2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第4章化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用第2節(jié)資源綜合利用環(huán)境保護(hù)學(xué)案新人教版必修2

PAGEPAGE9其次節(jié)資源綜合利用環(huán)境愛(ài)護(hù)目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解煤、石油、自然氣等化石燃料綜合利用的意義。(宏觀(guān)辨識(shí)與社會(huì)責(zé)任)2.了解環(huán)境污染的主要因素、危害及防治的方法。(科學(xué)看法與社會(huì)責(zé)任)3.了解“綠色化學(xué)”“原子經(jīng)濟(jì)”的內(nèi)涵，以及它們對(duì)利用自然資源、愛(ài)護(hù)環(huán)境的意義。(科學(xué)看法與社會(huì)責(zé)任)4.以聚乙烯為例，了解高分子的合成反應(yīng)——聚合反應(yīng)。(科學(xué)探究與模型認(rèn)知)一、煤、石油和自然氣的綜合利用1．煤、自然氣、石油中獲得基本化工原料(1)煤的組成與加工利用①煤的組成②煤的綜合利用(2)自然氣的組成與綜合利用①組成：自然氣的主要成分是甲烷。②綜合應(yīng)用a．自然氣是一種清潔的化石燃料。b．作為一種化工原料，主要用于合成氨和生產(chǎn)甲醇等。(3)石油的組成與綜合利用①組成：石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。②綜合利用直餾汽油與裂化汽油的主要成分有什么區(qū)分？[答案]直餾汽油的主要成分是液態(tài)烷烴，裂化汽油的主要成分是液態(tài)烷烴和烯烴。2．以煤、石油和自然氣為原料生產(chǎn)合成材料(1)三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維。(2)加聚反應(yīng)①在適當(dāng)溫度、壓強(qiáng)和催化劑存在的條件下，不飽和化合物發(fā)生自身加成反應(yīng)，形成相對(duì)分子質(zhì)量巨大的高分子化合物的反應(yīng)。②制取聚乙烯反應(yīng)的化學(xué)方程式為nCH2=CH2eq\o(→,\s\up9(催化劑),\s\do8(加熱、加壓))CH2—CH2。③關(guān)于加聚反應(yīng)物的幾個(gè)概念(3)縮聚反應(yīng)：由相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物通過(guò)縮合反應(yīng)結(jié)合成相對(duì)分子質(zhì)量很大的高分子化合物，同時(shí)有小分子(如H2O等)生成的反應(yīng)。如：微點(diǎn)撥：(1)常見(jiàn)高分子材料滌綸、尼龍(錦綸)、醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂(電木)均是由縮聚反應(yīng)制得的。(2)聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(又稱(chēng)有機(jī)玻璃)、合成橡膠等是由加聚反應(yīng)制得的。二、環(huán)境愛(ài)護(hù)與綠色化學(xué)1．環(huán)境愛(ài)護(hù)(1)環(huán)境問(wèn)題：指由于人類(lèi)不合理地開(kāi)發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)生活所造成的環(huán)境污染。(2)環(huán)境污染的來(lái)源：主要來(lái)自化石燃料的燃燒和工業(yè)三廢，即：廢水、廢氣、廢渣的隨意排放。(3)化學(xué)工作者面臨的重要任務(wù)對(duì)環(huán)境狀況的監(jiān)測(cè)、三廢的治理、找尋源頭治理環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝等。(4)①形成酸雨的主要污染物有硫氧化物和氮氧化物(NOx)。②造成水污染水華和赤潮的主要污染物有含氮、磷的大量污水。微點(diǎn)撥：湖泊水中氮、磷過(guò)多，造成水中藻類(lèi)瘋長(zhǎng)，消耗水中的氧，水體變成渾濁綠色，水質(zhì)惡化，稱(chēng)為水華，海水中水體缺氧，造成惡化，稱(chēng)為赤潮。2．綠色化學(xué)(1)綠色化學(xué)的核心是利用化學(xué)原理從源頭上削減和消退工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。(2)“原子經(jīng)濟(jì)”就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，這時(shí)原子利用率為100%。以乙烯合成環(huán)氧乙烷有以下兩種方法：方法一：CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2O方法二：2CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up9(Ag))(1)方法一的原子利用率為多少？寫(xiě)出計(jì)算式。(2)方法二的原子利用率為多少？[答案](1)原子利用率＝eq\f(12×2＋1×4＋16,28＋71＋74)×100%≈25.4%。(2)100%。1．推斷對(duì)錯(cuò)(對(duì)的打“√”，錯(cuò)的打“×”)(1)煤、石油和自然氣是不行再生能源，也是新型清潔能源()(2)煤的干餾、氣化和石油的分餾、裂化均為化學(xué)改變()(3)水華、赤潮等水體污染主要是由含氮、磷的生活污水隨意排放造成的()(4)裂化得到的裂化汽油可用于萃取溴水中的溴()[提示](1)×(2)×(3)√(4)×2．空氣是人類(lèi)生存所必需的重要資源。為改善空氣質(zhì)量而啟動(dòng)的“藍(lán)天工程”得到了全民的支持，下列措施不利于“藍(lán)天工程”建設(shè)的是()A．推廣運(yùn)用燃煤脫硫技術(shù)，防治污染B．實(shí)施綠化工程，防治揚(yáng)塵污染C．研制開(kāi)發(fā)燃料電池汽車(chē)，消退機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染D．加大石油、煤炭的開(kāi)采速率，增加化石燃料的供應(yīng)速率[答案]D3．酸雨形成的原理之一可簡(jiǎn)示如下：eq\x(含硫燃料)eq\o(→,\s\up9(O2),\s\do8(反應(yīng)①))eq\x(A)eq\o(→,\s\up9(O2),\s\do8(反應(yīng)②))eq\x(B)eq\o(→,\s\up9(H2O),\s\do8(反應(yīng)③))eq\x(硫酸)請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)A物質(zhì)的化學(xué)式為_(kāi)___________，B物質(zhì)的化學(xué)式為_(kāi)___________。(2)三個(gè)反應(yīng)中，不屬于氧化還原反應(yīng)的是________(填序號(hào))。(3)SO2中硫元素顯＋4價(jià)，它可以降低到0價(jià)，利用這一性質(zhì)可在工廠(chǎng)的煙道氣中通入合適的________(填“氧化劑”或“還原劑”)除去SO2，達(dá)到削減污染的目的。(4)雨水的pH<5.6時(shí)，就推斷為酸雨。已知pH＝－lgc(H＋)，經(jīng)測(cè)定某雨水中只含硫酸，且其濃度為5×10－5mol·L－1，則這次降雨________(填“是”或“不是”)酸雨。[答案](1)SO2SO3(2)③(3)還原劑(4)是煤、石油和自然氣的綜合利用1.“三餾”比較項(xiàng)目干餾蒸餾分餾原理隔絕空氣加強(qiáng)熱使物質(zhì)分解依據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分別與蒸餾原理相同產(chǎn)物產(chǎn)物為混合物產(chǎn)物為單一組分的純凈物產(chǎn)物為沸點(diǎn)不同的各組分組成的混合物反應(yīng)類(lèi)型化學(xué)改變物理改變物理改變2.化學(xué)中“兩裂”的比較項(xiàng)目定義目的裂化在肯定條件下，把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的烴提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特殊是提高汽油的產(chǎn)量裂解在高溫下，使具有長(zhǎng)鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴獲得短鏈不飽和烴3．化學(xué)“六氣”的主要成分項(xiàng)目高爐煤氣水煤氣自然氣液化石油氣焦?fàn)t氣裂解氣主要成分CO、CO2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH4科學(xué)探究——加聚反應(yīng)類(lèi)型(1)單烯加聚：。(2)二烯烴加聚：。(3)混聚：。1．下列轉(zhuǎn)化不屬于煤或石油的綜合利用的是()A．將煤干餾制得煤焦油和焦炭B．在肯定條件下將煤與氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料C．將煤變?yōu)槊猴炞魅剂螪．將石油裂解制得乙烯等化工原料[答案]C2．下列屬于物理改變的是()①石油的分餾②煤的干餾③石油的裂化④鋁熱反應(yīng)⑤由乙烯制備聚乙?、迣⒀鯕廪D(zhuǎn)化為臭氧⑦乙烯催熟果實(shí)⑧將苯加入溴水中⑨海水蒸餾制取淡水A．①②③④ B．①②⑤⑦C．①⑧⑨ D．①②⑥⑨C[蒸餾和分餾的原理相同，都是利用沸點(diǎn)不同分別物質(zhì)，將苯加入溴水中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而是苯萃取溴水中的溴，故①⑧⑨均屬于物理改變，其余各項(xiàng)均發(fā)生了化學(xué)改變。]3．按下列要求寫(xiě)出相應(yīng)的鏈節(jié)、單體或高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：(1)CHCH3CH2的加聚產(chǎn)物聚丙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______。(2)的鏈節(jié)為_(kāi)_______。(3)CH2—CHCl的單體為_(kāi)_______。[答案](3)CH2CHCl環(huán)境愛(ài)護(hù)與綠色化學(xué)1.“六大”環(huán)境問(wèn)題環(huán)境問(wèn)題主要污染物主要危害溫室效應(yīng)CO2造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小等酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等臭氧層破壞氟氯代烷、NOx到達(dá)地球表面的紫外線(xiàn)明顯增多，給人類(lèi)健康及生態(tài)環(huán)境帶來(lái)多方面危害光化學(xué)煙霧碳?xì)浠衔?、NOx刺激人體器官，特殊是人的呼吸系統(tǒng)，使人生病甚至死亡白色污染廢棄塑料制品(1)在土壤中影響農(nóng)作物汲取水分和養(yǎng)分，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)(2)混入生活垃圾中難處理、難回收(3)易被動(dòng)物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動(dòng)物死亡赤潮和水華廢水中含N、P元素的養(yǎng)分物質(zhì)使水體富養(yǎng)分化，導(dǎo)致水中藻類(lèi)瘋長(zhǎng)，消耗水中溶解的氧，使水體變成渾濁綠色，水質(zhì)惡化2.綠色化學(xué)(1)綠色化學(xué)的目的：不再運(yùn)用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物。①?gòu)目茖W(xué)觀(guān)點(diǎn)看，它是化學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的更新。②從環(huán)境觀(guān)點(diǎn)看，它強(qiáng)調(diào)從源頭上消退污染。③從經(jīng)濟(jì)觀(guān)點(diǎn)看，它提倡合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本。(2)綠色化學(xué)的核心：利用化學(xué)原理從源頭上削減或消退工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，即預(yù)防污染優(yōu)于治理污染。(3)原子經(jīng)濟(jì)：依據(jù)綠色化學(xué)的原則，最志向的原子經(jīng)濟(jì)就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，這時(shí)原子利用率為100%。即，原子利用率＝eq\f(期望產(chǎn)物的式量,期望產(chǎn)物的式量＋廢棄副產(chǎn)物的式量)×100%。模型認(rèn)知——綠色化學(xué)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的六方面考慮4．“天更藍(lán)、山更綠、水更清、環(huán)境更美麗”是我們的共同愿望。下列說(shuō)法不正確的是()A．PM2.5是指粒徑不大于2.5μm的可吸入懸浮顆粒物B．煤經(jīng)過(guò)氣化和液化等物理改變可轉(zhuǎn)化為清潔能源C．開(kāi)展植樹(shù)造林、增加植被面積，可汲取大量CO2D．生活污水干脆排放，可引起水體富養(yǎng)分化B[PM2.5是指微粒直徑不大于2.5μm的可吸入懸浮顆粒物，A正確。煤的氣化和液化過(guò)程中都生成了新物質(zhì)，是化學(xué)改變，B錯(cuò)誤。開(kāi)展植樹(shù)造林、增加植被面積，因植物的光合作用，可汲取大量CO2，C正確。生活污水中含氮、磷等元素，干脆排放會(huì)引起水體富養(yǎng)分化，D正確。]5．下列試驗(yàn)或敘述不符合綠色化學(xué)理念的是()A．制CuSO4時(shí)先將Cu氧化成CuO后再與稀硫酸反應(yīng)B．采納銀作催化劑，乙烯和氧氣制取環(huán)氧乙烷，原子利用率100%C．用乙醇代替汽油作汽車(chē)燃料D．用稀硝酸和銅制取Cu(NO3)2D[A.Cu→CuO→CuSO4中Cu利用率為100%且沒(méi)有有害氣體產(chǎn)生；B亦如此；C乙醇為運(yùn)用價(jià)值比較高的干凈能源物質(zhì)；D中Cu的利用率100%，但是產(chǎn)生NO有毒氣體，不符合綠色化學(xué)理念，而且N的利用率低。]1．下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．石油是混合物，石油分餾得到的汽油也是混合物B．含C20以上的烷烴的重油經(jīng)過(guò)催化裂化可以得到汽油C．焦炭是煤干餾的一種重要產(chǎn)品D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干餾后分餾的方法把它們分別出來(lái)D[石油通過(guò)分餾的方法獲得汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)液體燃料，但產(chǎn)量不高。通常采納裂化的方法，把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的烴，提高汽油的產(chǎn)量。煤是由有機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的困難混合物，主要含碳元素，還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素，并不含苯和甲苯。煤干餾得到焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣等。煤焦油是含有多種芳香化合物的混合物，可以生產(chǎn)芳香化合物苯和甲苯。]2.對(duì)如圖所示的改變敘述錯(cuò)誤的是()A．圖中所示試驗(yàn)中發(fā)生了化學(xué)改變B．液體X的pH>7，Y是一種黑色黏稠狀液體C．氣體Z易燃，可還原CuO，也可使溴的四氯化碳溶液褪色D．液體Y是一種純凈物D[煤的干餾是將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱的過(guò)程，它發(fā)生了困難的物理、化學(xué)改變，A項(xiàng)正確；煤的干餾產(chǎn)物中有氣體(焦?fàn)t氣)、液體(煤焦油、粗氨水)、固體(焦炭)，B項(xiàng)正確；焦?fàn)t氣的主要成分有氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳等氣體，C項(xiàng)正確；煤焦油是含有很多芳香化合物的困難混合物，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]3．下列活動(dòng)不符合“如何應(yīng)對(duì)氣候改變、提升經(jīng)濟(jì)綠色水平，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展”這一主題的是()A．機(jī)動(dòng)車(chē)實(shí)行限行措施是削減霧霾的途徑之一B．主動(dòng)推廣風(fēng)能、太陽(yáng)能、氫能等新型能源的運(yùn)用C．通過(guò)汲取空氣中的CO2并利用廉價(jià)能源合成汽油可推廣“綠色自由”安排D．將秸稈焚燒可得富含鉀肥的草木灰，焚燒是一種較為志向的秸稈處理方法D[機(jī)動(dòng)車(chē)實(shí)行限行措施可以削減霧霾，符合；推廣風(fēng)能、太陽(yáng)能、氫能等新型能源的運(yùn)用，可以降低污染，符合；通過(guò)汲取空氣中的CO2并利用廉價(jià)能源合成汽油可推廣“綠色自由”安排，符合；焚燒秸稈會(huì)增加霧霾的產(chǎn)生，不符合。]4．下列化學(xué)工藝屬于最志向的綠色化學(xué)工藝的是()①氯乙烯在肯定條件下制聚氯乙烯塑料②銅在空氣中灼燒生成氧化銅，氧化銅溶于稀硫酸制硫酸銅③乙烯與溴反應(yīng)制1,2-二溴乙烷④乙烷在光照條件下與氯氣反應(yīng)制1,2-二氯乙烷⑤工業(yè)煅燒石灰石制CaO⑥工業(yè)利用氫氣在氯氣中燃燒制鹽酸A．①②④ B．②③⑤C．①④⑥ D．①③⑥D(zhuǎn)[最志向的綠色化學(xué)工藝，是指原子利用率為100%的化學(xué)工藝。①產(chǎn)物只有一種，原子利用率為100%；②產(chǎn)物有硫酸銅和水，是比較好的方法，但是原子利用率小于100%；③產(chǎn)物只有一種，原子利用率為100%；④副產(chǎn)物有氯化氫、一氯代物或三氯代物等，原子利用率小于100%；⑤有副產(chǎn)物二氧化碳；⑥產(chǎn)物只有一種，原子利用率為100%。]5．裂化汽油中除含有C5～C11的烷烴外，還含有C5～C11的烯烴及甲苯、二甲苯等苯的同系物。已知甲苯、二甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色。要用化學(xué)方法檢驗(yàn)?zāi)沉鸦蜆悠分泻邢N及苯的同系物，試驗(yàn)步驟可表示如下：(1)先逐滴加入____________，振蕩，假如看到________，則證明有________存在。(2)接著逐滴加入________至________為止，靜置，用分液漏斗分出________(填“上”或“下”)層的裂化汽油樣品，再加入________振蕩，假如看到________，則證明裂化汽油中有________存在。[解析]因?yàn)橄N可使溴水、酸性KMnO4