2020化学新素养同步人教必修二讲义素养练第4章第2节资源综合利用环境保护解析

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①煤的组成②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①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===CH2―――――→一定条件CH2—CH2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—CH2—CH2—。c．聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中的n。②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()①乙烷与氯气制备一氯乙烷②乙烯聚合为聚乙烯高分子材料③苯和硝酸反应制备硝基苯④2CH2CH2＋O2――→催化剂A．①④B．②④C．①③D．②③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。①从科学观点看，它是化学科学基础内容的更新。②从环境观点看，它强调从源头上消除污染。③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10－4%的空气有利于人体健康C．pH在5.6～7.0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10－5%(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：FeS2＋14FeCl3＋8H2O===2FeSO4＋13FeCl2＋16HCl。①该反应中的氧化剂是________，若有1molFeS2被除去，则发生转移的电子的物质的量是________。②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：_____________________________________________________________