化学新版人教版必修2同步学案第4章第2节 资源综合利用 环境保护带详细解析.docx
《化学新版人教版必修2同步学案第4章第2节 资源综合利用 环境保护带详细解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学新版人教版必修2同步学案第4章第2节 资源综合利用 环境保护带详细解析.docx（35页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
化学新版人教版必修2同步学案第4章第2节资源综合利用环境保护带详细解析
第二节 资源综合利用 环境保护
重难点一化学“三馏”
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
物理变化
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
物理变化
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
化学变化
特别提醒
（1）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。
（2）煤的干馏有两个条件：
一是隔绝空气，防止煤在空气中燃烧；二是加强热。
（3）煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，煤中并不含有小分子有机物苯、萘、蒽等；苯、萘、蒽等物质
是煤分解的产物煤焦油中含有的。
重难点二化学“七气”
名称
来源
主要成分
用途
高炉煤气
炼铁高炉
CO2、CO等
燃料
水煤气
水煤气炉
CO、H2等
燃料、化工原料
炼厂气
石油炼制厂
低级烷烃
燃料、化工原料
油田气
油田
低级烷烃
燃料、化工原料
天然气
天然气田、油田
CH4
燃料、化工原料
裂解气
裂解炉
“三烯二烷”
石油化工原料
焦炉气
炼焦炉
H2、CH4、C2H4等
燃料、化工原料
重难点三石油炼制方法的比较
石油的
炼制方法
石油的分馏
石油的裂化
石油的裂解
原理
用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物
在催化剂存在的条件下，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，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃
主要
原料
原油
重油
石油分馏产品（包括石油气）
主要
产品
汽油、煤油、柴油、重油
汽油、甲烷、乙烷、丁烷、乙烯、丙烯等
乙烯、丙烯等
主要变
化类型
物理变化
化学变化
化学变化
重难点四加聚反应
1．加聚反应化学方程式的书写
一般根据单体的结构特点、种数确定反应类型，分析反应的过程，写出高分子化合物的链节，进而写出结构简式，然后配平。
正确书写链节是书写高分子结构简式的关键。
（1）烯烃自聚型
。
（2）二烯烃自聚型
（3）烯烃共聚型
（4）烯烃与二烯烃共聚型
2．加聚反应单体的推断
“弯箭头”法是高聚物与单体的互求方法，它的范围限于“加聚反应”。
例如求下面高聚物的单体：
方法如下：
由聚合物求单体，可用从链节（结构表示式）一端第一个价键开始，顺次间隔向另一侧单键转移。
用弯箭头表示为：
即“弯箭头”尾部一键断开，“弯箭头”头部一新键形成。
这样即可得到单体：
CH2===CHCN、CH2===CHCH===CH2、
。
重难点五典型的环境污染
1．温室效应[来源:
学科网]
工农业生产及生活燃烧含碳化合物导致二氧化碳含量升高，造成全球气温上升，水位上升，陆地面积减少。
2．赤潮
工农业生产（如石油化工、炼焦、化肥等）的废水中所含的氮、磷元素导致水体富营养化，从而使藻类大量繁殖，消耗水中大量的溶解氧，水质腐败变质、变臭，水生生物因缺氧死亡或被污染。
淡水中叫水华，海水中叫赤潮。
3．酸雨
煤炭燃烧排放的二氧化硫和机动车排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素。
降水的pH<5.6时，将会对森林、农作物、材料和建筑物产生明显损害。
4．臭氧空洞
氟氯代烃等物质的排放，使臭氧
层被破坏。
臭氧层被大量破坏后，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康和生态环境带来多方面的危害。
5．白色污染
主要是由生活、生产中抛弃使用后的难降解的塑料制品造成的，它们的主要危害：
（1）废旧塑料混在土壤中影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；
（2）废旧塑料易被动物当作食物吞入，导致动物死亡；（3）混入生活垃圾中的废塑料很难处理、回收，不易分解。
6．光化学烟雾
主要是由氮氧化合物、碳氢化合物造成的，能刺激人体器官，使人患病甚至死亡。
重难点六绿色化学
1．含义
“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。
它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。
2．“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。
3．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%
由于反应中生成的副产物通常并不清楚或者不易确定，故有人提出“原子经济百分数”概念：
原子经济百分数＝
×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。
题型1煤、石油、天然气的组成和综合利用
例1
下列说法中错误的是（ ）
A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油[来源:
学#科#网][来源:
学科网]
B．含C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C．煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物
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 煤经过干馏发生复杂物理、化学变化后得到煤焦油等物质。
煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物，煤焦油在170℃以下蒸馏出来的馏出物里主要含有甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等，所以并不是煤中含有苯和甲苯。
答案 D
题型2有机合成高分子化合物
例2
下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是（ ）
A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的
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．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类
解析 有机高分子化合物分天然高分子化合物和合成高分子化合物两部分，合成高分子化合物主要由加聚、缩聚两类反应制备，加聚和缩聚是聚合反应的两个类型。
对于高分子化合物来说，尽管相对分子质量很大，没有一个准确的相对分子质量，只有一个范围，但它们的结构均是由若干个链节组成的。
答案 C
题型3环境污染
例3
环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列名词与环境污染有关的是（ ）
①酸雨 ②臭氧空洞 ③白色污染 ④温室效应 ⑤赤潮⑥光化学烟雾
A．①③④⑤B．①②③④⑥C．③④⑤⑥D．①②③④⑤⑥
解析 题中提到的环境问题与引起该问题的原因是：
①酸雨——SO2和氮的氧化物的大量排放；②臭氧空洞——氮的氧化物、氟氯代烃等的排放；③白色污染——难降解的塑料袋、地膜和一次性餐盒的随意丢弃；④温室效应——大气中CO2含量的不断增加；⑤赤潮——含有大量氮、磷元素的污水的任意排放；⑥光化学烟雾——氮氧化合物、碳氢化合物的排放。
答案 D
题型4绿色化学
例4
在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。
下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是（ ）
①置换反应 ②化合反应 ③分解反应 ④取代反应
⑤加成反应 ⑥消去反应 ⑦加聚反应 ⑧缩聚反应
A．①②⑤B．②⑤⑦C．⑦⑧D．⑦
解析 化合反应、加成反应和加聚反应均只有一种产物，即反应物原子全部转化为欲得产物，符合“绿色化学工艺”的要求。
答案 B
1．你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？
请用必要资料和数据作为论据。
提示
（1）生产和使用合成材料的弊端：
①生产和使用合成材料等自然界原本没有的物质，超出环境的自然消化能力，这不是科技的进步，而是异化和倒退。
②废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有些材料的回收再生成本大大高于制造成本，从经济上考虑根本不合算。
③天然的东西是最好的，我们应该提倡“回归自然”的绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。
（2）生产和使用合成材料的好处：
①生产和
使用合成材料可以更加合理地开发和利用自然资源；
②生产和使用合成材料可以使利用太阳能变得方便、经济和实用；
③用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有利于生态环境的保护。
2．目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？
并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。
提示 回收利用废旧合成材料主要有三种途径：
一是通过熔融再生重新做成多种有用的材料；二是采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；三是废旧合成材料作为燃料使用。
3．根据碳循环示意图（图4－10），举出一些化学反应实例，说明循环过程中碳及其化合物之间的转化，讨论这些过程对人类生存、发展的意义和作用。
提示
（1）nCO2＋nH2O
（CH2O）n＋nO2
光合作用产生的糖类化合物是生物所需能量的重要来源，这一过程也是氧循环的重要环节。
（2）
由化石燃料中获得的基本化工原料，可以通过化学变化，为人类提供必要的物质基础。
硫氧化物和氮氧化物（NOx）是形成酸雨的主要物质。
工业上常利用它们与一些廉价
易得的化学物质……
提示酸雨是指pH<5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等的大范围危害。
酸雨主要是由化石燃料的燃烧、金属矿物的冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）所造成的。
利用化学方法可以控制硫氧化物和氮氧化物，进而控制酸雨的危害。
例如，针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等
措施，用CaCO3、CaO、Ca（OH）2、NH3等吸收脱硫。
[来源:
Zxxk.Com]
CaO（s）＋SO2（g）
CaSO4（s）
2CaSO3（s）＋O2（g）
2CaSO4（s）
SO2＋2NH3＋H2O===（NH4）2SO3
再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，其中的氮氧化物还是光化学烟雾的主要成因，它比硫氧化物的消除难度大，一般用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下将氮氧化物还原，转化为N2、CO2、H2O等无害气体。
CH4＋4NO2
4NO＋CO2＋2H2O
CH4＋4NO
2N2＋CO2＋2H2O
2．含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海海域，会出现水华、赤潮等水体污染问题……
提示 工业生产废水和污水的不适当排放、化肥的不合理使用以及生活污水任意排放会造成严重的水体和水源污染。
例如，含有大量氮、磷的污水排向湖泊、水库和近海海域，造成了水体的富营养化，出现藻类大量繁殖形成赤潮、水华等严重污染问题。
我们日常使用的合成洗涤剂常用多聚磷酸盐作为助洗剂，在水体中经藻类的微生物催化后，多聚磷酸盐容易水解为磷酸盐，成为引起水体富营养化的污染物。
（1）农村污水主要是生活污水，浓度低、变化大、分布广而散；一般不含重金属和有毒有害物质，可生化性强；多数未处理，易造成水体富营养化。
（2）城市污水分生活污水和工业污水。
城市生活污水与农村污水无太大的差别，多数城市生活污水经处理后引向农村，做有机肥料。
城市工业污水往往含有重金属和有毒有害物质，且排放量大，危害严重，必须处理达标后方可排放，较好的做法是处理达标后循环利用。
3．结合实例，分析和说明在化学实验中如何防止可能造成的室内和室外环境的污染。
提示 根据SO2、SO3以及氮氧化物、甲醛等对人类环境产生的污染，通过在化学实验中增加尾气处理装置，将有毒、有污染物质转化为无污染的物质，从而消除这些物质对环境的污染。
以乙烯为原料生产环氧乙烷，经典的方法是氯代乙醇法，包括以下两步反应……
提示
（1）以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙烷，其原子利用率为
＝25.4%。
采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为100%。
（2）无机化学反应中的化合反应和有机化学中的加成反应，产物均唯一，它们的原子利用率为100%，如：
CaO＋H2O===Ca（OH）2；
CH2===CH2＋HCl―→CH3—CH2Cl。
（3）原子利用率＝
×100%
产率＝
×100%
因为在实际生产中均会有一定的损耗，因此几乎没有产率为100%的过程。
（4）绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。
①绿色化学是化学科学基础内容的更新，为化学工作者提供了宽广的研究空间。
②绿色化学要求从源头上消除污染，势必要求更新化学工艺。
1．B 2.B
3．AD [长链烃分子的使用价值有很大的局限性，石油裂化使长链烃分子断裂为短链烃分子，提高了汽油的产量和质量。
]
4．B 5.D 6.C
7．
（1）二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物等
（2）避免铅污染大气
（3）一般来说要考虑两个方面：
大幅度减少二氧化硫和氮氧化物等空气污染物的排放和对被污染的环境进行改造恢复。
例如，推广实行清洁能源技术和措施，改善燃料质量和提高能源利用效率；推行清洁生产，对落后生产工艺和设备实行淘汰制度等。
[来源:
Z§xx§k.Com]
8．
9．
（1）C4H10
（2）不只含有7种不同的物质，因为含有相同碳原子数的烃存在着同分异构现象，如C4H10有两种结构：
CH3CH2CH2CH3和
。
所以第①步得到的烃类混合物中物质种类大于7种
（3）聚合反应（加聚反应）。
10．2CO＋O2
2CO2、2H2＋O2
2H2O、C3H8＋5O2
3CO2＋4H2O 增大空气进入量或减少液化石油气进入量
11．
（1）主要从环境和经济等方面进行考虑。
例如：
①储量丰富，且易于开发、利用；②相等质量，能够产生更多的能量；③运输的方便、安全；④释放的能量应该远远地大于生产它们时所消耗的能量；⑤开发利用时，不会产生环境、社会等问题。
（2）目前，使用下列能源还存在一些问题。
例如，
煤和天然气——运输不够安全、方便，汽车等使用时也不够方便；
风能、水力能、生物质能、地热能等——受自然因素影响较大，不便于连续地利用；
核能——长久安全地使用和废弃物的无害化处置等；
氢能——开发、运输和利用成本大于使用成本等。
[来源:
Zxxk.Com]
比较好的方法可能是因地制宜，调整能源结构；开源节流，保证可持续发展。
（3）如何更好地利用有限的化石燃料是人类社会可持续发展所面临的问题，而解决这些问题确实复杂，并且涉及到方方面面的利益，因此需要进行认真地思考和抉择。
参考资料：
有资料表明，目前世界上原油产量的80%多用作汽油、柴油等燃料，近10%用来生产沥青、石蜡和润滑油等，用作有机化工原料的不到10%。
可见，地球上有限的石油资源大多被烧掉了，没有真正实现其应有的价值。
除了作为能源，石油可利用的价值到底有多大呢？
有下列一项调查：
1978年美国商业部有关部门调查显示，投入石化原料520亿美元，经一次加工产出初级化学品100亿美元；二次化工产出有机中间体240亿美元和最终化学品40亿美元；再加工成塑料、树脂、合成橡胶、人造纤维、塑料和橡胶制品、清洗剂、化妆品400亿美元和最终产品270亿美元，再进一步深加工成可直接上市的最终产品农药、汽车用化学品、纸张及关联产品、建筑材料、家用器具、印刷及出版物、纺织品、鞋袜等，总价值可达5300亿美元。
即一美元石化原料加工到合成材料可增值8美元（塑料为5美元，合成纤维为10美元），如加工到精细化学品和消费品，则可增值106美元。
30年前的调查已经显示，仅仅通过石化工业就可以使从石油中得到的基本原料增值10倍，如果再加上医药、染料等其他
工业，其增值的空间更大。
由此可见，通过化学变化，可以化腐朽为神奇。
1．下列关于石油的说法不正确的是（ ）
A．石油主要含C、H两种元素
B．石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物
C．石油有固定的熔点
D．石油分馏得到的汽油是混合物
答案 C
解析 石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物；混合物没有固定的熔、沸点；石油分馏所得馏分为混合物。
2．化学与生活、社会密切相关。
下列说法不正确的是（ ）
A．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境
B．凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，不可食用
C．为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术
D．提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染
答案 B
解析 B项中食品添加剂只要在国家规定允许范围内合理使用对人体是无害的，例如味精等；其余几项都正确。
3．下列变化属于化学变化，且产物中兼有气体、液体、固体的是（ ）
A．石油的分馏B．石油的裂解C．煤的干馏D．煤的气化
答案 C
解析 石油的分馏不属于化学变化；石油的裂解主要是为了得到一些气态烃如C2H4、CH4等化工原料；煤的干馏产物中有气体（焦炉气）、液体（煤焦油）、固体（焦炭）；煤的气化主要得到CO与H2等。
4.
可降解餐具
乳酸（
）在一定条件下经聚合生成一种塑料
。
用这种塑料制成的餐具，在乳酸菌的作用下，60天内可分解成无害的物质，不会对环境造成污染。
在该聚合反应中，生成的另一种物质是（ ）
A．H2OB．CO2C．O2D．H2
答案 A
解析 比较
可知，后者比前者少1个H原子和1个OH原子团，则另一种生成物是H2O。
5．“预防污染”要求我们利用各种手段减少各种污染物的排放，提高资源和能源的利用效率，绿色化学是“预防污染”的基本手段，下列各项中属于绿色化学的是（ ）
A．处理废弃物B．治理污染点
C．减少有毒物排放D．杜绝污染源
答案 D
解析 绿色化学的核心是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。
绿色化学不同于通过对“三废”处理与利用来治理污染的化学方法，因为那些化学方法是终端污染控制而不是始端污染预防。
至于那些通过加强管理来实现污染预防的手段和方法，不属于化学的范畴，因而不属于绿色化学。
6.
从绿色化学的理念出发，下列实验不宜用右图所示装置进行的是（ ）
A．不同浓度的硝酸与铜反应[来源:
学科网]
B．稀硫酸与纯碱或小苏打反应
C．铝与氢氧化钠溶液或盐酸反应
D．H2O2在不同催化剂作用下分解
答案 A
解析 绿色化学理念是不产生污染环境的物质，原子利用率高，消耗原料少，产量大，反应易进行，实验设计合理，A不符合。
7．下图是实验室干馏煤的装置图，完成下列问题：
（1）指出图中仪器名称：
c________，d__________。
（2）仪器d的作用是______________，c中液体有________和________，其中无机物可用__________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处点燃的气体的主要成分是________________，火焰的颜色是__________。
答案
（1）具支试管 烧杯
（2）盛装冷水，对气体进行冷却
粗氨水 煤焦油 酚酞试液（或红色石蕊试纸） 分馏
（3）H2、CH4、C2H4、CO 淡蓝色
解析 本题综合考查煤的干馏，从装置图中可知，硬质管为反应装置，烧杯和具支试管为冷凝收集液态产物的装置，尖嘴管用来点燃和检验气态产物。
8．甲、乙、丙三名学生分别设计了制备Cu（NO3）2的方案：
（甲）铜与浓硝酸反应；（乙）铜与稀硝酸反应；（丙）铜先在空气中灼烧生成氧化铜，再跟硝酸反应。
试从绿色化学的角度评价实验方案的优劣。
铜与硝酸反应的化学方程式为：
[来源:
学科网]
Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O
答案 甲方案耗HNO3最多，生成污染物最多；丙方案耗HNO3最少，没有污染环境的气体产生。
故丙方案最好，甲方案最差。
解析 从绿色化学角度评价上述三个实验方案要考虑两点：
（1）节约原料；
（2）副产品对环境污染小。
（甲）Cu＋4NHO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O，
（乙）3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，
（丙）2Cu＋O2
2CuO，CuO＋2HNO3===Cu（NO3）2＋H2O。
若生成3molCu（NO3）2，列下表比较消耗原料量及生成污染物的量即得答案。
Cu（NO3）2
Cu
HNO3
NOx
（甲）
3mol
3mol
12mol
6mol
（乙）
3mol
3mol
8mol
2mol
（丙）
3mol
3mol
6mol
0
第1课时 煤、石油和天然气的综合利用
1．观察下图，下列叙述中错误的是（ ）
A．图示实验中发生了化学变化
B．液体X的pH>7，液体Y是一种黑色黏稠状液体
C．气体Z易燃，可还原CuO
D．液体Y是一种纯净物
答案 D
解析 煤的干馏是使煤在隔绝空气的条件下加强热使煤分解，为化学变化，A正确；液体X为粗氨水，液体Y为煤焦油，含有多种芳香烃，故B正确，D不正确；气体Z为H2、CO、甲烷等的混合物，具有还原性，C正确。
2．下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是（
）
A．煤、石油、天然气均为可再生能源
B．石油产品都可用于聚合反应
C．天然气是一种清洁的化石燃料
D．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
答案 C
解析 煤、石油、天然气均为化石燃料，是不可再生的能源；石油分馏得到的汽油、煤油等均为饱和烃的混合物，不能发生加聚反应，B说法错误；水煤气是煤的气化得到的气体燃料，D说法错误。
3．人造象牙中，主要成分的结构是
，它是通过加聚反应制得的，则合成人造象牙的单体是（ ）
A．（CH3）2OB．HCHOC．CH3CHOD．
答案 B
解析 题目中给出的高聚物是由单体经加聚反应制得的，由高聚物的链节的组成和单体的组成相同可知，单体应为CH2O。
4．现以C8H18为原料经裂解制得乙烯，进而制得1,2－二溴乙烷，根据如图所示装置，结合有关知识回答问题：
（1）制取乙烯的化学方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）制取的二溴乙烷可能混有一些杂质，这些杂质可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3
升级会员 