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)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)的含義并體會綠色化學(xué)在化工生產(chǎn)中的重要性。(重點)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)，形成相對分子質(zhì)量巨大的高分子化合物的反應(yīng)。 (3)實例：制取聚乙烯反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (4)四個概念 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)境污染的來源：主要來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)： 對環(huán)境情況的監(jiān)測、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] 1．判斷對錯(對的打“√”，錯的打“”)。 (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)的核心就是如何對被污染的環(huán)境進(jìn)行無毒無害的治理(　　) (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)簡式 (1)CHCH3CH2的加聚產(chǎn)物聚丙烯的結(jié)構(gòu)簡式為________。 【導(dǎo)學(xué)號：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，把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量小、沸點低的烴 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)。 [對點訓(xùn)練] 1．下列屬于物理變化的是(　　) ①石油的分餾?、诿旱母绅s?、凼偷牧鸦? ④鋁熱反應(yīng)?、萦梢蚁┲苽渚垡蚁　、迣⒀鯕廪D(zhuǎn)化為臭氧?、咭蚁┐呤旃麑崱、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，其余各項均發(fā)生了化學(xué)變化。] 2．下列說法中錯誤的是(　　) 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 D　[石油通過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，把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量小、沸點低的烴，提高汽油的產(chǎn)量。煤是由有機(jī)物和少量無機(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：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．二者最簡式相同 D．二者相對分子質(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，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易被動物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動物死亡 赤潮和水華 廢水中含N、P元素的營養(yǎng)物質(zhì) 使水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致水中藻類瘋長，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% [對點訓(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、砷等對人體有害的元素，入肺后對人體產(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環(huán)境的污染 D．大氣中CO2的含量增加會導(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：43722234】 A．綠色化學(xué)的核心是利用化學(xué)原理對工業(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，使它只對目標(biāo)昆蟲有毒殺作用而對其他昆蟲無害 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)對環(huán)境的污染，A項錯誤；用聚苯乙烯等塑料代替木材生產(chǎn)包裝盒、快餐盒等會造成白色污染，B項錯誤；新型殺蟲劑的使用仍然會造成食品、水等污染，C項錯誤；D項反應(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)計出可行的化學(xué)反應(yīng)，盡可能減少對環(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：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．實施綠化工程，防治揚塵污染 C．研制開發(fā)燃料電池汽車，消除機(jī)動車尾氣污染 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，是一道融合多個考點的綜合題。聯(lián)系題給的信息“藍(lán)天工程”，再結(jié)合選項中的“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”三個字，而選錯答案。] 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.對如圖所示的變化敘述錯誤的是(　　) A．右圖所示實驗中發(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)熱的過程，它發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，A項正確；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項錯誤。] 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：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。請回答： 【導(dǎo)學(xué)號：43722237】 (1)請寫出上述兩個過程的化學(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，為了防止氣體中毒，應(yīng)采取的防護(hù)措施是____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (3)請分析說明聚氯乙烯________(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，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