高中化学 第四章 化学与自然资源的开发利用 第二节 资源综合利用 环境保护学案Word格式文档下载.docx

高中化学 第四章 化学与自然资源的开发利用 第二节 资源综合利用 环境保护学案Word格式文档下载.docx

《高中化学 第四章 化学与自然资源的开发利用 第二节 资源综合利用 环境保护学案Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 第四章 化学与自然资源的开发利用 第二节 资源综合利用 环境保护学案Word格式文档下载.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（2）石油的裂化是根据石油中各组分的沸点的不同进行分离，从而获得裂化汽油。

石油的裂化是将含碳原子数较多，沸点较高的烃断裂为含碳原子数较少，沸点较低的烃的过程。

（3）化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。

二氧化碳是空气的组成成分，含量过大时会引起温室效应，但不属于大气污染物。

（4）天然气的主要用途就是作燃料。

天然气在日常生活中主要作燃料，但在工业上主要作化工原料，如合成氨、生成甲醇等。

2．思考：

（1）高分子化合物聚乙烯（CH2—CH2）的单体和链节的组成和结构都相同吗？

提示：

不同。

高分子化合物的单体是形成高分子化合物的小分子，链节是高分子中的重复的结构单元。

聚乙烯的单体是乙烯（CH2===CH2）分子，链节是“—CH2—CH2—”，二者组成相同，结构不同。

（2）能否用裂化汽油萃取溴水中的溴单质？

不能。

裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，不饱和烃可以与溴水发生加成反应，无法达到萃取溴的目的。

[认知总结]　

化学中的“三馏”和“两裂”

1．化学中“三馏”的比较

名称

原理

特点

干馏

隔绝空气、高温下使物质分解的过程

属于化学变化，产物为混合物

蒸馏

根据液态混合物中各组分沸点不同，加热使某一组分蒸发进行分离

属于物理变化，产物为单一组分的纯净物

分馏

根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离

属于物理变化，产物为沸点相近的各组分组成的混合物

2.化学中“两裂”的比较

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，属于深度裂化

获得短链不饱和烃

特别提醒　

（1）煤干馏时一定要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧。

（2）由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。

（3）因为裂解气中含有烯烃，因此把裂解气通入溴水或酸性KMnO4溶液中，二者均会褪色。

（4）直馏汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直馏汽油的成分为饱和烃，裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，故裂化汽油可以发生加成反应，可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。

►讲练互动典例剖析　题组训练

[典例剖析]

下列有关石油和煤的利用叙述不正确的是（　　）

A．煤的干馏就是将煤隔绝空气在高温条件下使之分解，得到焦炭、煤焦油等物质的过程

B．煤的液化就是将煤转化成甲醇等液态物质的过程

C．煤的气化就是将煤在高温条件下由固态转化为气态的物理变化过程

D．石油通过催化裂化或裂解，可以获得碳原子数较少的轻质油

[解析]　A项，煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，煤的干馏产品有焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等；

B项，煤的液化是将煤转化为液体燃料（如甲醇等）的过程；

C项，煤的气化是将煤转化为气体燃料（如CO、H2）的过程，为化学变化；

D项，石油的催化裂化与裂解原理相同，都是将相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程，从而获得轻质油。

[答案]　C

[题组训练]

题组一　煤的干馏与石油的分馏

1.对如图所示的变化叙述错误的是（　　）

A．右图所示实验中发生了化学变化

B．液体X的pH>

7，Y是一种黑色黏稠状液体

C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴的四氯化碳溶液褪色

D．液体Y是一种纯净物

解析：

选D。

煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程，它发生了复杂的物理、化学变化，A项正确；

煤的干馏产物中有气体（焦炉气）、液体（煤焦油、粗氨水）、固体（焦炭），B项正确；

焦炉气的主要成分有氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳等气体，C项正确；

煤焦油是含有许多芳香族化合物的复杂混合物，D项错误。

2．下图是石油分馏塔的示意图，a、b、c三种馏分中（　　）

A．a的沸点最高

B．b的沸点最低

C．c的平均相对分子质量最大

D．每一种馏分都是纯净物

选C。

石油分馏得到的每一种馏分都是混合物，沸点最低的最先蒸出，故a、b、c三种馏分中，a馏分的沸点最低，c馏分的沸点最高，沸点最高的馏分含碳原子数最多，即平均相对分子质量最大。

题组二　石油、煤的综合利用

3．下列说法正确的是（　　）

A．石油分馏获得的汽油是纯净物

B．石油的裂化是物理变化

C．煤干馏后可以得到粗苯

D．石油的裂解可以得到氯乙烯

分馏是利用物质沸点不同来分离液体物质的方法，石油分馏时得到的每一种馏分仍为混合物，A错误；

石油裂化是指在一定条件下将含碳原子数较多，相对分子质量较大的烃断裂为含碳原子数较少，相对分子质量较小的烃的过程，属化学变化，B错误；

煤干馏可以得到粗苯、煤焦油等物质，C正确；

石油是烃类物质的混合物，裂解产物仍然为烃，不会生成氯乙烯，D错误。

知识点二　环境保护与绿色化学

阅读教材P100～P102，思考并填空

1．环境问题：

是指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。

2．环境保护的任务

（1）环境监测：

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。

（2）三废的治理：

工业三废是指废水、废气、废渣，是主要的环境污染物。

（3）寻找源头治理环境污染的生产工艺：

杜绝污染物的排放，能从根本上解决环境问题。

3．绿色化学

（1）核心：

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）最高目标：

原子利用率是100%，即反应物中的原子全部转化为期望的最终产物。

自我测评►———————————————————（做一做）

（1）绿色化学的含义是对污染物进行治理。

绿色化学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，而不仅是对污染物进行冶理。

（2）加成反应和取代反应中，反应物原子利用率均达到100%。

加成反应和加聚反应只有目标产物，无副产物，故原子利用率为100%，符合绿色化学的思想；

但取代反应副反应多，有副产物，反应物的原子利用率达不到100%。

防止环境污染，用化学方法处理“工业三废”是一种重要的手段。

这种措施是否符合绿色化学的理念？

不符合。

绿色化学的核心是利用化学原理从源头上消除或减少对环境的污染，即不产生或少产生污染物，而不是产生污染后再治理。

[认知总结]

1.绿色化学的特点和原子经济性

（1）绿色化学的特点

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。

（2）“原子经济”

“原子经济”要求反应物的原子全部转变成最终产物，原子利用率达到100%，也就是说在化学反应过程中不产生任何废物。

化学反应的“原子经济”好坏用原子利用率来衡量：

原子利用率＝

×

100%。

特别提醒　绿色化学提出的目标和任务不是被动地治理环境污染，而是主动地防止环境污染。

只有从根本上切断污染源，才能真正做到保护环境。

2．六大环境问题

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

（1）在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产

（2）混入生活垃圾中难处理、难回收

（3）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

化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是（　　）

A．CO2属于大气污染物

B．酸雨是pH小于7的雨水

C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成

D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧

[解析]　常见的大气污染物有：

颗粒物、二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、碳氢化合物等。

二氧化碳不属于大气污染物，A项错误；

酸雨是pH小于5.6的降雨，B项错误；

酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的，二氧化碳不会引起酸雨，C项错误；

全球气温变暖的温室效应，城市中的热岛效应，还有海洋中的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等其产生都和二氧化碳的排放有关系，D项正确。

[答案]　D

[规律方法]　酸雨形成的化学反应

（1）酸雨形成多数由于化石燃料的燃烧

①含有硫的煤燃烧生成二氧化硫：

S＋O2

SO2；

②二氧化硫和水作用生成亚硫酸：

SO2＋H2O

H2SO3；

③亚硫酸在空气中可氧化成硫酸：

2H2SO3＋O2

2H2SO4。

（2）氮氧化物溶于水形成酸：

雷雨闪电时，大气中常有少量的二氧化氮产生。

①闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮：

N2＋O2

2NO；

②一氧化氮不稳定，在空气中氧化成二氧化氮：

2NO＋O2===2NO2；

③二氧化氮和水作用生成硝酸：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

[题组训练]

题组一　环境保护

1．化学与环境保护、工业生产、生活等密切相关。

下列说法不正确的是（　　）

A．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物。

PM2.5比胶体粒子小，因其比表面积大，故可吸附含有铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的重金属离子，入肺后对人体产生很大的危害

B．富含氮、磷的生活污水不能排放到河中，也不能直接用于农田的灌溉

C．大力实施矿物燃料“脱硫、脱硝技术”，可以减少硫的氧化物和氮的氧化物对环境的污染

D．14C可用于文物的年代鉴定，14C和12C互为同位素

选A。

A.砷是非金属，A不正确；

B.富含氮、磷的生活污水容易形成赤潮或水华，所以不能排放到河中，也不能直接用于农田的灌溉，B正确；

C.大力实施矿物燃料“脱硫、脱硝技术”，可以减少硫的氧化物和氮的氧化物对环境的污染，C正确；

D.14C可用于文物的年代鉴定，14C和12C的质子数相同，而中子数不同，二者互为同位素，D正确。

2．某校高一研究性学习小组将造成我省某市空气污染的主要原因分为以下四种：

A．燃烧农作物秸秆　　　B．燃烧含硫煤

C．粉尘污染D．机动车尾气污染

并就造成该市空气污染的最主要原因调查了该市100名市民和100位环保部门人士。

调查结果如下图所示：

（1）调查结果显示：

该市市民认为造成空气污染的最主要原因是__________（填序号，下同），环保人士认为造成该市空气污染的最主要原因是________________。

（2）调查结果说明市民对造成空气污染的最主要原因认识不足。

该最主要原因造成的大气污染的主要有害成分是______________，空气中该成分含量较高时，在空气中的氧气和水的共同作用下，会形成酸雾，其化学反应方程式为________________________________________________________________________。

（3）下列措施能够减少空气中该成分排放量的是__________________。

①用天然气代替煤炭作民用燃料　②改进燃烧技术，提高热能利用率　③工厂生产时将燃煤锅炉的烟囱造得更高　④燃煤中加入适量石灰石后使用

（1）从图表知该市市民认为造成空气污染的最主要原因是粉尘污染，环保人士认为造成该市空气污染的最主要原因是燃烧含硫煤；

（2）燃烧含硫煤产生SO2污染；

（3）天然气中的含硫量较煤少，改进燃烧技术可减少硫的排放，燃煤中加入适量石灰石可起到固硫作用，工厂生产时将燃煤锅炉的烟囱造得更高并不能减少的SO2排放，故选①②④。

答案：

（1）C　B

（2）SO2　2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4

（3）①②④

题组二　绿色化学

3．下列做法中不符合“绿色化学”思想的是（　　）

A．以水性涂料代替油性涂料

B．以无磷洗涤剂代替含磷洗涤剂

C．实验后的有毒有害物质应分类收集、统一处理

D．在通风橱中制氯气时不用NaOH溶液吸收尾气

油性涂料中含有有机溶剂，其挥发会造成大气污染。

磷元素是营养元素，大量使用含磷洗涤剂会造成赤潮等水污染。

有毒有害物质分类收集、统一处理，能够减少污染。

在通风橱中制取Cl2，尾气不用NaOH溶液处理，会逸散到大气中造成大气污染。

——————————————[易错易混小结]——————————————

1．煤的干馏必须是在隔绝空气的条件下进行的，原因是煤在高温下与空气中的O2易发生化学反应。

2．煤的干馏、气化和液化，石油的裂化和裂解均为化学变化，石油的分馏属于物理变化。

3．煤的气化、液化的目的是把煤转变为清洁能源，提高煤的燃烧效率；

石油分馏的目的是为了得到汽油、煤油、柴油等轻质油；

石油裂化的目的是为了提高轻质油特别是汽油的产量和质量；

石油裂解的目的是为了得到乙烯、丙烯、丁二烯等短链不饱和烃。

4．绿色化学、白色污染与颜色无关：

绿色化学不是被动地治理污染而是主动地防止环境污染，只有从根本上切断污染源，才能真正的做到保护环境；

白色污染是指生活、生产中废弃的塑料制品而造成的污染。

知能演练　轻松闯关[学生用书独立成册]

[基础温故]

1．下列变化不属于化学变化的是（　　）

A．煤的干馏　　　　　　　B．石油分馏

C．由乙烯制聚乙烯D．重油裂化

选B。

石油分馏是利用各物质沸点不同而将物质分离，属于物理变化。

2．（2015·

四川乐山高一检测）下列说法正确的是（　　）

A．石油中只含有烷烃

B．石油裂解的目的是得到更多的汽油

C．石油裂化主要是得到甲烷等气态烃

D．石油分馏能得到不同沸点范围的产物

石油的主要成分是烷烃，还含有芳香烃、环烷烃及其他杂质；

裂解主要是得到气态烃，裂化主要是得到更多汽油等轻质油。

3．环境污染问题越来越受到人们的关注，造成环境污染的主要原因大多是人类生产活动中过度排放有关物质引起的。

下列环境问题与所对应的物质不相关的是（　　）

A．温室效应——二氧化碳

B．光化学污染——二氧化氮

C．酸雨——二氧化碳

D．白色污染——一次性塑料制品的使用

酸雨的形成主要与硫的氧化物、氮的氧化物有关，与CO2无关。

4．在日常生活中使用一次性聚乙烯用品会带来“白色污染”。

这种材料难分解、难处理。

聚乙烯的结构简式为CH2—CH2，下列关于聚乙烯的说法错误的是（　　）

A．由乙烯生成聚乙烯的反应属于加聚反应

B．聚乙烯的单体为乙烯

C．聚乙烯是一种纯净物

D．聚乙烯结构简式中的n称为聚合度

聚乙烯是由CH2===CH2通过加聚反应生成的，其链节为—CH2—CH2—，单体为CH2===CH2，聚合度为n；

聚乙烯分子中n值不同，因此聚乙烯为混合物。

5．绿色化学是当今社会提出的一个新理念。

在绿色化学工艺中，理想状态是反应中原子全部转化为欲制的产物，即原子利用率为100%。

以下反应最符合绿色化学原子经济性要求的是（　　）

A．乙烯发生加聚反应制得聚乙烯高分子材料

B．用甲烷与氯气制备一氯甲烷

C．用苯与液溴为原料制取溴苯

D．用石灰石与稀盐酸反应制得二氧化碳

A项，当反应物中的原子全部转化为产物，原子利用率为100%，乙烯发生加聚反应制得聚乙烯，符合要求。

B项，甲烷与氯气发生取代反应制得一氯甲烷同时还有大量副产物产生。

C项，反应物制得溴苯的同时还生成溴化氢。

D项，反应物制取CO2同时还生成CaCl2和H2O。

6．煤的气化所得气体可用于城市家用燃气。

下列选项中的气体均属于家用燃气有效成分的是（　　）

A．CO、H2、N2B．CO、CH4、H2

C．CO、CH4、CO2D．CH4、H2、O2

CO和H2为煤气的主要成分；

CH4是天然气的主要成分，故选B。

7．下列关于化石燃料及其使用的一些说法中不正确的是（　　）

A．煤的气化是指将固态煤粉碎后高温下变为气态，以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧

B．天然气除可用作清洁能源外，也可用于合成氨和生产甲醇等

C．石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同

D．化石燃料也是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料

煤的气化是将固态煤转化为可燃性气体的过程，主要反应的化学方程式为C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g），A项错误；

天然气、煤和石油都是重要的化工原料，B、D项正确；

直馏汽油的成分是烷烃，裂化汽油中含有不饱和烃，C项正确。

8．下图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图。

装置内发生的主要反应中不含（　　）

A．化合反应B．分解反应

C．置换反应D．氧化还原反应

装置内没有单质出现，故不存在置换反应。

化合反应为SO2＋CaO===CaSO3，分解反应为CaCO3

CaO＋CO2↑，氧化还原反应为2CaSO3＋O2===2CaSO4。

9．“温室效应”是全球关注的环境问题之一。

CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。

因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。

（1）下列措施中，有利于降低大气中CO2含量的有________（填字母）。

A．减少化石燃料的使用

B．植树造林，增大植被面积

C．采用节能技术

D．利用太阳能、风能

（2）将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。

CO2转化成有机物的例子很多，如

A．6CO2＋6H2O

C6H12O6＋6O2

B．CO2＋3H2

CH3OH＋H2O

C．CO2＋CH4

CH3COOH

D．2CO2＋6H2

CH2===CH2＋4H2O

以上反应中，最节能的是________，原子利用率最高的是________。

（1）利用太阳能、风能的同时也就减少了化石燃料的使用，降低了CO2的排放量；

而采用节能技术，提高了能源利用率，也能使CO2的排放量减少；

植树造林，吸收空气中的CO2，以上这些措施均有利于降低大气中CO2的含量。

（2）A项利用植物光合作用完成，最节能；

C项反应物中的原子全部进入期望的产物中去，原子利用率最高。

（1）ABCD　

（2）A　C

10．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）在我国西部大开发中，某地为筹建一大型化工基地，征集到下列方案，其中你认为可行的是________。

A．建在西部干旱区可以脱贫致富

B．应建在水资源丰富和交通方便且远离城市的郊区

C．企业有权自主选择厂址

D．不宜建在人口稠密的居民区

（3）某化工厂排放的污水中含有Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋、Hg2＋四种离子。

某同学设计了从该污水中回收纯净的金属铜的方案。

在能制得纯铜的方案中，哪一步操作会导致环境污染？

________________________________________________________________________。

应增加哪些措施防止污染？

（1）根据题干描述：

绿色化学是“预防污染”的根本手段，因此应从“源头”上杜绝。

（2）化工基地的筹建首先不宜建在人口稠密的居民区，同时要考虑水资源和交通问题。

（3）第③步由于汞的沸点低、易挥发、有毒，因此会造成环境污染。

（1）D　

（2）BD　（3）第③步　增加冷凝回收装置

[能力提升]

11．下列说法正确的是（　　）

A．煤的干馏就是加热除去煤中的水分，得到干燥的炭

B．煤中含有甲苯、二甲苯等，可通过干馏得到

C．以煤为主要原料，可以合成甲醇

D．煤干馏得到的焦炉气不能与溴水反应而使溴水褪色

本题考查了煤的综合利用及产物成分。

煤的干馏是将煤隔绝空气加强热，使煤分解，干馏属于化学变化，A错误；

煤是复杂有机物与无机物的混合物，干馏才会生成甲苯和二甲苯等，B错误；

煤干馏得到的焦炉气主要成分为氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳，因含有乙烯故能使溴水褪色，错误。

12．下列关于有机高分子化合物的说法不正确的是（　　）

A．有机高分子化合物称为聚合物，是因为它们大部分是由小分子通过加成聚合反应制得的

B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构是若干链节的重复

C．对于一种高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的

D．丙烯可以发生加聚反应生成高分子

高分子化合物可由小分子通过加成聚合反应制备，高分子化合物是混合物，虽然相对分子质量很大，但没有确定的相对分子质量，只有一个范围，它们的结构均是由若干个链节组成的。

丙烯中含碳碳双键，能发生加聚反应，故选C。

13．下列属于物理变化的是（　　）

①石油的分馏　②煤的干馏　③石油的裂化　④铝热反应　⑤由乙烯制备聚乙烯　⑥将氧气转化为臭氧　⑦乙烯催熟果实　⑧将苯加入溴水中　⑨海水蒸馏制取淡水

A．①②③④B．①②⑤⑦

C．①⑧⑨D．①②⑥⑨

蒸馏和分馏的原理相同，都是利用沸点不同分离物质，将苯加入溴水中不发生化学反应，而是苯萃取溴水中的溴，故①⑧⑨均属于物理变化，其余各项均发生了化学变化。

14．用金属铜制取硝酸铜，从节约原料和防止环境污染方面考虑，最好的方法是（　　）

A．铜

硝酸铜

B．铜

C．Cu

CuCl2

Cu（NO3）2

D．Cu