高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化微项目 论证重污染天气“汽车限行”的合理性——探讨社会性科学议题导学案

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化微项目 论证重污染天气“汽车限行”的合理性——探讨社会性科学议题导学案，共10页。


学业要求
能够综合应用氮及其化合物的性质及转化关系探讨相关的社会性科学议题，从不同的视角列举重污染天气“汽车限行”的利与弊，收集资料，进行科学论证与决策，促进科学态度与社会责任化学核心素养的发展。
学业基础——自学·思记·尝试
1.社会性科学议题及其分析框架
(1)含义
“社会性科学议题(Sciscientific Issues，简称SSI)”，指由利用当代科学技术研究开发所引起的一系列与社会伦理道德、经济发展及自然生态环境等紧密相关的社会性问题。这其中，有很多议题与化学密切相关。
(2)分析框架
2．项目活动1 科学认识社会性科学议题，寻找利与弊
(1)科学分析议题，厘清议题中的科学问题和科学知识。
问题1：应对重污染天气“汽车限行”议题涉及哪些科学问题？
涉及的问题有：
①环境问题：汽车尾气成分，雾霾化学成分，汽车尾气与雾霾关系等；
②经济问题：汽车限行对经济的发展问题；
③社会问题：汽车限行对人们出行的影响等。
问题2：“汽车限行”对应的环境问题所涉及的物质及其转化关系如图所示：
写出上述转化中相关的化学方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________
或________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。
(2)分别从环境、经济、社会等视角列举应对重污染天气采取“汽车限行”措施的利与弊，填写下表：
3.项目活动2 学习科学论证，论证利与弊
(1)科学议题中各种观点论证的方法
(2)“汽车限行”能减轻空气污染观点的论证
①收集相关资料：汽车行驶过程中会产生氮氧化物；大量汽车行驶会产生较多的氮氧化物；氮氧化物会 大气，是 、酸雨、雾霾形成的原因等。
②根据资料推理
③反驳及其证据：汽车中装有净化装置，会将氮氧化物转化为 再排放。
④再论证再推理：汽车净化装置中的 容易中毒，不能有效的吸收氮氧化物，且我国汽车更换净化装置的比率 。
⑤形成最终观点：“汽车限行”措施能够减轻 。
4．项目活动3 权衡利弊，作出决策
将经过论证的利与弊进行分析后，分清主次，权衡利弊，作出决策。
请结合上述论证中的利与弊，结合现实情况，作出决策。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
[即学即练]
1．下列有关环境保护与绿色化学的叙述错误的是( )
A．形成酸雨的主要物质是硫的氧化物和氮的氧化物
B．汽车尾气中含有大量污染气体，这是汽油不完全燃烧造成的
C．水华、赤潮等水体污染主要是由含氮、磷的生活污水任意排放造成的
D．绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染
2．随着社会经济的发展，汽车已进入千家万户，它给人们出行带来方便的同时汽车尾气污染问题也日益突显，汽车尾气中含NO、NO2、CO2、SO2和固体悬浮颗粒等。用活性炭还原处理氮氧化物是一种实用的氮氧化物转化方法：C(s)＋2NO(g)⇌N2(g)＋CO2(g)，可实现氮氧化物无害转化。下列环境问题与汽车尾气的大量排放无关的是( )
A．酸雨 B．温室效应
C．PM2.5超标 D．白色污染
3．化学与生活、社会密切相关，下列说法正确的是( )
A．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
B．春节是我国传统的节日，应把“爆竹声中一岁除，总把新桃换旧符”发扬光大
C．工业上燃烧煤时，加入少量石灰石是为了减少CO2的排放
D．世博停车场安装催化光解设施，可使汽车尾气中的CO和NOx反应生成无毒物质
4．化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是( )
A．CO2和NO2都会导致酸雨的形成
B．大气中的PM2.5会导致雾霾的形成
C．NO2和SO2都会导致光化学烟雾的形成
D．大气中SO2含量的增加会导致温室效应加剧
5．灰霾中细颗粒物的成因，部分分析如图所示。
(1)根据如图所示信息可以看出，下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的 (填标号)。
a．SO2 b．NOx
c．VOCs d．NH3
(2)机动车大量行驶是污染源之一。汽车发动机废气稀燃控制系统主要工作原理如图所示。写出稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程式： 。
(3)科学家经过研究发现中国霾呈中性，其主要原因如图所示：
请判断A的化学式并说明判断理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
6．氮的氧化物是大气污染的主要污染物之一，对人类危害很大，每天行驶的汽车尾气中就含有大量的氮氧化物。回答下列问题：
(1)①写出汽车尾气中产生NO的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO＋2CO===2CO2＋N2，当生成1 ml N2时，被还原的NO为 ml。
(2)
NO2易溶于水。标准状况下将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中，如图所示。
①NO2溶于水的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②使试管中NO2恰好完全被水吸收需要缓慢通入氧气，标准状况下通入氧气的体积应为 ，最终试管中所得硝酸的物质的量浓度为 。
③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染物质，该物质是空气的主要成分之一，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7．我国“蓝天保卫战”成果显著，肆虐的雾霾逐渐被遏止。科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关，转化关系如图所示：
回答下列问题：
(1)从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有 (填化学式，下同)。
(2)图中物质溶于水溶液呈碱性的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出SO2转化为SO3的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)工业上利用氨气制备一氧化氮，反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)实验室长期保存浓硝酸，需使用棕色试剂瓶，并存放在阴凉处，其原因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(用化学方程式表示)。
(6)氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
微项目 论证重污染天气“汽车限行”的合理性
——探讨社会性科学议题
学 业 基 础
2．(1)①N2＋O2放电或高温=======2NO
②2NO＋O2===2NO2
③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
④NH3＋HNO3===NH4NO3
(2)温室效应 增加 降低 汽车保有量增加 缓解道路交通压力 公共交通压力
3．(2)①污染 光化学烟雾 ②光化学烟雾 ③氮气 ④催化剂 很低 ⑤空气污染
4．“汽车限行”措施能够减轻空气污染，减少氮氧化物的排放量，有利于社会的可持续发展，有利于未来人类的生存和发展。出行不便是个人问题，汽车保有量是局部问题，增加公共交通压力，恰恰可以促进政府改善公共设施。因此，应该支持为应对重污染天气而采取的“汽车限行”的措施。
[即学即练]
1．解析：汽车尾气排放的氮氧化物是在汽车发动机气缸内高温富氧环境下氮气和氧气反应产生的，不是汽油不完全燃烧造成的，故B错误。
答案：B
2．解析：A项，汽车尾气中的氮氧化物、SO2可分别形成硝酸型、硫酸型酸雨；B项，汽车尾气中的CO2可造成温室效应；C项，汽车尾气中固体悬浮颗粒等会导致PM2.5超标；D项，白色污染是对废塑料污染环境现象的一种形象称谓，与汽车尾气的大量排放无关。
答案：D
3．解析：绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，而不是先污染再治理，故A错误；爆竹爆炸会产生大量的有害气体、粉尘和纸屑，污染环境，故B错误；燃煤时加入少量石灰石，可以减少SO2的排放，不能减少CO2的排放，故C错误；CO和NOx在催化作用下可生成氮气和二氧化碳，故D正确。
答案：D
4．解析：CO2不会导致酸雨形成，会导致温室效应，A错误；SO2不能导致光化学烟雾，C错误；SO2会导致酸雨，不会导致温室效应，D错误。
答案：B
5．解析：(1)根据如图所示信息可以看出机动车行驶造成的气体污染物有NOx、VOCs、NH3。(2)稀燃过程中NO被氧气氧化生成NO2，化学方程式为2NO＋O2===2NO2。(3)因为反应之前SO2中S为＋4价，NO2中N为＋4价，反应之后HONO中N为＋3价(2NH3→2NH4+，N化合价不变)，根据化合价升降总数相等综合推断，应是S化合价升高：＋4→＋6，又由电荷守恒、元素守恒可判断A的化学式为SO42-。
答案：(1)a (2)2NO＋O2===2NO2 (3) SO42-，因为反应之前SO2中S为＋4价，NO2中N为＋4价，反应之后HONO中N为＋3价(2NH3→2NH4+，N化合价不变)，根据化合价升降总数相等综合推断，应是S化合价升高：＋4→＋6，又由电荷守恒、元素守恒，可知A的化学式为SO42-
6．解析：(1)①汽车尾气中的NO是由空气中的氮气和氧气在内燃机高温条件下反应生成的，化学方程式为N2＋O2高温====2NO。②根据化学方程式2NO＋2CO===2CO2＋N2可知，NO中氮元素化合价从＋2价降低到0价，NO是氧化剂，被还原，当生成1 ml N2时，被还原的NO为2 ml。(2)①NO2溶于水生成HNO3和NO，反应的化学方程式是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。②根据化学方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，使试管中NO2恰好完全被水吸收需要通入标准状况下氧气的体积为V4 mL，根据化学方程式可知最终试管中所含的硝酸的物质的量浓度为·ml-10.001VL＝122.4 ml·L－1。
答案：(1)①N2＋O2高温====2NO
②2
(2)①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
② eq \f(V,4) mL eq \f(1,22.4) ml·L－1
③6NO2＋8NH3催化剂====7N2＋12H2O
7．解析：(1)酸性氧化物是能与碱反应得到盐和水的氧化物，符合要求的有SO2、SO3、N2O5。(2)图中物质溶于水呈碱性的只有NH3。(3)二氧化硫在催化剂存在时可以转化为三氧化硫： (5)浓硝酸见光或受热时易发生分解反应4HNO3受热或光照======4NO2↑＋O2↑＋2H2O，因此要保存在棕色试剂瓶中并放置在阴凉处。(6)氨气中的氮元素为－3价，一氧化氮中的氮元素为＋2价，因此二者可以在一定条件下发生归中反应得到氮气：6NO＋4NH3一定条件=====5N2＋6H2O。
答案：(1)SO2、SO3、N2O5
(2)NH3
(3)
(4)
(5)4HNO3受热或光照======4NO2↑＋O2↑＋2H2O
(6)6NO＋4NH3一定条件=====5N2＋6H2O视角
利
弊
环境
减少有害气体排放，减轻空气污染和_________
经济
①促使人们购买第二辆汽车，汽车销量_____________，促进经济发展；②__________社会总运输成本
①导致_________；②造成私家车相关行业就业减少
社会
__________________________
增加_________，导致人们出行不便