第14讲 化学与可持续发展（讲义江苏专用）（原卷版）

/第14讲化学与可持续发展内容概览学考要求速览明确考试范围与核心要求必备知识梳理系统整理学科框架与知识高频考点精讲破译重点内容及解题思路考点一煤、石油和天然气的开发利用考点二海水资源的开发利用考点三环境保护与绿色化学实战能力训练模拟实战，提升解题技能煤、石油和天然气的开发利用1．知道煤、石油的成分及其加工目的与产品。2．理解海水提溴、镁的原理，能书写有关转化的方程式。3．知道常见污染物及治理方法，能判断原子利用率大小。海水资源的开发利用环境保护与绿色化学一、煤、石油和天然气的开发利用煤组成元素组成主要含有，含少量H、O、N、S物质组成和少量无机物组成的复杂混合物综合利用干馏概念把煤加强热使之分解的过程(工业上也叫煤的焦化)主产品焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气(H2、CH4、CO)气化概念把煤转化为和的过程主反应C＋H2O(g)eq\o(,\s\up7(高温))CO＋H2液化直接液化煤＋H2→液体燃料间接液化煤eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(气化),\s\do4(→))),\s\do6())CO和H2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(催化剂),\s\do4(→))),\s\do6())甲醇石油组成元素组成主要碳、氢，少量硫物质组成由烷烃、环烷烃及少量芳香烃等组成的混合物综合利用分馏原理根据石油中各种烃的不同进行分离目的获得汽油、煤油、柴油等碳原子少的油裂化原理将含原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的烃目的提高轻质液体燃料的产量与质量，特别是的产量裂解原理是深度裂化，即在更高温度下将轻质油转化为碳原子更少的烃目的获得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料重整原理在加热和催化剂存在下，通过结构的重新调整，使链烃转化为环烃目的获得苯、甲苯、二甲苯等轻芳烃天然气成分主要成分为应用日常生活用作燃料化工生产合成氨、生产甲醇【温馨提示】1.蒸馏、分馏、干馏辨析：名称定义适用范围变化类型蒸馏把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作被蒸馏混合物中至少有一种组分为液体，各组分沸点差别越大，挥发出的物质(馏分)越纯分馏对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏多组分沸点不同的混合物在一个完整操作中分离出多种馏分干馏把固态混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使它分解的过程2.裂化与裂解对比名称裂化裂解原理在一定条件下，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目的3.化学“七气”名称来源主要成分用途高炉煤气燃料水煤气燃料、化工原料炼厂气燃料、化工原料油田气燃料、化工原料天然气燃料、化工原料裂解气石油化工原料焦炉气燃料、化工原料二、海水资源的开发利用1.海水制盐①方法:把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,得到粗盐。②原理:蒸发海水,使食盐浓缩结晶(含有杂质,需进一步提纯)。③食盐用途2.从海水中提取镁的流程工艺流程图基本步骤及主要反应制熟石灰CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋H2O=Ca(OH)2沉淀Mg2＋Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓酸化，制备MgCl2Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O蒸发浓缩、冷却结晶析出MgCl2·6H2O脱水，制备无水MgCl2在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁电解熔融的MgCl2，制备镁MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑3.从海水中提取溴的流程(主要方法：空气吹出法)海水提溴四个过程工艺流程图主要反应Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(氧化)Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4(富集)Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(提取)三、环境保护与绿色化学1．环境治理环境问题污染物治理办法酸雨SO2(主要)和NO2开发清洁能源；倡导清洁生产光化学烟雾汽车尾气(碳氢化合物、氮氧化合物)控制运行的汽车数量，保持道路通畅；使用清洁能源等臭氧层空洞氟氯烃及NOx减少并逐步禁止氟氯烃等消耗臭氧层的物质的排放；积极研制新型的制冷系统水体富营养化生活污水、工业废水等排放大量含氮、磷的物质控制污水排放量；实施污水处理达标后排放；使用无磷洗涤用品废旧电池污染废旧电池中的汞、镉、铅等重金属离子回收利用；积极研制新型电池温室效应CO2，另外甲烷等气体也能加剧温室效应使用清洁能源；提高能源利用率；进行清洁生产；植树造林；绿化环境白色污染废弃的塑料制品回收利用；使用可降解的塑料制品2．绿色化学绿色化学的核心利用化学原理从上或工业生产对环境的污染，即防治优于治理原子经济最理想的“原子经济”就是反应物的原子为期望的最终产物原子利用率即期望产物的总质量与生成物的总质量之比考点一煤、石油和天然气的开发利用【典型例题】【例1】（江苏省淮安市2024-2025学年普通高中学考模拟）下列有关石油加工的叙述中，正确的是A．石油属于可再生矿物能源B．石油裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量和质量C．石油分馏所得的馏分是一种具有固定熔、沸点的纯净物D．石油的分馏、裂化和裂解都是化学变化【即时演练】1．下列变化中，属于物理变化的是A．煤的干馏 B．石油的分馏 C．石油的裂化 D．煤的气化2．下列叙述正确的是A．煤的干馏和石油的分馏原理相同B．将煤进行干馏可直接生成NH4HCO3C．如图所示装置可用于实验室中煤干馏D．煤的干馏和石油的分馏都必须采取环境保护措施3．煤和石油不仅可作为化石燃料，而且还可生产许多化工产品，下列关于煤和石油的说法不正确的是A．石油通过裂化可提高汽油产量和质量B．工业上获得大量乙烯可通过石油的裂解C．石油是混合物，石油分馏得到的汽油仍是混合物D．煤的气化、液化和石油的分馏都属于物理变化考点二海水资源的开发利用【典型例题】【例2】（江苏省淮安市2024-2025学年普通高中学考模拟）海水中有丰富的资源，下列无法从海水中获取的是A．酒精 B．氯化镁 C．溴 D．氢氧化钠【即时演练】1．工业上制备相关物质，涉及的反应原理及部分流程较为合理的是A．制纯碱：饱和食盐水B．制取镁：海水MgC．制溴：浓缩海水HBr溶液D．制碘：干海带浸出液碘水2．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下，下列说法不正确的是()A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应3．利用“空气吹出法”从海水中提溴的工艺流程如下。下列说法不正确的是A．“空气吹出法”从海水中提溴利用了溴单质的挥发性B．经过“吹出”、“吸收”过程后，溴元素得到了富集C．“吸收”过程的化学方程式：D．第一次通入的目的是氧化，第二次通入的目的是氧化过量的考点三环境保护与绿色化学【典型例题】【例3】（江苏省淮安市2024-2025学年普通高中学考模拟）下列说法正确的是A．“碳中和”就是利用中和反应减少二氧化碳的排放B．酸雨是指的pH为5.6的雨水C．汽车尾气处理是把氮的氧化物催化氧化为氮气D．石灰石粉末与煤一起共热可以用于煤的脱硫【即时演练】1．近年来，我国“蓝天保卫战”成果显著。下列说法正确的是A．常温下，pH小于7的雨水即为酸雨B．在燃煤中加入氧化钙可以减少温室气体的排放C．“煤改气”有利于减少等有害气体的排放D．、等大气污染气体在空气中都能稳定存在2．绿色化学最理想的“原子经济性”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物。以下反应最符合这一要求的是A．乙烯聚合为聚乙烯 B．甲烷与氯气反应制一氯甲烷C．铜和浓硝酸反应制硝酸铜 D．用铜做催化剂将乙醇氧化成乙醛3．化学与生活、环境密切相关，下列说法不正确的是A．会导致酸雨的形成 B．煤是我国目前推广的清洁燃料C．可用于杀菌消毒 D．生活垃圾的处理需遵循无害化原则1．（江苏省泰州市2024-2025学年高二学业水平考试模拟）近日，我国渤海探明超千亿立方的天然气田。天然气的主要成分为A． B． C． D．2．为推动实现“碳达峰、碳中和”目标，中国将持续推进产业结构和能源结构调整。这里的“碳”主要是指A．煤炭 B．二氧化碳 C．碳单质 D．有机物3．新能源的开发利用是人类社会可持续发展的重要课题。下列不属于新能源的是A．天然气 B．太阳能 C．生物质能 D．氢能4．环保和可持续发展是当今社会重要的研究主题。下列有关说法不正确的是A．往燃煤中加入生石灰，可减少温室气体产生B．推广风力发电、光伏发电有助于实现“碳中和”C．通过煤气化、液化等化学变化可以获得清洁的燃料D．合理使用化肥和农药，可以减少环境污染5．下列不符合环境保护和绿色化学理念的是A．禁止使用含铅汽油作为汽车燃料B．用银作催化剂，乙烯和氧气反应制取环氧乙烷，原子利用率100%C．制CuSO4时先将Cu氧化成CuO后再与稀硫酸反应D．用铜和浓硝酸反应制取Cu(NO3)26．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。下列做法不符合绿色化学理念的是A．研制水溶剂涂料替代有机溶剂涂料B．用可降解塑料生产包装盒或快餐盒C．用反应Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(,\s\up6(Δ))CuSO4＋SO2↑＋2H2O制备硫酸铜D．用反应2CH2＝CH2＋O2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(Ag),\s\do4(→))),\s\do6())2制备环氧乙烷7．化石能源是全球消耗的最主要能源。下列说法错误的是A．天然气可用于生产甲醇 B．煤的干馏属于物理变化C．煤的液化可获得清洁的燃料 D．煤和石油的综合利用均可获得产品苯8．化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是A．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用B．实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源C．为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药D．绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是应用化学原理对环境污染进行治理9．化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，是不可再生资源。下列关于化石燃料的说法不正确的是A．甲烷是天然气的主要成分，它是一种高效而洁净的燃料B．石油的分馏是化学变化C．石油通过催化裂化过程可获得汽油、煤油等轻质油D．煤的气化是把煤转化为可燃性气体的过程，该过程属于化学变化10．合理利用自然资源关系到人类社会、经济和环境的可持续发展。下列说法错误的是A．煤干馏生成的焦炉气能使溴的CCl4溶液褪色B．石油的分馏、煤的气化和煤的液化都是物理变化C．化石燃料的燃烧产物在一定的天气条件下会形成次生污染物D．石油裂化和裂解的目的是获得轻质油和多种重要的化工原料11．下列有关化学与自然资源的开发利用的描述错误的是A．冶炼金属铝通常用电解氯化铝的方法B．要使海水淡化通常有蒸馏法和离子交换法C．用H2作为燃料的优点之一是燃烧后的产物不污染环境D．煤的干馏属于化学变化12．溴及其化合物在生产中应用广泛。工业上一种海水提溴工艺的部分流程如图所示。已知：“吸收”步骤发生反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr。下列说法正确的是A．“吸收”步骤中，氧化产物和还原产物的物质的量之比为2：1B．H2SO4既是电解质，又是离子化合物C．“氧化”中发生的反应是Cl2+2HBr=2HCl+Br2D．溴分子中含有非极性共价键，是共价化合物阅读下列材料，完成下面小题煤干馏是煤综合利用的途径之一，方法是将煤在隔绝空气中加强热，使其发生复杂变化，得到焦炭、煤焦油、焦炉煤气、粗苯等产品。从焦炉煤气中能分离出、、和；从粗苯中能分离出、；焦炭和水在高温下反应能生成水煤气。利用这些产品可以制得汽油、煤油、乙醇等重要的有机物。13．（江苏省连云港市2024-2025学年普通高中学考模拟）下列有关煤的说法正确的是A．煤的干馏是物理变化 B．煤中不含有N元素C．煤中含量最高的元素是C元素 D．煤干馏对环境没有污染14．（江苏省连云港市2024-2025学年普通高中学考模拟）下列关于的说法正确的是A．属于饱和烃 B．与互为同系物C．常温下为无色无味的液体 D．能使酸性溶液褪色15．（江苏省连云港市2024-2025学年普通高中学考模拟）我国提出2060年实现碳中和的目标，下列措施有助于实现该目标的是A．研发催化剂将二氧化碳转化为甲醇 B．提倡使用乙醇汽油C．通过开采可燃冰代替煤作燃料 D．将生活垃圾进行焚烧处理16．（江苏省连云港市2024-2025学年普通高中学考模拟）下列反应属于加成反应的是A．B．C．D．17．为减轻大气污染，必须要加强对工业废气和汽车尾气的治理，根据所学知识回答下列问题：（1）化石燃料包括煤、石油和。（2）酸雨是指pH(填“＞”“＜”或“=”)5.6的降水，煤的燃烧是导致酸雨形成的主要原因，而正常雨水的pH约为5.6，原因是(用化学方程式表示)。（3）煤的气化是高效、清洁利用煤的重要途径，可将煤炼成焦炭，再将焦炭在高温下与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的化学方程式为，该反应的基本类型是。（4）在汽车尾气排放口加装“三效催化净化器”，在不消耗其他物质的情况下，可将尾气中的一氧化碳、一氧化氮转化为参与大气循环的气体和无毒的气体，该反应的化学方程式为