2020化学新人教必修：资源综合利用环境保护含解析.doc

教学资料范本2020化学新人教必修：资源综合利用环境保护含解析编 辑：_时 间：_第二节资源综合利用环境保护学习目标核心素养建构1.了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。2通过简单实例、了解常见高分子材料的合成、能举例说明高分子材料在生产、生活、科技等领域中的应用及发展。3认识化学对环境保护的意义。4了解绿色化学的含义、知道在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。知 识 梳 理一、煤、石油和天然气的综合利用1从煤、石油和天然气中获得基本化工原料(1)煤的组成和加工煤的组成煤的加工方法及产品(2)天然气的组成和利用(3)石油的组成和加工【自主思考】1若从煤焦油中分离出芳香烃、应采用什么方法？提示煤焦油是由各种芳香烃组成的液态混合物。可根据各种芳香烃的沸点不同利用蒸馏法进行分离。2石油的裂化和裂解有何区别和联系？提示裂化和裂解的原理相同、只是裂解选用的温度比裂化温度更高、因此裂解又称之为深度裂化。2以煤、石油、天然气为原料生产合成材料(1)三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维、这三大合成材料、主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。(2)合成高分子化合物的常见反应类型加聚反应：由相对分子质量小的化合物通过加成反应相互结合成相对分子质量很大的高分子化合物的反应。如nCH2=CH2CH2CH2注意a单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物、如CH2=CH2。b链节：高分子化合物中的最小重复单元、如CH2CH2。c聚合度：高分子化合物中的链节数、如聚乙烯中的n。缩聚反应：由相对分子质量小的化合物通过缩合反应结合成相对分子质量很大的高分子化合物、同时有小分子(如H2O等)生成的反应。如：二、环境保护与绿色化学1环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏、以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。根治污染的最有效途径是控制污染源。2“三废”污染“三废”主要指废气、废液和废渣、大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物；工业生产中的废水往往含有复杂的成分、任意排放会导致土壤、水源的污染、需要经过多步处理才能达到排放标准；废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染和资源回收利用两个重要目的。3当今化学工作者面临的重要任务(1)环境监测(2)三废治理(3)寻找源头治理环境污染的生产工艺等。其中对环境情况的监测、就是对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定、提供可靠的分析数据。4绿色化学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。“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物、这时原子利用率为100%。效 果 自 测1判断正误、正确的打“”、错误的打“”。(1)煤、石油和天然气是不可再生能源、也是新型清洁能源()(2)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏()(3)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一()(4)天然气的主要用途就是作燃料()(5)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴()答案(1)(2)(3)(4)(5)2下列有关环境保护与绿色化学的叙述不正确的是()A形成酸雨的主要物质是硫的氧化物和氮的氧化物B大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程产生的废气C绿色化学的核心就是如何对被污染的环境进行无毒无害的治理D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答案C3下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是()乙烷与氯气制备一氯乙烷乙烯聚合为聚乙烯高分子材料苯和硝酸反应制备硝基苯2CH2CH2O2A BC D答案B探究一、煤、石油、天然气的综合利用【合作交流】1煤的加工方法有哪些？提示干馏、气化、液化。2蒸馏与分馏的主要区别是什么？提示它们的原理相同、主要区别是蒸馏得到的是单一产品为纯净物、分馏得到的是沸点相近的多种物质的混合物。【点拨提升】1“三馏”比较干馏蒸馏分馏原理隔绝空气加强热使物质分解根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同产物产物为混合物产物为单一组分的纯净物产物为沸点不同的各组分组成的混合物反应类型化学变化物理变化物理变化2化学中“两裂”的比较名称定义目的裂化在一定条件下、把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃提高轻质油的产量、特别是提高汽油的产量裂解在高温下、使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃获得短链不饱和烃3.化学“六气”的主要成分高炉煤气水煤气天然气液化石油气焦炉气裂解气主要成分CO、CO2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH4【典题例证1】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煤的干馏和煤的液化属于煤的综合利用、而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率、不属于综合利用；石油裂解属于石油的综合利用。答案C【学以致用1】下列说法中错误的是()A石油是混合物、石油分馏得到的汽油也是混合物B含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C焦炭是煤干馏的一种重要产品D煤中含有苯和甲苯、可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来解析石油通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料、但产量不高。通常采用裂化的方法、把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃、提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物、主要含碳元素、还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素、并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物、可以生产芳香族化合物苯和甲苯。答案D探究二、环境保护和绿色化学【合作交流】1我们学过的四种基本反应类型中、最符合绿色化学理念的是哪种？在有机化学反应中有哪几种？提示最理想的“原子经济”是反应物的原子全部转化为期望的最终产物、即原子利用率(期望产物总质量与生成物总质量之比)为100%。4种基本反应类型中化合反应符合、有机化学反应中加成反应、加聚反应符合。2“绿色化学”的具体内容是什么？提示(1)开发绿色反应、将原子利用率提高到100%。(2)使用无毒、无害的原料、催化剂、溶剂。(3)开发绿色工艺。(4)开发和生产绿色产品。【点拨提升】1六大环境问题环境问题主要污染物主要危害温室效应CO2造成全球气候变暖、水位上升、陆地面积减小等酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等臭氧层破坏氟氯代烷、NOx到达地球表面的紫外线明显增多、给人类健康及生态环境带来多方面危害光化学烟雾碳氢化合物、NOx刺激人体器官、特别是人的呼吸系统、使人生病甚至死亡白色污染废弃塑料制品在土壤中影响农作物吸收水分和养分、导致农作物减产混入生活垃圾中难处理、难回收易被动物当作食物吞入、导致动物死亡赤潮和水华废水中含氮、磷元素的营养物质使水体富营养化、导致水中藻类疯长、消耗水中溶解的氧、使水体变得浑浊、水质恶化2.绿色化学(1)绿色化学的含义：绿色化学的目的在于不再使用有毒、有害的物质、不再产生废物。从科学观点看、它是化学科学基础内容的更新。从环境观点看、它强调从源头上消除污染。从经济观点看、它提倡合理利用资源和能源、降低生产成本。(2)绿色化学的核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染、即预防污染优于治理污染。(3)原子经济：按照绿色化学的原则、最理想的原子经济就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物、这时原子利用率为100%。3绿色化学对化学反应的要求【典题例证2】化学与生产、生活密切相关。下列说法不正确的是()A向煤中加入适量生石灰、可减少SO2对大气的污染B用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料、减少白色污染C光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化合物有关D人造纤维、合成纤维和光导纤维都属于有机高分子化合物解析A项、CaSO3易被氧化为CaSO4、向煤中加入适量生石灰、在煤燃烧时SO2最终生成CaSO4、故A正确；B项、利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料、将CO2转化为可降解塑料、实现了“碳”的循环利用、可以减少白色污染、故B正确；C项、光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化合物有关、故C正确；D项、光导纤维的主要成分是SiO2、不属于有机高分子化合物、故D错误。答案D【学以致用2】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。下列不符合绿色化学理念的是()A尽可能使用无毒无害的原材料B尽可能减少生产过程中的能量消耗C治理产生的污染优于防治污染的产生D尽可能采用对人类和环境低毒或无毒的合成路线解析根据绿色化学的含义、可以判断应该是防治污染的产生优于治理产生的污染。答案C1下列说法中正确的是()A煤中含有苯和甲苯、可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来B将煤在空气中加强热使之分解的过程、称为煤的干馏、也叫煤的焦化C将石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料D用溴的四氯化碳溶液可鉴别分馏获得的汽油和裂化获得的汽油解析A项、煤中不含苯和甲苯、煤干馏后从煤焦油或出炉煤气中能分离出来苯和甲苯、错误。B项、煤在隔绝空气加强热的条件下分解的过程称为煤的干馏、而不是在空气中、错误。C项、石油分馏主要得到汽油、煤油等、乙烯、丙烯等可通过石油裂解获得、错误。D项、分馏获得的汽油主要成分是饱和烃、裂化获得的汽油中含有不饱和烃、二者可用溴的四氯化碳溶液鉴别、正确。答案D2下列有关环境问题的说法正确的是()A燃煤中加入适量石灰石、可减少废气中SO2的量B臭氧的体积分数超过104%的空气有利于人体健康CpH在5.67.0之间的降水通常称为酸雨D含磷合成洗涤剂易于被细菌分解、故不会导致水体污染解析石灰石在煤燃烧过程中分解为CaO、CaO和SO2结合为CaSO3、进一步转化为CaSO4、可减少SO2污染、A正确；B项、当空气中臭氧的含量超过105%(体积分数)时、就会对人体、动植物及暴露在空气中的物质造成危害；C项、pH小于5.6的雨水称为酸雨；D项、含磷合成洗涤剂易造成水体富营养化、形成“水华”“赤潮”等水体污染。答案A3下列说法正确的是()A利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气、是氢能开发的研究方向B光合作用是将光能转化为化学能的有效途径C石油、煤、天然气属于二次能源D绿色化学最显著的特征是在生产化工产品过程中必须以绿色植物为原料解析利用化石燃料燃烧法使水分解制氢气需要消耗大量的能源、A错误；光合作用是将光能转化为化学能的有效途径、B正确；石油、煤、天然气属于一次能源、C错误；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、反应物的原子全部转化为期望的最终产物、D错误。答案B4.下列过程前者属于物理变化、后者属于化学变化的是()A.碳酸钠晶体的风化、硫酸铜检验水B.煤的干馏、石油的裂化C.碘的升华、熔融的氯化镁导电D.煤的气化、用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果解析风化是指在室温和干燥空气里、结晶水合物失去结晶水的现象、属于化学变化、故A错误；煤的干馏属于化学变化、故B错误；符合物理变化和化学变化的定义、故C正确；煤的气化属于化学变化、故D错误。答案C5我国城市为了减少燃煤造成的大气污染、对于作民用燃料的煤进行了多方面的改进。(1)为了除去煤中的含硫化合物、采用FeCl3脱硫、即用FeCl3溶液浸洗煤粉、发生如下反应：FeS214FeCl38H2O=2FeSO413FeCl216HCl。该反应中的氧化剂是_、若有1 mol FeS2被除去、则发生转移的电子的物质的量是_。为了充分利用Fe2并减少酸(HCl)污染、本方法中可利用工业废铁屑和氯气让废液重新利用生成FeCl3。请写出这一过程中有关的离子方程式：_。(2)另一种方法是采用“固硫法”、即在燃料中加入生石灰、使含硫煤在燃烧时生成的SO2不能逸出而进入炉渣中、试用化学方程式表示这一“固硫”过程：_、_。(3)某城市采用了以油制气代替煤作民用燃料的做法。油制气的主要成分是丙烷、请写出其燃烧的化学方程式：_。(4)绿色能源是人类的理想能源、不会造成环境污染、下列能源属于绿色能源的是_。A氢能源 B太阳能 C风能 D石油解析(1)反应中FeS2中S由1价升高至6价、每1 mol FeS2被氧化、转移14 mol电子、FeCl3中Fe由3价降至2价、FeCl3作氧化剂。加入废铁屑是消耗H、减少污染、而通入Cl2是氧化Fe2。(2)“固硫法”是利用生石灰将SO2转化为CaSO3在高温时被氧化为CaSO4。(3)C3H8燃烧方程式为C3H85O23CO24H2O。(4)氢能源、太阳能、风能属于绿色能源。答案(1)FeCl314 molFe2H=Fe2H2、2Fe2Cl2=2Fe32Cl(2)SO2CaOCaSO32CaSO3O22CaSO4(3)C3H85O23CO24H2O(4)ABC课时作业1.化学与生活密切相关。下列说法错误的是()A.PM 2.5是指粒径不大于2.5 m的可吸入悬浮颗粒物B.绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染C.燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放D.天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料解析A项、PM 2.5是指粒径小于或等于2.5微米的颗粒物、正确；B项、绿色化学就是要从源头上减少和消除工业生产对环境的污染、正确；C项、煤燃烧可生成二氧化硫和二氧化碳等产物、加入的CaO可与SO2反应生成CaSO3、进一步被氧气氧化为CaSO4、从而减少SO2的排放量、减少酸雨的形成、但CaO与CO2 反应生成的CaCO3 在高温下又会分解为CaO和CO2、故不能吸收CO2 、不能减少温室气体的排放量、错误；D项、天然气的主要成分是甲烷、液化石油气的成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等、燃烧产物为CO2 和H2O 、对环境无污染、所以这两类燃料均是清洁燃料、正确。答案C 2化学与生产、生活息息相关、下列叙述错误的是()A铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性B用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染C大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素D含重金属离子的电镀废液不能随意排放解析A项、铁表面镀锌、是牺牲阳极的阴极保护法、能增强铁的抗腐蚀性、正确；B项、聚乙烯塑料不可降解、可造成白色污染、聚乳酸塑料可降解、可减少白色污染、错误；C项、大量燃烧化石燃料、可产生烟尘、SO2、氮的氧化物等污染物、可造成雾霾天气、正确；D项、含重金属的电镀废液随意排放可造成土壤和水体污染、正确。答案B3下列化学工艺属于最理想的绿色化学工艺的是()氯乙烯在一定条件下制聚氯乙烯塑料铜在空气中灼烧生成氧化铜、氧化铜溶于稀硫酸制硫酸铜乙烯与溴反应制1,2二溴乙烷乙烷在光照条件下与氯气反应制1,2二氯乙烷工业煅烧石灰石制CaO工业利用氢气在氯气中燃烧制盐酸A BC D解析最理想的绿色化学工艺、是指原子利用率为100%的化学工艺。产物只有一种、原子利用率为100%；产物有硫酸铜和水、是比较好的方法、但是原子利用率小于100%；产物只有一种、原子利用率为100%；副产物有氯化氢、一氯代物或三氯代物等、原子利用率小于100%；有副产物二氧化碳；产物只有一种、原子利用率为100%。答案D4下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置。下列叙述错误的是()A上图实验中发生了化学变化B液体X的pH7、液体Y是黑色黏稠状的煤焦油C气体Z易燃、可还原CuO、也可使溴水褪色D液体Y是一种纯净物解析煤的干馏产物有NH3、易溶于水而呈碱性、pH7、同时还生成了煤焦油、它的主要化学成分为芳香族化合物、是难溶于水的黏稠液体。煤干馏的气体产物中的氢气、一氧化碳具有还原性、可以还原CuO、气体产物中的C2H4可使溴水褪色。答案D5.某高分子化合物含有如下结构片段：对其结构的分析正确的是()A.它是缩聚反应的产物B.合成它的小分子是CH3OH和HCOOHC.合成它的小分子是CH2=CH2和HCOOCH3D.合成它的小分子是CH2=CHCOOCH3解析从给出的结构片段可判断该高分子化合物的重复结构单元为CH2CHCOOCH3、推知该高分子应为CH2CHCOOCH3通过加聚反应生成的、D正确。答案D6.如图是某煤发电厂处理废气的装置示意图。下列说法错误的是()A.使用此废气处理装置可减少酸雨的形成B.装置内发生的反应有化合、分解、置换和氧化还原反应C.整个过程的反应可表示为2SO22CaCO3O2=2CaSO42CO2D.可用酸性高锰酸钾溶液检验废气处理是否达标解析二氧化硫是形成酸雨的重要物质、经过处理后能减少酸雨的形成、故A正确；碳酸钙受热生成氧化钙和二氧化碳的反应属于分解反应；二氧化硫与碳酸钙和氧气反应生成硫酸钙和二氧化碳的过程中涉及分解反应、化合反应和氧化还原反应、但没有置换反应、故B错误；整个过程中、二氧化硫与碳酸钙和氧气反应生成了硫酸钙和二氧化碳、反应的化学方程式可表示为2SO22CaCO3O2=2CaSO42CO2、故C正确；二氧化硫具有还原性、易被酸性高锰酸钾溶液氧化使高锰酸钾溶液褪色、可用酸性高锰酸钾溶液检验废气处理是否达标、故D正确。答案B7“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2、其基本过程如图所示(部分条件及物质未标出)。下列有关该方法的叙述中正确的是()能耗小是该方法的一大优点整个过程中、有两种物质可以循环利用“反应分离”环节中、分离物质的基本操作是过滤、蒸发、结晶该方法可减少碳排放、捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品A B C D解析根据题中信息可知、基本过程中有两个反应：二氧化碳与氢氧化钠反应、碳酸钙的高温分解、循环利用的应该有CaO和NaOH两种物质、捕捉室中的反应为二氧化碳与氢氧化钠反应、得到的Na2CO3和CaO在溶液中反应得到NaOH和CaCO3、由此可分析判断。碳酸钙高温分解需要消耗大量的能源、不正确；氧化钙与氢氧化钠可以循环使用、正确；碳酸钙不溶于水、所以“反应分离”环节中、分离物质的基本操作是过滤、不正确；工业上可以用CO2合成甲醇、正确。答案B8原子利用率期望产物的总质量与生成物的总质量之比、原子利用率越高对环境污染越小。在下列制备环氧乙烷的反应中、原子利用率最高的是()解析生成两种副产物、原子利用率不高、A、B错误；C项、生成1种副产物、原子利用率不高、错误；D项、生成物只有环氧乙烷、原子利用率为100%、正确。答案D9能源“非石油化”是战略目标、发展以CH4、CO2等为原料的“C1化学”成为当今化工生产的必然趋势。通常天然气中含有H2S等有毒气体、下面为天然气合成氨的工艺流程。(1)合成氨的原料之一为氮气、该流程中为合成氨提供氮气的物质是_。(2)处加入Fe2O3H2O的目的是_。(3)处CH4与H2O(g)反应生成CO2、H2、反应的化学方程式是_。(4)处一般加入K2CO3溶液以吸收CO2、K2CO3溶液与CO2反应生成碳酸氢钾(KHCO3)、该反应的化学方程式是_。(5)该流程中参与循环的物质是_。解析(1)从流程图可看出、为合成氨提供氮气的物质是空气。(2)天然气中含有的H2S气体是有毒的气体、不能排放到大气中、通过加入Fe2O3H2O生成硫化亚铁除去。(3)CH4与H2O(气)反应生成CO2、H2、根据质量守恒定律、反应的化学方程式是：CH42H2O(g)=CO24H2。(4)K2CO3溶液与CO2反应生成碳酸氢钾(KHCO3)、根据质量守恒定律、反应的化学方程式是：K2CO3CO2H2O=2KHCO3。(5)在该流程中加入了Fe2O3H2O、最后又生成了Fe2O3H2O、所以该流程中参与循环的物质是Fe2O3H2O。答案(1)空气(2)除去H2S(3)CH42H2O(g)=CO24H2(4)K2CO3CO2H2O=2KHCO3(5)Fe2O3H2O10下图是实验室干馏煤的装置图：(1)指出图中仪器名称：a._、d._。(2)仪器d的作用是_、c中液体有_和_、其中无机物里溶有_、可用_检验出来。有机物可以通过_的方法使其中的重要成分分离出来。(3)e处点燃的气体主要成分有_(填化学式)、火焰的颜色是_。解析本题是关于煤干馏的实验、根据煤干馏的主要产品、b中得到的应是焦炭、c中得到的应是粗氨水和煤焦油、e处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨、呈碱性、可用酚酞溶液等检验；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物、应用分馏的方法分离；焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2=CH2、燃烧时呈淡蓝色火焰。答案(1)酒精喷灯烧杯(2)盛装冷水对蒸气进行冷却粗氨水煤焦油氨酚酞溶液(答案合理即可)分馏(3)H2、CH4、CH2=CH2、CO淡蓝色11绿色化学是“预防污染”的根本手段、它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料、最大限度地节约能源、在化工生产各个环节中都实现净化和无污染。(1)下列各项符合“绿色化学”要求的是_。A处理废弃物 B治理污染点C减少有毒物 D杜绝污染源(2)在我国西部大