第二节 资源综合利用 环境保护
对点训练
知识点一 煤、石油、天然气的综合利用
1.对如图L4-2-1所示的变化叙述错误的是( )
图L4-2-1
A.如图L4-2-1所示实验中发生了化学变化
B.液体X的pH>7,Y是一种黑色黏稠状液体
C.气体Z易燃,可还原CuO,也可使溴的四氯化碳溶液褪色
D.液体Y是一种纯净物
2.石油炼制过程中,既能提高汽油产量又能提高汽油质量的方法是( )
A.常压分馏 B.减压分馏 C.裂解 D.裂化
3.下列关于煤、石油、天然气资源的说法正确的是( )
A.石油裂化得到的汽油是纯净物
B.石油产品都可用于聚合反应
C.天然气是一种清洁的化石燃料
D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
4.下列关于化石燃料及其使用的一些说法中不正确的是( )
A.煤的气化是指将固态煤粉碎后高温下变为气态,以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧
B.天然气除可用作清洁能源外,也可用于合成氨和生产甲醇等
C.石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同
D.化石燃料也是重要的化工原料,乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料
5.把下列各物质的制取、加工方法或反应类型填写在各题后的横线上:
(1)煤→焦炭:____________。
(2)煤焦油→苯:____________。
(3)石蜡→汽油:____________。
(4)煤→水煤气:____________。
(5)石油→汽油、煤油、柴油:____________。
(6)乙烯→聚乙烯:____________。
知识点二 环境保护与绿色化学
6.下表是某城市空气质量每周公报的部分内容。下列选项中不会对表中3个空气质量指标产生影响的是( )
项目
空气污染指数(API)
空气质量级别
空气质量描述
总悬浮颗粒
52
Ⅱ
良
二氧化硫
7
Ⅰ
优
二氧化氮
24
Ⅰ
优
A.用煤和石油产品作燃料
B.汽车排放的尾气
C.使用含磷洗衣粉
D.焚烧垃圾
7.下列有关“绿色化学”及“绿色食品”的描述均正确的组合是( )
①“绿色化学”是指绝对无污染的化学过程
②“绿色化学”是指依靠绿色植物来完成的化学过程
③“绿色化学”是没有或尽可能少污染的化学过程
④“绿色化学”是人们理想中的化学过程,无法实现
⑤治理工业“三废”属于“绿色化学”范畴
⑥合理施用农药属于“绿色化学”
⑦加强环境监测属于“绿色化学”过程
⑧开发利用氢能源属于“绿色化学”
⑨富含叶绿素的食品属于“绿色食品”
⑩新鲜的蔬菜属于“绿色食品”
?无污染的安全、优质、营养类食品属于“绿色食品”
A.③⑧? B.①②③⑤⑥⑧⑩ C.②⑥⑦⑨ D.④
能力提升
8.下列说法正确的是( )
A.乙烯和聚乙烯都能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.取等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后,生成的CO2和H2O的质量相等
C.聚乙烯具有固定的元素组成,因而有固定的熔、沸点
D.聚丙烯的结构简式为?CH3—CH—CH2?
9.以乙烯、丙烯(CH2===CHCH3)为代表的低碳烯烃是石油化工产业的重要基础原料,如图L4-2-2是一种新型合成低碳烯烃的工艺流程。有关说法正确的是( )
A.低碳烯烃属于“新能源”
B.CH4转化为CH3Cl的过程发生了加成反应
C.低碳烯烃也可以在石油蒸馏过程中获取
D.上述工艺流程体现了“绿色化学”的理念
图L4-2-2
10.“低碳经济,节能减排”是当今世界经济发展的新思路。下列与之相悖的是( )
A.着力开发风能、太阳能、地热能等清洁高效新能源,减少煤、石油等化石燃料的使用
B.为了减少SO2和NOx的排放,工业废气排放到大气之前必须回收处理
C.大力开采煤、石油和天然气,以满足经济发展和日常生活的需要
D.大力发展混合动力汽车、电动汽车等新能源汽车,以减少对化石能源的依赖,保护城乡环境,关爱人类生存空间
11.制取乙醇的下列反应,原子经济性最差的是( )
A.乙烯水化法:CH2===CH2+H2OCH3CH2OH
B.乙醛的还原法:CH3CHO+H2CH3CH2OH
C.卤代烃水解法:CH3CH2Br+H2O―→CH3CH2OH+HBr
D.酯类水解法:CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH
12.“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. 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
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+、Hg2+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。
图L4-2-3
在能制得纯铜的方案中,哪一步会导致环境污染?__________。应增加哪些措施防止污染?________________________________________________________________________。
13.已知:A、B、F是家庭中常见的有机物,E是衡量一个国家的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。
图L4-2-4
(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________(填序号,下同);原子利用率为100%的反应是________。
(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____________。
14.煤是一种常用燃料。由于煤燃烧产生的废气中含有SO2、CO、NO2和NO等多种有害气体和烟尘,会对环境造成污染,因此需要对煤进行加工后再燃烧,或将废气净化后再排放。
(1)煤的气化和液化能提高煤的利用率,又能减少有害气体的排放。写出煤气化的主要反应的化学方程式: __________;煤液化是________(填“物理”或“化学”)变化。
(2)煤的干馏是煤综合利用的重要途径。煤干馏时得到的固体产品是________,其用途是________________。
(3)将煤直接进行燃烧,造成环境污染的主要方面之一是形成硝酸型酸雨。写出有关物质转化为硝酸的化学方程式:__________________。
(4)如何检验煤燃烧的废气中是否含有SO2?
(5)向煤中添加生石灰是燃煤脱硫的一种方法,而且能变废为宝,用化学方程式表示反应原理: ___________。
15.环境保护已成为当前和未来的一项全球性重大课题之一。为消除目前燃料使用过程中的环境污染问题,并缓解能源危机,有的专家提出利用太阳能促进燃料循环使用的构想(如图L4-2-5)。
图L4-2-5
这种构想或方案可用如下反应表示:
①2CO22CO+O2;
②H2O______________;
③N2+H2ONH3+________;
④CO2+________CH3OH+________;
⑤________+H2OCH4+________。
(1)请完成上述化学方程式;
(2)要实现上述的一些构想,目前和今后要解决的关键问题是_________。
(3)如果光子的能量不够,上述反应是无法完成的。而大自然已经解决了这个问题,即_________,它是地球上最重要的化学反应之一,请写出反应的化学方程式: ________。
1.D [解析] 煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程,它发生了复杂的物理、化学变化,A项正确;煤的干馏产物中有气体(焦炉气)、液体(煤焦油、粗氨水)、固体(焦炭),B项正确;焦炉气的主要成分有氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳等气体,C项正确;煤焦油是含有许多芳香族化合物的复杂混合物,D项错误。
2.D [解析] 选项中的四种方法都是石油炼制加工的方法,而其目的不同。A项中能对石油进行初步加工,得到的汽油产量较少;B项操作不会得到汽油;C项所得产物主要是乙烯、丙烯等小分子短链不饱和烃;只有D项才能得到质量更高、产量更多的汽油。
3.C [解析] 裂化汽油是由含C原子数5~11的烷烃和烯烃组成的混合物,A项错误;石油产品中有些不含双键的烃类物质不能用于聚合反应,B项错误;水煤气是通过煤的气化得到的气体燃料,D项错误;以甲烷为主要成分的天然气是一种很好的清洁燃料,C项正确。
4.A [解析] 煤的气化是将固态煤转化为可燃性气体的过程,主要反应的化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),A项错误;天然气、煤和石油都是重要的化工原料,B、D项正确;直馏汽油的成分是烷烃,裂化汽油中含有不饱和烃,C项正确。
5.(1)煤的干馏 (2)分馏 (3)催化裂化 (4)煤的气化 (5)石油的分馏 (6)加聚反应
6.C [解析] 用煤和石油产品作燃料燃烧会有二氧化硫、烟尘等生成,会对空气质量指标产生影响,A项不符合题意;汽车排放的尾气含有较多的氮氧化物等有害物质,会对空气质量指标产生影响,B项不符合题意;使用含磷洗衣粉会造成水体污染,对表中三个空气质量指标不会产生影响,C项符合题意;焚烧垃圾会产生大量的可吸入颗粒和有害气体,会对空气质量指标产生影响,D项不符合题意。
7.A [解析] ①~⑧是对绿色化学的叙述。绿色化学的核心是从源头上减少或消除工业生产对环境的污染,强调最理想的原料经济性原则和污染物的零排放。所以①中的“绝对无污染”、②中的“依靠绿色植物”、④中的“无法实现”、⑤中的“治理三废”、⑥中的“合理施用农药”、⑦中的“加强环境监测”等内容都是错误的或不属于绿色化学范畴,③、⑧正确。⑨~?是对绿色食品的描述,只有?正确。
8.B [解析] 聚乙烯的结构简式为?CH2—CH2?,分子中不含碳碳双键,所以聚乙烯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A项错误;乙烯和聚乙烯的最简式均为CH2,即二者含碳元素的质量分数和氢元素的质量分数相同,所以取等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后,生成的CO2和H2O的质量相等,B项正确;因n值不确定,故聚乙烯为混合物,无固定的熔、沸点,C项错误;聚丙烯的结构简式应为,D项错误。
9.D [解析] 乙烯、丙烯等低碳烯烃不属于“新能源”,A项错误;CH4转化为CH3Cl的过程发生了取代反应,B项错误;低碳烯烃可以在石油裂解过程中获取,C项错误;该工艺流程HCl得到了循环利用,产生的H2O对环境无污染,故该工艺流程体现了“绿色化学”的理念,D项正确。
10.C [解析] 着力开发风能、太阳能、地热能等清洁高效新能源,减少煤、石油等化石燃料的使用,能减少空气污染物的排放,节约能源,符合“低碳经济,节能减排”的理念,A项正确;二氧化硫和氮氧化物能够引起酸雨等环境污染,工业废气排放到大气之前必须回收处理,可以减少二氧化硫和氮氧化物的排放,有利于环境保护,符合“低碳经济,节能减排”的理念,B项正确;煤、石油和天然气均为化石燃料,燃烧产生大量空气污染物,且石油和天然气均为化石燃料,不能再生,故应有节制地开采,C项错误;大力发展混合动力汽车、电动汽车等新能源汽车,有利于节能减排,有利于环境保护,符合“低碳经济,节能减排”的理念,D项正确。
11.C [解析] C、D两项比较,都生成1 mol C2H5OH时,C项的副产物是HBr,D项的副产物是CH3COOH,且都是1 mol,由于Mr(HBr)=81>Mr(CH3COOH)=60,故原子利用率:D项>C项。
12.(1)C (2)BD (3)第③步 增加冷凝回收装置
[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③步由于汞沸点低、易挥发、有毒,因此会造成环境污染。
13.(1)分馏 裂解 (2)D (3)①②③ ④⑤
(4)CH3COOH
(5)CH3COOCH2CH3+OH-―→CH3COO-+CH3CH2OH
(6)白色污染
[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知B为乙醇,由F为高分子材料知F为聚乙烯,由C在酸性、碱性条件下均得到乙醇知C为酯,由A为家庭中常见的有机物知A为乙酸,C为乙酸乙酯。(1)石油通过分馏可得到石油气、汽油、煤油、柴油和重油,通过裂解制取乙烯。(2)先得到的馏分沸点低,后得到的馏分沸点高。(3)酯化反应、水解反应均为取代反应,加成反应、加聚反应的原子利用率为100%。(6)聚乙烯难以降解会造成白色污染。
14.(1)C+H2O(g)CO+H2 化学
(2)焦炭 可作燃料及工业原料
(3)2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO
(4)将气体通入品红溶液,观察品红是否褪色,溶液褪色,说明废气中含有SO2;溶液不褪色,说明废气中不含SO2
(5)CaO+SO2===CaSO3,2CaSO3+O2===2CaSO4
[解析] (3)形成硝酸型酸雨,这说明煤燃烧生成NO和NO2等氮氧化物,NO与O2反应生成NO2,NO2与H2O反应生成HNO3。
15.(1)②2H2O2H2↑+O2↑ ③2N2+6H2O4NH3+3O2 ④2CO2+4H2O2CH3OH+3O2 ⑤CO2+2H2OCH4+2O2
(2)如何使物质吸收光能转变为其他物质
(3)绿色植物的光合作用,即在日光作用下,利用光能把二氧化碳和水转变成碳水化合物(糖类) 6CO2+6H2OC6H12O6+6O2
[解析] (1)根据题干和图示,燃料循环使用的构想是利用太阳能将燃烧产物转化为燃料和氧气。因此反应①~⑤中均有氧气产生,结合原子守恒,可以推断出各反应中的产物。(2)实现构想的关键是燃烧产物怎么吸收光能转变为燃料和氧气。(3)大自然中绿色植物的光合作用能把二氧化碳和水转变成碳水化合物(糖类)。