【正文】 A．石油是一些不飽和烴的混合物 B．石油是各種烷烴和烯烴的混合物 C．石油是各種飽和烴的混合物 D．石油是各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴的混合物 答案： D 石油是多種烴組成的混合物，其主要成分是烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，經(jīng)過裂化、裂解后可生成一些不飽和烴。 4．可用來鑒別裂化汽油和直餾汽油的試劑是 ( ) A．乙醇 B．溴的四氯化碳溶液 C． NaOH溶液 D．鹽酸 答案： B 裂化汽油和直餾汽油的主要區(qū)別在于裂化汽油含有不飽和烴，可用溴的四氯化碳溶液進(jìn)行鑒別。 5．近期我國冀東渤海灣發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量達(dá) 10億噸的大型油田。下列關(guān)于石油的說法正確的是 ( ) A．石油屬于可再生礦物能源 B．石油主要含有碳、氫兩種元素 C．石油的裂化是物理變化 D．石油分餾的各餾分均是純凈物 答案： B 石油屬于化石燃料，屬于不能再生能源；石油裂化是化學(xué)變化；石油分餾的各餾分均是混合物。 為方便教學(xué)使用，本部分單獨(dú)裝訂成活頁裝，請(qǐng)做課時(shí)作業(yè) 26 第 2課時(shí) 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué) 一、環(huán)境問題和環(huán)境保護(hù) 環(huán)境問題主要是指人類不合理地 ____________________________而造成的________________，以及 ________________________所造成的環(huán)境污染。列舉如下：大氣污染主要來自 __________________和 ___________________________及其攜帶的________。 __________和 __________是形成酸雨的主要物質(zhì)。含磷、氮的大量污水任意排放，會(huì)出現(xiàn) ________、 ________等水體污染問題。 二、綠色化學(xué) 綠色化學(xué)的核心是 __________________________________________________?！?原子經(jīng)濟(jì) ” 是 ________________________________________________________。原子利用率＝ _________________________________________。 自 學(xué) 導(dǎo) 引 開發(fā)和利用自然資源 生態(tài)環(huán)境破壞 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活 化石燃料的燃燒 工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣 顆粒物 硫氧化物 氮氧化物 水化 赤潮 利用化學(xué)原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染 反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，這時(shí)的原子利用率為 100% 期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比 一、環(huán)境、環(huán)境污染和環(huán)境保護(hù) 環(huán)境是指圍繞著人群的空間及其中可以直接、間接影響人類生活和發(fā)展的各種自然因素和社會(huì)因素的總體。 一種狀態(tài)由潔凈變污濁的過程叫污染。環(huán)境污染即指環(huán)境變得不清潔、污濁、骯臟或其他方面的不潔凈的狀態(tài)。 環(huán)境污染主要是由人類活動(dòng)引起的，但自然活動(dòng)如火山、地震、海嘯、氣候異常、森林火災(zāi)等自然災(zāi)害也會(huì)造成環(huán)境污染。 環(huán)境污染絕大多數(shù)來自于人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。人類通過生產(chǎn)，從環(huán)境中輸入物質(zhì)和能量，人類通過消費(fèi)活動(dòng)，將廢棄物輸出給環(huán)境。環(huán)境本身是有一定的自凈能力的，但是當(dāng)廢棄物產(chǎn)生量越來越大，超過環(huán)境的自凈能力時(shí)，就會(huì)影響環(huán)境，造成環(huán)境污染。 環(huán)境污染可以通過食物鏈在生物體內(nèi)不斷遷移、轉(zhuǎn)化和富集。物質(zhì)在整個(gè)生物圈的遷移、轉(zhuǎn)化是沒有國界的，因此環(huán)境污染也是沒有國界的。 規(guī) 律 技 巧 地球上的環(huán)境問題可概括為： ① 全球變暖； ② 臭氧層破壞； ③ 酸雨； ④ 生物多樣性減少； ⑤ 森林銳減； ⑥ 土地荒漠化； ⑦ 水質(zhì)污染； ⑧ 海洋污染； ⑨ 大氣污染；⑩ 固體廢棄物污染。其中，全球變暖 (溫室效應(yīng) )、酸雨和臭氧層破壞被稱為當(dāng)代三大環(huán)境問題。 環(huán)境問題已成為全人類所面臨的生存和發(fā)展問題。它嚴(yán)重制約著社會(huì)的發(fā)展，不僅使人類社會(huì)的文明進(jìn)程受到影響，而且使人類自身的生存也受到嚴(yán)重的威脅。如何正確地認(rèn)識(shí)和處理人與自然的關(guān)系，主要取決于人類自己。因此全人類都應(yīng)該重視環(huán)境保護(hù)，走可持續(xù)發(fā)展之路。 環(huán)境保護(hù)是指采取社會(huì)的、技術(shù)的、經(jīng)濟(jì)的綜合措施，合理利用自然資源，防止環(huán)境污染與破壞，以求保持和發(fā)展生態(tài)平衡，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和保障人類社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。 二、典型的環(huán)境污染 1．溫室效應(yīng) 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活燃燒含碳化合物導(dǎo)致二氧化碳含量升高，造成全球氣溫上升，水位上升，陸地面積減少。 2．赤潮 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) (如石油化工、煉焦、化肥等 )的廢水中所含的氮磷元素導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，從而使藻類大量繁殖，消耗水中大量的溶解氧，水質(zhì)腐敗變質(zhì)、變臭，水生生物因缺氧死亡或被污染。淡水中叫水華，海水中叫赤潮。 3．酸雨 煤炭燃燒排放的二氧化硫和機(jī)動(dòng)車排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素。降水酸度 pH，將會(huì)對(duì)森林、農(nóng)作物和材料、建筑物產(chǎn)生明顯損害。 4．臭氧空洞 氟氯代烴等物質(zhì)的排放，使臭氧層被破壞。臭氧層被大量破壞后，吸收紫外線輻射的能力大大減弱，導(dǎo)致到達(dá)地球表面的紫外線明顯增多，給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來多方面的危害。 5．白色污染 生活生產(chǎn)中拋棄使用后的難降解的塑料制品造成的，它們的主要危害： (1)廢舊塑料混在土壤中影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)； (2)廢舊塑料易被動(dòng)物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動(dòng)物死亡； (3)混入生活垃圾中的廢塑料很難處理、回收，不易分解。 6．光化學(xué)煙霧 主要是由氮氧化物、碳?xì)浠衔镌斐傻?，能刺激人體器官使人生病甚至死亡。 三、綠色化學(xué) 1．含義 “ 綠色化學(xué) ” 可以詮釋為環(huán)境友好化學(xué)，它的核心內(nèi)涵是在反應(yīng)過程和化工生產(chǎn)中，盡量減少或徹底消除使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)。它研究對(duì)環(huán)境沒有任何副作用的化學(xué)試劑、化學(xué)制品和化學(xué)工藝。 2． “ 綠色化學(xué) ” 的特點(diǎn) (1)開發(fā)綠色反應(yīng)，將原子利用率提高到 100%。 (2)使用無毒、無害的原料、催化劑、溶劑。 (3)開發(fā)綠色工藝。 (4)開發(fā)和生產(chǎn)綠色產(chǎn)品。 3．原子經(jīng)濟(jì) 原子經(jīng)濟(jì)要求反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)變成最終產(chǎn)物，原子利用率達(dá)到 100%，也就是說在化學(xué)反應(yīng)過程中不產(chǎn)生任何廢物?；瘜W(xué)反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)好壞用原子利用率來衡量： 由于反應(yīng)中生成的副產(chǎn)物通常并不清楚或者不易確定，故有人提出 “ 原子經(jīng)濟(jì)百分?jǐn)?shù) ” 概念： 原子利用率 ＝ 期望產(chǎn)物的式量期望產(chǎn)物的式量＋廢棄副產(chǎn)物的式量 100% 原子經(jīng)濟(jì)百分?jǐn)?shù)＝ 被利用的原子的總式量使用的所有反應(yīng)物的總式量 100% 四、綠色化學(xué)的進(jìn)展 綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)。綠色化學(xué)是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)。近年來這方面的研究主要是圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化開展的。 綠色化學(xué)即是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對(duì)人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生。綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)。不再生產(chǎn)廢物，不再處理廢物。 開發(fā)新的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)已成為綠色化學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。 EniChem公司采用鈦硅分子篩催化劑，將環(huán)己酮、氨、過氧化氫反應(yīng)，可直接合成環(huán)己酮肟，取代由氨氧化制硝酸、硝酸根離子在鉑、鈀貴金屬催化劑上用氫還原制備羥胺，羥胺再與環(huán)己酮反應(yīng)合成環(huán)己酮肟的復(fù)雜技術(shù)路線，并已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。另外，環(huán)氧丙烷是生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料的重要原料，傳統(tǒng)上主要采用二步反應(yīng)的氯醇法，不僅使用危險(xiǎn)的氯氣，而且還產(chǎn)生大量含氯化鈣的廢水，造成環(huán)境污染。國內(nèi)外均在開發(fā)鈦硅分子篩催化氧化丙烯制環(huán)氧丙烷的原子經(jīng)濟(jì)新方法。此外，針對(duì)鈦硅分子篩催化反應(yīng)體系，開發(fā)與反應(yīng)匹配的工藝和反應(yīng)器仍是今后努力的方向。 提高烴類氧化反應(yīng)的選擇性。烴類選擇性氧化在石油化工中占有極其重要的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在用催化過程生產(chǎn)的各種有機(jī)化學(xué)品中，選擇催化氧化生產(chǎn)的產(chǎn)品約占 25%。烴類選擇性氧化為強(qiáng)放熱反應(yīng)，目的產(chǎn)物大多是熱力學(xué)上不穩(wěn)定的中間化合物，在反應(yīng)條件下很容易被進(jìn)一步深度氧化為二氧化碳和水，其選擇性是各類催化反應(yīng)中最低的。這不僅造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，而且給產(chǎn)品的分離和純化帶來很大困難，使投資和生產(chǎn)成本大幅度上升。所以，控制氧化反應(yīng)深度，提高目的產(chǎn)物的選擇性始終是烴類選擇氧化研究中最具挑戰(zhàn)性的難題。 采用無毒、無害的原料。為使制得的中間體具有進(jìn)一步轉(zhuǎn)化所需的官能團(tuán)和反應(yīng)性，在現(xiàn)有化工生產(chǎn)中仍使用劇毒的光氣和氫氰酸等作為原料。為了人類健康和社區(qū)安全，需要用無毒無害的原料代替它們來生產(chǎn)所需的化工產(chǎn)品現(xiàn)已開發(fā)成功。 采用無毒、無害的催化劑。目前烴類的烷基化反應(yīng)一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸催化劑，這些液體催化劑的共同缺點(diǎn)是：對(duì)設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重、對(duì)人身危害和產(chǎn)生廢渣、污染環(huán)境。為了保護(hù)環(huán)境，多年來國外正從分子篩、雜多酸、超強(qiáng)酸等新型催化材料中大力開發(fā)固體酸烷基化催化劑。 采用無毒、無害的溶劑。大量的與化學(xué)品制造相關(guān)的問題不僅來源于原料和產(chǎn)品，而且源自于其制造過程中使用的物質(zhì)。最常見的是在反應(yīng)介質(zhì)、分離和配方中所用的溶劑。當(dāng)前廣泛使用的溶劑是揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)，其在使用過程中有的會(huì)引起地面臭氧的形成，有的會(huì)引起水源污染，因此，需要限制這類溶劑的使用。采用無毒無害的溶劑代替揮發(fā)性有機(jī)化合物作溶劑已成為綠色化學(xué)的重要研究方向。 利用可再生的資源合成化學(xué)品。利用生物量 (生物原料 )代替當(dāng)前廣泛使用的石油合成化學(xué)品，是保護(hù)環(huán)境的一個(gè)長遠(yuǎn)的發(fā)展方向。利用生物或農(nóng)業(yè)廢物如多糖類制造新型聚合物的工作，由于其同時(shí)解決了多個(gè)環(huán)保問題，因此引起人們的特別興趣。其優(yōu)越性在于聚合物原料單體實(shí)現(xiàn)了無害化，生物催化轉(zhuǎn)化方法優(yōu)越。 典 例 導(dǎo) 析 【 例 1】 已知煤的近似結(jié)構(gòu)模型為： (1)從煤的結(jié)構(gòu)模型來看，煤是工業(yè)上獲得 ________烴的重要來源； (2)我國大約 70%的煤是直接用于燃燒的，從煤的結(jié)構(gòu)模型來看，在提供熱量的同時(shí)產(chǎn)生大量的 ________、 ________等氣體物質(zhì)，造成嚴(yán)重的大氣污染； (3)“ 型煤 ” 技術(shù)的原理是利用固硫劑在燃燒過程中生成穩(wěn)定的硫酸鹽，下列物質(zhì)中適宜于作固硫劑的是 ________； A．氯化鈣 B．氧化鈣 C．硫酸鈣 D．氫氧化鈣 (4)某 “ 型煤 ” 生產(chǎn)廠利用石灰石作固硫劑，試用化學(xué)方程式表示其 “ 固硫 ” 過程： ______________________________________________________________， ______________________________________________________________。 【解析】 (1 ) 煤結(jié)構(gòu)中含有較多的苯環(huán)，隔絕空氣給煤加強(qiáng)熱可以使它分解，從而獲得芳香烴。 (2 ) 煤結(jié)構(gòu)中含有 S 和 N ，所以直接燃煤能產(chǎn)生 SO 2 和氮氧化物，污染環(huán)境。 (3 ) 煤燃燒產(chǎn)生 SO 2 ，固硫過程是使其生成穩(wěn)定的硫酸鹽，所以固硫劑可選用氧化鈣或氫氧化鈣。固硫反應(yīng)分別為： SO 2 ＋ Ca O ==== =高溫Ca S O 3 2 Ca S O 3 ＋ O 2 ==== =高溫2 Ca S O 4 ； Ca (O H ) 2 ＋ SO 2 == = Ca S O 3 ＋ H 2 O 2 Ca S O 3 ＋ O 2 ==== =高溫2 Ca S O 4 (4 ) 若利用石灰石作固硫劑，則發(fā)生的反應(yīng)可表示為： Ca CO 3 ==== =高溫Ca O ＋ CO 2 ↑ ， 2 Ca O ＋ 2 S O 2 ＋ O 2 ==== =高溫2 Ca S O 4 【答案】 (1 ) 芳香 (2 ) 二氧化硫 氮氧化物 (3 )B 、 D (4 )C a C O 3 ==== =高溫 C a O ＋CO 2 ↑ 2 C a O ＋ 2 S O 2 ＋ O 2 ==== =高溫 2 C a S O 4 變式訓(xùn)練 1 環(huán)境污染已成為人類社會(huì)面臨的重大威脅，各種污染數(shù)不勝數(shù)。下列名詞與環(huán)境污染無關(guān)的是 ( ) ① 溫室效應(yīng) ② 赤潮 ③ 酸雨 ④ 光化學(xué)污染 ⑤ 臭氧空洞 ⑥ 水俁病 ⑦ 潮汐 ⑧ 大脖子病 ⑨ 水華 A． ②⑨ B． ⑦⑧ C． ⑥⑦⑧ D． ②⑤⑦ 答案： B ① 、 ③ 和 ④ 與化石燃料的燃燒造成的污染有關(guān)， ② 、 ⑥ 和 ⑨ 與水體污染有關(guān)， ⑤ 是氟氯烴污染， ⑦ 是自然現(xiàn)象， ⑧ 是病人體內(nèi)缺碘造成的。 【 例 2】 下列敘述中違背 “ 綠色化學(xué) ” 含義的是 ( ) A．研制新的殺蟲劑，使它只對(duì)目標(biāo)昆蟲有毒殺作用，并能經(jīng)生物降解為無毒物質(zhì) B．使用生物制品 (如用生物發(fā)酵制取乙醇 )取代石油化工原料 C．生產(chǎn)出可用水代替有機(jī)溶劑的原料 D．大量使用聚苯乙烯等原料代替木材生產(chǎn)包裝盒、快餐盒等，減少木材使用量 【 解析 】 綠色化學(xué)是預(yù)防污染。 A選項(xiàng)的殺蟲劑只對(duì)目標(biāo)昆蟲有作用，對(duì)其他生物沒有毒害作用，并能降解為無毒物質(zhì)，屬于綠色化學(xué)。 B選項(xiàng)石油化工原料的使用會(huì)產(chǎn)生很多降解困難的物質(zhì)而造成環(huán)境污染，而使用生物制品便可解決不可降解的問題。 C選項(xiàng)大部分有機(jī)溶劑往往有一定毒性，生產(chǎn)出可用水代替的有機(jī)溶劑原料，會(huì)大大降低有機(jī)溶劑帶來的污染。而 D選項(xiàng)聚苯乙烯是難降解材料，雖然減少木材的使用量，但造成環(huán)境破壞。 【 答案 】 D 變式訓(xùn)練 2 “ 預(yù)防污染