酸雨给人类造成的危害。
(3)你认为减少酸雨产生的途径可采取的下列措施是
__________________________________。
①少用煤作燃料  ②把工厂的烟囱造高  ③燃料脱硫  ④在已酸化的土壤中加石灰  ⑤开发新能源
A.①③             B.②③④⑤            C.①③⑤             D.①③④⑤
(4)为了减少煤燃烧时向大气排放的二氧化硫，不同的地方往往采取不同的“固硫”方法。
①火力发电厂常用Ca(OH)₂的悬浊液吸收煤燃烧时产生的二氧化硫气体，并回收制得有用的石膏(CaSO₄·2H₂O)，则有关反应的化学方程式_____________________，
__________________，___________________。
②硫酸工业常用浓氨水来吸收二氧化硫，则有关的化学方程式为_____________________。
③有些工业采取将生石灰和含硫煤混合使用。请写出燃烧时有关“固硫”反应的化学方程式。
④国际上最新采用“饱和亚硫酸钠溶液吸收SO₂法”。请写出有关反应的化学方程式。
⑤请比较以上四种“固硫”方法的优缺点。

(9分)人类的生存环境是一个巨大的生态系统，随着社会生产力的发展，环境污染已严重威胁着人类的生存环境，而森林对保护和改善环境有着十分重要的作用。科学实验证明1 ha(公顷)柳杉林，每月可吸收SO₂160 kg。试回答下列问题：
(1)柳杉林吸收SO₂，说明森林对环境的作用是_____________________________________。
(2)某火力发电厂每月燃烧含硫1%的烟煤10 000 t,若要吸收该厂所排出的烟道气中的SO₂，至少需要栽柳杉林多少公顷？若该厂在排放烟道气之前用脱硫法处理，每年可回收硫多少千克？这些硫可生产98%的浓H₂SO₄多少千克？

(12分)2006年6月，我国海域发生2次红潮事件，这与洗涤剂的使用有关。通常洗涤剂中含有三磷酸五钠(Na₅P₃O₁₀)。洗涤衣物的废水如直接排放到河湖中会造成水质富营养化，促使藻类大量繁殖，藻类死亡后经氧化，消耗水中的氧气，造成水中缺氧致使河水变黑变臭，鱼类等水生生物因缺氧而死亡。
(1)经测定知，某藻类的组成为：含C 35.76%,含O 49.50%,含N 6.310%，含H 7.370%,含P 0.870%,计算该藻类中各元素原子个数比(相对一个P原子) ________。
(2)藻类被氧气完全氧化的化学方程式(藻类用“化学式”表示，生成物除O外都为最高价化合物)为_____________________________。
(3)现有一个面积为1×10⁶ m²、深20 m的湖泊，含氧量为9.1 g/m³,若每天排入3%(质量分数)三磷酸五钠的废水1 000 kg,多少天后湖里的氧气被耗尽(设空气中的氧气不再溶入湖水中)。

环保部门测定某气体样品中一氧化碳的含量，其方法和实验步骤如下：
(1)将2.000 L的气体样品通过盛有I₂O₅固体的加热管，发生的反应为：5CO+I₂O₅5CO₂+I₂。
(2)将所产生的碘升华，并加入30.00 mL 0.005 0 mol·L^-1的硫代硫酸钠溶液，发生的反应为：I₂+2====2I^-+。
(3)将(2)中溶液取出，加入1.00 mL 0.010 0 mol·L^-1的碘水，正好将所取溶液中过量的Na₂S₂O₃全部氧化。
试计算1 L该气体样品中有多少毫克(mg)的CO。

近期，我国个别企业违法排污导致地下
水严重污染又成为媒体焦点。对水的质量监控
有很多指标，其中水中溶解氧（DO）的多少是衡量水体自净能力的一个指标。
I．对溶解氧（DO）的测定步骤是：
①在一定温度下量取100.00mL新鲜水样，在碱性条件下使其中的O₂将Mn²⁺氧化为MnO（OH）₂：
②向步骤①反应后的溶液中加入KI溶液，使其中生成的MnO（OH）₂再还原成Mn²⁺：

③最后用0.0100 mol·L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定步骤②中生成的I₂：，
消耗Na₂S₂O₃标准溶液11.00mL。
（1）步骤③使用的指示剂是淀粉试液。滴定终点时指示剂的颜色变化情况是____。
（2）硫代硫酸（H₂S₂O₃）是一种二元弱酸。步骤③应选用____滴定管进行滴定，结合离子方程式说明原因：________。
（3）水样中溶解氧（DO）的浓度为     mg·L^-1。
II．该实验需用Na₂S₂O₃固体配制100mL 0.0100 mol·L^-1Na₂S₂O₃标准溶液。
（4）请按配制的过程填写选用仪器的顺序：____   （填编号）。
①玻璃棒②胶头滴管③100mL容量瓶④天平⑤25mL烧杯
（5）配制0.0100mol·L^-1Na₂S₂O₃标准溶液时，下列操作使所配溶液浓度偏高的是____。

A．没有用蒸馏水洗涤烧杯

B．定容时俯视容量瓶刻度线

C．配制前容量瓶洗净后没干燥

D．摇匀后见液面下降，再加水至刻度线

E．用天平称量药品时，左盘低，右盘高

“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。“绿色化学”要求从根本上消灭污染。其中“化学反应的绿色化”要求原料物质中所有的原子完全被利用且全部转入期望的产品中。
（1）下列符合“化学反应的绿色化”的是（   ）
①用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制取铜：CuO+H₂SO₄====CuSO₄+H₂O，Fe+CuSO₄====FeSO₄+Cu
②用甲烷、一氧化碳合成乙酸乙酯：2CH₄+2COCH₃COOC₂H₅
③乙烯催化氧化制乙醛：2C₂H₄+O₂CH₃CHO
④2M+N====2P+2Q，2P+M====Q(M、N为原料，Q为期望产品)

A．②③④

B．①②④

C．①③④

D．①②③

（2）污染气体的几种处理措施：
酸雨是由于大气中SO₂和NO_x（NO和NO₂）的含量不断升高，并转变为H₂SO₄和HNO₃（主要是H₂SO₄）随雨水降落而形成的。为防止污染，硫酸厂用氨水来吸收SO₂，离子方程式为_____________；硝酸厂可用烧碱溶液来吸收氮的氧化物，如NO₂被烧碱溶液吸收生成NaNO₂和NaNO₃，离子方程式为________________；也可用氨的催化还原法把氮的氧化物变成氮气，还原1体积的NO_x需要____________体积氨气。

地球是一个巨大的生态系统，森林对保护改善人类的生存环境有着十分重要的作用。科学实验证明，1公顷柳杉林每月可以吸收SO₂160kg，试解答下列问题：
（1）某火力发电厂每月要燃烧含硫0.1%的烟煤10000t，若要吸收该厂所排放出的烟道气中的SO₂，至少需要栽柳杉林多少公顷？
（2）若用氨水吸收该厂排放的尾气，则每月能得到硫酸铵多少千克？

为解决大气中CO₂的含量增大的问题，某科学家提出“绿色自由”构想：把工厂排出的富含CO₂的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应使废气中的CO₂转变为燃料甲醇。“绿色自由”构想的部分技术流程如下

（1）合成塔中反应的化学方程式为             ；△H<0。从平衡移动原理分析，低温有利于提高原料气的平衡转化率。而实际生产中采用300℃的温度，除考虑温度对反应速率的影响外，还主要考虑了                。
（2）从合成塔分离出甲醇的原理与下列       操作的原理比较相符（填字母）

A．过滤

B．分液

C．蒸馏

D．结晶

工业流程中一定包括“循环利用”，“循环利用”是提高效益、节能环保的重要措施。“绿色自由”构想技术流程中能够“循环利用”的，除K₂CO₃溶液和CO₂、H₂外，还包括          .
（3）在体积为2L的合成塔中，充人2 mol CO₂和6 mol H₂，测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

从反应开始到平衡，V（H₂) =______________；能使平衡体系中nCH₃OH)/n(CO₂)增大的措施有______    __。
(4) 如将CO₂与H₂以1:4的体积比混合，在适当的条件下可制得CH₄。
巳知

写出C0₂(g)与H₂(g)反应生成CH₄(g)与液态水的热化学方程式________________。

美国《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：
到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去路

直接辐射	52 000×10^9 kJ·s^-1
以热能方式离开地球	81 000×10^9 kJ·s^-1
水循环	40 000×10^9 kJ·s^-1
大气流动	370×10^9 kJ·s^-1
光合作用	40×10^9 kJ·s^-1

请选用以上数据计算：
（1）地球对太阳能的利用率约为_____________。
（2）通过光合作用，每年有__________kJ的太阳能转化为化学能（每年以365天计）。
（3）已知CO₂是温室气体，绿色植物的光合作用能减少大气中CO₂的量。若每年通过光合作用(6CO₂+6H₂OC₆H₁₂O₆+6O₂)为我们生存的地球除去CO₂的质量为x。试根据能量关系列出x的计算式（列式中缺少的数据用符号表示）。
其中所缺的数据的化学含义是
_____________________________________________________。

一、二级标准：4.00，三级标准：6.00 。一环保检测中心对采集的0.02m³(标况)某区域空气样品中所含CO的浓度进行测定，其方法和实验步骤如下：
①首先将空气样品通过盛有I₂O₅固体的加热管，反应生成CO₂和I₂(不考虑其他气体的反应)；
②用30.0mL 5.00×10^－5mol·L^－1过量的硫代硫酸钠溶液完全吸收反应所产生的碘，发生的反应为：I₂＋2S₂O₃^2－=2I^－＋S₄O₆^2－
③ 将②反应后溶液取出1/2，放入锥形瓶中，加入几滴指示剂，用1.00×10^-5mol·L^－1的标准碘溶液进行滴定，滴定至终点，实验记录如下：

(1) 写出中反应的化学方程式：                                          
(2) 计算该空气样品中CO的浓度，并说明符合几级标准。