第二讲 资源综合利用 环境保护(时间：45分钟 满分：100分)考 点题 号资源的综合利用3、8、10绿色化学与环境保护1、2、4、5、6、7、9、11一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分。每个小题只有一个选项符合题意)1．(2022·江苏，1)化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是( )。A．为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药B．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理C．实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源D．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用解析 化肥和农药虽然能提高农作物的产量和质量，但会污染环境、影响人体健康，不能大量使用，A错误；绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除对环境的污染，B错误；化石燃料属于不可再生能源，故仍需开发新能源缓解能源缺乏的问题，C错误；垃圾可分类回收利用，节约能源，D正确。答案 D2．(2022·绵阳四校联考)保护环境已成为人类的共识，人类应以可持续发展的方式使用资源，以合理的方式对废物进行处理并循环使用。下列做法不利于环境保护的是( )。A．发电厂的煤经脱硫处理B．将煤转化为水煤气作燃料C．回收并合理处理聚乙烯塑料废物D．电镀废液经中和后直接排放解析 对煤进行脱硫处理，目的是减少SO2的排放；将煤转化为水煤气，也称煤的气化，可以提高煤的燃烧效率，减少因不完全燃烧而产生CO的污染；回收并合理处理聚乙烯塑料废物，可减少白色污染，变废为宝；电镀液往往含重金属离子或CN－等，必须进行处理后方可排放，仅中和是不可排放的。答案 D3．工业上合成氨的原料之一为氢气，其来源之一是利用石油气的有关成分如丙烷(C3H8)制取。以下途径，假设反应都能进行，从经济效益考虑最合理的反应是( )。7\nA．C3H83C＋4H2B．C3H8C3H6＋H2C．C3H8＋6H2O3CO2＋10H2D．2H2O2H2＋O2解析 C项，把原料C3H8和H2O中的氢全部转化成H2，经济效益最好。答案 C4．自然界“酸雨”形成的原因主要是( )。A．未经处理的工业废水的任意排放B．大气中二氧化碳含量增多C．工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼D．汽车排放的尾气和燃料不完全燃烧产生的气体解析 自然界中的酸雨主要是硫酸型酸雨，这是由于大气中SO2和SO3含量过高造成的，形成这种情况的主要原因是工业大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼，汽车尾气的排放不是主要原因。答案 C5．(2022·四川理综，6)节能减排对发展经济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少二氧化碳排放的是( )。A．利用太阳能制氢B．关停小火电企业C．举行“地球一小时”熄灯活动D．推广使用煤液化技术解析 化石燃料的使用必然带来大量CO2气体的排放，煤液化技术尽管在一定程度上使煤变得稍清洁，使SO2等的排放量减少和热量的利用率有较大提高，但不能减少CO2气体的排放。答案 D6．(2022·重庆理综)减缓温室气体排放是哥本哈根气候变化会议的议题。下列反应不产生温室气体的是( )。A．用纯碱制玻璃B．用煤炭作燃料C．用铁矿石炼铁D．用氨制碳酸铵解析 首先要明确温室气体是什么，主要有CO2和甲烷等气体。A中：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑B中：C＋O2CO2C中：3CO＋Fe2O33CO2＋2Fe而D中用氨制碳酸铵为2NH3＋CO2＋H2O===(NH4)2CO3，消耗CO2，故答案为D。7\n答案 D7．在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是( )。A．CCH2===CH2＋CH3OOOH(过氧乙酸)―→ CH2OCH2＋CH3COOHB．CH2===CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→CH2OCH2＋CaCl2＋H2OC．2CH2===CH2＋O22CH2OCH2D．3CH2OHCH2OHHOCH2CH2—O—CH2CH2OH ＋CH2OCH2＋2H2O解析 根据原子利用率内涵，副产物越少原子利用率越高。C项的副产物为0，则原子利用率为100%，答案为C。答案 C二、非选择题(本题共4个小题，共58分)8．(15分)如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。资料一 石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。资料二 石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为________________________________________________________________________，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是________________________________________________________________________，装置中较长导管的作用是________________________________________。(2)试管Ⅱ中少量液体凝结说明了________________________________________________________________________。(3)试管Ⅲ中溶液褪色说明了_______________________________________7\n________________________________。(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是______________________________________________________________________________。(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式___________________________________________________________________________________________________________________________。(6)石油裂化的重要意义是______________________________。解析 仪器连接的顺序应遵循从下往上，从左到右的原则，装入药品之前要检查装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理，设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用；试管Ⅱ中有液体生成，说明生成4个碳原子数以上的烃，因为常温、常压下，4个碳原子数以上的烃大都呈液态，试管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色说明生成常温、常压下呈气态的5个碳原子数以下的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取卤素单质；从以上变化可以看出，石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油，特别是提高汽油的产量和质量。答案 (1)从下往上，从左往右 检查装置的气密性 导气和冷凝气体(2)裂化生成了碳原子数大于4的烃(3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃(4)不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应(5)C20H42C10H22＋C10H20(6)可提高石油产品中轻质燃油，特别是汽油的产量和质量9．(14分)(高考题改编)请在空白处填空：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(多选)________。A．CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2ClB．CH3CH2OH＋HCl―→CH3CH2Cl＋H2OC．CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HClD．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－7\n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、电子得失守恒、原子守恒可配平。答案 (1)A、D 加成 (2)2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－ 产生了无毒的CO2、N210．(13分)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：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 根据以上三个燃烧化学方程式可以看出，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11．(16分)(2022·宜宾检测)Ⅰ.某硝酸厂附近的空气中的主要污染物为氮的氧化物。为了保护环境和综合利用，可采用氨—碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点，其吸收工艺流程如下：7\n(1)排空物质的主要成分为______________________________________。(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是________________________________________________________________________。(3)从吸收塔排出的混合液的用途之一为________________________________________________________________________。Ⅱ.空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法，将其转化为硫酸和硝酸，工艺流程如下：各室中发生的反应如下：氧化室：NO2(g)＋SO2(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)＋NO(g)ΔH＝akJ·mol－1。清除室：NO(g)＋NO2(g)===N2O3(g)ΔH＝bkJ·mol－1；N2O3(g)＋2H2SO4(l)===2NOHSO4(s)＋H2O(l)ΔH＝ckJ·mol－1。分解室：4NOHSO4(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4H2SO4(l)＋4NO2(g) ΔH＝dkJ·mol－1。回答下列问题：(1)物质①和②分别为(写化学式)________、________。(2)写出SO2、O2与H2O反应生成H2SO4的热化学方程式：________________________________________________________________________。解析 Ⅰ.(1)排空物质是无污染的气体，主要成分为N2、O2。(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是使氨气和污染的空气充分混合，使氮的氧化物与氨气充分反应，从而转化为无毒的N2。(3)从吸收塔排出的混合液含有铵盐，可以作为氮肥。Ⅱ.(1)根据各室中的反应，物质①、②分别为分解室中NOHSO4与O2、H2O反应生成的NO2、H2SO4。(2)设3个室中发生的4个反应依次为①、②、③、④，根据盖斯定律，反应2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)===2H2SO4(l)可以通过①×2＋②×2＋③×2＋④得到，则该反应的ΔH＝(7\n2a＋2b＋2c＋d)kJ·mol－1。答案 Ⅰ.(1)N2、O2(只填N2也算对) (2)使氨气和污染的空气充分混合 (3)用作肥料Ⅱ.(1)NO2 H2SO4(2)2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)===2H2SO4(l)ΔH＝(2a＋2b＋2c＋d)kJ·mol－17
