【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行鑒別。 5．近期我國冀東渤海灣發(fā)現(xiàn)儲量達 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，本部分單獨裝訂成活頁裝，請做課時作業(yè) 26 第 2課時 環(huán)境保護與綠色化學(xué) 一、環(huán)境問題和環(huán)境保護 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 ” 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 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引起的，但自然活動如火山、地震、海嘯、氣候異常、森林火災(zāi)等自然災(zāi)害也會造成環(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)濟活動。人類通過生產(chǎn)，從環(huán)境中輸入物質(zhì)和能量，人類通過消費活動，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，就會影響環(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。它嚴重制約著社會的發(fā)展，不僅使人類社會的文明進程受到影響，而且使人類自身的生存也受到嚴重的威脅。如何正確地認識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，走可持續(xù)發(fā)展之路。 環(huán)境保護是指采取社會的、技術(shù)的、經(jīng)濟的綜合措施，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，促進經(jīng)濟和保障人類社會的持續(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動車排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素。降水酸度 pH，將會對森林、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)廢舊塑料易被動物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動物死亡； (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、碳氫化合物造成的，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 (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 原子經(jīng)濟要求反應(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)濟百分數(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)濟百分數(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)濟反應(yīng)已成為綠色化學(xué)研究的熱點之一。 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)濟新方法。此外，針對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，在用催化過程生產(chǎn)的各種有機化學(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一步轉(zhuǎn)化所需的官能團和反應(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是：對設(shè)備的腐蝕嚴重、對人身危害和產(chǎn)生廢渣、污染環(huán)境。為了保護環(huán)境，多年來國外正從分子篩、雜多酸、超強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)性有機化合物 (VOC)，其在使用過程中有的會引起地面臭氧的形成，有的會引起水源污染，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，是保護環(huán)境的一個長遠的發(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，由于其同時解決了多個環(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，在提供熱量的同時產(chǎn)生大量的 ________、 ________等氣體物質(zhì)，造成嚴重的大氣污染； (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選項的殺蟲劑只對目標(biāo)昆蟲有作用，對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選項石油化工原料的使用會產(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選項大部分有機溶劑往往有一定毒性，生產(chǎn)出可用水代替的有機溶劑原料，會大大降低有機溶劑帶來的污染。而 D選項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