10.2资源综合利用环境保护

第2讲 资源综合利用 环境保护

随堂演练巩固

1.2011年11月4日新闻报道:我国发改委、商务部、海关总署、工商总局、质检总局日前联合印发的《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》中决定,到2012年10月1日起中国将禁止进口和销售100瓦及以上普通照明白炽灯。到2016年10月白炽灯将彻底告别中国历史舞台。下图为白炽灯、荧光灯和LED灯优缺点对比,对此下列有关说法正确的是( )

①LED灯是未来绿色照明时代的最佳选择 ②该做法符合节能减排思想 ③这一规定的出发点是节能

④上述三种灯对光能的利用率是白炽灯

【解析】 LED灯节能、环保,符合绿色化学要求,是未来照明灯市场的主流,①对;逐步淘汰白炽灯的做法是因为其光能利用率低,是以节能减排为出发点的,②③对;从三种灯的优缺点对比可知④对。 【答案】 A

2.(2011北京理综,6)垃圾分类有利于资源回收利用。下列垃圾归类不合理的是( )

【解析】 废塑料瓶属于可回收物,B错误。

【答案】 B

3.(2012浙江余杭高级中学阶段性检测)诺贝尔化学奖获得者Gerhard Ertl在表面化学研究领域取得了开拓性成就。某反应在Pt/Al2O3/Ba催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图所示(图中HC表示碳氢化合物,nitrate指硝酸盐),该机理研究是指( )

A.汽车尾气催化转化机理 B.钢铁生锈机理

C.合成氨工业催化机理

D.氢氧燃烧电池电极反应机理

【解析】 从两个图示整体上看,碳氢化合物、一氧化碳、一氧化氮等为反应物,而生成物为二氧化碳、氮气和水,故可知为汽车尾气催化转化机理。 【答案】 A

4.下列有关工程塑料PBT

的说法中,正确

的是( )

A.PBT是加聚反应得到的高分子化合物 B.PBT分子中含有羧基、羟基和酯基 C.PBT的单体中有芳香烃

D.PBT的单体均能与Na、NaOH、Na2CO3反应 【

解

析

】

PBT

由

缩

聚

反

应

获

得

,

其

单

体

为

其中1,4

丁二醇不与NaOH、Na2CO3反应,故A、C、D均错误;在PBT分子的两端含有羧基和羟基,B项正确。 【答案】 B

5.用CO和H2在443 K 473 K温度下,并由(Co)作催化剂时,可以反应生成n=5 8的烷烃,这是人工合成汽油的方法之一。

(1)写出用CnH2n2表示的人工合成汽油的化学方程式:  。 (2)如果向密闭的合成塔通入恰好能完全反应的CO和H2当完全反应后,合成塔内温度不变,而

2

通过计算说明这时有无汽油塔内气体的压强降低为原来的5生成。

(3)要达到上述合成汽油的要求,CO和H2的体积比的取值范围是多少 (4)写出工业上生产CO和H2的化学方程式 【解析】 (1)根据原子守恒,配平反应方程式如下:

nCO+(2n+1)

H2CnH2n2+nH2O

2

(2)根据反应后压强为反应前的5且反应物、生成物都是气体,可列如下关系

n2n152

则n=5时当n=8时

V(CO)V(H2)V(CO)V(H2)

解得n=3,而汽油是含碳原子5 8的烃,所以得不到汽油。

(3)汽油是含碳原子5 8的烃,



5

11 817

5

所以体积比的取值范围为11



V(CO)V(H2)



8

17。

(4)用煤生产CO和H2的方法是煤的气化,反应的化学方程式为:C

H2O COH2

【答案】 (1)nCO2(2n+1)

H2(2)无汽油生成

CnH2n2+nH2O

(3)

511



V(CO)V(H2)



817

(4)CH2O

COH2

课后作业夯基

(时间:45分钟 满分:100分)

一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题意)

1.(2012江西九江一中高三月考)随着人们生活节奏的加快,方便的小包装食品已被广泛接受。为了防止中秋月饼等富脂食品氧化变质,延长食品的保质期,在包装袋中常加入抗氧化物质,下列不属于抗氧化物质的是( )

A.维生素C C.亚硫酸钠

B.还原铁粉 D.生石灰

【解析】 维生素C、还原铁粉、亚硫酸钠都有还原性,生石灰没有还原性,不能作抗氧化剂。 【答案】 D

2.下列涉及的物质在食品中允许含有,但必须符合限量的是 ( )

①二氧化硫作食品的漂白剂 ②苏丹红作食品的染色剂 ③亚硝酸钠作食品的保鲜剂 ④食盐中加入碘元素 ⑤饮用酒中含有的甲醇 ⑥为改变面包的口味添加的糖精 A.①②③④⑤ B.①②③④⑥ C.③④⑥ D.①③④⑤

【解析】 二氧化硫、苏丹红、甲醇都是有毒、有害物质,在食品中都应杜绝使用。食盐中加碘的目的是预防大脖子病,亚硝酸钠可作食品保鲜剂,糖精是重要的甜味剂,但它们都需要控制用量,在限量范围内使用不会对人体造成伤害。 【答案】 C

3.(2012江西省重点中学协作体高三模拟)( )

A.泄露在美国墨西哥湾海洋中的大量原油能被海洋生物迅速分解,不会导致生态灾难 B.发电厂的煤在燃烧时加入适量生石灰,有利于环境保护

C.使用纤维素和淀粉为原料制成的微生物降解塑料,可减少”白色污染” D.大力开发风能、太阳能、核能,有利于实现”低碳经济”,减少温室气体的排放

【解析】 煤在燃烧时加入适量生石灰,可使其中的硫转化为硫酸钙,从而避免生成二氧化硫的排放,有利于环境保护,B项正确;”白色污染”是指难以降解的塑料包装盒、包装袋等对环境的污染,C项正确;风能、太阳能、核能均为新型能源,可避免化石燃料的燃烧,有利于实现”低碳经济”,D项正确。 【答案】 A

4.2011年3月25日,国务院办公厅印发《2011年食品安全重点工作安排》,充分说明了国务院对保障人民群众饮食安全的高度重视和对食品安全工作常抓不懈的决心。下列食品加工方法对人体无害的是( )

①用福尔马林浸泡海鲜防止鱼虾变质 ②香肠中加大量亚硝酸钠以保持肉类新鲜 ③用”牛肉膏”将猪肉加工成牛肉 ④用”瘦肉精”(一种含激素的饲料)喂养生猪 ⑤用小苏打做发酵粉制面包 ⑥向乳制品中添加三聚氰胺以提高含氮量 A.②⑤ B.⑤

C.②③⑤ D.①②③④⑤⑥

【解析】 福尔马林、牛肉膏、瘦肉精以及三聚氰胺均为有毒物质,不能用来加工食品或食用,亚

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硝酸钠是一种食品添加剂,但使用时要按照规定用量添加,否则对人体有害。 【答案】 B

5.导电聚合物塑料能够像金属一样表现导电性能。以聚乙炔为例,要使其能够导电,必须用I2或

Na等做掺杂处理,实验过程如下

: 碳链结构片段可表示为

:

A.这种可导电的塑料是一种纯净物,有固定的熔、沸点 B.掺杂后的聚乙炔之所以可导电,是因为它具有类似盐的结构 C.聚乙炔和碘的掺杂反应中,聚乙炔被还原

。聚乙炔的

。下列叙述正确的是( )

D.聚乙炔经掺杂反应后,分子内碳链结构未发生变化

【解析】 有机高分子化合物均为混合物,A项错误;掺杂后的聚乙炔带正电,类似于阳离子,B项错误;从反应过程来看I2中I元素化合价降低被还原,则聚乙炔必被氧化,C项错误。 【答案】 D

6.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: a.水蒸气催化重整:CH3CH2OH(g)

H2O(g)

kJ mol1

4H2(g)2CO(g) H=+255.58

O2(g) b.部分催化氧化:CH3CH2OH(g)

123H2(g)2CO(g) H=+13.76 kJ

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路线制氢更有价值

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】 相同质量的乙醇,a路线生成的氢气多,b路线需要的能量远远小于a路线;b路线属于吸热反应,降低温度,不利于乙醇的转化,故乙醇的转化率降低。 【答案】 D

7.”绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。”绿色化学”要求从根本上消除污染,是一门能彻底防止污染产生的科学,包括”绿色生成”和”绿色销毁”等内容。在整顿音像活动中,查封了一批盗版光盘,并进行了”绿色销毁”,以下属于”绿色销毁”的是( ) A.泼上汽油焚烧 B.倾倒于江河之中 C.深埋于土中

D.碾压粉碎后回收利用

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【解析】 碾压粉碎后回收利用既销毁了盗版光盘,又可作为再生原料,符合”绿色化学”的宗旨。 【答案】 D

8.高温下丁烷完全裂化生成4种气体,将混合气体用溴水处理后,剩余气体的平均相对分子质量为21.6,则原4种混合气体的平均相对分子质量为( ) A.21.6 B.27.6 C.29 D.36.4

【解析】 C4H10有如下两种裂化方式:

C

4H10C2H4C2H6 ①

C

4H10CH4C3H6 ②

由题意,无论是发生反应①,还是发生反应②,1 mol C4H10总是裂化成2 mol混合烃。根据质量守

恒定律。可得混合气体的平均相对分子质量为2

29

。

【答案】 C

9.已知原子利用率为期望产物的总质量与所有产物的总质量之比,在下列由乙烯和过氧乙酸制备环氧乙烷的反应中,原子的利用率是( )

A.24% B.48% C.26% D.42%

44

【解析】 根据题意,制备环氧乙烷的原子利用率为:4460

100%42%。

【答案】 D

10.随着工业的高速发展,橡胶的产量和性能已不能满足工业生产的需要,近年来,人们合成了一种无机耐火橡胶,它的结构应是( )

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【解析】 耐火材料、灭火材料中还原性较强元素的价态必须达到最高价,否则高温下,它就会着火燃烧。由此可知答案为C(也可以根据无机耐火橡胶,排除有机物质,迅速可得出答案)。 【答案】 C

二、非选择题(本题包括4个小题,共50分) 11.(14分)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

CH3CH2Cl CH3CH2ClH2O CH3CH2ClHCl

B.CH3CH2OH

HCl C.CH3CH3

Cl2

D.CH2 CHClH

2CH3CH2Cl

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S

2

、NO2和CN等有毒有害的还原性酸根离子氧化去除。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 。

(3)下图为某饮用水厂从天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图:

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活性炭的作用是 ;O3消毒的优点是。 A、B中放置的物质名称分别是;

【解析】 (1)原子经济性是指原子利用率,加成反应中原子是百分之百利用。(2)反应物是:ClO2、

CN生成物是:CO2、N2、Cl根据电荷守恒、电子守恒、元素守恒可配平。(3)活性炭





能吸附水中的某些有毒或有异味的分子O3消毒不引入新杂质,A、B应为离子交换树脂,其中

2

阴离子交换树脂不能在前,因为离子交换过程中产生的OH与Ca2、Mg能形成不溶性物

质而造成堵塞。 【答案】 (1)AD 加成

(2)2ClO22CN



2CO2↑N2↑2Cl 产生了无毒、无害的CO2和N2



(3)吸附水中的有机物(或去除水中的异味) 反应产物无毒无害 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 12.(12分)(2012福建四地六校第一次联考)以海水中常见物质A为原料可以发展很多工业生产,下图中包含了中学课本中介绍的几种基本工业生产,请根据下图各物质之间的转化关系回答下列问题。

(1)C和D、C和G反应都可以制取消毒剂。写出C和G反应制取消毒剂的化学反应方程式: 。 (2)电解A的饱和溶液的离子方程式为8NA则产生的氯气在标准状况下体积为 L。

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(3)J。

(4)实验室可用K与G固体加热制取J,写出该反应化学方程式: 。 【解析】 由A为海水中常见物质,且电解时产生三种产物,可推测A为NaCl,则B为H2H为

N2C为Cl2D为NaOH,F为CO2J为NH3。

【答案】 (1)2Cl22Ca(OH

)2CaCl2Ca(ClO)22H2O

(2)2H2O2Cl



Cl2↑H2↑2OH 89.6



(3)三角锥形

(4)Ca(OH)22NH4Cl

CaCl22NH3↑2H2O

13.(12分)(2012安徽合肥一模)2011年8月云南报道铬渣污染事件,铬渣中因含有+6价的铬而使其毒性很强,利用钛铁矿(TiO2、FeO、Fe2O3)生产钛白粉的副产品(硫酸亚铁),可以把+6价的铬还原为+3价的铬,在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀。

(1)

(2)加入过量的硫酸除让铁矿充分反应外,还起到的作用是 。 (3)

(4)上述物质中可循环使用的试剂是(写化学式 (5)写出滤液④与Na2CrO4

在

NaOH

溶液中反应的离子方程

式 。

(6)第③步中加热的目的是 。 【解析】 (1)为了加快反应的速率,需要把矿石碾碎,以增大接触面积;

(2)溶液中的铁离子和亚铁离子会水解,会影响产品的纯度,过量的硫酸会抑制它们的水解; (3)根据题目信息,要生成硫酸亚铁,必须加铁粉,使硫酸铁转化为硫酸亚铁;

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(4)TiOSO4加水后生成了H2TiO3没有元素的化合价发生变化,说明是发生了水解反应,生成的

另一种产物为硫酸,可循环使用;

(5)亚铁离子与Na2CrO4在NaOH溶液中反应,根据得失电子守恒和电荷守恒,然后判断可知有水参加了反应。

(6)加热的目的是促进TiOSO4的水解。 【答案】 (1)增大接触面积,加快反应速率 (2)抑制Fe3、Fe2水解,有利于钛从溶液中分离 (3)铁粉

(4)H2SO4 (5)CrO43Fe

2

2

4OH



4H2O===Cr(OH)33Fe(OH)3

(6)促进TiOSO4水解

14.(12分)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。 (1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇: 反应a:CO2(g)

3H2(g) 反应b:CO(g)

2H2(g)

CH3OH(g)H2O(g) H1 CH3OH(g) H2

①上述反应符合”原子经济”原则的是 (填”a”或”b”)。 ②下表所列数据是反应b在不同温度下的化学平衡常数(K)。

Ⅰ.由表中数据判断H1 A.升高温度

B.将CH3OH(g)从体系中分离 C.使用合适的催化剂 D.充入He,使体系总压强增大

Ⅱ.若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是 。

3

(2)环境问题已成为社会关注的焦点。某农药厂排放的废水中常含有较多的NH4和PO4一般

可以通过两种方法将其除去。

①方法一:将CaO投加到待处理的废水中,生成磷酸钙,从而进行回收。当处理后的废水中

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c(Ca2)2107 molL1时,试计算溶液中c(PO43)(写出计算过程,已知

Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10-33）

②方法二:在废水中加入镁矿工业废水,就可以生成高品位的磷矿石——鸟粪石,反应式为

Mg23(aq)

NH4(aq)PO4(aq) MgNH4PO4(s)该方法中需要控制污水的pH

为7.5 到10,若pH高于10.7,鸟粪石的产量会大大降低。其原因可能为 。

【解析】 (1)①化合反应、加成反应的反应物中原子全部进入到目标产物中去,故最符合”原子经济”原则。

②Ⅰ.由表中数据看出,温度越高,平衡常数越小,则该反应为放热反应。

Ⅱ.容器容积不变,加入催化剂和通入惰性气体,平衡不移动,均不能增加甲醇产率;升高温度,平衡向左移动,甲醇产率减小;将甲醇从体系中分离,减小了生成物浓度,平衡向右移动,甲醇产率增大。

【答案】 (1)①b ②Ⅰ.

-33(2)①Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10=c3(Ca2)c2(PO43)21033

(210)c(PO4)732321033

37c(PO4)510 molL1

②当pH高于10.7时,溶液中的Mg2、NH4会与OH反应,平衡向逆反应方向移动(答案合

理即给分)



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