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化学与可持续发展
主要知识点回顾
一、 基本营养物质—糖类
食物中的营养物质包括：糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水。人们习惯称糖类、油脂、蛋白质为动物性和植物性食物中的基本营养物质。
种类 元素组成 代表物 代表物分子
糖类 单糖 C H O 葡萄糖 C6H12O6 葡萄糖和果糖互为同分异构体单糖不能发生水解反应
果糖
双糖 C H O 蔗糖 C12H22O11 蔗糖和麦芽糖互为同分异构体能发生水解反应
麦芽糖
多糖 C H O 淀粉 (C6H10O5)n 淀粉、纤维素由于n值不同，所以分子式不同，不能互称同分异构体能发生水解反应
纤维素
油脂 油 C H O 植物油 不饱和高级脂肪酸甘油酯 含有C＝C键，能发生加成反应，能发生水解反应
脂 C H O 动物脂肪 饱和高级脂肪酸甘油酯 C－C键，能发生水解反应
蛋白质 C H ON S P等 酶、肌肉、毛发等 氨基酸连接成的高分子 能发生水解反应
主 要 化 学 性 质
葡萄糖 结构简式：CH2OH－CHOH－CHOH－CHOH－CHOH－CHO或CH2OH(CHOH)4CHO （含有羟基和醛基）醛基：①使新制的Cu(OH)2 产生砖红色沉淀－测定糖尿病患者病情 ②与银氨溶液反应产生银镜－工业制镜和玻璃瓶瓶胆羟基：与羧酸发生酯化反应生成酯
蔗糖 水解反应：生成葡萄糖和果糖
淀粉纤维素 淀粉、纤维素水解反应：生成葡萄糖淀粉特性：淀粉遇碘单质变蓝
油脂 水解反应：生成高级脂肪酸（或高级脂肪酸盐）和甘油
蛋白质 水解反应：最终产物为氨基酸盐析 ：蛋白质遇见（饱和的硫酸钠、硫酸铵）盐析，物理变化变性 ：蛋白质遇见强酸、强碱、重金属盐等变性，化学变化颜色反应：蛋白质遇浓HNO3变黄（鉴别部分蛋白质）鉴别 ：灼烧蛋白质有烧焦羽毛的味道（鉴别蛋白质）
酶 特殊的蛋白质，在合适温度下：催化活性具有：高效性、专一性
二、金属矿物的开发利用
1、金属的存在：除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界。
2、金属冶炼的涵义：简单地说，金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。金属冶炼的实质是把金属元素从化合态还原为游离态，即（化合态） （游离态）。
3、金属冶炼的一般步骤： (1)矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。(2)冶炼：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属从其矿石中还原出来，得到金属单质（粗）。(3)精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。
4、金属冶炼的方法
(1)电解法：适用于一些非常活泼的金属。
2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑
(2)热还原法：适用于较活泼金属。
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2↑ WO3＋3H2W＋3H2O ZnO＋CZn＋CO↑
常用的还原剂：焦炭、CO、H2等。一些活泼的金属也可作还原剂，如Al，
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3（铝热反应） Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3（铝热反应）
(3)热分解法：适用于一些不活泼的金属。
2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑
金属的活动性顺序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au
金属原子失电子能力 强 弱
金属离子得电子能力 弱 强
主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法
还原剂或特殊措施 强大电流提供电子 H2、CO、C、Al等加热 加热 物理方法或化学方法
重难点剖析
开发利用金属矿物和海水资源
重难点一 金属的冶炼
1．金属冶炼原理
金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。
2．金属活泼性与对应离子得电子能力的关系
金属越活泼，其对应离了越难得电子，越难被还原成单质。
3．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
金属的活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属原子失电子能力 强→弱
金属离子得电子能力 弱→强
主要冶方法 电解法 热还原法 热分解法 物理方法
特别提醒　(1)熟记金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系，对解决该部分题目非常关键。同时，利用好规律“单强离弱”，即金属单质的还原性越强，其离子的氧化性越弱。
(2)金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，金属阳离子的氧化性越强，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发利用的时间就较早。同理，金属的位置越靠前，人们开发利用的时间就较晚。
重难点二 铝热反应
实验装置
实验现象 当外露部分镁条刚刚燃完时，纸漏斗内的混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的热。纸漏斗被烧破，有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体
原因分析 镁条燃烧，放出大量的热；KClO3作为引燃剂在受热状态下发生分解，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生反应：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，生成的铁在高温下呈熔化状态
原理应用 冶金工业上常用该原理制取高熔点的金属，如钒、铬、锰等。也可用在生产上，如焊接钢轨等
注意事项 镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末要干燥；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行2.Fe2O3与Al的质量的比要控制在3∶1，且两者要混合均匀，以保证Fe2O3与Al都完全反应3.要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗4.蒸发皿中的细纱要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人5.实验装置不要距人群太近，应远离易燃物，或在玻璃通风橱内操作
特别提醒　在应用铝热反应解决问题时，要理解铝热反应的实质是置换反应，利用铝的活泼性置换出不活泼的金属，在判断铝热反应是否能发生时，应首先看金属的活动性。
重难点三 海带提碘
实验步骤 实验现象 结论或解释
①取3 g左右的干海带，把干海带表面的附着物用刷子刷净(不要用水冲洗)，用剪刀剪碎后，用酒精润湿，放入坩埚中。点燃酒精灯，灼烧海带至完全变成灰烬，停止加热，冷却
②将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10 mL蒸馏水，搅拌、煮沸2～3 min，过滤 得无色透明溶液 碘不是以碘单质形式存在
③在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1 mL H2O2溶液，观察现象 溶液由无色变为深黄色 化学方程式：2KI＋H2O2＋H2SO4===I2＋K2SO4＋2H2O，I2的水溶液为黄色
④取少量上述滤液，加入几滴淀粉溶液，观察现象 溶液变为深蓝色 I2遇淀粉变蓝
特别提醒　①海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；海带要用干的，因为湿的海带不易燃烧。
②H2O2氧化I－的离子方程式为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。
③流程图：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。
重难点四 海水提溴
1．工艺流程
海水 Br2(g)。
2．实验步骤
实验操作 化学方程式
①用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化
②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转变为溴单质 2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl
③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内 Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
④向吸收塔中的溶液内通入适量的氯气 2HBr＋Cl2===Br2＋2HCl
⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔中溶液里的溴单质
特别提醒　萃取剂的选择应注意：
①被萃取的物质与所加入的有机溶剂不发生化学反应；
②萃取剂与水不能互溶。
③被萃取的物质在有机溶剂中的溶解度要远远大于在原溶剂中的溶解度。
典例剖析
题型1 金属的冶炼
例1　下列金属冶炼的反应原理，错误的是(　　)
A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ B．MgO＋H2Mg＋H2O
C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 D．2HgO2Hg＋O2↑
解析　钠、镁等活泼金属不能用普通还原剂还原出来，只能用电解熔融物的方法制取，故A正确，B错误；而铁为中等活泼的金属可以用常用还原剂还原，故C正确；不活泼的金属可以用加热分解化合物的方法来制备，故D正确。
答案　B
题型2 铝热反应
例2　为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验。
(1)若取a g样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体(标准状况，下同)的体积为b L。反应的化学方程式是________；样品中铝的质量是________g。
(2)若取a g样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是________；氧化铁与铝的质量比是________。
(3)待(2)中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为c L，该气体与(1)中所得气体的体积比c∶b＝__________。
解析　(1)铝热剂中只有铝能与NaOH溶液反应，Fe2O3不能反应，铝与NaOH溶液反应的化学方程式为：
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
　2×27 3×22.4
　x b L
x＝＝ g，样品中铝的质量为 g。
(2)铝热剂点燃恰好完全反应，化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，由该方程式可推知：氧化铁与铝的质量比是＝＝，物质的量之比是＝。
H2，Fe→H2，Fe→H2，所以得c∶b＝1∶，即c∶b＝2∶3。
答案　(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
　(2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　80∶27
(3)2∶3
题型3 海水中提取溴
例3　全球海水中溴的储藏量丰富，约占地球溴总储藏量的99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65 mg/L。其工业提取方法有：
(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，把溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有①________________________________________________________________________
(写出离子方程式)；②3Br2＋3CO===BrO＋5Br－＋3CO2↑；③BrO＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O。其中反应②中氧化剂是________；还原剂是________。
(2)空气吹出SO2吸收法。该方法基本同(1)，只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和有机溶剂中溶解度的不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的实验仪器名称是____________。下列可以用于海水中溴的萃取的溶剂是________(填序号)。
①乙醇　②四氯化碳　③硝酸
解析　工业上提取溴的原理：将氯气通入到富含溴离子的海水中，把溴置换出来，然后被某些溶液吸收，再提纯即可得到。Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，溴与二氧化硫反应的化学方程式：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，方法(3)是利用物理方法，用有机溶剂溶解，因为溴易溶于有机溶剂，作为海水中萃取溴的溶剂只能是②四氯化碳。
答案　(1)Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2　Br2　Br2
(2)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
(3)分液漏斗　②
海水中的溴元素是以Br-形式存在的，海水提溴的关键反应是用Cl2将Br-氧化为Br2，然后将Br2利用空气吹出法分离出来。
题型4 海带中提取碘
例4　海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：
请填写下列空白：
(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是______________(从下列仪器中选出所需的仪器，用标号字母填写空白处)。
A．烧杯　B．坩埚　C．表面皿　D．泥三角 E．酒精灯　F．干燥器
(2)步骤③的实验操作名称是______；步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是________。
(3)步骤④反应的离子方程式是____________________________________________。
(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是
________________________________________________________________________。
(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析　(1)步骤①是对干燥海带加热灼烧，与三脚架一起使用的常常是泥三角、坩埚和酒精灯。
(2)步骤③是由海带灰悬浊液得含碘离子的溶液，因此一定要进行过滤。步骤⑥是从混溶碘的苯溶液中分离碘和回收苯，因二者在水中溶解度都不大，因此只能用蒸馏分离的方法。
(3)结合“碘离子含碘水溶液”，再联想实验室中Cl2的制备不难写出④的离子方程式为2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O。
(4)因碘不易溶于水而易溶于有机溶剂苯，且苯不溶于水易与水溶液分层，这是选取萃取剂的原则。
(5)根据碘单质遇淀粉变蓝这一现象，可以取少量提取碘之后的溶液，加入淀粉看是否变蓝来检验。
答案　(1)BDE　(2)过滤　蒸馏
(3)2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O
(4)苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大
(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液；观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明还有单质碘，反之则没有单质碘)
题型5 海水资源的综合利用
例5　海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是(　　)
A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质
B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2
D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能
解析　海水中的钾元素是以化合态形式存在的，要由化合态转变为游离态，一定发生氧化还原反应，故A不正确；海水蒸发制海盐，发生了物理变化，B也不正确；电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正确；潮汐发电是将机械能转化为电能，因此D也不正确。
答案　C
练习：
金属矿物的开发利用
，1．金属冶炼的目的是(　　)
A．把金属化合物还原为金属单质 B．除去金属中的杂质
C．把金属单质变为氧化物 D．把电能转化为化学能 答案　A
解析　由金属冶炼原理Mn＋―→M可知，金属冶炼的目的是将化合态的金属元素还原为游离态。
2．不同金属的冶炼，其冶炼方法也可能不同，主要原因是(　　)
A．金属在自然界中的分布不同 B．金属在自然界中的含量不同
C．金属在自然界中的存在形式不同 D．金属的活动性不同 答案　D
解析　金属冶炼的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得电子变成金属单质，金属的活动性不同，其对应金属离子得电子的能力不同，冶炼方法就有可能不同。
3．热还原法冶炼金属的反应一定是(　　)
A．氧化还原反应 B．置换反应
C．复分解反应 D．分解反应 答案　A
解析　热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应，也一定不是分解反应，不一定是置换反应，如3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，但一定是氧化还原反应。
4．下列说法中正确的是(　　)
A有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂
B．用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠
C．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物 答案　AD
解析　本题主要考查金属的冶炼方法。铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，A项对；电解NaCl溶液不能得到金属钠，金属钠应该用电解熔融NaCl的方法制取，B项错；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来，C项错；
5．在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是(　　)
A．Mg B．Cu C．Ag D．H2 答案　C
解析　本题主要考查氧化还原反应顺序。根据金属活动性顺序表，可以判断，还原性强弱：Mg>H2>Cu>Ag，则离子氧化性强弱为Ag＋＞Cu2＋＞H＋＞Mg2＋，所以首先析出Ag。
6．实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末可能是(　　)
A．Fe2O3和MnO2 B．MnO2和V2O5
C．Cr2O3和V2O5 D．Fe3O4和FeO 答案　AD
解析　n(Al)＝＝mol，Al完全反应时转移电子的物质的量为mol×3＝1 mol，则生成金属的摩尔电子质量(转移1 mol e－生成金属的质量)为18 g/mol。
A项生成Fe的摩尔电子质量为＝18.67 g/mol，生成Mn的摩尔电子质量为＝13.75 g/mol，根据平均值规律，A项正确；B项生成锰的摩尔电子质量为13.75 g/mol，生成V的摩尔电子质量为＝10.2 g/mol，根据平均值规律，B项不可能生成金属单质18 g；同理，C项也不可能生成单质18 g；D项，Al完成反应时生成Fe的质量大于18 g，当氧化物粉末不足量时，生成的金属可能为18 g，D项正确。
海水资源的开发利用
1．下列各组元素中既包括海水中的常量元素，又包括海水中的微量元素的是(　　)
A．Cl、Na、C、F B．S、Ca、U、I
C．B、F、H、Sr D．Cl、Na、Li 答案　BD
解析　海水中的常量元素包括H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等13种元素，其他元素为微量元素。
2．水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是(　　)
A．蒸馏法是海水淡化的方法之一
B．淡水的密度小于海水的密度
C．融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少
D．0℃以上，温度越高，水的密度越小 答案　D
解析　A对；B对，淡水的密度小于海水的密度，因为海水中含NaCl等；C对，雪水是软水，而深井水中的水是硬水，一般含Ca2＋、Mg2＋等；D错，因为水在4℃时密度最大。故答案为D。
3．NaCl是海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是(　　)
①烧碱　②纯碱　③金属钠　④氯气　⑤盐酸
A．①②③④⑤ B．①②③④ C．①②③⑤ D．①②④⑤
答案　A
解析　在氯碱工业中，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2与Cl2化合被水吸收可得盐酸。2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。
4．下列说法不正确的是(　　)
A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B．海水中金的储存量约为陆地的170倍，但它的富集程度却很低
C．从海水中可以提取铀和重水等核原料
D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值 答案　D
解析　海水中，Br和F元素均为常量元素。
5．广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是(　　)
A．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应
B．往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产品的长途运输
C．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的
D．海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg等金属 答案　D
解析　海带中提取碘需将I－氧化为I2，A正确；B是可用的方法，B正确；赤潮是富营养化造成的，C正确；D中Fe的提取不属于海洋经济专属区的资源开发。
6．海水提溴过程中将Br－氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是(　　)
A．酸性KMnO4溶液 B．氯水 C．FeCl3溶液 D．碘水 答案　B
解析　Fe3＋和I2的氧化性都不如Br2的强，C、D不正确；酸性KMnO4溶液能氧化Br－，但不适合工业生产用，KMnO4价格比较贵。
7．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
　
下列说法不正确的是(　　)
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富 B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应 答案　B
解析　海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富，选项A正确；电解熔融的MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁，选项B错误；因MgCl2能水解：MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，所以将MgCl2·6H2O晶体在HCl气体氛围中加热脱水，其目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，选项C正确；步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2。
资源综合利用与环境保护
重难点一 化学“三馏”
名称 定义 适用范围 变化类型
蒸馏 把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作 被蒸馏混合物中至少有一种组分为液体，各组分沸点差别越大，挥发出的物质(馏分)越纯 物理变化
分馏 对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏 多组分沸点不同的混合物在一个完整操作中分离出多种馏分 物理变化
干馏 把固态混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使它分解的过程 化学变化
特别提醒　(1)由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。
(2)煤的干馏有两个条件：一是隔绝空气，防止煤在空气中燃烧；二是加强热。
(3)煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，煤中并不含有小分子有机物苯、萘、蒽等；苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物煤焦油中含有的。
重难点二 化学“七气”
名称 来源 主要成分 用途
高炉煤气 炼铁高炉 CO2、CO等 燃料
水煤气 水煤气炉 CO、H2等 燃料、化工原料
炼厂气 石油炼制厂 低级烷烃 燃料、化工原料
油田气 油田 低级烷烃 燃料、化工原料
天然气 天然气田、油田 CH4 燃料、化工原料
裂解气 裂解炉 “三烯二烷” 石油化工原料
焦炉气 炼焦炉 H2、CH4、C2H4等 燃料、化工原料
重难点三 石油炼制方法的比较
石油的炼制方法 石油的分馏 石油的裂化 石油的裂解
原理 用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物 在催化剂存在的条件下，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 在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃
主要原料 原油 重油 石油分馏产品(包括石油气)
主要产品 汽油、煤油、柴油、重油 汽油、甲烷、乙烷、丁烷、乙烯、丙烯等 乙烯、丙烯等
主要变化类型 物理变化 化学变化 化学变化
重难点四 加聚反应
1．加聚反应化学方程式的书写
一般根据单体的结构特点、种数确定反应类型，分析反应的过程，写出高分子化合物的链节，进而写出结构简式，然后配平。正确书写链节是书写高分子结构简式的关键。
(1)烯烃自聚型
。
(2)二烯烃自聚型
(3)烯烃共聚型
(4)烯烃与二烯烃共聚型
2．加聚反应单体的推断
“弯箭头”法是高聚物与单体的互求方法，它的范围限于“加聚反应”。例如求下面高聚物的单体：
方法如下：
由聚合物求单体，可用从链节(结构表示式)一端第一个价键开始，顺次间隔向另一侧单键转移。用弯箭头表示为：
即“弯箭头”尾部一键断开，“弯箭头”头部一新键形成。
这样即可得到单体：CH2===CHCN、CH2===CHCH===CH2、。
重难点五 典型的环境污染
1．温室效应
工农业生产及生活燃烧含碳化合物导致二氧化碳含量升高，造成全球气温上升，水位上升，陆地面积减少。
2．赤潮
工农业生产(如石油化工、炼焦、化肥等)的废水中所含的氮、磷元素导致水体富营养化，从而使藻类大量繁殖，消耗水中大量的溶解氧，水质腐败变质、变臭，水生生物因缺氧死亡或被污染。淡水中叫水华，海水中叫赤潮。
3．酸雨
煤炭燃烧排放的二氧化硫和机动车排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素。降水的pH<5.6时，将会对森林、农作物、材料和建筑物产生明显损害。
4．臭氧空洞
氟氯代烃等物质的排放，使臭氧层被破坏。臭氧层被大量破坏后，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康和生态环境带来多方面的危害。
5．白色污染
主要是由生活、生产中抛弃使用后的难降解的塑料制品造成的，它们的主要危害：(1)废旧塑料混在土壤中影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；(2)废旧塑料易被动物当作食物吞入，导致动物死亡；(3)混入生活垃圾中的废塑料很难处理、回收，不易分解。
6．光化学烟雾
主要是由氮氧化合物、碳氢化合物造成的，能刺激人体器官，使人患病甚至死亡。
重难点六 绿色化学
1．含义
“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。
2．“绿色化学”的特点
(1)开发绿色反应，将原子利用率提高到100%。
(2)使用无毒、无害的原料、催化剂、溶剂。
(3)开发绿色工艺。
(4)开发和生产绿色产品。
3．原子经济
原子经济要求反应物的原子全部转变成最终产物，原子利用率达到100%，也就是说在化学反应过程中不产生任何废物。化学反应的原子经济好坏用原子利用率来衡量。
原子利用率＝×100%
由于反应中生成的副产物通常并不清楚或者不易确定，故有人提出“原子经济百分数”概念：
原子经济百分数＝×100%
特别提醒　绿色化学提出的目标和任务不是被动地治理环境污染，而是主动地防止环境
污染。只有从根本上切断污染源，才能真正做到保护环境。
典例剖析
题型1 煤、石油、天然气的组成和综合利用
例1　下列说法中错误的是(　　)
A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油
B．含C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C．煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物
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
解析　煤经过干馏发生复杂物理、化学变化后得到煤焦油等物质。煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物，煤焦油在170℃以下蒸馏出来的馏出物里主要含有甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等，所以并不是煤中含有苯和甲苯。
答案　D
题型2 有机合成高分子化合物
例2　下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是(　　)
A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的
B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构是若干链节的重复
C．对于一种高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的
D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类
解析　有机高分子化合物分天然高分子化合物和合成高分子化合物两部分，合成高分子化合物主要由加聚、缩聚两类反应制备，加聚和缩聚是聚合反应的两个类型。对于高分子化合物来说，尽管相对分子质量很大，没有一个准确的相对分子质量，只有一个范围，但它们的结构均是由若干个链节组成的。
答案　C
题型3 环境污染
例3　环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列名词与环境污染有关的是(　　)
①酸雨　②臭氧空洞　③白色污染　④温室效应　⑤赤潮 ⑥光化学烟雾　　　　　　　　　　　　　　　
A．①③④⑤ B．①②③④⑥ C．③④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥
解析　题中提到的环境问题与引起该问题的原因是：
①酸雨——SO2和氮的氧化物的大量排放；②臭氧空洞——氮的氧化物、氟氯代烃等的排放；③白色污染——难降解的塑料袋、地膜和一次性餐盒的随意丢弃；④温室效应——大气中CO2含量的不断增加；⑤赤潮——含有大量氮、磷元素的污水的任意排放；⑥光化学烟雾——氮氧化合物、碳氢化合物的排放。
答案　D
题型4 绿色化学
例4　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欲制得的产物，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消去反应　⑦加聚反应　⑧缩聚反应
A．①②⑤ B．②⑤⑦ C．⑦⑧ D．⑦
解析　化合反应、加成反应和加聚反应均只有一种产物，即反应物原子全部转化为欲得产物，符合“绿色化学工艺”的要求。
答案　B
练习：
煤、石油和天然气的综合利用
1．下列关于煤的叙述中不正确的是(　　)
A．煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源
B．煤的干馏过程属于化学变化
C．煤是由多种有机物组成的混合物
D．煤除了主要含有碳元素外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素 答案　C
解析　煤是由多种有机物和少量的无机物组成的复杂的混合物。煤的干馏过程发生了复杂的物理、化学反应，通过干馏可获得焦炭、煤焦油、煤气，煤焦油和煤气又是工业上获得芳香烃的一种重要来源。
2．近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是(　　)
A．石油属于可再生矿物能源 B．石油主要含有碳、氢两种元素
C．石油的裂化是物理变化 D．石油分馏的各馏分均是纯净物 答案　B
解析　石油、煤均属于化石燃料，是不可再生矿物资源，故A错误；石油的裂化是把长链烃变为短链烃，是化学变化，故C错误；石油分馏是利用各类烃的沸点不同，将石油分为不同的馏分，但是每种馏分是由沸点接近的烃组成，属于混合物，故D错误。
3．煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是(　　)
①煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化 ②煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化　③该技术实现了煤的清洁利用　④该技术实现了煤的高效利用
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 答案　C
解析　煤粉加压气化制备合成气过程中，既有物理变化，又有化学变化；气化后燃烧充分，且无污染。故选C项。
4．石油加工的主要目的是(　　)
A．将石油按沸点范围不同加以分离 B．将石油按饱和烃与不饱和烃加以分离
C．得到碳原子数较多的烃类 D．将石油中的烷烃、环烷烃和芳香烃分开
答案　A
解析　石油加工的主要目的是将石油按沸点范围不同加以分离得到不同的石油产品。
5.下列说法中不正确的是(　　)
A．天然气是气体，它不属于化石燃料
B．煤是由焦炭、煤焦油等成分组成的有机物和无机物的混合物
C．化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体
D．煤转化为煤气后燃烧，可以提高燃烧效率 答案　AB
解析　天然气、石油、煤均是化石燃料，与它们的状态无关，煤是成分复杂的混合物，煤干馏以后得到的焦炭、煤焦油是化学变化后产生的，故A、B错；化石燃料中往往含有S、N等元素，故燃烧后能产生SO2、NO、NO2等有害气体，若不能充分燃烧，则会产生CO气体，煤转化为煤气后，燃烧充分，提高了燃烧效率，故C、D对。
6．聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一，它具有弹性好、不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等优点。其结构简式为，它属于(　　)
①无机化合物　②有机化合物　③高分子化合物　④离子化合物　⑤共价化合物
A．①③④ B．①③⑤ C．②③⑤ D．②③④ 答案　C
解析　从组成来看，聚丙烯酸酯属于有机物中的高分子化合物；从价键结构来看，它属于共价化合物。
7．已知某种燃料含有碳、氢、氧3种元素。为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量比，可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧，并使产生的气体全部通入如图所示的装置，得到如下表所列的实验结果(假设产生的气体完全被吸收)
实验前 实验后
(干燥剂＋U形管)的质量 101.1 g 102.9 g
(石灰水＋广口瓶)的质量 312.0 g 314.2 g
根据实验数据求：
(1)实验完毕后，生成物中水质量为________g，假设广口瓶里生成一种正盐，其质量为________g；
(2)生成的水中氢元素的质量为________g；
(3)生成的二氧化碳中碳元素的质量为________g；
(4)该燃料中碳元素与氢元素的质量比为________；
(5)已知这种燃料的每个分子中含有一个氧原子，则该燃料的分子式为________，结构简式为________。
答案　(1)1.8　5　(2)0.2 　(3)0.6　(4)3∶1 (5)CH4O　CH3OH
解析　(1)m(H2O)＝102.9 g－101.1 g＝1.8 g m(CO2)＝314.2 g－312.0 g＝2.2 g
则n(CaCO3)＝n(CO2)＝0.05 mol m(CaCO3)＝5 g
(2)m(H)＝m(H2O)×＝1.8 g×＝0.2 g (3)m(C)＝m(CO2)×＝2.2 g×＝0.6 g
(4)m(C)∶m(H)＝0.6 g∶0.2 g＝3∶1
(5)该燃料分子中C、H的原子个数比为：n(C)∶n(H)＝∶＝1∶4
据碳四价的原则知，当有机物分子中的碳氢原子个数比为1∶4时，分子中只能含CH4，而不能为CH4的整数倍，又因为每个分子中含有一个氧原子，则该燃料的分子式为CH4O，结构简式为CH3OH。
环境保护与绿色化学
1．广州于2010年承办了第16界亚运会。下列措施有利于节能减排、改善环境质量的有(　　)
①在大亚湾核电站已安全运行多年的基础上，广东将继续发展核电，以减少火力发电带来的二氧化硫和二氧化碳排放问题　②积极推行“限塑令”，加快研发利用二氧化碳合成的聚碳酸酯类可降解塑料　③加速建设地铁、轻轨等轨道交通，促进珠三角城市一体化发展，减少汽车尾气排放　④发展低碳经济、循环经济，推广可利用太阳能、风能的城市照明系统
⑤使用生物酶降解生活废水中的有机物，使用填埋法处理未经分类的生活垃圾
A．①②③④ B. ①②⑤ C．①②④⑤ D. ③④⑤ 答案　A
解析　使用填埋法处理未经分类的生活垃圾不是一种节能减排、改善环境质量的做法。
2．下列有关环境问题的说法正确的是(　　)
A．燃煤时加入适量石灰石，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：A项中，CaCO3CaO＋CO2↑，2CaO＋2SO2＋O22CaSO4；B项中，低空臭氧浓度过大对人体有害；C项中，酸雨的pH<5.6；D项中，水体含磷量高，会导致水体富营养化。
3．下列广告宣传：
①某品牌八宝粥(含桂圆、红豆、糯米等)不含糖，适合糖尿病人食用 ②某品牌纯净水不含任何化学物质，可放心饮用 ③韭菜是天然的绿色食品 ④不要随意丢弃废纸，以免造成白色污染。其中错误的是(　　)
A．仅② B．仅① C．仅②③④ D．①②③④ 答案　D
解析　①中桂圆、红豆、糯米中本身就含有大量的淀粉，属糖类；②中H2O就是一种化学物质；③中天然的绿色食品是自然生长的，无污染，无人为因素的干预；④中白色污染指的是塑料，废纸不属于白色污染，全部错误。
4．我国古代有“女娲补天”的传说，今天人类也面临“补天”的问题，下列采取的措施与今天所说的“补天”无关的是(　　)
A．研究新型催化剂，消除汽车尾气的污染 B．禁止使用含氟电冰箱
C．倡导使用无磷洗衣粉 D．严格控制硝酸厂的尾气处理
答案　C
解析　今天所说的“补天”是指弥补臭氧层遭到破坏所造成的臭氧层变薄和臭氧空洞。氮氧化物、氟氯烃等都能破坏臭氧层，能杜绝或减少这些物质排放的措施都可以称为补天。
5．下列符合化学实验“绿色化学”的有(　　)
①在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水　②在铜与浓硝酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝　③将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③ 答案　D
解析　化学实验“绿色化”的含义是指节约试剂、操作简便、安全实用、减少或避免有害物质排放等，因此①②③都符合。
6．人们把食品分为绿色食品、蓝色食品、白色食品等。绿色植物通过光合作用转化的食品叫绿色食品，海洋提供的食品叫蓝色食品，通过微生物发酵制得的食品叫白色食品。下面属于白色食品的是(　　)
A．酱油 B．面粉 C．海带 D．菜油 答案　A
解析　根据题中分类的标准，A是通过微生物发酵制得的食品。
7．“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要的其他反应物有(　　)
A．CO和CH3OH B．CO2和H2O C．H2和CO2 D．CH3OH和H2 答案　A
解析　CH3C≡CH的化学式为C3H4，产物的化学式为C5H8O2，其与C3H4相差C2H4O2，答案A中两者1∶1时，能满足题设要求。
8．下列化工生产中体现“绿色化学”内涵的是(　　)
①减少“三废”排放量　②考虑催化剂和载体的重复使用　③回收未反应的原料、副产物、助熔剂、稳定剂等非反应试剂　④考虑有关原材料的再生利用　⑤拒绝使用无法替代，无法回收，不能再生，具有毒副作用、污染严重的原料
A．①②③ B．①③④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④⑤ 答案　D
9.某河道两旁有甲、乙两厂。它们排放的工业废水中，共含K＋、Ag＋、Fe3＋、Cl－、OH－、
NO六种离子。甲厂排放的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含的三种离子是
______、______、______；乙厂排放的废水中含有另外三种离子。如果加一定量的______(填“活性炭”、“硫酸亚铁”或“铁粉”)，可以回收其中的金属______(填金属元素的符号)。另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的________(填写离子符号)转化为沉淀。经过滤后的废水主要含______(填化学式)，可用来浇灌农田。
答案　OH－　Cl－　K＋　铁粉　Ag　Ag＋、Cl－、Fe3＋、OH－　KNO3
解析　甲厂排放的工业废水明显显碱性，一定含有OH－，与OH－可共存的离子有K＋、Cl－、NO，考虑到Ag＋与Cl－不能共存，所以甲厂废水中含OH－、K＋、Cl－，乙厂废水中含Ag＋、Fe3＋和NO。在乙厂废水中加入一定量的铁粉可以回收银。若将两厂废水按适当比例混合，可将Ag＋与Cl－、Fe3＋与OH－分别转化为AgCl、Fe(OH)3沉淀。
得电子、被还原

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