2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第4章 化學(xué)與自然資源的開發(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.doc

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第二節(jié)　資源綜合利用　環(huán)境保護(hù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解煤、石油、天然氣的組成及其綜合利用。2.了解以煤、石油、天然氣為原料生產(chǎn)合成材料。(重點(diǎn))3.了解節(jié)約能源和防止污染的重要性。4.了解綠色化學(xué)的含義并體會(huì)綠色化學(xué)在化工生產(chǎn)中的重要性。(重點(diǎn))5.以聚乙烯為例，了解高分子材料合成反應(yīng)——聚合反應(yīng)。 [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] 1．煤、天然氣、石油中獲取基本化工原料 (1)煤的組成與加工利用 ①煤的組成 ②煤的綜合利用 (2)天然氣的組成與綜合利用 ①組成：天然氣的主要成分是甲烷。 ②綜合應(yīng)用 a．天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 2．以煤、石油和天然氣為原料生產(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)：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)。 (3)實(shí)例：制取聚乙烯反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (4)四個(gè)概念 3．環(huán)境保護(hù) (1)環(huán)境問題：指由于人類不合理地開發(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、廢渣的任意排放。 (3)化學(xué)工作者面臨的重要任務(wù)： 對(duì)環(huán)境情況的監(jiān)測(cè)、三廢的治理、尋找源頭治理環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝等。 (4)常見的環(huán)境污染 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。 4．綠色化學(xué) [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．判斷對(duì)錯(cuò)(對(duì)的打“√”，錯(cuò)的打“”)。 (1)煤、石油和天然氣是不可再生能源，也是新型清潔能源(　　) (2)煤的干餾與石油的分餾均為化學(xué)變化(　　) (3)煤的液化、氣化與石油的裂化、裂解均為化學(xué)變化(　　) (4)pH＜7的雨水均稱為酸雨(　　) (5)綠色化學(xué)的核心就是如何對(duì)被污染的環(huán)境進(jìn)行無(wú)毒無(wú)害的治理(　　) (6)水華、赤潮等水體污染主要是由含氮、磷的生活污水任意排放造成的(　　) (7)裂化得到的裂化汽油可用萃取溴水中的溴(　　) 【答案】　(1)　(2)　(3)√　(4)　(5)　(6)√　(7) 2．寫出下列相應(yīng)的鏈節(jié)、單體和高分子的結(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________。 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722232】 (2) 的鏈節(jié)為________。 (3)CH2—CHCl的單體為________。 【答案】　(1) 　(2) 　(3) [合 作 探 究攻 重 難] 煤、石油、天然氣的綜合利用 (1)“三餾”比較 干餾 蒸餾 分餾 原理 隔絕空氣加強(qiáng)熱使物質(zhì)分解 根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離 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)類型 化學(xué)變化 物理變化 物理變化 (2)化學(xué)中“兩裂”的比較 名稱 定義 目的 裂化 在一定條件下，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，特別是提高汽油的產(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 高爐煤氣 水煤氣 天然氣 液化石油氣 焦?fàn)t氣 裂解氣 主要成分 CO、CO2 H2、CO CH4 C3H8、C4H10 H2、CH4、C2H4、CO C2H4、C3H6、C4H8、CH4 【注意】　汽油分為直餾汽油和裂化汽油，二者成分不同，直餾汽油一般為飽和烴而裂化汽油含有烯烴，具有乙烯的性質(zhì)。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 1．下列屬于物理變化的是(　　) ①石油的分餾?、诿旱母绅s　③石油的裂化 ④鋁熱反應(yīng)?、萦梢蚁┲苽渚垡蚁　、迣⒀鯕廪D(zhuǎn)化為臭氧　⑦乙烯催熟果實(shí)?、鄬⒈郊尤脘逅? ⑨海水蒸餾制取淡水 A．①②③④　　　　　 B．①②⑤⑦ C．①⑧⑨ D．①②⑥⑨ C　[蒸餾和分餾的原理相同，都是利用沸點(diǎn)不同分離物質(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均屬于物理變化，其余各項(xiàng)均發(fā)生了化學(xué)變化。] 2．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離出來(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。通常采用裂化的方法，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)物組成的復(fù)雜混合物，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族化合物的混合物，可以生產(chǎn)芳香族化合物苯和甲苯。] 3．下列關(guān)于乙烯和聚乙烯的敘述正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722233】 A．二者都能使溴水褪色，性質(zhì)相似 B．二者互為同系物 C．二者最簡(jiǎn)式相同 D．二者相對(duì)分子質(zhì)量相同 C　[單體CH2===CH2與鏈節(jié)—CH2—CH2—的組成元素相同，二者的區(qū)別是CH2===CH2分子中有，而CH2—CH2分子中有無(wú)，結(jié)構(gòu)上不相似，所以性質(zhì)不同，不是同系物，故正確答案為C。] 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué) [問題思考] (1)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＋O22 ①方法一的原子利用率為多少？寫出計(jì)算式。 ②方法二的原子利用率為多少？ 【提示】　原子利用率＝100%≈25.4%。 【提示】　100%。 (2)寫出工業(yè)制取乙醇，原子利用率為100%的反應(yīng)方程式。 【提示】　CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH。 (3)在反應(yīng)類型中，原子利用率為100%的有哪些？ 【提示】　化合反應(yīng)、加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)等。 (1)“六大”環(huán)境問題 環(huán)境問題 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)地球表面的紫外線明顯增多，給人類健康及生態(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，特別是人的呼吸系統(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)作物吸收水分和養(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元素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 使水體富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致水中藻類瘋長(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)的“三角度”理解 ①核心 利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)和日常生活對(duì)環(huán)境的污染。 ②從環(huán)境上 強(qiáng)調(diào)從源頭上消除污染，從一開始就避免污染物的產(chǎn)生。 ③從經(jīng)濟(jì)上 提倡合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本，盡可能提高原子利用率，最高目標(biāo)是原子利用率為100%，即反應(yīng)物原子全部轉(zhuǎn)化為期望產(chǎn)物。如無(wú)機(jī)化合反應(yīng)、有機(jī)加成和加聚反應(yīng)、原子利用率為100%。 【特別注意】　原子利用率＝100% [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 4．化學(xué)與環(huán)境保護(hù)、工業(yè)生產(chǎn)、生活等密切相關(guān)。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物。PM2.5比膠體粒子小，因其比表面積大，故可吸附含有鉛、鎘、鉻、釩、砷等對(duì)人體有害的元素，入肺后對(duì)人體產(chǎn)生很大的危害 B．富含氮、磷的生活污水不能排放到河中，但能直接用于農(nóng)田的灌溉 C．大力實(shí)施礦物燃料“脫硫、脫硝技術(shù)”，可以減少硫的氧化物和氮的氧化物對(duì)環(huán)境的污染 D．大氣中CO2的含量增加會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇 B　[富含氮、磷的生活污水容易形成赤潮或水華，所以不能排放到河中，也不能直接用于農(nóng)田的灌溉，B不正確。] 5．“綠色化學(xué)”又稱環(huán)境無(wú)公害化學(xué)。下列敘述符合“綠色化學(xué)”原則的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722234】 A．綠色化學(xué)的核心是利用化學(xué)原理對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染進(jìn)行治理 B．用聚苯乙烯等塑料代替木材生產(chǎn)包裝盒、快餐盒等，以減少木材使用 C．研制新型殺蟲劑，使它只對(duì)目標(biāo)昆蟲有毒殺作用而對(duì)其他昆蟲無(wú)害 D．現(xiàn)代石油化工采用銀作催化劑，將乙烯直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷符合“原子經(jīng)濟(jì)” D　[綠色化學(xué)的核心是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，A項(xiàng)錯(cuò)誤；用聚苯乙烯等塑料代替木材生產(chǎn)包裝盒、快餐盒等會(huì)造成白色污染，B項(xiàng)錯(cuò)誤；新型殺蟲劑的使用仍然會(huì)造成食品、水等污染，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)反應(yīng)原子利用率為100%，符合“綠色化學(xué)”原則，正確。] 6．“綠色化學(xué)”是指從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上設(shè)計(jì)出可行的化學(xué)反應(yīng)，盡可能減少對(duì)環(huán)境的副作用。下列化學(xué)反應(yīng)中不符合綠色化學(xué)理念的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722235】 A．除硫酸廠尾氣：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3 B．消除硝酸工業(yè)尾氣氮氧化物的污染： NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O C．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O D．制CuSO4：2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O C　[C項(xiàng)產(chǎn)物中有SO2生成，SO2是大氣污染物，可導(dǎo)致酸雨等現(xiàn)象。] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．空氣是人類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．推廣使用燃煤脫硫技術(shù)，防治污染 B．實(shí)施綠化工程，防治揚(yáng)塵污染 C．研制開發(fā)燃料電池汽車，消除機(jī)動(dòng)車尾氣污染 D．加大石油、煤炭的開采速度，增加化石燃料的供應(yīng)速度 D　[以環(huán)保為主題，是一道融合多個(gè)考點(diǎn)的綜合題。聯(lián)系題給的信息“藍(lán)天工程”，再結(jié)合選項(xiàng)中的“污染物質(zhì)”，很容易得出正確結(jié)論。需要注意的是，學(xué)生往往忽略“不利于”三個(gè)字，而選錯(cuò)答案。] 2．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．在一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? D．將石油裂解制得乙烯等化工原料 C　[煤的干餾和煤的液化屬于煤的綜合利用，而將煤變成煤餅作燃料是為了提高煤的利用率，不屬于綜合利用；石油裂解屬于石油的綜合利用。] 3.對(duì)如圖所示的變化敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．右圖所示實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了化學(xué)變化 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)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，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；煤焦油是含有許多芳香族化合物的復(fù)雜混合物，D項(xiàng)錯(cuò)誤。] 4．下列反應(yīng)最符合綠色化學(xué)原子經(jīng)濟(jì)性要求的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722236】 ①乙烷與氯氣制備一氯乙烷 ②乙烯聚合為聚乙烯高分子材料 ③苯和硝酸反應(yīng)制備硝基苯 A．①④　　　B．②④ C．①③ D．②③ B　[②④的產(chǎn)物均為一種，原子利用率為100%，最符合綠色化學(xué)原子經(jīng)濟(jì)要求。] 5．目前生產(chǎn)聚氯乙烯的方法是先將乙烯與氯氣和氧氣在一定條件下反應(yīng)生成氯乙烯和水，再進(jìn)一步合成聚氯乙烯。請(qǐng)回答： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722237】 (1)請(qǐng)寫出上述兩個(gè)過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)方程式： ____________________________________________________________， ____________________________________________________________。 (2)聚氯乙烯是一種可燃物，火災(zāi)中聚氯乙烯產(chǎn)生有害氣體，其主要成分可能是________；若在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，為了防止氣體中毒，應(yīng)采取的防護(hù)措施是____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (3)請(qǐng)分析說(shuō)明聚氯乙烯________(填“是”或“不”)可以用作食品包裝袋，原因是______________________________________________________ ____________________________________________________________。 【解析】　(1)由元素守恒可知，乙烯、Cl2、O2生成氯乙烯的同時(shí)必然生成水，然后配平即可得到： 4CH2===CH2＋2Cl2＋O24CH2===CH—Cl＋2H2O，氯乙烯加聚即得到聚氯乙烯。 (2)因聚氯乙烯燃燒時(shí)，C→CO2或CO，H→H2O，故Cl原子可能生成Cl2或HCl，而Cl2或HCl均能與堿液反應(yīng)，因此可用堿液吸收。 (3)因聚氯乙烯含有氯元素，受熱易產(chǎn)生有毒物質(zhì)，故不能用作食品包裝袋。 【答案】　(1)4CH2===CH2＋2Cl2＋O24CH2===CH—Cl＋2H2O (2)Cl2、HCl　用堿液吸收有害氣體 (3)不　聚氯乙烯中含有氯元素，受熱易產(chǎn)生有毒物質(zhì)，不能用作食品包裝袋