2022年人教版化学必修讲义：第四章化学与自然资源的开发利用第节

1、百度文库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 煤的组成煤的加工方法及产品(2)天然气的组成和利用(3)石油的组成和加工百度文库百度文库【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

2、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 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一定条件 子化合物的反应。如 nCH 2=CH2CH 2CH 2 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

3、，如CH2CH2。c聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中的 n。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。百度文库百度文库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

4、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

5、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C () 3下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是乙烷与氯气制备一氯乙烷 乙烯聚合为聚乙烯高分子材料苯和硝酸反应制备硝基苯 催化剂

6、2CH 2CH 2O2 百度文库百度文库A BC D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根据液态混合物中与蒸馏原理相同各组分沸点不同进物质分解产物产物为混合物行分离产物为沸点不同的产物为单一组分的各组分组成的混合纯净物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，把相对分子质量提高轻质油

7、的产量，特别是提高汽大、沸点高的烃断裂为相对分子质油的产量量小、沸点低的烃在高温下，使具有长链分子的烃断裂解裂成各种短链的气态烃和少量液获得短链不饱和烃态烃3.化学 “ 六气 ” 的主要成分高炉水煤气天然气液化焦炉气裂解气煤气石油气百度文库百度文库主要CO、H 2、CH 4C3H8、(H 2、C2H 4、CH 4、C3H 6、成分CO 2CO C4H10C2H4、C4H 8、【典题例证 1】下列转化不属于煤或石油的综合利用的是CO CH 4) 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

8、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 下列说法中错误的是() 【学以致用 1】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

9、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 中加成反应、加聚反应符合。)为 100%。4 种基本反应类型中化合反应符合，有机化学反应2“绿色化学 ” 的具体内容是什么？100%。提示(1)开发绿色反应，将原子利用率提高到(2)使用无毒、无害的原料、催化剂、溶

10、剂。(3)开发绿色工艺。百度文库百度文库(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CO 2造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等酸雨SO2、NO x土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等臭氧层氟氯代烷、到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环破坏NO x境带来多方面危害光化学碳氢化合物、刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死烟雾NO x亡白色污染废弃塑料制品在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产混入生活垃圾中难处理、难回收易被动物当作食物吞入，导致动物死亡赤潮和废水中含氮、使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的

11、磷元素的营水华氧，使水体变得浑浊、水质恶化养物质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。从科学观点看，它是化学科学基础内容的更新。从环境观点看，它强调从源头上消除污染。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最理想的原子经济就是反应物的原子全部转化为期望的【典题例证 2】化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是() ACO 2 属于

12、大气污染物百度文库百度文库B酸雨是 pH 小于 7 的雨水CCO 2、NO 2 或 SO2 都会导致酸雨的形成D大气中 CO2 含量的增加会导致温室效应加剧解析 常见的大气污染物有：颗粒物、二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、碳氢化合物等。二氧化碳不属于大气污染物，A 错误；酸雨是 pH 小于 5.6 的降雨， B 错误；酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的，二氧化碳不会引起酸雨，C 错误；全球气温变暖的温室效应，城市中的热岛效应，还有海洋中的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等其产生都和二氧化碳的排放有关系， D 正确。答案 D 【学以致用 2】在“ 绿色化学工艺” 中，理想状态是反应物

13、中的原子全部转化为期望的最终产物，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 ( ) 置换反应 化合反应 分解反应 取代反应 加成反应 加聚反应 酯化反应A BC只有 D只有解析 据四种基本反应类型的定义即判断出只有化合反应产物唯一。在有机反应类型中，取代反应、酯化反应、水解反应的产物均不唯一，而加成产物、加聚产物唯一，反应物中的原子全部转化成期望的最终产物，即原子利用率为 100%。答案 A 1下列说法不正确的是 ( ) A煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠B煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为 CO 和 H2C汽油、煤油、柴油和植物油都是

14、碳氢化合物D以石油、煤和天然气为原料，可生产塑料、合成橡胶和合成纤维解析 植物油是由 C、H、O 三种元素构成的有机物，不属于碳氢化合物。答案 C 2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104%的空气有利于人体健康CpH 在 5.67.0 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 105%(体积分数 )时，就会对人体、

15、百度文库百度文库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 A 3以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低 碳经济的是 ( ) A发展氢能和太阳能 B限制塑料制品的使用 C提高原子利用率，发展绿色化学 D尽量用纯液态有机物代替水作溶剂解析所谓低碳经济， 是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、 制度创新、 产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到社 会经济发展与生态环境保护双赢

16、的一种经济发展形态。发展氢能和太阳能、限制塑料的使用和发 展绿色化学，都符合低碳经济。答案D () 4下列关于化石燃料的加工说法正确的是A石油裂化主要得到乙烯 B石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油 C煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气 D煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径解析石油裂化主要得到更多的液态轻质油，A 错误；石油的分馏是指在加热条件下将石油分成不同沸点范围的产物的过程属于物理变化，其产物有焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气，B 错误；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程，C 正确；由煤制取煤气的过程中，煤中的碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，两者的混合物被称为“ 水

17、煤气 ” ，这个过程发生的是化学变化，D 错误。答案 C 5绿色化学是“ 预防污染” 的根本手段，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材 料，最大限度地节约能源，在化工生产各个环节中都实现净化和无污染。(1)下列各项符合“ 绿色化学” 要求的是 _。A处理废弃物 B治理污染点 C减少有毒物 D杜绝污染源 (2)在我国西部大开发中，某地为筹建一大型化工基地，征集到下列方案，其中你认为可行的 是_。A建在西部干旱区可以脱贫致富 B应建在水资源丰富和交通方便且远离城市的郊区百度文库百度文库C企业有权自主选择厂址D不宜建在人口稠密的居民区(3)某化工厂排放的污水中含有Mg2、Fe3、Cu2、Hg

18、2四种离子。某同学设计了从该污水中回收纯净的金属铜的方案。在能制得纯铜的方案中，哪一步操作会导致环境污染？_。应增加哪些措施防止污染_ _ 。解析(1)根据题干描述：绿色化学是“ 预防污染 ” 的根本手段，因此应从“ 源头 ”上杜绝。(2)化工基地的筹建首先不宜建在人口稠密的居民区，同时要考虑水资源和交通问题。(3)第 步由于汞的沸点低、易挥发、有毒，因此会造成环境污染。答案(1)D(2)BD(3)第步增加冷凝回收装置课时作业1有关煤的叙述中不正确的是() A煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烃的重要来源物质B煤是由多种有机物组成的混合物，内含煤焦油等成分C煤除了含有C 元素外，还含有少量的

19、N、H、S、 O 等元素D煤等化石燃料的储量有限，节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键解析 该题主要考查煤的成分及利用，煤是有机物和少量无机物组成的混合物，煤焦油是煤干馏的产物之一，不属于煤本身的成分，故选 B 项。答案 B 2下列石油的炼制和加工过程，属于物理变化的是 ( ) A分馏 B重整C裂化 D裂解答案 A 3下列化学工艺属于最理想的绿色化学工艺的是 ( ) 氯乙烯在一定条件下制聚氯乙烯塑料 铜在空气中灼烧生成氧化铜，氧化铜溶于稀硫酸制硫酸铜 乙烯与溴反应制 1,2-二溴乙烷 乙烷在光照条件下与氯气反应制 1,2-二氯乙烷工业煅烧石灰石制 CaO 工业利用氢气在氯气中燃烧制盐酸A

20、 BC D百度文库百度文库解析 最理想的绿色化学工艺，是指原子利用率为 100%的化学工艺。 产物只有一种，原子利用率为 100%；产物有硫酸铜和水，是比较好的方法，但是原子利用率小于 100%； 产物只有一种，原子利用率为 100%；副产物有氯化氢、一氯代物或三氯代物等，原子利用率小于100%； 有副产物二氧化碳；产物只有一种，原子利用率为 100%。答案 D 4下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置。下列叙述错误的是 ( ) A上图实验中发生了化学变化B液体 X 的 pH 7，液体 Y 是黑色黏稠状的煤焦油C气体 Z 易燃，可还原 CuO，也可使溴水褪色D液体 Y 是一种纯净物解析煤的干馏产物

21、有NH 3，易溶于水而呈碱性，pH7 ，同时还生成了煤焦油，它的主要化学成分为芳香族化合物，是难溶于水的黏稠液体。煤干馏的气体产物中的氢气、一氧化碳具有还原性，可以还原CuO，气体产物中的C2H 4可使溴水褪色。答案D 5环境污染已成为人类社会面临的重大问题，各种污染数不胜数，下列词语与环境污染无关的是 ( ) 温室效应 赤潮 酸雨 光化学污染 臭氧空洞 水俣病 潮汐 大脖子病 水华A BC D解析 潮汐是由地球自转引起的自然现象，大脖子病是人体缺碘引起的，它们与环境污染无关。答案 B 6空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“ 蓝天工程” 得到了全民的支持。下列措施不利于“

22、蓝天工程” 建设的是() A推广使用燃煤脱硫技术，防治污染B实施绿化工程，防治扬尘污染C研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染百度文库百度文库D加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应速度解析 以环保为主题，是一道融合多个考点的综合题。联系题给的信息“ 蓝天工程 ” ，再结合选项中的 “污染物质 ” ，很容易得出正确结论。需要注意的是，学生往往忽略“ 不利于 ”三个字，而选错答案。答案 D 7近几年来，冠以“ 绿色” 的新概念不断产生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等，这里的“ 绿色” 是对人类社会可持续发展战略的形象表达。“ 绿色化学” 要求从经济、环保和技术上设计可行的化学

23、反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列四个方案中，你认为可行而且符合“ 绿色化学” 要求的方案是 ( ) AMg HNO 3Mg(NO 3) 2BMg Cl 2 MgCl 2NaOH Mg(OH) 2 Mg(NO 3)2O2 稀硝酸CMg MgO Mg(NO 3)2DMg 浓硫酸MgSO 4 Ba NO 3 2Mg(NO 3)2解析 据题意， “ 绿色化学 ” 要求从经济、环保和技术三个方面设计可行的化学反应。从经济角度考虑， B 项最不符合，除 Mg 外还用了三种试剂；D 项不符合，用了两种较贵的试剂浓硫酸和 Ba(NO 3)2。从环保角度考虑，A、D 两项分别产生了污染环境的氮氧化物和 SO2

24、，B 项也使用了会对环境造成污染的 Cl 2。从技术角度看，D 项中 Ba(NO 3)2 溶液的加入量较难控制。综上所述，可知只有 C 项符合 “绿色化学 ” 的要求。答案 C 8“ 绿色化学” 是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应符合绿色化学概念的是( ) A制 CuSO4：Cu2H 2SO4(浓)=B制 CuSO4：2CuO2= 2CuO CuOH 2SO4(稀)=CuSO4H 2O CuSO4SO2 2H 2O C制 Cu(NO 3) 2：3Cu8HNO 3(稀)=3Cu(NO 3)22NO 4H2O D制

25、Cu(NO 3) 2：Cu 4HNO 3(浓 )=Cu(NO 3)22NO 2 2H 2O 解析 思考时注意反应物和产物的物理、化学性质，考虑其是否会带来污染、是否额外消耗 能量、是否有腐蚀性、毒性、爆炸危险以及成本等，注意采用对比的方法。在选项 A、C、D 的 产物中有二氧化硫和氮氧化物，有毒且污染环境，硫酸和硝酸的利用率低。而 B 选项没有气体产 物，无污染物排放，硫酸的利用率高。答案 B 百度文库百度文库9能源“ 非石油化” 是战略目标，发展以CH4、CO 2 等为原料的“C1 化学” 成为当今化工生产的必然趋势。通常天然气中含有H 2S 等有毒气体，下面为天然气合成氨的工艺流程。(1)

26、合成氨的原料之一为氮气，该流程中为合成氨提供氮气的物质是 _。(2)处加入 Fe2O3H2O 的目的是 _ 。(3)处 CH 4 与 H2O(g)反应生成 CO2、H 2，反应的化学方程式是 _。(4)处一般加入 K2CO3 溶液以吸收 CO 2，K 2CO 3 溶液与 CO 2 反应生成碳酸氢钾 (KHCO 3)，该反应的化学方程式是 _ 。(5)该流程中参与循环的物质是 _。解析 (1)从流程图可看出，为合成氨提供氮气的物质是空气。(2)天然气中含有的 H2S 气体是有毒的气体，不能排放到大气中，通过加入 Fe2O3H2O 生成硫化亚铁除去。(3)CH 4 与 H2O(气)反应生成 CO

27、2、H2，根据质量守恒定律，反应的化学方程式是：CH42H2O(g)=CO 24H2。(4)K 2CO 3 溶液与 CO2 反应生成碳酸氢钾 (KHCO 3)，根据质量守恒定律，反应的化学方程式是：K 2CO 3CO 2H2O=2KHCO 3。(5) 在该流程中加入了 Fe2O3H 2O，最后又生成了 Fe2O3H2O，所以该流程中参与循环的物质是 Fe2O3H2O。答 案 (1) 空 气 (2) 除 去 H 2S (3)CH 4 2H2O(g)=CO 2 4H2 (4)K 2CO3 CO 2 H 2O=2KHCO 3(5)Fe2O3H2O 10下图是实验室干馏煤的装置图：(1)指出图中仪器名

28、称：a._，d._。(2)仪器 d 的作用是 _ ，c 中液体有 _和_，其中无机物里溶有_ ，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 处点燃的气体主要成分有 火焰的颜色是 _。_( 填化学式 )，解析 本题是关于煤干馏的实验，根据煤干馏的主要产品，b 中得到的应是焦炭，c 中得到的应是粗氨水和煤焦油，e 处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞溶液百度文库百度文库等检验；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，应用分馏的方法分离；焦炉气的主要成分有CH4、CO、 H2、CH 2=CH2，燃烧时呈淡蓝色火焰。答案(1)酒精喷灯烧杯煤焦油氨酚酞

29、溶液 (答案合理即可 )分馏(2)盛装冷水对蒸气进行冷却粗氨水(3)H 2、CH4、CH2=CH2、CO淡蓝色11酸雨形成的原理之一可简示如下：含硫燃料O2 反应AO2 反应H2O B 反应 硫酸请回答下列问题：(1)A 物质的化学式为_，B 物质的化学式为_。(2)三个反应中，不属于氧化还原反应的是 (3)SO2 中硫元素显 4 价，它可以降低到_(填序号 )。0 价，利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的_(填“ 氧化剂” 或“ 还原剂”)除去 SO2，达到减少污染的目的。(4)雨水的 pH5.6 时，就判断为酸雨。已知 pH lgc(H)，经测定某雨水中只含硫酸，且其浓度为 5 105 mol L 1，则这次降雨 _(填“ 是” 或“ 不是”)酸雨。(5)火力发电厂燃烧的煤中含有大量的硫，其排出的废气中往往含有 SO2、O2、N2、CO 2 等。为了除去有害的 SO2 气体，在英国已进行了一个研究，结果表明：高烟囱可以有效降低地面 SO2的浓度，在 20 世纪 60 年代到 70 年代的 10 年间，由发电厂排放的 SO2 增加了 35%，但由于高烟囱的建造，地面 SO2 浓度降低了 30%之多。你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是A少用煤作燃料