文档文本内容
4-4 环境治理类
核心是“治”
这类题的生产目的非常明确：将有毒有害的污染物，通过化学方法转化为无毒无害或可资源化利用的物
质。
原料特征：通常为废气（如含 SO2、NOx的烟气）、废水（含重金属离子、CN−、有机物）或废渣
（如尾矿、冶炼渣、垃圾焚烧飞灰）。
产品特征：产品可能是无害物（如 CO2、H2O、N2、CaSO4 等），也可能是有价回收物（如从废水
中回收重金属单质或盐类），体现“变废为宝”的理念。
流程逻辑：流程设计的核心是“怎么把污染物消灭掉或固定住”。
o
气态污染物：通常用吸收法（酸碱中和、氧化还原）或吸附法。
o
液态污染物：通常用沉淀法（调pH、加沉淀剂）、氧化还原法（将有毒离子转化为无毒或
易沉淀形态）、离子交换法、膜分离法。
o
固态污染物：通常用稳定化/固化法（如水泥固化）、高温焚烧法、资源化提取法。
考查重点：
1.
吸收剂/处理剂的选择：用什么试剂来处理污染物？为什么选它？
2.
污染物的转化原理：发生了哪些化学反应？方程式如何书写？
3.
排放标准的判断：处理后的物质是否达到排放标准？
4.
二次污染的防止：处理过程中会不会产生新的污染物？
5.
经济性与绿色化学评价：该治理方法是否成本低、效果好、无二次污染？
第一步：看“污染物”，定性质
首先明确要处理的是什么污染物，分析它的化学性质。
审题动作：
o
如果是气体：是酸性气体（SO2、NO2、HCl）还是碱性气体（NH3）？是否具有氧化性/还
原性？
o
如果是废水：含有哪种离子？是重金属离子（Pb2+、Hg2+、Cd2+）、酸根离子（CN−、
Cr2O7
2−）还是有机物？
o
如果是废渣：含有哪些有价值元素？是否具有浸出毒性？
第二步：看“处理方法”，定原理
分析流程中采用了什么方法处理污染物。
审题动作：
o
吸收法：用的是水、酸液、碱液还是氧化剂溶液？对应的是溶解、中和还是氧化反应？
o
沉淀法：用的是硫化物（如 Na2S）、氢氧化物（调pH）还是其他沉淀剂？
o
氧化还原法：加的是氧化剂（如 Cl2、O3、H2O2）还是还原剂（如 Na2SO3、Fe 粉）？
o
吸附/离子交换法：用的是活性炭、树脂还是其他吸附材料？
第三步：看“产物去向”，定效果
污染物被处理后，变成了什么？去了哪里？
审题动作：
o
是否转化为无害气体排放了？（如 CO2、N2）
o
是否转化为沉淀被过滤分离了？（如 CaSO4、MS）
o
是否被回收利用了？（如电解回收重金属）
o
重点关注：是否有二次污染？ 处理过程中产生的废气、废水、废渣是否得到了妥善处置？
第四步：看“排放标准”，定评价
题目最后通常会给出排放标准或要求评价工艺优劣。
审题动作：结合前面分析，判断处理后物质是否达标，评价该工艺的优缺点。
1. 关于“吸收剂/处理剂的选择”
问：为什么用XX 溶液吸收该气体？（或为什么用XX 沉淀该离子？）
答题模板：
1.
性质匹配：因为污染物具有X 性（酸性/碱性/还原性），而X 溶液具有X 性（碱性/酸性/氧
化性），两者能发生快速、彻底的反应。
2.
效果保证：该吸收剂对污染物的溶解度大/吸收容量大/反应速率快。
3.
成本与副产物：该吸收剂价格低廉/来源广泛，且反应产物无毒无害/易于处理/可资源化利
用。
示例：用石灰乳/氨水吸收 SO2 ——因为 SO2 是酸性氧化物，能与碱反应生成亚硫酸盐，防止其排放到空
气中造成酸雨；且石灰乳价格低廉。
2. 关于“污染物的转化原理”
问：写出将XX 污染物转化为XX 物质的离子方程式。
答题模板：
1.
确定反应类型：酸碱中和、沉淀反应、氧化还原反应。
2.
明确价态变化：如果是氧化还原，标出化合价变化，判断电子转移。
3.
配平书写：注意介质环境（酸性/碱性），检查电荷守恒和原子守恒。
高频考点方程式：
o
烟气脱硫：Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+H2O；2CaSO3+O2=2CaSO4（最终产物石膏）
o
含氰废水处理（碱性氯化法）：2CN−+5Cl2+10OH−=2CO3
2−+N2↑+10Cl−+5H2O
o
含铬废水处理（还原沉淀法）：Cr2O7
2−+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；然后调pH 使 Cr3+
沉淀。
o
含重金属废水：Pb2++S2−=PbS↓
3. 关于“处理条件的控制”
问：为什么要控制pH 在X 范围？
答题模板：
o
对于沉淀法：在该pH 范围内，目标重金属离子能完全沉淀（溶度积最小），而其他离子
不沉淀，实现选择性分离；或防止沉淀在酸性过强时重新溶解（两性氢氧化物）。
o
对于氧化还原法：该pH 下氧化剂/还原剂的氧化/还原能力最强（如高锰酸钾在酸性条件下
氧化性强），或反应速率最快。
问：为什么要控制温度？
答题模板：
o
温度过低：反应速率慢，处理效率低。
o
温度过高：①气体溶解度下降（不利于吸收）；②吸收剂/处理剂分解（如氨水、H2O2）；
③能耗增加，成本上升。
4. 关于“二次污染的防止”
问：该处理过程中可能产生什么二次污染？如何防止？
答题模板：
1.
识别风险：例如，用石灰乳吸收 SO2产生的 CaSO3 如果随意堆放，可能被酸性雨水重新
溶解释放 SO2；用硫化物沉淀重金属，可能产生 H2S 有毒气体。
2.
提出措施：将 CaSO3进一步氧化为稳定的 CaSO4（石膏）；在碱性条件下进行硫化物沉
淀，防止 H2S 逸出；对产生的废气进行二次吸收处理。
5. 关于“方案评价与改进”
问：评价该治理方案的优缺点。
答题模板（辩证分析）：
o
优点：①处理效果好，能达到排放标准；②操作简单，条件温和；③原料廉价易得，运行
成本低；④实现了资源回收利用（变废为宝）；⑤无二次污染。
o
缺点：①可能产生二次污染（指出具体是什么）；②成本较高（如使用了昂贵的氧化剂/吸
附剂）；③能耗较大；④对低浓度污染物处理效率不高；⑤产生大量废渣需进一步处理。
问：请提出改进建议。
答题模板：针对上述缺点提出，如“将XX 副产物进行资源化利用”“改用更高效的X 吸收剂”
“增加尾气回收装置防止二次污染”等。
口诀：污染看性质，处理定原理；产物要无毒，二次需警惕；评价要辩证，资
源是第一。
易错点 1：反应原理混淆
场景：处理含 SO2的烟气。
错误示范：写 SO2+Ca(OH)2=CaSO4+H2O（直接写成硫酸钙）。
正确逻辑：SO2与碱反应首先生成的是亚硫酸盐（SO3
2−），后续需要氧化（通常是被空气中的 O2
氧化）才能变成硫酸盐。分步书写更严谨。
易错点 2：忽略溶液酸碱性对处理效果的影响
场景：用 Na2S 沉淀废水中的 Hg2+。
错误示范：直接加 Na2S，不考虑废水pH。
正确逻辑：如果废水呈酸性，S2− 会与 H+ 结合生成 H2S 有毒气体逸出，造成二次污染。因此需要
在碱性或中性条件下进行硫化物沉淀，或者改用难溶硫化物（如 FeS）作为沉淀剂，通过沉淀转
化去除 Hg2+。
易错点 3：忽视共存离子的干扰
场景：废水中同时含有 Cu2+ 和 Fe3+，想用调pH 法沉淀 Fe3+。
错误示范：直接调pH 到3~4，认为 Fe3+ 沉淀完全而 Cu2+ 不沉淀。
正确逻辑：虽然理论上 Fe3+在pH≈3~4 沉淀，Cu2+ 在pH>5 才沉淀，但实际废水中离子浓度、共存
离子可能使沉淀区间发生偏移。必须参考题目给出的pH-沉淀图，严格按图选择pH 范围。
易错点 4：评价方案“只说好话”
场景：评价某治理方案的优缺点。
错误示范：只写优点（处理效果好、成本低），不写缺点。
正确姿势：高考题常要求辩证分析。任何实际工艺都有利弊，要客观地从正反两方面回答。如果
题目问“评价”，通常优缺点的采分点各占一半。
易错点 5：忽略“资源化”视角
场景：看到废水处理，只想到“除去”，没想到“回收”。
错误示范：回答含重金属废水的处理方法时，只写“加沉淀剂除去”。
正确逻辑：现代环境治理理念是变废为宝。如果废水中重金属浓度较高，通常会先考虑回收（如
电解、萃取、离子交换），而不是直接沉淀填埋。答题时要留意题目中是否暗示了“回收利用”
的可能。
【典例】
【审题】
1．（25-26 高三上·北京朝阳·期末）用
溶液吸收烟气中的
并回收S 是一种高效脱硫技术。
已知：
、
溶液中各含硫粒子的物质的量分数与pH 的
关系如下。
（1）含
的烟气不能直接排放，否则可能造成的环境问题是
_____________________。
（2）向盛有
溶液的“一级脱硫反应釜”中匀速通入烟
气，“尾气1”中组分体积分数与溶液pH 随烟气通入时间
的变化如图所示。
①
溶液呈碱性的原因：__________________（填离子方程
式）。
流程：整体把握工艺主线
目的：用Na₂SO₃ 溶液吸收烟气中的
SO₂，并回收单质硫。
流程结构：
一级脱硫反应釜：通入含SO₂ 的
烟气，用Na₂SO₃ 溶液吸收，产生
尾气1（含少量SO₂ 和可能逸出的
H₂S 等）和吸收液。
二级脱硫反应釜：再次用Na₂SO₃
溶液处理尾气1，进一步吸收SO₂
和可能产生的H₂S，尾气2 排放。
自氧化还原反应釜：将一级、二
级吸收液合并（或分别）在此控
制pH ，使溶液中的S₂O₃²⁻ 和
HSO₃⁻等反应生成硫单质沉淀，回
收硫。
关键信息：提供了H₂SO₃ 和Na₂SO₃ 溶
液中各含硫粒子（HSO₃⁻ 、SO₃²⁻ 、
H₂SO₃、S₂O₃²⁻等）的物质的量分数与
pH 的关系图，用于分析不同pH 下的
主要存在形式和反应。
原理：每一步的化学本质
一级吸收：
初始阶段（pH 较高，>9）：溶液
中主要存在SO₃²⁻，SO₂ 被吸收发
生反应：SO2+SO3
2−+H2O→2HSO3
−
该反应消耗
SO₃²⁻，生成HSO₃⁻，溶液pH 逐渐下
降。
当pH 降至9 左右时，开始出现
S₂O₃²⁻，可能是由于副反应：烟气
②0~130 min pH 降低的主要原因：
130~260 min pH 降低的主要原因：
260~480 min pH 降低的主要原因：__________________（填方
程式）、
综上，随着组成的变化，溶液逐渐失去吸收
的能力。
③已知
，但130~260 min
主要与
反应，原因是：
ⅰ.
；ⅱ.________________________。
（3）研究发现：pH 降至9 时，“吸收液”中开始产生
；pH 由9 降至7 的过程中，
升高较快；pH 继
续降至4，
变化不大。
①分析
产生的原因。
假设1：烟气中的
将
价硫元素氧化成S，
；
假设2：烟气中含
，由于_________________（填方程
式），
。
②实验证实
产生的主要途径是假设2 不是假设1.解释原
因：________（填序号）。
a．氧化性：
b．氧化
价硫元素的速率：
（4）盛有
溶液的“二级脱硫反应釜”的作用是：ⅰ.充分
吸收
；ⅱ.________________。
控制pH 为2，“吸收液”中
和
在“自氧化还
原反应釜”中反应回收S。
中的O₂ 或SO₂ 将部分-2 价硫（可
能来自HSO₃⁻的还原产物？）氧
化成S，再与亚硫酸盐反应生成
硫代硫酸盐。但根据实验，主要
途径是SO₂ 与溶液中存在的微量
H₂S（可能由其他还原过程产生）
发生归中反应生成S，S 再与亚硫
酸盐反应生成S₂O₃²⁻。
随着pH 继续下降，HSO₃⁻成为主
要存在形式，此时SO₂ 主要与
HSO₃⁻反应，可能生成H₂SO₃ 或进
一步发生歧化，但实际过程中
S₂O₃²⁻浓度增加较快。
当pH 降至4 以下，溶液中主要是
H₂SO₃，SO₂ 的溶解度降低，吸收
能力减弱，pH 下降变缓。
二级吸收：
尾气1 中除了少量SO₂，还可能含
有从一级吸收液中逸出的H₂S
（若生成），因此二级脱硫釜不
仅要吸收残余SO₂ ，还要吸收
H₂S，防止其污染环境。
自氧化还原：
控制pH=2，使吸收液中的S₂O₃²⁻
与HSO₃⁻发生归中反应生成硫单
质
：
S2O3
2−+2HSO3
−→2SO4
2−
+S↓+H2O
或类似反应，实
际工业中常用酸化使硫代硫酸盐分
解。
计算：关键定量分析
本题没有复杂的数值计算，但涉及：
pH 与粒子分布的关系：需从图中读出
不同pH 下主要粒子的种类，用于判断
反应阶段。
反应方程式的配平：如生成S₂O₃²⁻的假
设反应：
假设2：2H₂S + SO₂ → 3S + 2H₂O（需配
平），然后S 与亚硫酸盐反应：S +
SO₃²⁻ → S₂O₃²⁻（碱性条件）。
操作：实验与工业控制要点
控制烟气通入速度：避免过快导致吸收
不完全，或过慢降低效率。
监测pH 变化：通过pH 变化判断吸收
进程，及时调整操作。
二级吸收：确保尾气达标排放，同时回
收H₂S。
自氧化还原：需精确控制pH=2，使硫
沉淀完全，同时防止其他副反应。
1．（2026·重庆·二模）含氮废水对环境、人体均有较大危害，综合处理含氮废水是一个较热门的话题，
如下为几种处理含氮废水的常用方法。回答下列问题：
（1）吹脱法
利用如下流程可大幅度降低含
废水中的氮含量：
下列操作中可提高氮的去除率的是___________。
A．升高温度
B．适当调高溶液pH
C．向吹脱塔中通入
D．吹脱时减慢气体流速
（2）化学沉淀法
向含有
的废水中加入适量的镁盐和磷盐，形成难溶复盐
(简称MAP)，过滤除
去。
①写出
参与反应生成MAP 的离子方程式：___________。
②该沉淀法常在25℃左右进行，温度不宜过低也不宜过高的原因是：___________。
③该沉淀法在pH 过大时形成的沉淀物化学式为___________。
（3）折点氯化法
或
可将废水中的
转化为
，主要原理为
可将
氧化成
。现取0.1 L 的含氮废
水，向其中通入
，充分反应后，用
脱除氯，标准状态下消耗
。
①HClO 的中心原子采取___________杂化。
②该废水中
___________
（4）光催化法
在光照条件下，半导体材料(纳米级
)可在价带上形成激发态电子，其可发生跃迁至导带，同时在价
带上产生相应空穴(
)并在电场的作用下分离并迁移到半导体表面。该材料可生成氧化性物质将含
氮物质转化或以自己的还原性将其还原成无毒物质，反应机理如图所示。
①在b 处发生___________(选填“氧化”或“还原”)反应。
②该材料可生成
将含氮物质氧化，写出
将
氧化成
的离子方程式：___________。
2．（25-26 高三上·天津·月考）科学研究发现，铬的化合物有毒，对环境有很大的危害。Cr(+6 价)有致
癌作用，其毒性是Cr(+3 价)毒性的100 倍。某科研小组采用如下方案对含铬的废水进行处理和回收
利用制备无水CrCl3
已知：①在酸性条件下用NaHSO3可将+6 价Cr 还原成+3 价。
②铬和铝及其化合物的化学性质相似。
③无水三氯化铬易升华，在高温下能被氧气氧化。氯化铬晶体(CrCl3•6H2O)难溶于乙醚，易溶于水和乙
醇，易水解
回答下列问题：
（1）“还原”阶段可用烟道气中SO2代替NaHSO3溶液，并充分利用资源。写出用SO2时发生反应的离
子方程式：___________。用离子方程式表示调节溶液pH 不超过8 的原因___________。
（2）已知CCl4的沸点为76.8℃，为保证得到稳定的CCl4气流，适宜的加热方式是___________。
（3）在实验室中进行灼烧所需的主要仪器是___________。
（4）用如图装置制备无水CrCl3时，反应管中发生的主要反应为：Cr2O3+3CCl4=2CrCl3+3COCl2。反应中
向三颈烧瓶通入氮气的作用为：___________。
（5）目前还有如下处理方法，电解法：将含+6 价Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯
化钠进行电解：阳极区生成的Fe2+和
发生反应，生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH-结合生成
Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去。写出电解时阴极的电极反应式___________。现用上法处理1×104L 含
铬(+6 价)78mg/L 的废水，电解时阳极物质消耗的质量至少为___________kg。
3．（2025·安徽·三模）废旧钴酸锂电池的电极材料可以回收再利用，避免对环境造成污染。其正极材料
主要含有钴酸锂(LiCoO2)，还含有少量Fe、Al 等。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金
属资源。
已知：
。
（1）基态Co 原子价电子排布式为_______。NH4HCO3中各元素电负性由大到小的顺序为_______。
（2）“沉钴”中得到的是CoCO3，写出该步骤中发生反应的离子方程式_______。
（3）“浸出渣”中加入足量“H2O2”的作用是_______。
（4）“废渣”的主要成分是_______(填化学式)。
（5）从“沉钴”中得到的CoCO3不是很纯，还会含有锂、铁等杂质，工业上，在pH 为8~10 时，可以
用硫酸铵和氨水的混合溶液“络合浸取法”生成[Co(NH3)6]2+进行提纯，生产过程中硫酸铵溶液的作
用是_______。
（6）已知碳酸锂的溶解度曲线如图所示，为提高碳酸锂的析出量和纯度，“操作A”应该为_______、
_______、洗涤、干燥。
（7）“沉钴”后得到0.2 mol/L 的Li+溶液，如果加入等体积Na2CO3溶液有沉淀产生，则所加碳酸钠溶
液的浓度c(Na2CO3)＞_______mol/L(结果保留2 位有效数字)。
4．（25-26 高三上·河北邢台·开学考试）电镀含铬废渣（质量分数为60% BaCrO4）中的六价铬是毒性物
质，极大污染了环境。科研人员经大量研究和实验，处理并回收含铬废渣中的铬和钡，将其转变为
陶瓷色料（Cr2O3）和工业产品碳酸钡（BaCO3），达到了变废为宝的目的。其工艺流程如下图所
示：
已知：①含铬废渣中主要含BaCrO4，其次含BaCO3、
、
、SiO2及少量Fe3+、Cu2+、Zn2+。
②Fe3+、Cu2+沉淀完全（离子浓度不大于1×10-5 mol·L-1）的
值分别为：3.4、6.7；
大于10.5
时，Zn(OH)2开始溶解。
请回答下列问题：
（1）“球磨煅烧”步骤中“球磨”的目的是_______；若加入氯化铵时，将BaCrO4转化为Cr2O3，反应
中还原剂与氧化剂的物质的量之比是_______。
（2）已知：常温时，
，锌离子沉淀完全时溶液的
为_______；“浸液调
”后，弃去的残渣成分有Zn(OH)2、_______和_______。
（3）“操作X”在实验室所用到的玻璃仪器有_______。
（4）“球磨熔融”步骤中，若产生NaNO2、Na2CrO4和CO2气体，则反应的化学方程式为_______。
（5）“酸化还原”主要发生反应的离子方程式为_______。
（6）若每年处理含铬废渣70 t，理论上可回收Cr 元素的质量_______t（计算结果保留两位有效数
字）。
5．（2025·湖北黄冈·模拟预测）废旧三元锂电池含大量的有价金属和危险废物，对其综合回收利用兼具
经济和环境效益。我国科学家以 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM) 三元正极材料为原料，采用“选择性焙
烧转型-水浸”法对废旧锂电池中有价金属进行回收。
已知：①废旧三元电池物料主要金属元素为 Li、Ni、Co、Mn 和 Al。
②以二价金属氧化物为例，其焙烧过程可能的化学反应可表示为：(未标反应条件)
MeO + (NH4)2SO4 = MeSO4+ 2NH3 ↑+ H2O
MeSO4 = MeO + SO3↑
③金属硫酸盐的热分解温度范围
金属硫酸盐
NiSO4
CoSO4
Al2(SO4)3
Li2SO4
热分解温度范围(℃)
700~765
720~770
590~640
950~1000
回答下列问题：
（1）Ni 的价电子排布式为：___________。
（2）废旧锂电池在拆解前先放电的目的是___________。
（3）“选择性焙烧转型-水浸”法焙烧的温度和时间对浸出率都有影响，焙烧温度和时间与 金属离子
浸出率的关系如图所示。
①最佳的焙烧条件是___________。
②在整个温度的考察范围内，铝的浸出率一直保持在 0.5% 以下，其原因是___________。
（4）实验室完成操作a 或操作b 所需的玻璃仪器是___________。
（5）碱浸时含铝元素物质发生的反应的离子方程式为___________。
（6）滤渣经过一系列操作后可以得到Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2，将其与一定质量的Li2CO3混合后，然后空气
气氛下进行烧结，最终得到 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 正极材料。其中制备正极材料的化学反应式为：
___________。
