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第四单元绿色化学与环境保第四单元绿色化学与环境保护护选修选修 化学与技术化学与技术2013高考导航高考导航考纲要求考纲要求1.了解煤的脱硫处理的目的及主要了解煤的脱硫处理的目的及主要途径。了解固体废弃物处理的基本途径。了解固体废弃物处理的基本思路和方法。了解沼气的产生。思路和方法。了解沼气的产生。2.了解绿色化学的含义和主要原则。了解绿色化学的含义和主要原则。了解绿色化学工艺的基本特点。了了解绿色化学工艺的基本特点。了解绿色化学产品的特征。解绿色化学产品的特征。命题热点命题热点关于污染治理、环境保护、绿色化关于污染治理、环境保护、绿色化学的内容是近几年高考的热点，结学的内容是近几年高考的热点，结合合S、N等部分的知识，综合性强，等部分的知识，综合性强，时效性强，考题灵活，选择题、非时效性强，考题灵活，选择题、非选择题都有，预计选择题都有，预计2013年在节能减年在节能减排、污染的防治、废旧物资利用上排、污染的防治、废旧物资利用上可能进行命题考查。可能进行命题考查。考点串讲考点串讲深度剖析深度剖析考点一环境污染的化学防治考点一环境污染的化学防治1煤的脱硫处理煤的脱硫处理空气中的二氧化硫主要来自于含硫燃空气中的二氧化硫主要来自于含硫燃料的燃烧、矿石的冶炼和硫酸厂排放料的燃烧、矿石的冶炼和硫酸厂排放的工业废气等，由于煤的燃烧效率低，的工业废气等，由于煤的燃烧效率低，燃烧过程中排放大量的废气，燃烧过程中排放大量的废气，其中的其中的SO2及及NOx对环境污染严重。对环境污染严重。对煤的脱硫处理可以采用下列方法：对煤的脱硫处理可以采用下列方法：(1)“流化床流化床”燃烧技术燃烧技术(钙基固硫钙基固硫)：将：将脱硫剂脱硫剂(如石灰石如石灰石)和煤混在一起，充分和煤混在一起，充分混合、燃烧混合、燃烧,将硫除去将硫除去.其反应原理是其反应原理是:CaOSO2=CaSO3,2CaSO3O2 = 2CaSO4，最后将硫转化为，最后将硫转化为CaSO4。(2)实施煤炭燃烧后的烟气净化技术：实施煤炭燃烧后的烟气净化技术：对煤炭燃烧产生的烟气进行除尘、脱硫对煤炭燃烧产生的烟气进行除尘、脱硫和脱氮等处理。例如，将烟气通入吸收和脱氮等处理。例如，将烟气通入吸收塔，用石灰水淋洗。其反应原理是：塔，用石灰水淋洗。其反应原理是：Ca(OH)2SO2=CaSO3H2O,2CaSO3O2=2CaSO4。(3)微生物脱硫技术：煤炭中主要以微生物脱硫技术：煤炭中主要以FeS2的形式存在的硫，在微生物作用下，的形式存在的硫，在微生物作用下，利用利用O2将其氧化为硫酸盐或硫酸从煤将其氧化为硫酸盐或硫酸从煤中分离而除去。其反应原理是：中分离而除去。其反应原理是：2固体废弃物的处理固体废弃物的处理(1)废旧钢铁的回收处理废旧钢铁的回收处理废旧钢铁可用于钢铁冶炼，用生铁炼废旧钢铁可用于钢铁冶炼，用生铁炼钢时，可加入一定量的废旧钢铁进行钢时，可加入一定量的废旧钢铁进行冶炼，充分利用资源。冶炼，充分利用资源。(2)高炉炉渣的处理高炉炉渣的处理炉渣是一种工业废弃物，不同的炉渣因炉渣是一种工业废弃物，不同的炉渣因成分的不同而处理方法不同，高炉炉渣成分的不同而处理方法不同，高炉炉渣中含有中含有P、S等元素等元素,可用于生产磷肥、可用于生产磷肥、渣砖和水泥。渣砖和水泥。(3)废旧塑料的处理废旧塑料的处理随着石油工业的发展，塑料制品用量增随着石油工业的发展，塑料制品用量增多，多，“白色污染白色污染”日趋严重。聚苯乙烯日趋严重。聚苯乙烯泡沫塑料是造成泡沫塑料是造成“白色污染白色污染”的主要来的主要来源，经加热裂解后再制苯乙烯，反应原源，经加热裂解后再制苯乙烯，反应原理是：理是：3从农业废弃物中获得能量从农业废弃物中获得能量有机物在一定温度、湿度、酸碱度下通有机物在一定温度、湿度、酸碱度下通过沼气菌的分解、代谢作用能产生沼气过沼气菌的分解、代谢作用能产生沼气(主要成分是主要成分是CH4)。沼气池生产的沼气用做燃料沼气池生产的沼气用做燃料(属可再生属可再生能源能源)，解决能源紧缺问题；残渣除含，解决能源紧缺问题；残渣除含丰富的氮、磷、钾等常量元素外，还含丰富的氮、磷、钾等常量元素外，还含有对农作物生长起重要作用的硼、铜、有对农作物生长起重要作用的硼、铜、铁、锰、锌等微量元素，是一种非常好铁、锰、锌等微量元素，是一种非常好的有机肥料。的有机肥料。即时应用即时应用1合成氨工艺流程如下图所示，回答合成氨工艺流程如下图所示，回答相关问题：相关问题：(1)不同的原料生产氢气其经济指标如不同的原料生产氢气其经济指标如下表：下表：从上表数据及自然资源来看最具发展前从上表数据及自然资源来看最具发展前景的是景的是_。A天然气天然气B石脑油石脑油C重油重油 D煤焦煤焦(2)脱硫工艺一般是通过金属氧化物来脱硫工艺一般是通过金属氧化物来实现的，通过三步反应最后再生成金属实现的，通过三步反应最后再生成金属氧化物，并得到单质硫，请补充第三步氧化物，并得到单质硫，请补充第三步反应。反应。_(3)气体的精制气体的精制经净化过的气体仍有经净化过的气体仍有少量的少量的CO等有害气体。常用的方法有等有害气体。常用的方法有铜洗法和甲烷化法。铜洗法和甲烷化法。CO(g)Cu(NH3)2AcNH3(l)Cu(NH3)3COAc；正反应放热，反应；正反应放热，反应在铜洗塔中进行，吸收后的铜液送到再在铜洗塔中进行，吸收后的铜液送到再生器中，在再生器处解吸生器中，在再生器处解吸CO，适宜条，适宜条件是件是_，解吸后铜液循环使用。甲烷化法则是把解吸后铜液循环使用。甲烷化法则是把CO、CO2转化为对氨合成无害的转化为对氨合成无害的CH4,主要反应是主要反应是CO(g)3H2(g) CH4(g)H2O(g)；正反应放热，甲烷；正反应放热，甲烷化的条件是化的条件是_。解析：本题考查了平衡原理在工业生产解析：本题考查了平衡原理在工业生产中的应用。中的应用。(1)发展前景一方面从成本发展前景一方面从成本比较，另一方面还要比较能量消耗，综比较，另一方面还要比较能量消耗，综合两者天然气更具前景。合两者天然气更具前景。(2)补充方程补充方程式的关键是理解题意，最后生成金属氧式的关键是理解题意，最后生成金属氧化物和硫单质。反应化物和硫单质。反应中生成中生成SO2，要，要将将SO2转化成硫单质。金属硫化物中硫转化成硫单质。金属硫化物中硫显显2价，价，SO2中硫显中硫显4价，通过两者价，通过两者归中反应可制得硫归中反应可制得硫.(3)将将CO解吸出来解吸出来,要使平衡向逆反应方向移动，甲烷化的要使平衡向逆反应方向移动，甲烷化的条件是平衡正向移动条件是平衡正向移动,高压和适宜温度高压和适宜温度. (4)压强增大，平衡向正反应方向移动压强增大，平衡向正反应方向移动,观察图像，观察图像，y也增大；提高也增大；提高H2的比例，的比例，y先增大后减小，先增大后减小，y可能是平衡时混合可能是平衡时混合气体中氨气的体积分数。气体中氨气的体积分数。观察图像可知观察图像可知, ，当，当略小于略小于31时，氨气的体积分数在相同条件时，氨气的体积分数在相同条件下最大。下最大。考点二考点二绿色化学、原子经济绿色化学、原子经济1“绿色化学绿色化学”的含义的含义“绿色化学绿色化学”要求利用化学原理从源头要求利用化学原理从源头消除污染，减少或消除在化工产品的设消除污染，减少或消除在化工产品的设计、生产及应用中有害物质的使用和产计、生产及应用中有害物质的使用和产生生2原子经济性原子经济性原子经济性要求反应物的原子全部转变原子经济性要求反应物的原子全部转变成最终产物，原子利用率达到成最终产物，原子利用率达到100%，也就是说在化学反应过程中不产生任何也就是说在化学反应过程中不产生任何废物。化学反应的原子经济性的好坏用废物。化学反应的原子经济性的好坏用原子利用率来衡量：原子利用率来衡量：原子利用率原子利用率%100%由于反应中生成的副产物通常并不清楚由于反应中生成的副产物通常并不清楚或者不易确定，故有人提出或者不易确定，故有人提出“原子经济原子经济百分数百分数”概念：概念：原子经济原子经济% 100%3绿色化学的主要原则绿色化学的主要原则一些化学家曾提出绿色化学的一些化学家曾提出绿色化学的12条原条原则，其中关键的是：则，其中关键的是：(1)使用无毒、无害的原料或可再生资使用无毒、无害的原料或可再生资源；源；(2)生产利用的化学反应是原子经济反生产利用的化学反应是原子经济反应，即生产中使用的反应物在反应中被应，即生产中使用的反应物在反应中被充分利用，反应物中各元素的原子全部充分利用，反应物中各元素的原子全部转入生成物中；转入生成物中；(3)生产过程使用的催化剂是无毒、无生产过程使用的催化剂是无毒、无害、有高选择性的，使用的溶剂也应是害、有高选择性的，使用的溶剂也应是无毒、无害的；无毒、无害的；(4)生产过程的能耗要低，最好能在常生产过程的能耗要低，最好能在常温常压下实现；温常压下实现；(5)选择化学生产过程中需要的物质，选择化学生产过程中需要的物质，应尽量使发生化学意外事故的几率和危应尽量使发生化学意外事故的几率和危害性降低到最小程度，得到的产品在不害性降低到最小程度，得到的产品在不能使用后要可降解成无害物质。能使用后要可降解成无害物质。4绿色化学工艺的基本特点绿色化学工艺的基本特点(1)原料绿色化。如用农业性、生物性原料绿色化。如用农业性、生物性原材料等可再生资源代替石油产品制备原材料等可再生资源代替石油产品制备有机物。有机物。(2)催化剂绿色化。提高反应速率、生催化剂绿色化。提高反应速率、生产效率；减少化学转化的步骤和使用的产效率；减少化学转化的步骤和使用的试剂。试剂。(3)溶剂绿色化。超临界溶剂绿色化。超临界CO2的应用。的应用。(4)产品绿色化。生产和使用对人类和产品绿色化。生产和使用对人类和环境无害的化学产品。环境无害的化学产品。5绿色化学产品的特征绿色化学产品的特征(1)产品的使用不会引起人类的健康问产品的使用不会引起人类的健康问题和环境污染问题，不会对生态环境造题和环境污染问题，不会对生态环境造成危害；成危害；(2)产品失去使用价值后，可以再循环产品失去使用价值后，可以再循环利用制造成新产品，或者可以在环境中利用制造成新产品，或者可以在环境中降解为无害物质。降解为无害物质。特别提醒特别提醒绿色化学提出的目标和任务不是被动地绿色化学提出的目标和任务不是被动地治理环境污染，而是主动地防止化学污治理环境污染，而是主动地防止化学污染。这也是绿色化学和环境保护两个概染。这也是绿色化学和环境保护两个概念不同的地方。绿色化学是念不同的地方。绿色化学是“防防”，环，环境保护是境保护是“治治”，只有从根本上切断污，只有从根本上切断污染源，才能真正做到保护环境。染源，才能真正做到保护环境。即时应用即时应用2绿色化学的核心内涵是在反应过程绿色化学的核心内涵是在反应过程中和化工生产中，尽量减少或彻底消除中和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。美国斯坦福大学使用和产生有害物质。美国斯坦福大学Barry Trost教授提出了绿色化学下的原教授提出了绿色化学下的原子经济的概念。最理想的原子经济是全子经济的概念。最理想的原子经济是全部反应物的原子嵌入期望的最终产物部反应物的原子嵌入期望的最终产物中，不产生任何废弃物，这时的原子经中，不产生任何废弃物，这时的原子经济百分数便是济百分数便是100%。原子经济百分数。原子经济百分数的计算公式为：的计算公式为：原子经济原子经济%100%回答下列有关问题。回答下列有关问题。(1)下面叙述错误的是下面叙述错误的是_(填编号填编号,下同下同)。绿色化学和环境化学都是研究环境保绿色化学和环境化学都是研究环境保护和治理的护和治理的绿色化学不是被动的治理环境，而是绿色化学不是被动的治理环境，而是主动地防止环境污染主动地防止环境污染绿色化学保护了环境，而且也能给有绿色化学保护了环境，而且也能给有关企业带来巨大的经济利益关企业带来巨大的经济利益(2)硝酸工业的尾气中主要含硝酸工业的尾气中主要含NO、NO2气体。下列关于它们的危害的叙述中，气体。下列关于它们的危害的叙述中，正确的是正确的是_。形成酸雨形成酸雨破坏臭氧层破坏臭氧层NO能能刺激呼吸道刺激呼吸道NO2能跟血红蛋白作用能跟血红蛋白作用生成二氧化氮血红蛋白而引起中毒生成二氧化氮血红蛋白而引起中毒NO、NO2在空气中形成褐色或黄色在空气中形成褐色或黄色毒性很大的烟雾毒性很大的烟雾工厂里常采用工厂里常采用NaOH溶液吸收溶液吸收NO、NO2，使其转化为化工产品，使其转化为化工产品NaNO2，请写出其化学反应方程式请写出其化学反应方程式_，其，其原子经济百分数为原子经济百分数为_。(3)“细菌冶金细菌冶金”是绿色化学思想的一是绿色化学思想的一种体现，其原理是利用某些细菌的特殊种体现，其原理是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，例如溶液中氧代谢功能开采金属矿石，例如溶液中氧化亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将硫化亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将硫铁矿铁矿(主要成分主要成分FeS2)氧化为氧化为Fe2(SO4)3，并使溶液酸性增强。并使溶液酸性增强。该过程的化学反应方程式为该过程的化学反应方程式为_。人们可利用人们可利用Fe2(SO4)3作强氧化剂溶作强氧化剂溶解铜矿石解铜矿石(Cu2S)，然后加入铁屑进一步，然后加入铁屑进一步得到铜，该过程中发生的离子反应方程得到铜，该过程中发生的离子反应方程式式(请补充完整并配平请补充完整并配平)：(4)有人将反应中产生的有人将反应中产生的NO收集到一个收集到一个固定容积的密闭容器中，并在常温下将固定容积的密闭容器中，并在常温下将其压缩到其压缩到1.01107 Pa，然后加热至，然后加热至50 时，发现气体的压力迅速下降。当温时，发现气体的压力迅速下降。当温度恢复到常温，压强降至略小于度恢复到常温，压强降至略小于1.01107 Pa的的2/3时，就不再改变。时，就不再改变。已知此过程中有一种产物是已知此过程中有一种产物是N2O。请写。请写出生成出生成N2O的反应方程式：的反应方程式：_，解释最后的气体压强略小于解释最后的气体压强略小于1.01107 Pa的的2/3原因：原因：_。解析：解析：(1)绿色化学是主动防止污染，绿色化学是主动防止污染，环境化学是被动的治理污染，环境化学是被动的治理污染，错误；错误；(2)根据原子经济百分数的公式可知根据原子经济百分数的公式可知 100%88.5%；(4)根据题给信息可以写出方程式：根据题给信息可以写出方程式：3NO=N2ONO2，最后的气体压强，最后的气体压强略小于略小于1.01107 Pa的的2/3，主要是因，主要是因为为平衡平衡2NO2N2O4的存在，导致气的存在，导致气体分子数减少，压强减小。体分子数减少，压强减小。答案：答案：(1)(2)NONO22NaOH=2NaNO2H2O88.5%命题视角命题视角 把脉高考把脉高考某些废旧塑料可采用下列方法处某些废旧塑料可采用下列方法处理：将废塑料隔绝空气加强热，使其变理：将废塑料隔绝空气加强热，使其变成有用的物质，实验装置如下图所示。成有用的物质，实验装置如下图所示。教材高频考点教材高频考点加热聚丙烯废塑料得到的产物如下表：加热聚丙烯废塑料得到的产物如下表：(1)试管试管A中残余物有多种用途，如下列中残余物有多种用途，如下列转化就可制取高聚物聚乙炔。转化就可制取高聚物聚乙炔。产物产物氢氢气气甲甲烷烷乙乙烯烯丙丙烯烯苯苯甲甲苯苯碳碳质量分质量分数数/%1224121620 106写出反应写出反应的化学方程式的化学方程式_、_。(2)试管试管B收集到的产品中，能使酸性高收集到的产品中，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质其一氯代物有锰酸钾溶液褪色的物质其一氯代物有_种。种。(3)锥形瓶锥形瓶C中观察到的现象是中观察到的现象是_。经溴水充分吸收，剩余气体经干燥后的经溴水充分吸收，剩余气体经干燥后的平均相对分子质量为平均相对分子质量为_。(4)写出写出C中逸出的气体在工业上的两种中逸出的气体在工业上的两种用途用途_、_。【答案答案】(1)CaC22H2O Ca(OH)2C2H2(2)4(3)棕黄色溶液变为无色或褪色棕黄色溶液变为无色或褪色4.8(4)合成氨原料合成氨原料作燃料或有机化工原作燃料或有机化工原料料(其他合理答案均可其他合理答案均可)绿色化学提倡化工生产应提高原绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下列制备质量与生成物总质量之比。在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是是()追踪命题热点追踪命题热点【解析解析】本题以工业制备环氧乙烷的本题以工业制备环氧乙烷的4种方法为例，以介绍种方法为例，以介绍“绿色化学绿色化学”和和判断判断“原子利用率原子利用率”，是信息迁移型试，是信息迁移型试题，考查自学能力。由于题，考查自学能力。由于C项反应式只项反应式只有一个生成物有一个生成物,其原子利用率为其原子利用率为100%,所所以本题不用计算比较立即可得到答案为以本题不用计算比较立即可得到答案为C。【答案答案】C
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