资源简介

考点22
环境保护与绿色化学
海水资源的开发利用
一、环境污染
1．酸雨
（1）酸雨的形成
pH<5.6的降水称为酸雨，大量硫的氧化物和氮的氧化物散发到空气中，被雨水吸收后就形成了酸雨，酸雨的pH<5.6(正常的雨水由于溶解了CO2而呈弱酸性，pH约为5.6)。
（2）酸雨的危害及防治
①酸雨的危害：a.酸雨流入江河湖泊，导致鱼类死亡，影响水生生物的生长和繁殖；b.酸雨进入土壤，会使土壤酸化，营养元素流失，破坏农作物和树木的生长；c.酸雨腐蚀损坏桥梁、雕塑、建筑物、机器等；d.酸雨危害人体健康。
②酸雨的防治：a.消除污染源，研究开发能替代化石燃料的新能源(如氢能、太阳能、核能等)；b.利用化学手段对含硫燃料预先进行脱硫处理，以降低二氧化硫的排放，对含SO2的废气进行处理或回收利用；c.提高全民的环境保护意识。
2．其他常见的环境污染
污染类型
污染原因
温室效应
CO2排放量过多，造成全球气温上升
赤潮/水华
大量富含N、P等营养物质的废水的排放，使水体富营养化
臭氧层空洞
氟氯代烷、氮的氧化物等的大量排放使臭氧层大量损耗
光化学污染
主要是由氮的氧化物(主要指NO2)和碳氢化合物引起
白色污染
主要是由废弃的难降解的塑料类制品造成
食品污染
人类在动物饲养和植物培养过程中，使用大量的生长激素、农药、化肥等造成的
飘尘
烟雾、尘埃、煤灰或冷凝汽化物的固体长时间悬浮于空气中造成的
3．工业尾气及其主要成分
（1）硫酸厂尾气：SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收。
（2）硝酸厂尾气：NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收。
（3）高炉煤气：CO、CO2、N2等，一般回收利用。
（4）炼钢烟气：Fe2O3烟尘、CO等，一般回收利用。
（5）焦炉气：H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2等，可用作燃料。
（6）氯碱工业：Cl2，一般用NaOH溶液吸收。
二、环境保护
1．空气质量日报：主要包括“空气污染指数”“空气质量级别”“首要污染物”。目前计入的污染物主要是悬浮颗粒物、二氧化硫和氮氧化物。
2．三废污染：三废是指废水、废气、废渣。
3．环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料等无污染的新材料等。
三、绿色化学
1．核心：利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境造成的污染。
2．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）具有理想的“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”。
3．原子经济性：原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝
×100%。
①CH2=CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br
②CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
上述两反应的原子利用率为100%的是①，原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。
四、海水资源的综合开发利用
1．氯的提取——氯碱工业
化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
2．海水提取镁
（1）工业从卤水中提取镁的工艺流程图：
（2）发生反应的化学方程式
MgCl2
+
Ca(OH)2Mg(OH)2
↓
+
CaCl2
Mg(OH)2
+
2HClMgCl2
+
H2O
MgCl2(熔融)Mg
+
Cl2
3．海水提取溴
（1）流程
（2）发生反应的离子方程式
①2Br－+Cl22Cl－+Br2；
②Br2+SO2+2H2O4H++SO+2Br－。
4．海带中提取碘
（1）工艺流程
（2）两种原理
a.主要的化学原理：
2KI+Cl22KCl+I2。
b.主要的物理原理：单质碘用CCl4或苯萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。
氧化环节发生反应的离子方程式：2I－+Cl22Cl－+I2。
5．海水其他资源的开发利用
（1）从海水中提取核能、开发的重要原料：铀和重水。
（2）潮汐能、波浪能是有待开发的新型能源。
考向一
从海水中提取溴、碘
典例1
溴是海水中重要的非金属元素，地球上90%的溴元素以Br 的形式存在于海水中，所以人们称溴为“海洋元素”。下列有关说法中正确的是
A．从海水中提取溴时，不涉及氧化还原反应
B．苯与溴水反应生成溴苯
C．可以用CCl4萃取溴水中的溴
D．向FeBr2溶液中通入Cl2时，一定会发生如下反应：2Fe2++4Br +3Cl22Fe3++2Br2+6Cl
【答案】C
1．空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下：
（1）步骤③的离子方程式为_________________。
（2）步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是____________。
（3）溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气，因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过______________(填试剂名称)溶液，以除去氯气。
（4）步骤⑤的蒸馏过程中，温度应控制在80～90
℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：___________。
（5）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是______________。
（6）提取溴单质，采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”，请说明原因：__________。
海水中物质提取的思路
考向二
环境污染的分类与防治
典例1
如图为雾霾的主要成分示意图。下列说法错误的是
A．SO2、NxOy都属于酸性氧化物
B．碳氢化合物可引起光化学烟雾
C．重金属离子可导致蛋白质变性
D．汽车尾气的大量排放是造成雾霾天气的人为因素之一
【答案】A
2．近几年来，雾霾天气已经严重影响了人们的日常生活。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
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
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
考向三
绿色化学
典例1
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
【答案】B
3．在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为100%。在用合成CH2=C(CH3)COOCH3
的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要其他的反应物有
A．CO和CH3OH
B．CO2和H2O
C．H2和CO2
D．CH3OH和H2
实现绿色化学的过程、目标及措施
1．环境污染已经成为人类社会面临的重大威胁，下列对应关系不正确的是
环境问题
造成环境问题的主要物质
A
酸雨
二氧化硫、氮氧化物
B
臭氧空洞
二氧化碳
C
白色污染
塑料垃圾
D
光化学烟雾
氮氧化物、碳氢化合物
2．从海带中提取碘的实验过程涉及下列操作，其中正确的是
3．化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是
A．海水淡化技术的进步有助于淡水资源紧缺问题的解决
B．含重金属离子的电镀液不能随意排放
C．煤经过气化和液化两个物理变化过程后变为清洁能源，这是煤的综合利用的方法
D．改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放
4．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是
A．海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质
B．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠
D．氯碱工业和纯碱工业的原料都有食盐
5．碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在，在海水中主要以I－的形式存在，几种粒子之间有如图所示关系，根据图示转化关系推测下列说法不正确的是
A．可用淀粉 KI试纸和食醋检验加碘盐中是否含有碘
B．足量Cl2能使湿润的淀粉 KI试纸变白的原因可能是5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl
C．由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2＞IO＞I2
D．途径Ⅱ中若生成1
mol
I2，反应中转移的电子数为NA
6．“绿色化学”实验已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是
①实验室中收集氨气采用图甲所示装置
②实验室中做氯气与钠反应实验时采用图乙所示装置
③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验
④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A．②③④
B．①②③
C．①②④
D．①③④
7．根据下图海水综合利用的工业流程图，判断下列说法不正确的是
已知：MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。
A．过程①的提纯是化学过程，过程②通过氧化还原反应可产生2种单质
B．在过程③中将MgCl2·6H2O直接灼烧得不到MgCl2
C．在过程④、⑥反应中每氧化0.2
mol
Br 需消耗2.24
L
Cl2
D．过程⑤反应后溶液呈强酸性，生产中需解决其对设备的腐蚀问题
8．海水是宝贵的自然资源。从海水中提纯粗盐后的母液中含有K＋、Na＋和Mg2＋等阳离子。对母液进行一系列的加工可制得金属镁。
（1）从离子反应的角度思考，在母液中加入石灰乳所起的作用是_____________________________。
（2）要利用MgCl2·6H2O制得无水氯化镁，应采取的措施是__________________________。
（3）电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁。下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是________(填字母)。
A．Ar
B．CO2
C．空气
D．O2
9．在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用下面的工艺流程生产单质碘：
（1）步骤③加Fe粉的目的是___________________________________。
（2）写出步骤④中反应的离子方程式__________________________________。
（3）上述生产流程中，可以循环利用的副产物是__________________。
（4）操作⑤的名称是__________________，选用的试剂是______________。
（5）AgI见光易变黑，其原因(用化学方程式表示)____________________，写出AgI两种主要用途__________和__________。
1．2017新课标Ⅲ卷]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
2．2017江苏卷]2017年世界地球日我国的主题为“节约集约利用资源，倡导绿色简约生活”。下列做法应提倡的是
A．夏天设定空调温度尽可能的低
B．推广使用一次性塑料袋和纸巾
C．少开私家车多乘公共交通工具
D．对商品进行豪华包装促进销售
3．2016浙江卷]为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分），设计了如下流程：
下列说法不正确的是
A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3
B．X可以是空气，且需过量
C．捕获剂所捕获的气体主要是CO
D．处理含NH4+废水时，发生反应的离子方程式为：NH4++NO2 ==N2↑+2H2O
4．2015·新课标全国卷Ⅱ]海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是
A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收
1．【答案】（1）Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO
（2）分液漏斗
（3）溴化铁(或其他含Br－的盐类物质)
（4）温度过高，大量水蒸气被蒸出，溴蒸气中水增加；温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低
（5）酸化可抑制Cl2、Br2与水反应
（6）将“溴水混合物Ⅰ”转变为“溴水混合物Ⅱ”是Br2的浓缩过程，可提高效率，减少能耗，降低成本
2．【答案】D
【解析】焚烧秸秆会增加雾霾的产生。
3．【答案】A
【解析】从原子守恒和绿色化学的思想出发：+其他的反应物CH2=C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为C2H4O2，只有选项A中的物质按等物质的量混合符合题意。@网
1．【答案】B
【解析】氟氯烃是造成臭氧空洞的主要原因，与二氧化碳无关。
2．【答案】D
【解析】灼烧海带应用坩埚，A错误；过滤时应用玻璃棒引流，B错误；苯的密度比水的小，萃取了单质碘的苯在上层，应从分液漏斗的上口倒出，C错误。
3．【答案】C
【解析】煤经过气化和液化两个化学变化过程后变为清洁能源，这是煤的综合利用的方法，C错误。
4．【答案】B
【解析】海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质，A正确；无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是物理变化，不可能将化学能转化为电能，B错误；从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠，C正确；氯碱工业是电解饱和食盐水，纯碱工业是向饱和食盐水中通氨气、二氧化碳制取碳酸氢钠，最后加热得到碳酸钠，都用到食盐，D正确。
5．【答案】D
6．【答案】C
【解析】因为氨气的密度比空气小，实验室用向下排空气法收集氨气，氨气溶于水呈弱碱性，可以使滴有酚酞的水变红，①符合“绿色化学”；氯气有毒，与钠反应后，多余的氯气被碱液吸收，②符合“绿色化学”；铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒，一氧化氮可以用气球收集，④符合“绿色化学”；浓盐酸和浓氨水都易挥发，③不符合“绿色化学”。
7．【答案】C
【解析】由粗盐得到精盐，就是要除去粗盐中的杂质，除去Mg2+、、，分别用NaOH溶液、盐酸、BaCl2溶液，这些反应都是化学反应，电解饱和食盐水生成氢气和氯气两种单质，A正确；因为MgCl2·6H2O受热生成
Mg(OH)Cl
和HCl气体，得不到无水MgCl2，B正确；根据2Br +Cl2Br2+2Cl 可知，每氧化0.2
mol
Br 需消耗
0.1
mol
Cl2，0.1
mol
Cl2在标准状况下的体积为2.24
L，在其他状况下不一定为2.24
L，C不正确；根据Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4可知，反应后溶液呈强酸性，能与金属容器反应，所以生产中需解决其对设备的腐蚀问题，D正确。
8．【答案】（1）沉淀Mg2＋或生成Mg(OH)2沉淀]
（2）在HCl气流中脱水
（3）A
【解析】（1）在母液中加入石灰乳的作用是使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀。
（2）MgCl2是强酸弱碱盐，加热时盐会溶解在结晶水中，并会发生水解生成Mg(OH)2和HCl，HCl会随着水分的蒸发而挥发，最终得到Mg(OH)2固体。要利用MgCl2·6H2O制得无水氯化镁，应在HCl气流中脱水，以抑制MgCl2的水解。
（3）镁是活泼金属，在高温下容易与空气中的O2及水蒸气发生反应，还能与CO2反应生成MgO和C，故应在惰性气体Ar的环境中冷却。
9．【答案】（1）使碘化银转化成碘化亚铁(FeI2)和单质银(或将难电离的碘化银转化成可溶的碘化亚铁)
（2）2Fe2＋＋4I－＋3Cl2===2I2＋2Fe3＋＋6Cl－
（3）Ag(或AgNO3)
（4）萃取分液　CCl4
（5）2AgI2Ag＋I2　人工降雨　感光材料(或人工降雨、热电池)
溶液方法是加入CCl4有机溶剂进行萃取、分液。
（5）2AgI2Ag＋I2，因此AgI见光易变黑，AgI的主要用途有人工降雨、感光材料等。
1．【答案】C
【解析】A．通常将大气中直径不大于2.5μm的悬浮颗粒物称为PM2.5，故A正确；B．绿色化学的核心就是从源头上杜绝污染，故B正确；C．燃煤燃烧产生SO2和CO2，其中CaO可以和SO2结合生成CaSO3，并最终氧化为CaSO4，而CO2在高温下不能与CaO结合生成CaCO3，则加入CaO可减小SO2的排放，但不能减小CO2的排放，故C错误；D．目前推广使用的清洁燃料有天然气和液化石油气，故D正确。答案选C。
【名师点睛】考查化学在社会生活中的应用，涉及环境污染的来源与防治，其中绿色化学的特点是：（1）充分利用资源和能源，采用无毒无害的原料；（2）在无毒无害的条件下进行反应，以减少向环境排放废物；（3）提高原子利用率，力图使原料的原子都被产品所消纳，实现零排放；（4）生产出有利于环境保护、社会安全和人体健康的环境友好产品。
2．【答案】C
【解析】A．设定温度很低时，空调会一直工作，浪费电能，A错误；B．使用一次性塑料袋和纸巾是浪费资源的行为，B错误；少开私家车多乘公共交通工具，属于节约集约利用资源，应该提倡，C正确；D．对商品进行豪华包装浪费资源，D不正确。
【名师点睛】本题考查的是化学与社会生活。解题的关键要抓住节能、节约集约利用资源、环保等要素。化学学习要从生活实际出发，关注化学在能源、材料、环境、健康等方面的作用，关心社会热点问题，形成化学服务于社会的使命感和责任感。
3．【答案】B
素为+3价，与铵根离子中的氮元素 3价发生氧化还原反应，生成的无污染的气体为氮气，根据电子守恒和电荷守恒分析，其方程式为NH4++NO2 ==N2↑+2H2O，故正确。故答案选B。
【名师点睛】工业废气中的二氧化碳和二氧化硫都可以被过量的石灰乳吸收，而氮气、一氧化碳、一氧化氮不能被吸收，从亚硝酸钠和铵根离子反应生成无污染的气体分析，无污染的气体为氮气，则说明一氧化氮被氢氧化钠吸收，因为存在反应NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，所以要使气体中的一氧化氮被氢氧化钠吸收，应该通入空气，使部分一氧化氮变成二氧化氮，且不能过量。剩余的气体为一氧化碳，所以捕获的产物为一氧化碳。本题考查的是非金属及其化合物的性质。结合元素守恒和元素化合价的变化分析各物质的成分。
4．【答案】C
【解析】Cl2能够置换Br2：Cl2+2Br－2Cl－+Br2，A项正确；粗盐通过重结晶可以除去其中的易溶且溶解度受温度影响大的杂质，通过加入除杂试剂，可以除去其他易溶的杂质，B项正确；工业上用氨水或氨气作为沉淀剂，NaOH作为沉淀剂，成本较高，C项错误；用水蒸气和空气将Br2吹出，然后用SO2吸收浓缩提纯，D项正确。
变式拓展
考点冲关
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