优化方案高中化学 第四章 化学与自然资源的开发利用章末优化总结 新人教版必修2.doc

第四章 化学与自然资源的开发利用煤和石油的综合利用能源问题日益成为世界关注的问题，目前人们已致力于研究、开发新能源，同时对煤、石油等化石燃料进行更有效、更合理的利用。随之，高考在该类问题上也经常涉及。本考点主要围绕煤和石油的化工生产进行设计，在实际应用中设问，主要考查煤和石油的加工方式、产品及应用，突出化学与可持续发展的联系，考查分析问题和解决问题的能力。(2013高考山东卷)化学与生产和生活密切相关，下列说法正确的是()a聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应b煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料c合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料d利用粮食酿酒经历了淀粉葡萄糖乙醇的化学变化过程解析a项，聚乙烯分子中不含碳碳双键，不能发生加成反应，塑料老化是发生了氧化反应。b项，煤的气化和液化均为化学变化，前者主要为碳与水蒸气反应生成h2和co，后者主要是以煤为原料制取液体燃料。c项，合成纤维和人造纤维属于有机高分子材料，而碳纤维的主要成分为碳，属于无机非金属材料。d项，粮食酿酒要经过一系列化学变化，淀粉先发生水解，最终生成葡萄糖，葡萄糖再在酒化酶作用下生成乙醇和co2。答案d(高考题汇编)下列说法错误的是()a(2015高考浙江卷，7c)石油裂解、煤的干馏、玉米制醇、蛋白质的变性和纳米银粒子的聚集都是化学变化b(2015高考浙江卷，7d)燃料的脱硫脱氮、so2的回收利用和nox的催化转化都是减少酸雨产生的措施c(2012高考浙江卷，7d)石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量，石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃d(2011高考福建卷，6d)合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺解析石油裂解，煤的干馏、玉米制醇、蛋白质的变性都是化学变化，纳米银粒子的聚集只是物质的聚集状态发生改变，属于物理变化，a项错误。答案a环境保护与绿色化学环境问题日益成为人们关注的焦点，随着科技进步和人们生活水平的提高，各种各样的环境问题逐渐显现出来，目前各种污染正对人们的生存环境造成危害。因此“绿色化学”成为21世纪化学发展的主导方向。它要求从根本上消除污染，是一门能彻底防止污染产生的科学。近年来，高考中常常以环境问题作为命题的出发点，考查环境污染的成因、危害及其治理，以及与之有关的生产或工艺中的化学原理。(高考江苏卷)化学在资源利用、环境保护等与社会可持续发展密切相关的领域发挥着积极作用。下列做法与社会可持续发展理念相违背的是()a改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放b开发利用可再生能源，减少化石燃料的使用c研发可降解高分子材料，减少“白色污染”d过度开采矿物资源，促进地方经济发展解析过度开采矿物资源会使资源匮乏，不利于社会可持续发展。答案d金属的冶炼方法1热分解法一般适用于金属活动性顺序中位于汞及以后的金属。例如：2hgo2hgo2，2ag2o4ago2。2热还原法一般适用于金属活动性顺序中铝以后汞以前的大多数金属，常用的还原剂有c、co、h2、al等。(1)焦炭还原法。例如：fe2o33c2fe3co，cuoccuco。(2)一氧化碳还原法。例如：fe2o33co2fe3co2，cuococuco2。(3)氢气还原法。例如：wo33h2w3h2o，fe3o44h23fe4h2o。(4)活泼金属还原法。例如：cr2o32al2cral2o3,3v2o510al6v5al2o3。特别提醒可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在金属活动性顺序中居于中间区域。用焦炭还原法冶炼金属，炼得的金属中往往含有少量的碳。又由于用一氧化碳还原法冶炼金属时，一氧化碳一般是在金属冶炼炉中通过下列反应生成的：c(焦炭)o2co2，co2c(焦炭)2co。所以，用一氧化碳还原法炼得的金属中也会含有少量的碳。用氢气还原法冶炼金属，炼得的金属的纯度相对较高，但成本也较高。用活泼金属还原法冶炼金属，克服了被炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题，但成本也较高。由于金属矿石中一般混有多种杂质及在高温下少量还原剂与炼出的金属熔合等问题，用热还原法炼得的金属往往不纯。3电解法一般适用于金属活动性顺序中铝及铝以前的活动性较强的金属。例如：2al2o3(熔融)4al3o2，mgcl2(熔融)mgcl2，2nacl(熔融)2nacl2。(1)电解法冶炼金属，解决了很活泼的金属(k、ca、na、mg、al等)阳离子难以被还原的问题，或者说电解法一般用于很活泼的金属的冶炼。电解法冶炼金属要消耗大量的电能，成本较高。在工业生产中要注意节能增效。(2)离子化合物在熔融状态下电离，可电解；共价化合物即使熔融也不电离，不能电解。al2o3、mgcl2、nacl都是离子化合物，在熔融状态下电离的离子方程式分别为al2o3=2al33o2，mgcl2=mg22cl，nacl=nacl。(3)有的金属冶炼既可以用热还原法又可以用电解法，在热还原法中，也可以采用不同的还原剂，对于一种金属的冶炼，具体采用什么样的冶炼方法，选用什么样的还原剂，要根据生产原料、设备和金属的用途等多种因素综合确定。冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法；水煤气(h2或co)法；活泼金属置换法；电解法。四种方法各有优缺点，在工业上均有应用。一种无色气体a与红热的炭反应，得到另一种无色气体b，b与灼热的氧化铜反应，又得到a，则a、b分别为()ao2、co2bo2、cocco2、co dco、co2解析co2c2co，cuococuco2。答案c1钛(ti)有“未来钢铁”之称。工业上常以ticl42mgti2mgcl2获得海绵状钛。该反应在下列哪种环境中进行()a稀有气体中 b空气中c氮气中 dco2气体中解析：选a。空气中的n2、o2、co2气体在加热的条件下均与镁反应，故应在稀有气体中进行。海水资源的开发利用1海水淡化海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法。海水蒸馏原理示意图2海水中镁、钾、溴、碘等化工产品的提取海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集问题。例如：(1)海水中溴的提取流程用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2nabrcl2=br22nacl。向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：br2so22h2o=2hbrh2so4。向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：2hbrcl2=2hclbr2。用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。(2)海带中碘的提取原理：海带中的碘元素主要以i的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成i2，再萃取出来。例如：用h2o2作氧化剂，反应的离子方程式是2ih2o22h=i22h2o。实验时先将干海带灼烧去除有机物，剩余物用h2o2、h2so4处理，使得i被氧化成i2。3海水资源的综合利用(1)从海水中提取淡水海水淡化。(2)直接利用海水进行循环冷却。(3)海水制盐。(4)从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品。(5)从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料。(6)从海水中获取其他物质和能量。目前世界上60%的镁是从海水中提取的。海水提镁的主要流程如下：请回答下列问题：(1)从离子反应的角度思考，在海水中加入石灰乳的作用是_，写出在沉淀池中发生反应的离子方程式：_。(2)石灰乳是生石灰与水形成的化合物，从充分利用海洋化学资源，提高经济效益的角度，生产生石灰的主要原料来源于海洋中的_。(3)操作a是_，操作b是_。(4)加入的足量试剂a是_(填化学式)。(5)无水mgcl2在熔融状态下，通电后会产生mg和cl2，该反应的化学方程式为_。从考虑成本和废物循环利用的角度，副产物氯气可以用于_。(6)海水提镁的过程中，为什么要将海水中的氯化镁转变为氢氧化镁，再转变为氯化镁？解析(1)由框图我们可以看出加入石灰乳后生成了mg(oh)2，很明显作用就是为了将mg2沉淀；(2)caco3caoco2，海洋中贝壳含有丰富的caco3；(3)由框图可知操作a是过滤，操作b是蒸发结晶；(4)从框图中可以看出由mg(oh)2到mgcl2需加盐酸；(5)电解生成的cl2可与h2反应生成hcl，循环使用；(6)海水中尽管含镁丰富，但浓度较小，之所以将海水中的氯化镁转变为氢氧化镁，再转变为氯化镁就是为了把镁富集，且成本比较低。答案(1)沉淀mg2或使mg2形成mg(oh)2沉淀mg22oh=mg(oh)2(2)贝壳(或牡蛎壳等)(3)过滤蒸发结晶(或加热浓缩)(4)hcl(5)mgcl2(熔融)mgcl2制盐酸，循环使用(6)海水中氯化镁的含量很大，但镁离子浓度很低，该过程可以使镁离子富集，浓度增大且成本较低2海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()a海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质b海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化c从海水中可以得到nacl，电解熔融nacl可制备cl2d利用潮汐发电是将化学能转化为电能解析：选c。海水中的钾元素是以化合态形式存在的，要由化合态转变为游离态，一定发生氧化还原反应，a不正确；海水蒸发制海盐发生的是物理变化，b不正确；电解熔融nacl可以制得na和cl2，c正确；潮汐发电是动能、势能转化为机械能，机械能转化为电能，d不正确。环境保护与绿色化学1当今社会全球环境面临三大热点问题：酸雨、臭氧层破坏和温室效应，现列表比较如下酸雨臭氧层破坏温室效应危害破坏作物、森林、草原；使湖泊酸化、鱼类死亡；加速建筑物的腐蚀使皮肤发生癌变两极冰川融化，海平面升高，陆地减少，地表气温升高，气候干旱，土地沙漠化，农业减产成因含硫燃料的大量燃烧产生so2，so2 h2so3h2so4(或so2so3h2so4)汽车尾气、氟氯烃气体的大量排放大量co2气体的排放，导致大气中co2浓度不断上升，co2能阻碍由地面反射回高空的红外辐射，使地表气温升高防治减少so2的排放，燃料脱硫停止氟氯烃的生产和使用减少矿物燃料的使用；开发利用新能源；大力植树造林2.绿色化学在高考中的渗透与考查(1)高考试题中渗透了绿色化学的概念近几年的高考试题中所出现的酸雨的防治、三废的利用、温室效应的控制、防止臭氧层空洞的形成等环境问题是与绿色化学概念相一致的。(2)减量reduction，绿色化学又一内涵在高考试题中的渗透绿色化学中的减量是指从节约资源、减少污染物的基础出发，力图不用或少用有毒、具有腐蚀性的化工原料，尽可能提高原料的转化率，以较少的原料生产较多的产品。(3)高考试题体现绿色化学原理高考试题中涉及化工生产的题目，合理地渗透了绿色化学的观点：以较少的资源(原料)生产较多的产品，提高原料的转化率；某些原料包括催化剂重复使用(防止催化剂中毒)；节约能源，减少环境污染等观点，可概括为绿色化学内涵的另外两个r重复使用(reuse)和回收(recycling)。重复使用，这是降低成本和减少污染的需要，如化工生产中的催化剂和载体，从一开始就要有重复使用的设计。回收可以实现“省资源、少污染、减少成本”的目的。回收包括未反应的原料、副产物、助熔剂、催化剂、溶剂等。“绿色化学”又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，某化学课外小组利用废铜制取硫酸铜，设计了如下制取方案，其中符合“绿色化学”要求的是()acucuso4bcucuso4ccucuocuso4dcucu(no3)2cu(oh)2cuso4解析绿色化学是设计尽量不或尽可能少对环境产生副作用，并在技术上、经济上可行。a项cu与稀硫酸不反应，b项产生so2污染物，d项用贵重的agno3制cuso4，且反应步骤多，从经济的角度考虑也不适合，故最佳方案是c。答案c3下列实验或叙述不符合绿色化学理念的是()a制cuso4时先将cu氧化成cuo后再与稀硫酸反应b采用银作催化剂，乙烯和氧气制取环氧乙烷，原子利用率100%c用乙醇代替汽油作汽车燃料d用稀硝酸和铜制取cu(no3)2解析：选d。a项cucuocuso4中cu利用率100%且没有有害气体产生，b亦如此，c中乙醇为使用价值比较高的洁净能源物质，d中cu的利用率100%，但是产生no有毒气体，不符合绿色化学理念，而且n的利用率低。(时间：60分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括15小题，每小题4分，共60分)1将煤块粉碎，经脱硫处理，在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是()使煤充分燃烧，提高煤的利用率减少so2的产生，避免造成“酸雨”减少有毒的co产生，避免污染空气减少co2的产生，避免“温室效应”a bc d解析：选a。将煤块粉碎，目的是使煤充分燃烧，提高煤的利用率；对煤进行脱硫处理，目的是减少煤燃烧过程中产生过多的so2；将煤在适当过量的空气中燃烧，是使煤充分燃烧，减少co的产生，减轻空气污染，但不会减少co2的产生，无法避免“温室效应”。2下列化工生产原理错误的是()可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠可以用钠加入硫酸铜饱和溶液中制取铜在电冶铝时，原料是氯化铝炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热a bc d解析：选d。金属钠性质活泼，当加入到盐溶液中时先与水反应生成氢气和氢氧化钠，生成物再与盐发生复分解反应，错误；因为alcl3是共价化合物，熔融时不导电，不能用作电冶铝的原料，错误；炼铁高炉中所发生的反应既有放热反应，也有吸热反应，如fe2o33co2fe3co2等为吸热反应，错误。3下列氧化物不能与铝粉组成铝热剂的是()acr2o3 bmno2cv2o5 dmgo解析：选d。cr、mn、v的活动性排在al后面，而mg排在al前面，不能用铝热法来制备金属mg。4环境问题越来越引起人类的重视，下列有关环境问题的描述不正确的是()a水体的富营养化主要是向水体中排放大量含n、p的物质造成的 b低碳生活就是指少用煤炭的生活 c含氟、氯等元素的化合物的大量排放造成了臭氧层破坏d光化学烟雾的始作俑者包括no、no2等多种气体解析：选b。低碳生活是指生活作息时要尽力减少所消耗的能量，特别是co2的排放量，减少对大气的污染，减缓生态恶化。5“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。下列不符合“化学反应的绿色化”的是()a消除硫酸厂尾气中的so2so22nh3h2o=(nh4)2so3b消除制硝酸工业尾气中的氮氧化物no2no2naoh=2nano2h2oc制cuso4cu2h2so4(浓)cuso4so22h2od制聚乙烯nch2ch2ch2解析：选c。“绿色化学”的理念提倡提高原子利用率，从源头上消除污染。c项中产生了so2，是环境污染物，不符合“化学反应的绿色化”。6下表中金属的冶炼原理与方法完全正确的是()冶炼原理方法acaoh2cah2o热还原法b2al2o3(熔融) 4al3o2电解法ccu2so22cuso2热分解法dcuso42na= cuna2so4湿法炼铜解析：选b。钙是活泼金属，不能用热还原法冶炼，应用电解法，a错误；铝是活泼金属，应用电解法，b正确；反应cu2so22cuso2是火法炼铜，利用的是氧化还原反应原理，将cu2s中1价铜转化为单质铜，该反应不属于分解反应，不是热分解法，c错误；湿法炼铜需用与水不反应的较活泼的金属作还原剂，如铁等，钠易与水反应，不能从溶液中还原出单质铜，d错误。7溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海带中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：干海带海带灰水溶液 碘单质下列有关叙述中正确的是()a碘元素在海水中也有游离态存在b在提取的过程中用的氧化剂可以是h2o2c操作a是结晶或重结晶db是提纯操作，常用蒸馏或分馏解析：选b。碘在海水中只以化合态(i)形式存在，没有游离态，a错误。操作a是萃取，操作b是分液，然后才是蒸馏等操作来得到单质碘，c、d都是错误的。8下列关于石油的说法不正确的是()a石油炼制过程中，既能提高汽油产量又能提高汽油质量的方法是催化裂化b主要是烃类混合物，所以有固定的沸点c主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物d石油分馏得到的汽油是混合物解析：选b。石油是由各种烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物，主要成分是烃，没有固定的熔、沸点，b不正确。9溴是海水中的重要元素，海水中溴元素的含量一般为0. 067 gl1，晒盐浓缩后的苦卤中含有浓度较高的溴离子，向苦卤中通入氯气，可以得到溴单质。下列有关说法中不正确的是()a向苦卤中通入氯气发生反应的离子方程式为2brcl2=2clbr2b向苦卤中通入氯气时，溴元素的化合价升高，被氧化c将溴单质从溴水中分离出来，可以利用裂化汽油进行萃取d苦卤中通入cl2后得到的溴单质通常要先用热空气或水蒸气吹出吸收以达到富集的目的解析：选c。裂化汽油中含有乙烯、丙烯等不饱和烃，易与溴水中的溴发生加成反应，因而不能作萃取剂。10下列说法正确的是()a有些活泼金属如铝可作还原剂法冶炼金属的还原剂b用电解nacl溶液的方法来冶炼金属钠c可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝d回收旧金属意义不大解析：选a。本题主要考查金属的冶炼方法。铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2alfe2o32feal2o3，a项正确；电解nacl溶液不能得到金属钠，金属钠应该用电解熔融nacl的方法制取，b项错误；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来，c项错误；回收旧金属可节约资源或减少对环境的污染，d项错误。11聚丙烯酸酯的结构简式可表示为，由丙烯酸酯加聚得到。下列关于聚丙烯酸酯的说法不正确的是()a属于高分子化合物，是混合物b链节为ch2chc单体为ch2=chcoordn为聚合度解析：选b。依据高分子化合物聚丙烯酸酯的结构简式，可确定其链节为，n为聚合度，因n值不确定，聚丙烯酸酯是很多高分子化合物的混合物，故b不正确。12热还原法冶炼金属的反应一定是()a氧化还原反应 b置换反应c复分解反应 d分解反应解析：选a。热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应，也一定不是分解反应，不一定是置换反应，如3cofe2o32fe3co2，但一定是氧化还原反应。13塑料、合成橡胶和合成纤维这三大类合成材料，都主要是以石油、煤和天然气为原料生产的，下列有关说法错误的是()a天然气作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇b煤可以直接液化，煤与氢气作用生成液体燃料c乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料都可以由石油分馏得到d聚乙烯塑料的主要成分聚乙烯是由乙烯通过聚合反应制得的解析：选c。天然气在工业上主要用于合成氨和生产甲醇，故a正确；煤与氢气作用生成液体燃料，故b正确；石油分馏产物经进一步的裂化和裂解可以得到乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料，故c错误；乙烯加聚得到聚乙烯，故d正确。14下列关于常见几种物质对人类主要“功与过”分析正确的是()a二氧化碳光合作用的原料大量排放导致酸雨b氟利昂制冷剂向空气中大量排放导致臭氧层破坏c二氧化硫工业制硫酸大量排放导致光化学烟雾d氮的氧化物工业制氨气大量排放导致温室效应解析：选b。大量向空气中排放二氧化碳是导致温室效应的主要原因，a错误；氟利昂曾作冰箱的制冷剂，大量排放氟利昂导致臭氧层破坏，b正确；二氧化硫大量排放，是酸雨产生的主要原因，c错误；氮的氧化物不能制氨气，向空气中大量排放首先导致光化学烟雾，其次产生酸雨，d错误。15下列转化不属于煤或石油的综合利用的是()a将煤干馏制得煤焦油和焦炭b在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料c将煤变为煤饼作燃料d将石油裂解制得乙烯等化工原料解析：选c。煤的综合利用包括煤的干馏(焦化)、气化和液化。石油的综合利用包括分馏、裂化、裂解等。煤变为煤饼，并未改变其成分及结构，不属于综合利用。二、非选择题(本题包括3小题，共40分)16(16分)将下图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置，并进行蒸馏，得到汽油和煤油。(三)(一)(五)(二)(六)(四)(1)图中a、b、c三种仪器的名称是_。(2)将以上仪器按(一)(六)顺序，用字母a，b，c表示连接顺序：e接()，()接()，()接()，()接( )，()接()。(3)a仪器中c口是_，d口是_。(填“进水口”或“出水口”)(4)蒸馏时，温度计水银球应在_位置。(5)在b中注入原油后，加几片碎瓷片的目的是_。(6)给b加热，收集到沸点60150 间的馏分是_，收集到150300 间的馏分是_。解析：石油的分馏装置为答案：(1)a是冷凝管；b是蒸馏烧瓶；c是锥形瓶(2)ihaklbfgw(3)进水口出水口(4)蒸馏烧瓶支管口(5)防止暴沸(6)汽油煤油17(10分)请将下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上(每一空只填写一种方法)，并指出是属于化学变化还是物理变化。溶解裂解分馏裂化干馏蒸馏电解过滤萃取(1)把煤转化为出炉煤气、煤焦油和焦炭等_。(2)从原油中分离出汽油、煤油、柴油