45第五节海水资源的开发利用环境保护与绿色化学

第五节 海水资源的开发利用 环境保护与绿色化学 三年三年1212考考 高考指数高考指数: :1.1.了解海水的综合利用。了解海水的综合利用。2.2.了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.3.了解科学、技术、社会的相互关系了解科学、技术、社会的相互关系( (如化学与生活、材料、能如化学与生活、材料、能源、环境等源、环境等) )。4.4.理解在化工生产中遵照理解在化工生产中遵照“绿色化学绿色化学”思想的重要性。思想的重要性。一、海水资源的综合利用一、海水资源的综合利用1.1.海水水资源的利用海水水资源的利用(1)(1)海水淡化海水淡化海水海水 淡水淡水(2)(2)利用海水进行循环冷却。利用海水进行循环冷却。蒸馏法、离子交换法、电渗析法蒸馏法、离子交换法、电渗析法2.2.海水化学资源的综合利用海水化学资源的综合利用(1)(1)氯碱工业氯碱工业电解食盐水的化学方程式为：电解食盐水的化学方程式为：_。(2)(2)海水提镁海水提镁先将海水中的镁富集，再电解熔融氯化镁。先将海水中的镁富集，再电解熔融氯化镁。最后一步反应：最后一步反应：_。2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+HO 2NaOH+H2 2+Cl+Cl2 2MgClMgCl2 2( (熔融熔融) Mg+Cl) Mg+Cl2 2 电解电解= 电解电解=(3)(3)海水提溴海水提溴先将海水中的溴富集，再通过氧化还原反应将溴提取出来。先将海水中的溴富集，再通过氧化还原反应将溴提取出来。最后一步反应：最后一步反应：_。 2Br2Br- -+Cl+Cl2 2=2Cl=2Cl- -+Br+Br2 2二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学1.1.常见的环境污染问题常见的环境污染问题污染类型污染类型 主要污染物主要污染物 污染物来源污染物来源 酸雨酸雨(pH_)(pH_) _化石燃料的燃烧化石燃料的燃烧 光化学烟雾光化学烟雾 _臭氧空洞臭氧空洞 _冰箱制冷剂冰箱制冷剂 温室效应温室效应 _化石燃料的燃烧化石燃料的燃烧 白色污染白色污染 _废弃塑料制品废弃塑料制品 5.65.6SOSO2 2 氮氧化物和碳氢氮氧化物和碳氢化合物化合物 汽车尾气汽车尾气 NONOx x和氟氯烃和氟氯烃二氧化碳二氧化碳 废旧塑料废旧塑料 污染类型污染类型 主要污染物主要污染物 污染物来源污染物来源 赤潮和水华赤潮和水华 含含_、_较较高的废水高的废水农业、生活废水农业、生活废水 居室污染居室污染 甲醛、苯、甲苯、甲醛、苯、甲苯、氡氡 建筑、装修材料建筑、装修材料 磷磷氮氮2.2.环境保护环境保护(1)(1)空气质量日报空气质量日报主要包括主要包括“空气污染指数空气污染指数”、“空气质量级别空气质量级别”、“首要污首要污染物染物”。目前计入的污染物主要是：。目前计入的污染物主要是：_、_。(2)(2)三废污染：是指三废污染：是指_。(3)(3)环保措施环保措施回收利用、达标排放、研制可降解塑料等无污染的新材料等。回收利用、达标排放、研制可降解塑料等无污染的新材料等。二氧化硫二氧化硫二氧化氮二氧化氮和可吸入颗粒物和可吸入颗粒物废水、废气、废渣废水、废气、废渣3.3.绿色化学绿色化学(1)(1)核心：利用化学原理核心：利用化学原理_。(2)(2)原子经济性：反应物的原子全部转化为期望得到的最终产原子经济性：反应物的原子全部转化为期望得到的最终产物，即原子利用率为物，即原子利用率为_。从源头上减少和消除工业生产对环从源头上减少和消除工业生产对环境的污染境的污染100%100%1.1.蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠。蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠。( )( )【分析【分析】电解食盐水得到的是电解食盐水得到的是NaOHNaOH、H H2 2和和ClCl2 2，得不到，得不到NaNa，电解，电解熔融氯化钠才能得到钠。熔融氯化钠才能得到钠。2.2.海水提溴的过程中不发生氧化还原反应。海水提溴的过程中不发生氧化还原反应。 ( )( )【分析【分析】海水中的溴以海水中的溴以BrBr- -的形式存在，利用氯气将其氧化才能的形式存在，利用氯气将其氧化才能得到得到BrBr2 2。3.3.开发核能、太阳能等新能源，推广使用甲醇汽油，使用无磷开发核能、太阳能等新能源，推广使用甲醇汽油，使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放。洗涤剂都可直接降低碳排放。( )( )【分析【分析】使用无磷洗涤剂不能直接降低碳排放，但可以有效地使用无磷洗涤剂不能直接降低碳排放，但可以有效地减轻水华和赤潮的产生。减轻水华和赤潮的产生。4.4.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理。绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理。( )( )【分析【分析】绿色化学的核心是从源头上减少和消除工业生产对环绿色化学的核心是从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。境的污染。5.5.垃圾的焚烧填埋是垃圾处理的发展方向。垃圾的焚烧填埋是垃圾处理的发展方向。 ( )( )【分析【分析】垃圾的分类回收、循环利用是垃圾处理的发展方向。垃圾的分类回收、循环利用是垃圾处理的发展方向。 海水资源的综合利用海水资源的综合利用1.1.氯碱工业氯碱工业(1)(1)生产流程生产流程海水海水蒸发蒸发过滤过滤粗盐粗盐精制精制 饱和饱和NaClNaCl溶液溶液电电解解烧碱烧碱氯气氯气氢气氢气漂白剂漂白剂盐酸盐酸造纸、玻璃、造纸、玻璃、肥皂、纺织等肥皂、纺织等合成农药等合成农药等冶炼金属冶炼金属(2)(2)产物及其用途产物及其用途阴极产物是阴极产物是NaOHNaOH和和H H2 2，阳极产物是，阳极产物是ClCl2 2。产物可用于制备盐酸、纯碱、农药和漂白剂等。产物可用于制备盐酸、纯碱、农药和漂白剂等。 2.2.海水提镁海水提镁(1)(1)生产流程生产流程贝壳贝壳石灰乳石灰乳CaOCaOMg(OH)Mg(OH)2 2沉淀池沉淀池HClHClMgMg海水海水ClCl2 2MgClMgCl2 2MgClMgCl2 26H6H2 2O O煅烧煅烧水水引入引入电解电解脱水脱水过滤过滤+ +盐酸、浓缩盐酸、浓缩循环循环(2)(2)基本步骤及主要反应：基本步骤及主要反应：制熟石灰：制熟石灰：CaCOCaCO3 3 CaO+CO CaO+CO2 2，CaO+HCaO+H2 2O=Ca(OH)O=Ca(OH)2 2。沉淀沉淀:Mg:Mg2+2+2OH+2OH- - =Mg(OH)=Mg(OH)2 2。酸化：酸化：Mg(OH)Mg(OH)2 2+2HCl=MgCl+2HCl=MgCl2 2+2H+2H2 2O O。蒸发结晶：析出蒸发结晶：析出MgClMgCl2 26H6H2 2O O。脱水：在氯化氢环境中使脱水：在氯化氢环境中使MgClMgCl2 26H6H2 2O O脱水制得无水氯化镁。脱水制得无水氯化镁。电解：电解熔融氯化镁制得镁。电解：电解熔融氯化镁制得镁。高温高温=3.3.海水提溴海水提溴(1)(1)生产流程生产流程(2)(2)主要反应主要反应2Br2Br- -+Cl+Cl2 2=2Cl=2Cl- -+Br+Br2 2SOSO2 2+Br+Br2 2+2H+2H2 2O=4HO=4H+ +2Br+2Br- -+ +24SO含含BrBr2 2的的海水海水海水海水提取提取粗盐粗盐苦卤苦卤硫酸酸化硫酸酸化氯气置换氯气置换空气吹出空气吹出含含BrBr2 2的的空气空气SOSO2 2吸收吸收氯气氯气氧化氧化溴水溴水混合物混合物蒸馏蒸馏溴溴蒸气蒸气冷凝冷凝分离分离液液溴溴吸收液吸收液粗粗溴水溴水【高考警示钟【高考警示钟】(1)(1)注意在海水中钠、镁、溴和碘都以化合态形式存在且含量注意在海水中钠、镁、溴和碘都以化合态形式存在且含量较低，需要先富集再提取，提取过程中要通过发生氧化还原较低，需要先富集再提取，提取过程中要通过发生氧化还原反应获得它们的单质。反应获得它们的单质。(2)(2)提取海水中提取海水中NaClNaCl、镁、溴、碘的过程中要用到结晶、过滤、镁、溴、碘的过程中要用到结晶、过滤、萃取和分液等实验操作，要注意这些操作的使用条件和操作萃取和分液等实验操作，要注意这些操作的使用条件和操作方法的规范性。方法的规范性。(3)(3)海水中铀和重水的提取，潮汐能、波浪能的开发对于新能海水中铀和重水的提取，潮汐能、波浪能的开发对于新能源的开发具有重要意义。源的开发具有重要意义。 【典例【典例1 1】海水资源的利用将走综合开发的道路，一次提取海】海水资源的利用将走综合开发的道路，一次提取海水，同时提取多种物质。如图是某工厂对海水资源综合利用水，同时提取多种物质。如图是某工厂对海水资源综合利用的示意图。的示意图。试回答下列问题：试回答下列问题：(1)(1)粗盐中含有粗盐中含有CaCa2+2+、MgMg2+2+、 等杂质，精制时通常在溶液等杂质，精制时通常在溶液中依次加入过量的中依次加入过量的BaClBaCl2 2溶液、过量的溶液、过量的NaOHNaOH溶液和过量的溶液和过量的NaNa2 2COCO3 3溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性。请写出溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性。请写出下列操作中发生反应的离子方程式：下列操作中发生反应的离子方程式：粗盐中加入过量的粗盐中加入过量的NaNa2 2COCO3 3溶液：溶液：_。滤液中加入盐酸至溶液呈中性：滤液中加入盐酸至溶液呈中性：_。24SO(2)(2)对精制饱和食盐水进行电解的化学方程式是对精制饱和食盐水进行电解的化学方程式是_。(3)(3)提纯粗盐后的母液中含有提纯粗盐后的母液中含有K K+ +、MgMg2+2+、NaNa+ +等阳离子，对母液等阳离子，对母液进行一系列的加工可以制得金属镁。进行一系列的加工可以制得金属镁。从充分利用当地海洋化学资源，提高生产与经济效益的角从充分利用当地海洋化学资源，提高生产与经济效益的角度考虑，制取石灰乳的原料是度考虑，制取石灰乳的原料是_。从离子反应的角度思考，在母液中加入石灰乳的目的是从离子反应的角度思考，在母液中加入石灰乳的目的是_。电解氯化镁的化学方程式是电解氯化镁的化学方程式是_。在生产中，常涉及反应在生产中，常涉及反应MgClMgCl2 26H6H2 2O=MgClO=MgCl2 2+6H+6H2 2O O，该反，该反应需要在应需要在HClHCl气氛中才能顺利完成，其理由是气氛中才能顺利完成，其理由是_。(4)(4)提取提取Mg(OH)Mg(OH)2 2后在剩余母液中加入一种常见的气态氧化剂，后在剩余母液中加入一种常见的气态氧化剂，又可制取重要的化工原料溴单质。又可制取重要的化工原料溴单质。生成溴单质的化学反应的离子方程式是生成溴单质的化学反应的离子方程式是_；生产中将溴单质从混合物中分离出来的方法是生产中将溴单质从混合物中分离出来的方法是_，这种方法的成功应用是基于溴单质具有这种方法的成功应用是基于溴单质具有_性。性。以下是对生产溴单质所用的气态氧化剂寻找提供货源的设以下是对生产溴单质所用的气态氧化剂寻找提供货源的设想，其中合理的是想，其中合理的是_。A.A.从外地购买从外地购买B.B.从本厂生产烧碱处循环从本厂生产烧碱处循环C.C.从本厂生产镁单质处循环从本厂生产镁单质处循环D.D.在当地新建生产工厂在当地新建生产工厂从多种经营综合开发，打造大而强的现代化企业及本厂生从多种经营综合开发，打造大而强的现代化企业及本厂生产所需要的原料等方面来看，你认为该厂还可以再增加的生产所需要的原料等方面来看，你认为该厂还可以再增加的生产项目是产项目是_。【解题指南【解题指南】解答本题注意以下两点：解答本题注意以下两点：(1)(1)精制食盐水的过程中各种试剂的作用。精制食盐水的过程中各种试剂的作用。(2)(2)氯碱工业、海水提镁、海水提溴的生产流程，明确各步的氯碱工业、海水提镁、海水提溴的生产流程，明确各步的化学反应原理。化学反应原理。【解析【解析】(1)(1)过量的过量的BaClBaCl2 2溶液、过量的溶液、过量的NaOHNaOH溶液和过量的溶液和过量的NaNa2 2COCO3 3溶液的作用分别是除溶液的作用分别是除 、除、除MgMg2+2+、除、除CaCa2+2+和过量的和过量的BaBa2+2+。过滤后在滤液中加入适量盐酸的作用是除去过量的。过滤后在滤液中加入适量盐酸的作用是除去过量的OHOH- -和和 。故粗盐中加入过量的。故粗盐中加入过量的NaNa2 2COCO3 3溶液发生的反应为：溶液发生的反应为： ；在滤液中；在滤液中加入盐酸至溶液呈中性发生的反应为：加入盐酸至溶液呈中性发生的反应为：(2)(2)电解饱和食盐水的化学方程式是：电解饱和食盐水的化学方程式是：2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O O 2NaOH+H2NaOH+H2 2+Cl+Cl2 2。24SO23CO22223333CaCOCaCO,BaCOBaCO232222HCOCOH OOHHH O ，。 电解电解=(3)(3)从充分利用当地海洋化学资源，提高生产与经济效益的从充分利用当地海洋化学资源，提高生产与经济效益的角度考虑，制取石灰乳的原料是贝壳。角度考虑，制取石灰乳的原料是贝壳。加石灰乳的作用是富集加石灰乳的作用是富集MgMg2+2+，制取，制取Mg(OH)Mg(OH)2 2。电解熔融氯化镁的化学方程式是电解熔融氯化镁的化学方程式是MgClMgCl2 2( (熔融熔融) Mg+Cl) Mg+Cl2 2。MgClMgCl2 2在加热时水解程度较大，通入在加热时水解程度较大，通入HClHCl可抑制可抑制MgMg2+2+水解。水解。 电解电解=(4)(4)生成溴单质的离子方程式是：生成溴单质的离子方程式是：2Br2Br- -+Cl+Cl2 2=Br=Br2 2+2Cl+2Cl- -，利用溴易挥发的性质，通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹出。利用溴易挥发的性质，通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹出。电解电解NaClNaCl溶液、电解熔融的溶液、电解熔融的MgClMgCl2 2均可制得均可制得ClCl2 2。利用氯气的性质可增加生产项目：生产盐酸、制漂白粉利用氯气的性质可增加生产项目：生产盐酸、制漂白粉( (或或漂粉精漂粉精) )、消毒液等。、消毒液等。答案答案：(1)(1)(2)2NaCl+2H(2)2NaCl+2H2 2O O 2NaOH+H2NaOH+H2 2+Cl+Cl2 2(3)(3)贝壳贝壳 制取氢氧化镁制取氢氧化镁MgClMgCl2 2( (熔融熔融) ) Mg+ClMg+Cl2 2抑制抑制MgClMgCl2 2(Mg(Mg2+2+) )水解水解2233CaCOCaCO,2233BaCOBaCO232222HCOCOH OOHHH O ， 电解电解= 电解电解=(4)(4)2Br2Br- -+Cl+Cl2 2=Br=Br2 2+2Cl+2Cl- - 通入热空气或水蒸气将溴蒸气通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹出吹出 挥发挥发B B、C C生产盐酸、制漂白粉或消毒液等生产盐酸、制漂白粉或消毒液等( (回答一项即可回答一项即可) ) 【互动探究【互动探究】(1)(1)精制食盐水的过程中，下列操作顺序是否可精制食盐水的过程中，下列操作顺序是否可行？行？过量的过量的NaOHNaOH溶液溶液过量的过量的BaClBaCl2 2溶液溶液过量的过量的NaNa2 2COCO3 3溶液溶液过滤过滤适量盐酸适量盐酸过量的过量的NaNa2 2COCO3 3溶液溶液过量的过量的NaOHNaOH溶液溶液过量的过量的BaClBaCl2 2溶液溶液过滤过滤适量盐酸适量盐酸过量的过量的BaClBaCl2 2溶液溶液过量的过量的NaNa2 2COCO3 3溶液溶液过量的过量的NaOHNaOH溶液溶液过滤过滤适量盐酸适量盐酸提示：提示：可行，可行，不可行。不可行。中无法除去过量的中无法除去过量的BaBa2+2+，NaNa2 2COCO3 3溶液必须放在溶液必须放在BaClBaCl2 2溶液之后加入。溶液之后加入。(2)(2)若利用萃取、分液的方法提取水溶液中的溴单质下列溶剂若利用萃取、分液的方法提取水溶液中的溴单质下列溶剂可否使用？可否使用？四氯化碳四氯化碳 酒精酒精 苯苯 直馏汽油直馏汽油提示：提示：可用，可用，不可用。因为酒精与水互溶不分层，不可用。因为酒精与水互溶不分层，不能用于分液。注意不能使用裂化汽油，其含有的烯烃能与不能用于分液。注意不能使用裂化汽油，其含有的烯烃能与溴发生加成反应。溴发生加成反应。【变式备选【变式备选】在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用如图所示的工艺流程生产单质碘：卤水中，采用如图所示的工艺流程生产单质碘： (1)(1)步骤步骤加铁粉的目的是加铁粉的目的是_。(2)(2)写出步骤写出步骤中反应的离子方程式中反应的离子方程式_。(3)(3)上述生产流程中，可以循环利用的副产物是上述生产流程中，可以循环利用的副产物是_。(4)(4)操作操作的名称是的名称是_，选用的试剂是，选用的试剂是_。【解析【解析】反应原理为反应原理为I I- - AgIAgI FeI FeI2 2 I I2 2 提纯提纯I I2 2，整个过程中单质，整个过程中单质AgAg可以循环使用。可以循环使用。答案：答案：(1)(1)使碘化银转化成碘化亚铁使碘化银转化成碘化亚铁(FeI(FeI2 2) )和单质银和单质银( (或将难或将难溶的碘化银转化成可溶的碘化亚铁溶的碘化银转化成可溶的碘化亚铁) )(2)(2)(3)Ag (4)(3)Ag (4)萃取、分液萃取、分液 CClCCl4 423222Fe4I3Cl2I2Fe6Cl AgNOAgNO3 3FeFeClCl2 2萃取萃取CClCCl4 4 环境污染的分类与防治、绿色化学环境污染的分类与防治、绿色化学1.1.环境污染的分类与防治环境污染的分类与防治主要污染物及来源主要污染物及来源 主要危害主要危害 防治措施防治措施 大大气气污污染染 污染物：硫氧化物、污染物：硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合氮氧化物、碳氢化合物、固体颗粒物、固体颗粒来源：化石燃料的来源：化石燃料的燃烧，工厂废气、废燃烧，工厂废气、废烟、扬尘烟、扬尘 危害人体危害人体健康健康破坏建筑破坏建筑物物影响动、影响动、植物生长植物生长改变气候改变气候 开发新能开发新能源，减少化源，减少化石燃料的燃石燃料的燃烧烧对工业尾对工业尾气进行处理气进行处理立法管理立法管理主要污染物及来源主要污染物及来源 主要危害主要危害 防治措施防治措施 水水污污染染污染物：重金属盐、耗氧污染物：重金属盐、耗氧有机物、氮、磷化合物等有机物、氮、磷化合物等来源：工业废水、生活废来源：工业废水、生活废水、实验室和医院废水水、实验室和医院废水 污染饮用水、影响污染饮用水、影响人畜健康人畜健康影响植物生长影响植物生长形成水华、赤潮，形成水华、赤潮，影响水中生物生长影响水中生物生长 对废水进对废水进行无害化处行无害化处理后排放理后排放立法管理立法管理土土壤壤污污染染污染物：重金属盐、废塑污染物：重金属盐、废塑料、工业废料、建筑垃圾料、工业废料、建筑垃圾来源：生活垃圾、工厂、来源：生活垃圾、工厂、建筑、化肥、农药、各种废建筑、化肥、农药、各种废水水 使土壤板结、硬化使土壤板结、硬化水肥流失水肥流失 对垃圾回对垃圾回收和分类处收和分类处理，综合利理，综合利用用控制各种控制各种废水排放废水排放 2.2.绿色化学思想绿色化学思想(1)(1)绿色化学的含义绿色化学的含义安全的生产工艺安全的生产工艺提高能源的利用率提高能源的利用率应用无毒无害的溶剂应用无毒无害的溶剂无毒无害原料无毒无害原料可再生资源可再生资源应用无毒无害的催化剂应用无毒无害的催化剂反应物反应物环境友好产品环境友好产品（安全、能降（安全、能降解、可再利用）解、可再利用）反应产物反应产物反应过程反应过程原子经济性反原子经济性反应、高选择应、高选择性性 反应反应(2)(2)绿色化学的基本原则绿色化学的基本原则防止污染的产生优于治理产生的污染；防止污染的产生优于治理产生的污染；原子经济性原子经济性( (设计的合成方法应将反应过程中所用的材料尽设计的合成方法应将反应过程中所用的材料尽可能全部转化到最终产品中可能全部转化到最终产品中) )即原子的利用率达到即原子的利用率达到100%100%。原子的利用率原子的利用率= =应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源用能源( (在常温、常压下进行在常温、常压下进行) )。 100%期望产物的总质量；生成物的总质量【高考警示钟【高考警示钟】(1)(1)绿色化学思想从源头上治理污染。有些治理污染的方法不绿色化学思想从源头上治理污染。有些治理污染的方法不一定符合绿色化学理念，如在土壤中施加石灰不能避免酸雨，一定符合绿色化学理念，如在土壤中施加石灰不能避免酸雨，使化石燃料充分燃烧不能减少二氧化硫的排放。使化石燃料充分燃烧不能减少二氧化硫的排放。(2)(2)注意下列做法不利于环境保护：注意下列做法不利于环境保护：工厂将烟囱建高。工厂将烟囱建高。将有污染的工厂迁移到农村。将有污染的工厂迁移到农村。将垃圾焚烧处理。将垃圾焚烧处理。不加限制地增加私家车数量。不加限制地增加私家车数量。【典例【典例2 2】“温室效应温室效应”是全球关注的环境问题之一。是全球关注的环境问题之一。COCO2 2是是目前大气中含量最高的温室气体。因此，控制和治理目前大气中含量最高的温室气体。因此，控制和治理COCO2 2在大在大气中的含量是解决温室效应的有效途径。气中的含量是解决温室效应的有效途径。(1)(1)下列措施中，有利于降低大气中下列措施中，有利于降低大气中COCO2 2浓度的是浓度的是_(_(填序填序号号) )。减少化石燃料的使用减少化石燃料的使用植树造林，增大植被面积植树造林，增大植被面积采用节能技术采用节能技术利用太阳能、风能利用太阳能、风能(2)(2)将将COCO2 2转化成有机物可实现碳循环。转化成有机物可实现碳循环。COCO2 2转化为有机物有如转化为有机物有如下反应：下反应：a.6COa.6CO2 2+6H+6H2 2O CO C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2b.COb.CO2 2+3H+3H2 2 CH CH3 3OH+HOH+H2 2O Oc.COc.CO2 2+CH+CH4 4 CH CH3 3COOHCOOHd.2COd.2CO2 2+6H+6H2 2 H H2 2C CCHCH2 2+4H+4H2 2O O以上反应中，最节能的是以上反应中，最节能的是_，原子利用率最高的是，原子利用率最高的是_。( (填字母填字母) ) 光能光能叶绿体叶绿体催化剂催化剂催化剂催化剂催化剂催化剂(3)(3)为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源为解决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( (如如图图) )。这种构想或方案可用如下反应表示：这种构想或方案可用如下反应表示：2CO2CO2 2 2CO+O2CO+O2 22H2H2 2O O 2H2H2 2+O+O2 2CO+2HCO+2H2 2 CHCH3 3OHOHCOCO2 2+2H+2H2 2O O CHCH4 4+2O+2O2 2a.a.根据上述反应历程，该方案的主要目的是根据上述反应历程，该方案的主要目的是_；b.b.要实现专家的这些构想，目前和今后要解决的关键问题是要实现专家的这些构想，目前和今后要解决的关键问题是_。光能光能 光能光能 光能光能光能光能c.c.如果光子的能量不够，上述反应是无法完成的。而大自然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。它是地球上最重要的化学反应之一。【解题指南【解题指南】解答本题要注意以下三点：解答本题要注意以下三点：(1)(1)大气中大气中COCO2 2产生的途径及减少产生的途径及减少COCO2 2的方法；的方法；(2)(2)化合反应是原子利用率达化合反应是原子利用率达100%100%的反应；的反应；(3)(3)通过进行有关方程式的加和得到由初始反应物到目标产物通过进行有关方程式的加和得到由初始反应物到目标产物的化学方程式，由此可分析有关反应的目的。的化学方程式，由此可分析有关反应的目的。【解析【解析】(1)CO(1)CO2 2的排放主要是化石燃料的燃烧，减少大气中的排放主要是化石燃料的燃烧，减少大气中COCO2 2的含量，必须减少化石燃料的使用，增大植被面积，增强的含量，必须减少化石燃料的使用，增大植被面积，增强光合作用，开发利用太阳能、风能等。光合作用，开发利用太阳能、风能等。(2)(2)原子利用率原子利用率(100%)(100%)= =原子利用率最高的反应类型有化合反应、加成反应、加聚反原子利用率最高的反应类型有化合反应、加成反应、加聚反应等。应等。100%目标产物的质量目标产物的质量副产物的质量(3)a.(3)a.将反应按将反应按 方式处理后得方程式方式处理后得方程式COCO2 2+H+H2 2O+HO+H2 2 CH CH3 3OH+OOH+O2 2，再结合反应，再结合反应可知该方案的主要目的是将可知该方案的主要目的是将COCO2 2和和H H2 2O O转化为转化为CHCH4 4、CHCH3 3OHOH等燃料。等燃料。b.b.现实生活中，在光照的条件下上述各步反应均不能发生，现实生活中，在光照的条件下上述各步反应均不能发生，要使它们发生必须解决要使它们发生必须解决“如何使物质吸收光能发生上述反应如何使物质吸收光能发生上述反应转变为其他物质转变为其他物质”。c.c.绿色植物的光合作用实现了在日光作用下利用光能把二氧绿色植物的光合作用实现了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的过程。化碳和水转变成碳水化合物的过程。 22光能光能 答案：答案：(1)(1) (2)a c (2)a c(3)a.(3)a.将将COCO2 2和和H H2 2O O转化为转化为CHCH4 4、CHCH3 3OHOH等燃料等燃料b.b.如何使物质吸收光能发生反应转变为其他物质如何使物质吸收光能发生反应转变为其他物质c.c.绿色植物的光合作用，在日光作用下利用光能把二氧化碳绿色植物的光合作用，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和水转变成碳水化合物( (糖类糖类) )【技巧点拨【技巧点拨】方程式加和法的应用方程式加和法的应用将多个有一定关联的反应通过乘以适当的系数再加和的方法，将多个有一定关联的反应通过乘以适当的系数再加和的方法，可得到从初始反应物到最终产物的反应方程式。由此方程式可得到从初始反应物到最终产物的反应方程式。由此方程式可分析反应方案的最终目的以及反应物、产物和催化剂情况。可分析反应方案的最终目的以及反应物、产物和催化剂情况。【变式训练【变式训练】根据根据“绿色化学绿色化学”思想，某化学家设计了下列思想，某化学家设计了下列化学反应步骤：化学反应步骤：CaBrCaBr2 2+H+H2 2O CaO+2HBrO CaO+2HBr2HBr+Hg HgBr2HBr+Hg HgBr2 2+H+H2 2HgBrHgBr2 2+CaO+CaO HgO+CaBrHgO+CaBr2 22HgO 2Hg+O2HgO 2Hg+O2 2该方案的目的是为了制备该方案的目的是为了制备( )( )A.HBr B.CaOA.HBr B.CaO C.H C.H2 2 D.Hg D.Hg 750 750 = 100 100 = 250 250 = 500 500 =【解析【解析】选选C C。将反应按。将反应按2+2+2+2+2+2+式叠加处理可式叠加处理可得方程式得方程式2H2H2 2O 2HO 2H2 2+O+O2 2，因此，因此CaBrCaBr2 2、HgHg为催化剂，为催化剂，CaOCaO、HBrHBr、HgBrHgBr2 2、HgOHgO皆为中间产物，总反应为皆为中间产物，总反应为H H2 2O O分解产生分解产生H H2 2和和O O2 2，故选，故选C C。=【实验探究【实验探究3 3】正推和逆推相结合解答化工流程型实验题正推和逆推相结合解答化工流程型实验题【典例】【典例】(2011(2011山东高考山东高考T30T30节选节选) )实验室以含有实验室以含有CaCa2+2+、MgMg2+2+、ClCl- -、 、BrBr- -等离子的卤水为主要原料制备无水等离子的卤水为主要原料制备无水CaClCaCl2 2和和BrBr2 2，流程如下：，流程如下：24SO(1)(1)操作操作使用的试剂是使用的试剂是_，所用主要仪器的名称是，所用主要仪器的名称是_。(2)(2)加入溶液加入溶液W W的目的是的目的是_。用。用CaOCaO调节溶液调节溶液Y Y的的pHpH，可以，可以除去除去MgMg2+2+。由表中数据可知，理论上可选择。由表中数据可知，理论上可选择pHpH最大范围是最大范围是_。酸化溶液。酸化溶液Z Z时，使用的试剂为时，使用的试剂为_。 开始沉淀时的开始沉淀时的pH pH 沉淀完全时的沉淀完全时的pH pH MgMg2+2+ 9.69.6 11.011.0 CaCa2+2+ 12.212.2 c(OHc(OH- -)=1.8 molL)=1.8 molL-1-1 【精讲精析【精讲精析】1.1.解题关键点解题关键点解答本题有三个关键点：解答本题有三个关键点：(1)(1)明确实验流程中每个环节的化学原理，进而准确推断出每明确实验流程中每个环节的化学原理，进而准确推断出每种溶液中所含的离子和每一步反应应除去的离子及生成的沉种溶液中所含的离子和每一步反应应除去的离子及生成的沉淀。淀。(2)(2)对常见的基本实验操作要熟悉。对常见的基本实验操作要熟悉。(3)(3)要注意整个流程中一些特别的条件。例如本题中要注意整个流程中一些特别的条件。例如本题中pHpH的调节的调节等。等。2.2.三个疑惑点三个疑惑点(1)(1)向溶液向溶液X X中加入溶液中加入溶液W W的目的和溶液的目的和溶液W W的确定。的确定。正确确定溶液正确确定溶液W W的作用及成分，可以从以下几点突破：的作用及成分，可以从以下几点突破：明确溶液明确溶液X X中的离子：中的离子：CaCa2+2+、MgMg2+2+、ClCl- -、 。除去除去 的方法：加入的方法：加入BaBa2+2+的溶液，再考虑不能引入新杂的溶液，再考虑不能引入新杂质，应选用质，应选用BaClBaCl2 2溶液。溶液。(2)(2)加入加入CaOCaO后发生的反应及调节溶液后发生的反应及调节溶液Y Y的的pHpH除去除去MgMg2+2+的原理。的原理。加入加入CaOCaO后主要发生反应：后主要发生反应：CaO+HCaO+H2 2O=Ca(OH)O=Ca(OH)2 2、H H+ + OH+ OH- -=H=H2 2O O，使溶液，使溶液pHpH变大。变大。24SO24SO充分利用表格信息，确定使溶液中充分利用表格信息，确定使溶液中MgMg2+2+沉淀的适宜沉淀的适宜pHpH，pHpH的的选择依据有两个：即保证选择依据有两个：即保证MgMg2+2+完全沉淀，则完全沉淀，则pH11.0pH11.0；保证；保证 CaCa2+2+不能沉淀，则不能沉淀，则pHpH12.212.2，故，故pHpH的理论值为的理论值为11.0pH11.0pH12.212.2。(3)(3)为什么要对溶液为什么要对溶液Z Z酸化及如何选择酸化试剂。酸化及如何选择酸化试剂。除去除去MgMg2+2+后的溶液后的溶液Z Z是碱性溶液，含有大量是碱性溶液，含有大量OHOH- -，不利于，不利于CaClCaCl2 2晶体析出。晶体析出。酸化时，不能引入新的杂质离子，应选用盐酸酸化。酸化时，不能引入新的杂质离子，应选用盐酸酸化。【参考答案【参考答案】(1) (1) 四氯化碳四氯化碳 分液漏斗分液漏斗(2)(2)除去溶液中的除去溶液中的 11.0pH11.0pH12.2 12.2 盐酸盐酸24SO化学工艺流程试题是高考考查的热点试题，解答该类题目的化学工艺流程试题是高考考查的热点试题，解答该类题目的基本思路是：基本思路是：1.1.熟悉流程熟悉流程首先将题目粗读一遍，初步了解大意，寻找解题的关键点。首先将题目粗读一遍，初步了解大意，寻找解题的关键点。2.2.弄懂原理，掌握要点弄懂原理，掌握要点(1)(1)原料与产品原料与产品从原料出发要得到目标产品，必须明确除去什么元素、引进从原料出发要得到目标产品，必须明确除去什么元素、引进什么元素？什么元素？ (2)(2)步骤与目的步骤与目的理清加入某种试剂或采用某种方法的目的是什么？如当加入理清加入某种试剂或采用某种方法的目的是什么？如当加入某一试剂后，能与什么物质反应，生成什么产物，分离提纯某一试剂后，能与什么物质反应，生成什么产物，分离提纯时采用什么操作方法等。时采用什么操作方法等。分析时可采用正推和逆推相结合的方法，另外要充分利用所分析时可采用正推和逆推相结合的方法，另外要充分利用所提问题中的相关信息。提问题中的相关信息。 (3)(3)抓住特例信息抓住特例信息所给信息一定有用，而且一定要用到。所给信息一定有用，而且一定要用到。注意所加试剂的量，如过量、少量等。注意所加试剂的量，如过量、少量等。注意相关数据的分析、利用。注意相关数据的分析、利用。(4)(4)熟记一些基本的实验操作。如沉淀的洗涤、沉淀是否完全熟记一些基本的实验操作。如沉淀的洗涤、沉淀是否完全的检验方法、分离提纯的基本操作、常见离子的检验方法等。的检验方法、分离提纯的基本操作、常见离子的检验方法等。1.(20121.(2012蚌埠模拟蚌埠模拟)“)“低碳生活低碳生活”是指是指生活作息时所耗用能量要减少，从而降生活作息时所耗用能量要减少，从而降低碳特别是二氧化碳的排放。下列行为低碳特别是二氧化碳的排放。下列行为不利于低碳生活的是不利于低碳生活的是( )( )提倡低碳生活提倡低碳生活共护美好家园共护美好家园A.A.处理废弃塑料制品较为合理的方法是使用化学方法加工成处理废弃塑料制品较为合理的方法是使用化学方法加工成防水涂料或汽油防水涂料或汽油B.B.开发太阳能、水能、风能等新能源，减少使用煤、石油等开发太阳能、水能、风能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料化石燃料C.C.实现资源的实现资源的“3R”3R”，即：减少消耗，即：减少消耗(Reduce)(Reduce)、增加重复使、增加重复使用用(Reuse)(Reuse)、重复再生、重复再生(Recycle)(Recycle)D.D.逐步推广天然气，代替石油和煤的使用逐步推广天然气，代替石油和煤的使用【解析【解析】选选D D。天然气的主要成分为。天然气的主要成分为CHCH4 4，燃烧生成，燃烧生成COCO2 2，代替，代替石油和煤使用不能降低石油和煤使用不能降低COCO2 2的排放量。的排放量。2.2.我们要树立我们要树立“科学发展观科学发展观”，绝不能以牺牲环境为代价来，绝不能以牺牲环境为代价来发展经济。下面有关环境污染的说法中，不正确的是发展经济。下面有关环境污染的说法中，不正确的是( )( )A.A.在采矿厂、制陶厂、耐火材料生产厂等场所长期工作的人在采矿厂、制陶厂、耐火材料生产厂等场所长期工作的人员，若不采取劳动保护措施，则容易患上矽肺病员，若不采取劳动保护措施，则容易患上矽肺病B.B.氮的氧化物可以造成光化学污染，也可以破坏臭氧层，同氮的氧化物可以造成光化学污染，也可以破坏臭氧层，同时还可以形成酸雨时还可以形成酸雨C.C.工业废水、生活污水、农药、化肥、含磷的洗涤剂等都可工业废水、生活污水、农药、化肥、含磷的洗涤剂等都可以对水体造成污染以对水体造成污染D.D.植树造林既可以缓解温室效应，又可以降低酸雨的危害植树造林既可以缓解温室效应，又可以降低酸雨的危害【解析【解析】选选D D。长期处在可吸入颗粒物浓度大的环境中，容易。长期处在可吸入颗粒物浓度大的环境中，容易患矽肺病；氮的氧化物可造成光化学污染和酸雨也会破坏臭患矽肺病；氮的氧化物可造成光化学污染和酸雨也会破坏臭氧层；工业废水、生活废水、农药、化肥、含磷洗涤剂等可氧层；工业废水、生活废水、农药、化肥、含磷洗涤剂等可造成水体污染；植被面积越大，光合作用吸收的造成水体污染；植被面积越大，光合作用吸收的COCO2 2就越多，就越多，可缓解温室效应，但酸雨是由可缓解温室效应，但酸雨是由SOSO2 2、NONO2 2大量进入空气造成的，大量进入空气造成的，植树造林无法降低其危害。植树造林无法降低其危害。3.3.海水是一个巨大的化学资源宝库。在开发利用海水资源过海水是一个巨大的化学资源宝库。在开发利用海水资源过程中，下列说法不正确的是程中，下列说法不正确的是( )( )A.A.加入明矾，使海水的盐分沉淀并淡化加入明矾，使海水的盐分沉淀并淡化B.B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了物理变化海水蒸发制海盐的过程中只发生了物理变化C.C.海水淡化的方法主要有蒸馏法、离子交换法和电渗透法等海水淡化的方法主要有蒸馏法、离子交换法和电渗透法等D.D.大海中含有钾、溴、碘等元素，需经过氧化还原反应才可大海中含有钾、溴、碘等元素，需经过氧化还原反应才可得到钾、溴、碘的单质得到钾、溴、碘的单质【解析【解析】选选A A。海水淡化的主要任务是除去海水中溶解的盐类。海水淡化的主要任务是除去海水中溶解的盐类物质，加入明矾后铝离子水解生成的氢氧化铝胶体只能吸附物质，加入明矾后铝离子水解生成的氢氧化铝胶体只能吸附海水中的悬浮物，不能除去海水中溶解的盐类物质；海水晒海水中的悬浮物，不能除去海水中溶解的盐类物质；海水晒盐中无化学变化发生，盐中无化学变化发生，B B正确；海水淡化的主要方法有蒸馏法、正确；海水淡化的主要方法有蒸馏法、离子交换法和电渗透法等，离子交换法和电渗透法等，C C正确；大海中的钾、溴、碘元素正确；大海中的钾、溴、碘元素均以化合态存在，要得到它们的单质必须通过氧化还原反应，均以化合态存在，要得到它们的单质必须通过氧化还原反应，D D正确。正确。4.4.以下反应最符合绿色化学原子经济性要求的是以下反应最符合绿色化学原子经济性要求的是( )( )A.A.乙烯聚合为聚乙烯高分子材料乙烯聚合为聚乙烯高分子材料B.B.甲烷与氯气制备一氯甲烷甲烷与氯气制备一氯甲烷C.C.以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜D.D.用用SiOSiO2 2制备高纯硅制备高纯硅【解析【解析】选选A A。绿色化学的原子经济性要求在生产中所有原子。绿色化学的原子经济性要求在生产中所有原子均转化为产物，没有副产物。均转化为产物，没有副产物。A A项没有副产物符合；项没有副产物符合；B B项有项有HClHCl等副产物；等副产物；C C项有项有NONO2 2等副产物；等副产物；D D项有项有COCO等副产物。等副产物。5.5.从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下，下列关于海从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下，下列关于海水制碘的说法，不正确的是水制碘的说法，不正确的是( )( )A.A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌B.B.含含I I- -的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应应C.C.在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色D.D.碘水加入碘水加入CClCCl4 4得到得到I I2 2的的CClCCl4 4溶液，该操作为溶液，该操作为“萃取萃取”【解析【解析】选选A A。A A项，灼烧干海带应在坩埚中进行，且盖子盖项，灼烧干海带应在坩埚中进行，且盖子盖上，不用搅拌，选项上，不用搅拌，选项A A错误。错误。B B项，双氧水在酸性介质中把项，双氧水在酸性介质中把I I- -氧化为氧化为I I2 2，2I2I- -+H+H2 2O O2 2+2H+2H+ +=2H=2H2 2O+IO+I2 2；C C项，项，I I2 2遇淀粉变蓝是遇淀粉变蓝是I I2 2的特征反应；的特征反应；D D项，项，I I2 2在在CClCCl4 4中的溶解度远大于在水中的溶解中的溶解度远大于在水中的溶解度，故度，故CClCCl4 4能够将能够将I I2 2从碘水中萃取出来。从碘水中萃取出来。6.6.汽车已经成为重要的交通工具，但其排放的尾气是空气的汽车已经成为重要的交通工具，但其排放的尾气是空气的主要污染物之一。已知汽车尾气中的主要污染物有：主要污染物之一。已知汽车尾气中的主要污染物有：C Cm mH Hn n( (烃烃) )、SOSO2 2、NONOx x、COCO和和C C等，请回答下列有关问题。等，请回答下列有关问题。(1)(1)若用若用C Cm mH Hn n表示汽油的主要组成，表示汽油的主要组成，C Cm mH Hn n在空气中完全燃烧的在空气中完全燃烧的化学方程式为化学方程式为_。汽油燃烧产生能量为汽车提供了动力，这一过程中能量的转汽油燃烧产生能量为汽车提供了动力，这一过程中能量的转化是由化是由_能转化为能转化为_能，最终转化为机械能。能，最终转化为机械能。(2)(2)通过对车用燃油的精炼加工处理，可减少汽车尾气中的通过对车用燃油的精炼加工处理，可减少汽车尾气中的_(_(填化学式填化学式) )的排放。的排放。(3)(3)目前汽车尾气多采用催化转化的方法加以治理，写出在催目前汽车尾气多采用催化转化的方法加以治理，写出在催化剂作用下化剂作用下NONOx x与与COCO反应的化学方程式：反应的化学方程式：_。【解析【解析】(1)C(1)Cm mH Hn n完全燃烧生成完全燃烧生成COCO2 2和和H H2 2O O，其完全燃烧，其完全燃烧的化学方程式为：的化学方程式为：4C4Cm mH Hn n+(4m+n)O+(4m+n)O2 2 4mCO 4mCO2 2+2nH+2nH2 2O O。汽油。汽油燃烧产生的能量为汽车提供了动力，该过程中化学能转化为燃烧产生的能量为汽车提供了动力，该过程中化学能转化为热能，最终转化为机械能。热能，最终转化为机械能。(2)(2)车用燃油在精炼加工处理过程中，对燃油进行了脱硫处理，车用燃油在精炼加工处理过程中，对燃油进行了脱硫处理，因此可减少汽车尾气中因此可减少汽车尾气中SOSO2 2的排放。的排放。(3)(3)在催化剂作用下在催化剂作用下NONOx x与与COCO反应生成了反应生成了N N2 2和和COCO2 2，NONOx x与与COCO反应反应的化学方程式为：的化学方程式为：2NO2NOx x+2xCO N+2xCO N2 2+2xCO+2xCO2 2。点燃点燃 催化剂催化剂=答案：答案：(1)4C(1)4Cm mH Hn n+(4m+n)O+(4m+n)O2 2 4mCO 4mCO2 2+2nH+2nH2 2O O化学化学 热热(2)SO(2)SO2 2 (3)2NO (3)2NOx x+2xCO N+2xCO N2 2+2xCO+2xCO2 2点燃点燃 催化剂催化剂=