2019届一轮复习人教版环境保护与绿色化学海水资源的开发利用学案

2019届一轮复习人教版环境保护与绿色化学海水资源的开发利用学案

第5讲　环境保护与绿色化学　海水资源的开发利用 考纲要求 ‎1.了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。‎ ‎2.了解科学、技术、社会的相互关系(如化学与生活、材料、能源、环境、生命过程、信息技术的关系等)。‎ ‎3.了解在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。‎ 考点一　海水资源的综合利用 ‎1．水资源的利用 ‎2．化学资源的开发利用 ‎ (1)氯碱工业 电解NaCl溶液：(写出化学方程式，下同)‎ ‎①2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；‎ ‎②产物制盐酸：H2＋Cl22HCl；‎ ‎③制漂白液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。‎ ‎(2)海水提镁 海水Mg(OH)2MgCl2(溶液)MgCl2·6H2OMgCl2Mg。‎ ‎(3)海水提溴 海水(酸化)Br2HBrBr2(液)。‎ ‎【感悟测评】 ‎ ‎　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)海水的淡化方法中没有涉及化学变化。(　　)‎ ‎(2)电解饱和食盐水，电解熔融NaCl都能得到氯气。(　　)‎ ‎(3)海水制镁可电解MgCl2溶液实现。(　　)‎ ‎(4)海水提溴过程中只涉及了两次氧化还原反应。(　　)‎ ‎(5)海带中得到碘既有化学变化，也有物理变化。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√‎ ‎　从海水中提取镁的工艺流程 考向一　从海水中提取镁 ‎1．(2018·泰安模拟)从海水中提取镁，正确的方法是(　　)‎ A．海水Mg(OH)2Mg B．海水MgCl2溶液―→MgCl2晶体Mg C．海水Mg(OH)2MgOMg D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2·6H2O―→MgCl2(熔融)Mg 解析：从海水中提取镁时，首先用石灰乳将海水中的Mg2＋沉淀出来，然后再用盐酸将其溶解得到MgCl2溶液，从MgCl2溶液中冷却结晶得到MgCl2·6H2O，在HCl气流中加热MgCl2·6H2O得到无水MgCl2，最后电解熔融MgCl2得到单质Mg。‎ 答案：D ‎2．(2018·天津南开中学月考)海水中蕴藏着丰富的资源，海水综合利用的示意图如下：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ ‎①通过氯碱工业可生产的产品有NaOH、NaClO、盐酸等 ‎②除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋等杂质，加入试剂及相关操作顺序可以是：NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤→盐酸 ‎③可将MgCl2·6H2O晶体在空气中直接加热脱水得到较纯净的无水MgCl2‎ ‎④电解MgCl2溶液可制取金属镁 A．①③　　 B．②④‎ C．③④　　　 D．①②‎ 解析：①氯碱工业的主要产品是氢氧化钠和氯气，延伸产品可以有NaClO、盐酸等，正确；②加入过量的氢氧化钠溶液可以将镁离子沉淀，加入过量的氯化钡溶液可以将硫酸根离子沉淀，加入过量的Na2CO3溶液可以将Ca2＋、Ba2＋沉淀，正确；③若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是MgO，错误；④镁是活泼金属，工业上用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，错误。‎ 答案：D 考向二　从海水中提取溴、碘 ‎3．海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐、淡水和溴的过程如下：‎ ‎(1)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原成Br－，其目的为______________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(2)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为____________________________________________‎ ‎_________________________________________________________，‎ 由此反应可知，除要保护环境外，在工业生产中应解决的主要问题是__________________________________________________。‎ 解析：(1)海水中溴离子的含量低，步骤Ⅱ的目的是将低浓度的含溴物质浓缩(或富集)。(2)用SO2水溶液吸收Br2：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，反应产生大量的酸，会腐蚀设备。‎ 答案：(1)富集溴元素 ‎(2)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－　强酸对设备的严重腐蚀 ‎4．溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：‎ 干海带海带灰水溶液―→碘单质 下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．碘元素在海水中也有游离态存在 B．在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2‎ C．操作a是结晶或重结晶 D．b是提纯操作，常用蒸馏或分馏 解析：碘在海水中只以化合态(I－)存在，没有游离态。操作a是萃取，操作b是分液，然后才是蒸馏等操作。‎ 答案：B ‎5．工业海水提溴、实验室海带提碘过程中发生的主要反应有：‎ ‎①Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2‎ ‎②Br2＋SO2＋2H2O===2Br－＋SO＋4H＋‎ ‎③H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O 根据上述反应作出如下判断，其中正确的是(　　)‎ A．三个反应都属于氧化还原反应，且①还属于置换反应 B．Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱 C．①中溴元素被还原，②中溴元素被氧化 D．③中每有1 mol 电子转移，会生成1 mol I2‎ 解析：根据反应①②③不能判断Cl2、Br2的氧化性强于I2的氧化性，B项错误；①中溴元素被氧化，②中溴元素被还原，C项错误；③中每有2 mol 电子转移，会生成1 mol I2，D项错误。‎ 答案：A ‎ 考点二　环境保护和绿色化学 ‎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的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。‎ ‎2．常见环境污染问题 ‎3．环境保护的措施 ‎(1)工业废气和携带颗粒物的回收利用。‎ ‎(2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含氮、磷洗涤剂。‎ ‎(3)回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。‎ ‎4．绿色化学 ‎(1)核心 绿色化学的核心就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。又称为“环境友好化学”“清洁化学”。‎ ‎(2)原子经济 原子经济要求反应物的原子全部转化成期望的最终产物，原子的利用率达到100%，也就是说在化学反应中不产生任何废物。‎ ‎【多维思考】‎ ‎1．电视中常说的PM2.5，你认为属于何种污染？‎ 提示：PM2.5属于可吸入颗粒。‎ ‎2．符合“绿色化学”要求的化学反应类型有哪些？‎ 提示：化合反应、加成反应和加聚反应。‎ ‎1．主要的大气污染物及其危害 大气污染物 主要成分 危害 颗粒物(如PM2.5)‎ 大气中液体、固体状颗粒物，又称飘尘 加重呼吸道疾病，其他有害气体转化的催化剂 S的氧化物 SO2、SO3‎ 酸雨 N的氧化物 NO、NO2‎ 光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层 C的氧化物 CO 降低血液的输氧能力 碳氢化合物 CH4、C2H6等 温室效应、光化学烟雾 氟氯代烷 CF3Cl(氟利昂)等 温室效应，破坏臭氧层 ‎2.绿色化学的特征 ‎(1)采用无毒、无害的原料。‎ ‎(2)在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；‎ ‎(3)产品应该是环境友好的；‎ ‎(4)具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。‎ 考向一　环境污染分类与防治 ‎1．下列说法不正确的是(　　)‎ A．在空气质量报告的各项指标中，有二氧化硫和二氧化氮的指数 B．对煤燃烧后形成的烟气脱硫是防治酸雨的措施之一，石灰法是目前应用最广泛的废气脱硫方法 C．大气中二氧化硫和二氧化氮超标会形成酸雨，正常雨水的pH为7，酸雨的pH小于7‎ D．汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，主要成分是氮氧化物、一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物和颗粒物等 解析：只有pH<5.6的降水才称为酸雨，C项不正确。‎ 答案：C ‎2．(2018·重庆三模)2017年“六·五”世界环境日，中国主题为“人人参与创造绿色家园”，下列有关污染的说法不正确的是(　　)‎ A．“可燃冰”是一种埋藏在深海下面的燃料，是甲烷和水在高压和低温的条件下形成的，大量使用“可燃冰”不会加剧“温室效应”‎ B．农药、化肥的大量施用会导致水体富营养化 C．使用可降解的塑料袋可以缓解“白色污染”‎ D．空气中SO2的含量升高会引起“酸雨”，“酸雨”的pH＜5.6‎ 解析：可燃冰燃烧会生成二氧化碳，加剧温室效应，A错误；化肥和农药中含有的元素能促进水生藻类的生长，所以大量施用会导致水体富营养化，B 正确；塑料制品引起的污染就是白色污染，因为塑料很难降解，而使用可降解的塑料袋可以缓解这一问题，C正确；只有pH小于5.6的雨水才称为酸雨，二氧化硫是导致酸雨的主要物质，D正确。‎ 答案：A 考向二　绿色化学 ‎3．(2018·河北邢台一中月考)绿色化学工艺的特点可以用原子经济化、原料绿色化、催化剂绿色化、溶液绿色化、产品绿色化等来形象地概括。下列说法不符合绿色化学理念的是(　　)‎ A．无机化工生产中使用H2O2代替KClO3作氧化剂 B．生产过程中选用催化剂只需考虑能加快反应即可 C．物质合成中使用无毒、无害的原料或可再生资源 D．有机化工生产中所需溶剂尽量不选择苯、氯仿等有机物 解析：过氧化氢作氧化剂还原产物为水，无污染，符合绿色化学的理念；选择催化剂既要考虑能加快反应的速率，又要考虑反应物的转化率，是否符合原子经济化，是否有毒等，故B不符合绿色化学理念；物质合成中使用无毒、无害的原料或可再生资源，符合绿色化学的理念；苯、氯仿等有机物有毒，有机化工生产中所需溶剂尽量不选择它们，符合绿色化学的理念。‎ 答案：B ‎4．(2017·高考全国卷Ⅲ)化学与生活密切相关。下列说法错误的是(　　)‎ A．PM2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物 B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染 C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放 D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料 解析：燃煤中加入CaO与SO2反应生成CaSO3，并进一步被氧化为CaSO4从而减少SO2的排放。CaO不能减少温室气体CO2的排放，故选C。‎ 答案：C ‎ ‎ ‎1．(2015·高考全国卷Ⅰ)我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指(　　)‎ A．氨水　　　　　　　　 B．硝酸 C．醋 D．卤水 解析：根据所给四种物质的氧化性的强弱可判断，该“强水”为硝酸，硝酸具有强氧化性，可溶解大部分金属。‎ 答案：B ‎2．(2017·高考北京卷)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　　)‎ A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体 B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应 C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物 D．③的气体产物中检测出CO2‎ ‎，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 解析：A.①中的碎玻璃不与浓硝酸反应，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸受热分解产生了二氧化氮和氧气，因此A描述正确；B.通过A分析可知，浓硝酸受热可以分解产生二氧化氮和氧气，所以②中红棕色气体可能来源于硝酸分解，因此B描述正确；C.实验③中木炭没有与浓硝酸接触，浓硝酸没有被加热，生成的红棕色气体二氧化氮只能是挥发出的硝酸蒸气与红热木炭反应、或是挥发出的硝酸受热分解，从生成的二氧化氮看，都是来源于HNO3中＋5价氮元素，所以红棕色气体是还原产物，C描述正确；D.对照C的分析，硝酸分解不可能生成CO2，CO2只能来源于木炭，但是实验③中也可能是红热的木炭与空气中的氧气反应产生二氧化碳，D描述错误。‎ 答案：D 知识串联讲座(四)　元素的单质及其化合物之间的转化 元素的单质及共化合物之间的转化，按其呈现形式分为直线形转化和三角形转化两类。‎ ‎1．直线形转化关系类 ABCD(酸或碱)‎ ‎(1)NH3(或N2)NONO2HNO3‎ ‎(2)H2S(或S)SO2SO3H2SO4‎ ‎(3)C(或CH4)COCO2H2CO3‎ ‎(4)NaNa2ONa2O2NaOH ‎2．三角转化类 ‎【典例】　(2018·临沂高三月考)已知甲、乙、丙、丁四种无机物均由短周期元素组成，且它们之间的转化关系如下图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．甲一定为单质 B．丙一定为氧化物 C．丁一定为酸 D．甲、乙、丙、丁相对分子质量之差一定为16或16的倍数 解析：甲是单质也可能是氢化物，丁可能为酸或NaOH，甲与乙不一定相差16，而丙与丁更不能相差16。‎ 答案：B ‎【专项训练】‎ ‎1．A、B、C、D、E均含有同一种短周期元素，其中A是单质，B常温下是气态氢化物，C、D是氧化物，E是D和水反应的产物。下表所列各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是 (　　)‎ 物质编号 物质转化关系 A D E ‎①‎ Si SiO2‎ H2SiO3‎ ‎②‎ N2‎ NO2‎ HNO3‎ ‎③‎ S SO3‎ H2SO4‎ ‎④‎ Na Na2O2‎ NaOH A.①②　　　　　 B．②③‎ C．③④ D．①④‎ 解析：Si不能实现C到D的转化，Na不能实现A到B的转化，故①④错误。②中B为NH3，C为NO，③中B为H2S，C为SO2，均能实现图中转化，故选B。‎ 答案：B ‎2．(2018·天津模拟)能实现下列物质间直接转化的元素是(　　)‎ 单质氧化物酸或碱盐 A．硅 B．硫 C．铜 D．铁 解析：S与O2生成SO2，SO2再与H2O生成H2SO3，H2SO3可以与NaOH生成Na2SO3，B项正确。A项中的氧化物SiO2，C项中的氧化物CuO、D项中的氧化物Fe2O3或Fe3O4均不与H2O反应，故错误。‎ 答案：B ‎3．(2018·长沙模拟)已知X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖粉末变黑。A与X反应的转化关系如图所示，其中反应条件及部分产物均已略去，则下列有关说法正确的是(　　)‎ A．X使蔗糖变黑的现象主要体现了X的强氧化性 B．若A为铁，则足量A与X在室温下即可完全反应 C．若A为碳单质，则将C通入少量的澄清石灰水，一定可以观察到白色沉淀产生 D．工业上，B转化为D的反应条件为加热、常压、使用催化剂 解析：由“X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖粉末变黑”可推知X为浓硫酸，结合框图分析可推知B为SO2，D为SO3。使蔗糖变黑的现象主要体现浓硫酸的脱水性，A不正确；铁在室温下遇浓硫酸钝化，需加热才能继续发生反应，B不正确；若A为碳单质，则C为CO2，CO2气体过量时，生成碳酸氢钙溶液，观察不到白色沉淀产生，C不正确。‎ 答案：D ‎4．A、B、C、D、E、F六种物质在一定条件下有如图所示的相互转化关系，所有反应物和生成物均已给出。‎ ‎(1)若反应①、②、③均为水溶液中的置换反应，A、D、E为卤素单质，则A、D、E的化学式分别为______________、____________、____________。‎ ‎(2)若B是水，C是生产生活中应用最广泛的金属所对应的一种具有磁性的黑色氧化物，D是相同条件下密度最小的气体，E是一种无色、无味的有毒气体，则反应①的化学方程式是__________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(3)若B为一种淡黄色固体，绿色植物的光合作用和呼吸作用可实现自然界中D和E的循环，则反应①的离子方程式是__________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ 在反应③中，若生成1 mol D，则转移电子的物质的量为 ____________。‎ 解析：(1)从图中可看出A和E能置换D，E能置换A，所以A为Br2，D为I2，E为Cl2。‎ ‎(2)磁性的黑色氧化物为Fe3O4，此题目中A＋B―→C＋D一定是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。‎ ‎(3)淡黄色的固体可以是Na2O2或S粉，根据后面的叙述，应为Na2O2，则D为O2，每生成1 mol O2应转移2 mol电子，注意氧元素是由－1价变为0价。‎ 答案：(1)Br2　I2　Cl2　(2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2‎ ‎(3)2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑　2 mol