第二讲资源综合利用 环境保护一、选择题1.2022年4月22日是第43个世界地球日。为了提高公众认识地球、保障发展的意识，各地广泛开展了一系列活动。下列活动不符合这一宗旨的是( )A．加强海底可燃冰、锰结核的探测与开发研究B．积极推广风能、太阳能发电C．在生产、流通和消费等过程中实行“减量化、再利用、资源化”D．将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，提高居民收入解析 本题考查化学与可持续发展。将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，虽能提高居民收入，但会破坏环境，得不偿失，D错。答案 D2．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关。下列措施有利于节能减排、保护环境的是( )①加快化石燃料的开采与使用 ②研发易降解的生物农药③应用高效洁净的能源转化技术 ④田间焚烧秸秆 ⑤推广使用节能环保材料A．①③⑤B．②③⑤C．①②④D．②④⑤解析 化石燃料的过度开采不利于节能减排，同时燃烧时生成大气污染物；焚烧秸秆污染环境。答案 B3．绿色化学是从源头上防止污染产生或将化学过程对环境的负面影响降低到最低限度的化学。不仅化工生产应遵循绿色化学的原则，化学实验也应遵循绿色化学的原则，实现原料和过程的绿色化。下列实验或实验过程遵循绿色化学原则的是( )A．用过量的氯气进行性质实验B．用双氧水代替高锰酸钾制氧气C．用溴水代替碘水进行萃取实验D．用铜粉代替铜丝进行Cu与浓HNO3的反应解析 选项A，氯气有毒，倡导进行氯气性质的微型实验；选项B，用双氧水代替高锰酸钾制氧气，提高了原子的利用率；选项C，溴水易挥发、溴蒸气有毒。做萃取实验时用碘水代替溴水能减少对实验室的污染；选项D，用铜丝进行Cu与浓HNO3的反应可7\n随时控制反应的进行与停止，减少污染物的生成。答案 B4．下列说法与“节能减排”不相符的是( )A．为推广氢能的使用，工业上可采用电解水法制取大量氢气B．将石油裂化、裂解，综合利用石油资源C．有节制地开采煤、石油、天然气等矿物资源D．倡导“绿色化学”理念，逐步实现化工企业零排放解析 电解水法制取H2，会消耗大量电能。答案 A5．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 纯液态有机物多为烃，用有机物代替水作溶剂与“节能减排”的思想相违背。答案 D6．下列做法不能体现低碳生活的是( )A．减少食物加工过程B．注意节约用电C．尽量购买本地的、当季的食物D．大量使用薪柴为燃料解析 此题考查了化学与生产生活的联系。低碳生活的核心是减少二氧化碳的排放。减少食物加工过程，减少二氧化碳排放，能体现，排除A；目前电力的主要来源是火电，节约用电能减少二氧化碳排放，能体现，排除B；本地食物能减少运输消耗、当季食物能减少贮存的能量消耗，能体现，排除C；薪柴为燃料，燃烧能产生大量二氧化碳，不能体现低碳思想，符合题意。答案 D7．乙醇可通过淀粉等生物质原料发酵制得，属于可再生资源，通过乙醇制取氢气具有良好的应用前景。已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线：7\na.水蒸气催化重整：CH3CH2OH(g)＋H2O(g)―→4H2(g)＋2CO(g)ΔH＝＋255.58kJ·mol－1b．部分催化氧化：CH3CH2OH(g)＋O2(g)―→3H2(g)＋2CO(g) ΔH＝＋13.76kJ·mol－1则下列说法错误的是( )A．从原料消耗的角度来看，a路线制氢更有价值B．从能量消耗的角度来看，b路线制氢更加有利C．a路线制氢由于要消耗很多能量，所以在实际生产中意义不大D．降低温度，可提高b路线中乙醇的转化率解析 b路线中的反应为吸热反应，降低温度，降低了乙醇的转化率。答案 D8．利用天然气或煤与水蒸气生产出的合成气(H2、CO)生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可转化成醛、酸、酯等多种产物。下列表述正确的是( )①以天然气生产合成气的反应为置换反应 ②以合成气为原料的反应都是化合反应 ③改变合成气中CO与H2的体积比，可以得到不同产物 ④合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成 ⑤从合成气出发生成液态烃或醇类有机物是实现“煤变油”的有效途径 ⑥以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水A．①②④B．②③④C．①②④⑤D．③④⑤解析 以天然气生产合成气的反应不是置换反应；以合成气为原料的反应不都是化合反应，如制汽油；以合成气为原料的反应产物中可能有烯烃或水，如合成气制油，得到某些烯烃的同时还生成水。答案 D二、非选择题9．请在标有序号的空白处填空：以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题，请根据已知信息回答有关问题：(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是(可多选)________。A．CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2ClB．CH3CH2OH＋HCl―→CH3CH2Cl＋H2OC．CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl7\nD．CH2===CHCl＋H2CH3CH2Cl由上述四个反应可归纳出，原子经济性高的是________反应(填反应类型)。(2)有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂，还可将废水中少量的S2－、NO和CN－等有毒有害的还原性酸根离子氧化除去。请写出用ClO2将废水中剧毒的CN－氧化成无毒气体的离子方程式__________________________，并说明该方法的优点________________________________________________________。解析 (1)原子经济性是指原子利用率，加成反应原子是百分之百利用。(2)根据电荷守恒、电子守恒、元素守恒可配平。答案 (1)A、D 加成 (2)2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－ 产生了无毒的CO2、N210．脱除天然气中的硫化氢既能减少环境污染，又可回收硫资源。(1)硫化氢与FeCl3溶液反应生成单质硫，其离子方程式为________________________________________________________________________。(2)用过量NaOH溶液吸收硫化氢后，以石墨作电极电解该溶液可回收硫，其电解总反应方程式为____________________________________________________________________(忽略氧的氧化还原)；该方法的优点是_____________________________________________________________。(3)一定温度下，1molNH4HS固体在定容真空容器中可部分分解为硫化氢和氨气。①当反应达平衡时p氨气×p硫化氢＝aPa2，则容器中的总压为________Pa；②下图是上述反应过程中生成物浓度随时间变化的示意图。若t2时增大氨气的浓度且在t3时反应再次达到平衡，请在图上画出t2时刻后氨气、硫化氢的浓度随时间的变化曲线。解析 (1)H2S具有强还原性，Fe3＋具有较强的氧化性，可以将S2－氧化成S单质，本身7\n被还原成Fe2＋，由于H2S是弱电解质，故书写离子方程式时，应写其分子式。(2)类比电解氯化钠饱和溶液的电解反应，不难写出电解硫化钠溶液的电解反应方程式，根据反应方程式可以得出：产物除硫单质外，还有H2和NaOH生成，所以该过程的优点也就可以总结出来了。(3)①由NH4HS分解的反应方程式可知：NH3与H2S的分压相同，故p硫化氢＝p氨气＝Pa，所以，平衡后的总压为p硫化氢＋p氨气＝2Pa。②作图时要注意：达到新平衡时，氨的浓度比原平衡的浓度要高；NH3与H2S浓度的降低比例是相同的，即图像中的斜率相同。答案 (1)2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋(2)Na2S＋2H2OS↓＋H2↑＋2NaOH 副产物是氢气，生成的NaOH可循环利用(3)①2②11．作为国家正在实施的“西气东输”工程终点站——上海将逐步改变以煤、石油为主的能源结构，这对解决城市环境污染意义重大。目前上海大部分城市居民使用的燃料主要是管道煤气，浦东新区居民开始使用东海天然气作为民用燃料。管道煤气的主要成分是CO、H2和少量烃类。天然气的主要成分是CH4。它们的燃烧反应如下：2CO＋O22CO2 2H2＋O22H2OCH4＋2O2CO2＋2H2O根据以上反应的化学方程式判断：燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是________。因此燃烧管道煤气的灶具改烧天然气，灶具的改进方法是________进风口(填“增大”或“减小”)，如不做改进可能产生的不良结果是________________。管道煤气中含有的烃类，除甲烷外，还有少量乙烷、丙烷、丁烷等。它们的某些性质见下表：7\n乙烷丙烷丁烷熔点/℃－183.8－189.7－138.4沸点/℃－88.6－42.1－0.5试根据以上某个关键数据解释冬天严寒季节有时管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因是_____________________________________________________________________。解析 根据以上三个燃烧方程式可以看出，燃烧相同体积的天然气消耗的空气体积较大，因此要保证天然气完全燃烧，就必须加大空气进气量，增大进风口。如果不改变就会造成天然气不能充分燃烧而产生大量CO，容易使人中毒或死亡。从表中数据可以看出，丁烷的沸点为－0.5℃，在冬天温度较低时容易液化为液体，使管道内气流不畅，因此火焰较小。答案 天然气 增大 天然气不能充分燃烧，可能生成有毒的CO 丁烷遇冷凝结为液体使管道内气流不畅12．已知：A、B、F是家庭中常见的有机物，E是石油化工发展水平的标志，F是一种常见的高分子材料。根据下面转化关系回答下列问题：(1)操作⑥、操作⑦的名称分别为：________、________。(2)下列物质中沸点最高的是________。A．汽油B．煤油C．柴油D．重油(3)在①～⑤中属于取代反应的是________；原子利用率为100%的反应是________。(填序号)(4)写出结构简式：A________、F________。(5)写出反应③的离子方程式_____________________________________________________________________________________________________________________________。(6)作为家庭中常见的物质F，它给我们带来了极大的方便，同时也给我们造成了环境污染，这种环境污染是指______________________________________________________。7\n(7)若120gA和184gB反应生成106gC，则该反应的产率为________。解析 由“E是石油化工发展水平的标志”知，E为乙烯；由乙烯与水反应生成B，再结合“B是家庭中常见的有机物”知，B为乙醇；由乙烯可以转化成F，再结合“F是家庭中常见的有机物，F是一种常见的高分子材料”知，F为聚乙烯；由流程图知，C在酸性或碱性条件下都可以得到乙醇，说明C是某种酸与乙醇反应生成的酯，再结合“A与B反应生成C，A是家庭中常见的有机物”知，A为乙酸、C为乙酸乙酯。(1)由石油得到汽油、煤油、柴油等轻质油的操作是分馏；由石油产品制取乙烯的操作是裂解(深度裂化)。(2)由于在石油分馏的操作过程中，温度逐步升高使烃汽化，再经冷凝将烃分离开来，得到石油的分馏产品，即先得到的分馏产品沸点低，后得到的分馏产品沸点高，故选D项。(3)由于酯化反应、酯的水解反应均属于取代反应，所以在①～⑤中属于取代反应的是①、②、③；原子利用率为100%的反应是加成反应和加聚反应，所以原子利用率为100%的反应是④、⑤。(6)塑料的主要成分是聚乙烯，由于聚乙烯结构稳定、难以分解，急剧增加的塑料废弃物会造成“白色污染”。(7)n(CH3COOH)＝＝2moln(C2H5OH)＝＝4mol所以乙醇过量，应以乙酸计算：2mol乙酸完全酯化可生成乙酸乙酯2mol×88g·mol－1＝176g，故该反应的产率为：×100%＝60.2%。答案 (1)分馏 裂解(深度裂化)(2)D (3)①、②、③ ④、⑤(4)CH3COOH CH2—CH2(5)CH3COOCH2CH3＋OH－―→CH3COO－＋C2H5OH(6)白色污染 (7)60.2%7
