2022年高中化学必修2暑期练习：4.2 资源综合利用　环境保护 Word版含解析

这是一份2022年高中化学必修2暑期练习：4.2 资源综合利用　环境保护 Word版含解析，共15页。试卷主要包含了化学中“两裂”的比较，化学“六气”的主要成分等内容，欢迎下载使用。

目标导航]　1.了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。2.通过简单实例，了解常见高分子材料的合成，能举例说明高分子材料在生产、生活、科技等领域中的应用及发展。3.认识化学对环境保护的意义。4.了解绿色化学的含义，知道在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。

一、煤、石油和天然气的综合利用
1．从煤、石油和天然气中获得基本化工原料
(1)煤的组成和加工
①煤的组成

②煤的加工方法及产品

(2)天然气的组成和利用

(3)石油的组成和加工

提醒　煤的干馏、气化、液化，石油的裂化、裂解均是化学变化，而石油的分馏是物理变化。
2．以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
(1)三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维，这三大合成材料，主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
(2)合成高分子化合物的常见反应类型
①加聚反应：由相对分子质量小的化合物通过加成反应相互结合成相对分子质量很大的高分子化合物的反应。如nCH2===CH2CH2—CH2
注意：a.单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物，如CH2===CH2。
b．链节：高分子化合物中的最小重复单元，如—CH2—CH2—。
c．聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中的n。
②缩聚反应：由相对分子质量小的化合物通过缩合结合成相对分子质量很大的高分子化合物，同时有小分子(如H2O等)生成的反应。如：


议一议
1．判断正误，正确的打“√”错误的打“×”
(1)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源(　　)
(2)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏(　　)
(3)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一(　　)
(4)天然气的主要用途就是作燃料(　　)
(5)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
2．高分子化合物聚乙烯(CH2—CH2)的单体和链节的组成和结构都相同吗？
答案　高分子化合物的单体是形成高分子化合物的小分子，链节是高分子中的重复的结构单元。聚乙烯的单体是乙烯(CH2===CH2)，链节是“—CH2—CH2—”，二者组成相同，结构不同。
二、环境保护与绿色化学
1．环境问题
主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。根治污染的最有效途径是控制污染源。
2．“三废”污染
“三废”主要指废气、废液和废渣，大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物；工业生产中的废水往往含有复杂的成分，任意排放会导致土壤、水源的污染，需要经过多步处理才能达到排放标准；废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染和资源回收利用两个重要目的。
3．当今化学工作者面临的重要任务
(1)环境监测
(2)三废治理
(3)寻找源头治理环境污染的生产工艺等。
其中对环境情况的监测，就是对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定，提供可靠的分析数据。
4．绿色化学
绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。
议一议
加成反应和加聚反应符合绿色化学的思想，且原子利用率是100%，正确吗？
答案　正确，加成反应和加聚反应只有目标产物，无副产物，故原子利用率是100%，符合绿色化学的思想。

一、煤、石油和天然气的综合利用
例1　下列转化不属于煤或石油的综合利用的是(　　)
A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C．将煤变为煤饼作燃料
D．将石油裂解制得乙烯等化工原料
解析　煤的干馏和煤的液化属于煤的综合利用，而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率，不属于综合利用；石油裂解属于石油的综合利用。
答案　C
归纳总结
1．“三馏”比较


干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气加强热使物质分解
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离　
与蒸馏原理相同
产物
产物为混合物
产物为单一组分的纯净物
产物为沸点不同的各组分组成的混合物
反应类型
化学变化
物理变化
物理变化
2.化学中“两裂”的比较
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃
获得短链不饱和烃
3.化学“六气”的主要成分

高炉煤气
水煤气
天然气
液化石油气
焦炉气
裂解气
主要
成分
CO、CO2
H2、CO
CH4
C3H8、
C4H10
H2、CH4、
C2H4、CO
C2H4、C3H6、
C4H8、CH4
变式训练1　下列说法中错误的是(　　)
A．石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物
B．含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C．焦炭是煤干馏的一种重要产品
D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
答案　D
解析　石油通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料，但产量不高。通常采用裂化的方法，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃，提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素，并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物，可以生产芳香族化合物苯和甲苯。
二、环境保护和绿色化学
例2　化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是(　　)
A．CO2属于大气污染物
B．酸雨是pH小于7的雨水
C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成
D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧
解析　常见的大气污染物有：颗粒物、二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、碳氢化合物等。二氧化碳不属于大气污染物，A错误；酸雨是pH小于5.6的降雨，B错误；酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的，二氧化碳不会引起酸雨，C错误；全球气温变暖的温室效应，城市中的热岛效应，还有海洋中的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等其产生都和二氧化碳的排放有关系，D正确。
答案　D
归纳总结　六大环境问题
环境问题
主要污染物
主要危害
温室效应
CO2
造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等
酸雨
SO2、NOx
土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层破坏
氟氯代烷、NOx
到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害
光化学烟雾
碳氢化合物、NOx
刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡
白色污染
废弃塑料制品
①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产
②混入生活垃圾中难处理、难回收
③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡
赤潮和水华
废水中含氮、磷元素的营养物质
使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化
变式训练2　在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是(　　)
①置换反应　②化合反应　③分解反应　④取代反应　⑤加成反应　⑥加聚反应　⑦酯化反应
A．②⑤⑥ B．②④⑤ C．只有⑥ D．只有⑥⑦
答案　A
解析　据四种基本反应类型的定义即判断出只有化合反应产物唯一。在有机反应类型中，取代反应、酯化反应、水解反应的产物均不唯一，而加成产物、加聚产物唯一，反应物中的原子全部转化成期望的最终产物，即原子利用率为100%。

1．下列说法不正确的是(　　)
A．煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠
B．煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为CO和H2
C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物
D．以石油、煤和天然气为原料，可生产塑料、合成橡胶和合成纤维
答案　C
解析　植物油是由C、H、O三种元素构成的有机物，不属于碳氢化合物。
2．下列有关环境问题的说法正确的是(　　)
A．燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量
B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康
C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨
D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染
答案　A
解析　石灰石在煤燃烧过程中分解为CaO，CaO和SO2结合为CaSO3，进一步转化为CaSO4，可减少SO2污染，A正确；B项，当空气中臭氧的含量超过10－5%(体积分数)时，就会对人体、动植物及暴露在空气中的物质造成危害；C项，pH小于5.6的雨水称为酸雨；D项，含磷合成洗涤剂易造成水体富营养化，形成“水华”“赤潮”等水体污染。
3．以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是(　　)
A．发展氢能和太阳能
B．限制塑料制品的使用
C．提高原子利用率，发展绿色化学
D．尽量用纯液态有机物代替水作溶剂
答案　D
解析　所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到社会经济发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。发展氢能和太阳能、限制塑料的使用和发展绿色化学，都符合低碳经济。
4．2015年11月29日至30日，国家主席习近平出席了气候变化巴黎大会，各国就如何应对气候变化、提升经济绿色水平，实现人类可持续发展进行商讨。为达成“同呼吸，共奋斗”全国各地为治理雾霾广泛开展了一系列活动。下列活动不符合这一主题的是(　　)
A．机动车实行限行措施是减少雾霾的途径之一
B．积极推广风能、太阳能、氢能等新型能源的使用
C．通过吸收空气中CO2并利用廉价能源合成汽油可推广“绿色自由”计划
D．将秸秆焚烧可得富含钾肥的草木灰，焚烧是一种较为理想的秸秆处理办法
答案　D
解析　机动车实行限行措施可以减少雾霾，符合，A错误；推广风能、太阳能、氢能等新型能源的使用，可以降低污染，B错误；通过吸收空气中CO2并利用廉价能源合成汽油可推广“绿色自由”计划，符合，C错误；焚烧秸秆会增加雾霾的产生，不符合，D正确。
5．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．减少有毒物 D．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。

在能制得纯铜的方案中，哪一步操作会导致环境污染？__________。应增加哪些措施防止污染________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)D　(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步由于汞的沸点低、易挥发、有毒，因此会造成环境污染。

基础过关]
题组1　煤、石油、天然气的综合利用
1．有关煤的叙述中不正确的是(　　)
A．煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烃的重要来源物质
B．煤是由多种有机物组成的混合物，内含煤焦油等成分
C．煤除了含有C元素外，还含有少量的N、H、S、O等元素
D．煤等化石燃料的储量有限，节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键
答案　B
解析　该题主要考查煤的成分及利用，煤是有机物和少量无机物组成的混合物，煤焦油是煤干馏的产物之一，不属于煤本身的成分，故选B项。
2．下列石油的炼制和加工过程，属于物理变化的是(　　)
A．分馏 B．重整 C．裂化 D．裂解
答案　A
3．近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列有关说法正确的是(　　)
①石油裂解得到的汽油可与溴水反应
②石油的分馏是化学变化
③石油的分馏实验中，温度计水银球插入液面以下，因为它测的是混合液的温度
④石油分馏得到的汽油仍是混合物
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
答案　C
解析　石油的分馏是依据各物质的沸点不同经加热汽化和冷凝而分离的操作，故为物理变化，②错；石油分馏实验中，温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处，以测量馏出蒸气的温度，故③错。
4．下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置。下列叙述错误的是(　　)

A．上图实验中发生了化学变化
B．液体X的pH＞7，液体Y是黑色黏稠状的煤焦油
C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色
D．液体Y是一种纯净物
答案　D
解析　煤的干馏产物有NH3，易溶于水而呈碱性，pH>7，同时还生成了煤焦油，它的主要化学成分为芳香族化合物，是难溶于水的黏稠液体。煤干馏的气体产物中的氢气、一氧化碳具有还原性，可以还原CuO，气体产物中的C2H4可使溴水褪色。
题组2　环境保护与绿色化学
5．环境污染已成为人类社会面临的重大问题，各种污染数不胜数，下列词语与环境污染无关的是(　　)
①温室效应　②赤潮　③酸雨　④光化学污染　⑤臭氧空洞　⑥水俣病　⑦潮汐　⑧大脖子病　⑨水华
A．①③④⑨ B．⑦⑧
C．⑥⑦⑧ D．②⑤⑦
答案　B
解析　⑦潮汐是由地球自转引起的自然现象，⑧大脖子病是人体缺碘引起的，它们与环境污染无关。
6．空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。下列措施不利于“蓝天工程”建设的是(　　)
A．推广使用燃煤脱硫技术，防治污染
B．实施绿化工程，防治扬尘污染
C．研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染
D．加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应速度
答案　D
解析　以环保为主题，是一道融合多个考点的综合题。联系题给的信息“蓝天工程”，再结合选项中的“污染物质”，很容易得出正确结论。需要注意的是，学生往往忽略“不利于”三个字，而选错答案。
7．近几年来，冠以“绿色”的新概念不断产生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等，这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表达。“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列四个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是(　　)
A．MgMg(NO3)2
B．MgMgCl2Mg(OH)2Mg(NO3)2
C．MgMgOMg(NO3)2
D．MgMgSO4Mg(NO3)2
答案　C
解析　据题意，“绿色化学”要求从经济、环保和技术三个方面设计可行的化学反应。从经济角度考虑，B项最不符合，除Mg外还用了三种试剂；D项不符合，用了两种较贵的试剂浓硫酸和Ba(NO3)2。从环保角度考虑，A、D两项分别产生了污染环境的氮氧化物和SO2，B项也使用了会对环境造成污染的Cl2。从技术角度看，D项中Ba(NO3)2溶液的加入量较难控制。综上所述，可知只有C项符合“绿色化学”的要求。
8．“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应符合绿色化学概念的是(　　)
A．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
B．制CuSO4：2Cu＋O22CuO
CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O
C．制Cu(NO3)2：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
D．制Cu(NO3)2：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
答案　B
解析　本题考查有关浓硫酸和硝酸与金属反应的产物特点、制取方案的优化和绿色化学知识。思考时注意反应物和产物的物理、化学性质，考虑其是否会带来污染、是否额外消耗能量、是否有腐蚀性、毒性、爆炸危险以及成本等，注意采用对比的方法。在选项A、C、D的产物中有二氧化硫和氮氧化物，有毒且污染环境，硫酸和硝酸的利用率低。而B选项没有气体产物，无污染物排放，硫酸的利用率高。
能力提升]
9．能源“非石油化”是战略目标，发展以CH4、CO2等为原料的“C1化学”成为当今化工生产的必然趋势。通常天然气中含有H2S等有毒气体，下面为天然气合成氨的工艺流程。

(1)合成氨的原料之一为氮气，该流程中为合成氨提供氮气的物质是__________。
(2)①处加入Fe2O3·H2O的目的是___________________________________________。
(3)②处CH4与H2O(g)反应生成CO2、H2，反应的化学方程式是___________________。
(4)③处一般加入K2CO3溶液以吸收CO2，K2CO3溶液与CO2反应生成碳酸氢钾(KHCO3)，该反应的化学方程式是___________________________________________。
(5)该流程中参与循环的物质是__________。
答案　(1)空气　(2)除去H2S　(3)CH4＋2H2O(g)===CO2＋4H2　(4)K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3　(5)Fe2O3·H2O
解析　(1)从流程图可看出，为合成氨提供氮气的物质是空气。(2)天然气中含有的H2S气体是有毒的气体，不能排放到大气中，通过加入Fe2O3·H2O生成硫化亚铁除去。(3)CH4与H2O(气)反应生成CO2、H2，根据质量守恒定律，反应的化学方程式是CH4＋2H2O(g)===CO2＋4H2。(4)K2CO3溶液与CO2反应生成碳酸氢钾(KHCO3)，根据质量守恒定律，反应的化学方程式是K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3。(5)在该流程中加入了Fe2O3·H2O，最后又生成了Fe2O3·H2O，所以该流程中参与循环的物质是Fe2O3·H2O。
10．下图是实验室干馏煤的装置图：

(1)指出图中仪器名称：a.________，d.________。
(2)仪器d的作用是________________________________________，
c中液体有________和________，其中无机物里溶有________，可用________检验出来。有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体主要成分有_______________________________(填化学式)，
火焰的颜色是________。
答案　(1)酒精喷灯　烧杯
(2)盛装冷水对蒸气进行冷却　粗氨水　煤焦油　氨　酚酞溶液(答案合理即可)　分馏
(3)H2、CH4、CH2===CH2、CO　淡蓝色
解析　本题是关于煤干馏的实验，根据煤干馏的主要产品，b中得到的应是焦炭，c中得到的应是粗氨水和煤焦油，e处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞溶液等检验；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，应用分馏的方法分离；焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2===CH2，燃烧时呈淡蓝色火焰。
11．酸雨形成的原理之一可简示如下：

请回答下列问题：
(1)A物质的化学式为___________________________________________，
B物质的化学式为__________。
(2)三个反应中，不属于氧化还原反应的是__________(填序号)。
(3)SO2中硫元素显＋4价，它可以降低到0价，利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的________(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2，达到减少污染的目的。
(4)雨水的pH