2019-2020年高中化学 4.2《化学是社会可持续发展的基础》学案 苏教版必修2.doc

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2019-2020年高中化学 4.2《化学是社会可持续发展的基础》学案 苏教版必修2 【我思我学】 想一想： 各种电子器件中都有印刷电路板，你知道它是怎么制造出来的吗？ 试一试： ①从石英砂中提取高纯硅 在高温条件下用焦炭还原石英砂制得粗硅方程式为 。 用氯气氧化粗硅中的硅制得纯的四氯化硅方程式为 。 用氢气还原四氯化硅制得纯的硅方程式为 。 ②环境污染 环境污染主要分为 、 和 。 含 、 较多的水叫做硬水。水的硬度高对生活和生产都有危害，硬水软化的实质就是 ，硬水软化的方法有 等。 议一议： 如何消除汽车尾气对环境的污染，你有什么好的想法和建议吗？ 查一查： ①你知道有关超导合金、形状记忆合金、合成橡胶、纳米材料、导电塑料等材料的组成、应用和合成等知识吗？ ②二氧化硫气体对环境的破坏表现在哪些方面?人们采取了哪些措施？ 【同步导学】 一、评价要点 1.化学与人的生活及其他学科的关系 人类生活离不开化学，比如说人类生活所离不开的四大要素：“衣”－多数为化学纤维的衣料；“食”－食品加工离不开化学；“住”－人类的住所、生活用品少不了化学；“行”－交通工具离不开化学。 化学与现代大多的新兴学科有紧密联系，如 等学科。 2.化学发展促进了工农业生产的发展 化学科学的发展，能帮助人们解决工农业生产中的许多技术问题，提供具有特定性能的材料，开发洁净高能燃料，化学的发展有望解决以下问题： ⑴实现农业等工业化，在工厂中生产粮食和蛋白质。 ⑵海水淡化，解决水资源紧缺问题。 ⑶生产高效.廉价的太阳能转化的光电材料，提高太阳能的利用率。 3.化学材料的发展和科技发展 ⑴纳米技术的发展 ⑵高分子合成材料的发展 合成高分子材料 天然高分子材料 高分子材料 无机金属材料 ⑶化学材料组成和分类 无机材料 无机非金属材料 新型无机非金属材料 4. 消除二氧化硫对环境的污染 二氧化硫是一种无色，有刺激性气味、有毒的气体。二氧化硫常常和大气中的飘尘结合在一起，进入人和动物的肺部，或在高空中与水蒸气结合成酸性降雨，对人和其它动植物造成伤害。解决二氧化硫对环境污染的根本措施是不排放或少排放二氧化硫,重要措施是开发、利用清洁能源，改善能源结构，改进燃煤技术，回收煤中的硫元素。 回收废气中的二氧化硫有很多方法，其中有氨水吸收法、亚硫酸钠吸收法、石灰浆吸收法等。 5. 消除汽车尾气对环境的污染 汽车发动机排放的尾气中有一氧化碳，一氧化氮、二氧化氮、碳氢化合物、可吸入颗粒物。为了消除汽车尾气对环境的污染，化学家进行了一系列的研究： (1)石油炼制中进行脱硫处理； (2)发明了汽车尾气处理装置，使尾气中的有害成分在催化剂作用下转化为氮气、二氧化碳和水蒸汽排出； (3)用新的无害的汽油添加剂代替能产生污染的四乙基铅抗震剂； (4)使用酒精、天然气部分或全部代替燃油； (5)用氢作汽车燃料、用燃料电池作动力，合成廉价、可再生的储氢材料和能量转换材料，使汽车全部成为“零排放”的电动汽车。 6. 回收二氧化碳 ⑴CO2对环境的影响：排放日益增多，使地球表面的温室效应加剧，致使全球气候变暖。 ⑵将CO2固定为全降解塑料 7. 绿色化学 绿色化学的内涵：①减量 ②重复使用 ③回收 ④再生 ⑤拒用 绿色化学的核心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。 二、方法指引 1. 联系生产、生活和高新科技中常见的物质和现象，使抽象的物质直观化、具体化，从而降低学习的难度，也使更多的书本知识变为实用性知识。 2. 化学的发展，带来了不可避免的负面影响，如温室效应、光化学烟雾、酸雨、臭氧空洞等污染,学习时应注意讨论,设计出消除一系列负面影响的最佳方案及应采取的措施。 3. 注意将化学信息（含实际物质、实际现象、数据和各种信息、提示、暗示），按题设情境抽象归纳、逻辑的统摄成规律，并能运用此规律（收敛和发散）的创造能力。 三、典型例题 例1：化学不仅在书本中，还在生活中。比如厨房里常用小苏打或苏打粉去除砧板上的鱼腥味，而残留的小苏打或苏打粉可用下列哪种物品除去 ( ) A．陈醋 B．食盐 C．味精 D．花生油 解析：陈醋中含有CH3COOH,其酸性比H2CO3强，能与小苏打、苏打反应以除去其异味： NaHCO3＋CH3COOH == CH3COONa＋CO2 ＋H2O Na2CO3＋2CH3COOH == 2 CH3COONa＋CO2 ＋H2O 答案为A 例2：下列全球性和区域性的环境问题主要是因为向大气中过量排放二氧化碳和甲烷造成的是 A．气候变暖（温室效应）B．臭氧层破坏（臭氧空洞）C．酸雨 D．赤潮和水华 解析：二氧化碳和甲烷会引起温室效应，臭氧层空洞主要是氟利昂引起的，酸雨是SO2和氮氧化物引起的，赤潮和水华主要是含磷物的过度排放引起的。答案为A 例3：下列物质中，作为燃料时对空气没有污染的是 A．天然气 B．氢气 C．汽油 D．煤 解析：天然气主要成分是甲烷，汽油主要成分为烷烃，燃烧时均生成水和二氧化碳，煤燃烧时能生成SO2，对空气都有一定程度的污染，而氢气的燃烧产物是水，没有污染。答案为B 例4：Na2SO3可以治理工业SO2尾气污染，这是一种治理SO2尾气污染比较新颖的方法。具体操作是：①将含有SO2气体的工厂尾气通入到Na2SO3溶液中，使其吸收含有尾气中的SO2气体；②将富集有SO2气体的溶液加热，即可使其中的SO2气体逸出，这些SO2气体可以应用于制取H2SO4。该方法中Na2SO3可以循环使用，符合绿色化学的基本原则。 （1）写出①、②两步的化学方程式 ① ；② 。 （2）今有10m3的0.1mol/L的Na2SO3溶液，每次吸收标准状况下的含有SO2气体的尾气89.6m3后，即达到了饱和状态。试求该工厂产生的尾气中SO2气体的体积分数是多少。 解析：（1）①Na2SO3＋SO2＋H2O＝2NaHSO3 ②2NaHSO3 Na2SO3＋SO2↑＋H2O （2）设每次吸收的SO2的物质的量为x Na2SO3 ＋ SO2＋ H2O ＝ 2NaHSO3 1 1 0.1mol/L10103L x 所以，x＝0.1mol/L10103L＝1000mol ，故该工厂产生的尾气中SO2气体的体积分数是(1000mol22.4L/mol)/89.6103L100％＝25％ 【随堂检学】 １. 下列现象或新技术应用中，不涉及胶体性质的是 （ ） A．明矾溶液中加入氢氧化钠溶液会有沉淀生成 B．使用微波手术刀进行外科手术，可使开刀处的血液迅速凝固而减少失血 C． 清晨，在茂密的树林中，常常可以看到枝叶间透过的一道道光柱 D．肾功能衰竭等疾病引起的血液中毒，可利用血液透析进行治疗 2. 糖类、脂肪和蛋白质是人体生命活动所必需的三大营养物质。以下叙述中正确的是（ ） A．植物油不能使溴的四氯化碳溶液褪色 B．淀粉水解的最终产物是葡萄糖 C．葡萄糖能发生水解反应和氧化反应 D．蛋白质溶液遇硫酸铜后产生的沉淀能重新溶解 3. 20世纪90年代初，国际上提出“预防污染”这一概念，绿色化学是“预防污染”的基本手段，下列各项中属于绿色化学的是 （ ） A．处理废弃物 B．治理污染点 C．减少有毒物排放 D．杜绝污染源 4. 下列材料的使用容易导致“白色污染”的是 （ ） A．白色聚乙烯塑料袋 B．棉布袋 C．红色聚氯乙烯塑料袋 D．纸箱纸盒 5. 绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下列氮肥的制备反应中，原子利用率最高的是 （ ）A．NH3＋H2O＋CO2=NH4HCO3 C．8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl D．NH3＋HCl = NH4Cl 6. 汽车排放的尾气中因含有氮氧化物，而污染大气，造成产生氮氧化物的主要原因是 （ ） A.燃烧含氮化合物燃料引起的 B.燃烧含铅汽油引起的 C.是由于燃烧不充分引起的 D.是在汽缸中N2被氧化生成的 7. 常见的污染物分为一次污染物和二次污染物。二次污染物是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或微生物作用下，发生变化所生成的新污染物。如反应：2NO+O2=2NO2中，二氧化氮为二次污染物。下列三种气体：①二氧化硫②二氧化氮③氯气，其中能生成二次污染物的是 A．只有①② B．只有②③ C．只有①③ D．全部都是 8. 碳氢化合物是一种大气污染物，下列现象的产生和碳氢化合物有关的是 （ ） A．臭氧空洞 B．光化学烟雾 C．酸雨 D．火山爆发第28届国际地质大会提供的资料显示， 海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称“可 燃冰”，1体积“可燃冰”可贮藏100～200体积的天然气。“可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每46个H2O分子构建成8个笼，每个笼内可容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子。若晶体中每8个笼有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离的H2O分子填充，请根据上述信息解答9－10题。 9. 下列有关“可燃冰”的叙述中不正确的是 （ ） A．“可燃冰”也可能成为人类未来的重要能源 B．“可燃冰”是一种比较洁净的能源 C．“可燃冰”为水可能变成油提供了有利的证据 D．“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷 10. “可燃冰”的平均组成可用下列的化学式表示 （ ） A．3CH4H2O B．CH43H2O C．CH46H2O D．CH48H2O 11. 对工业“三废”的处理如果不当，则会严重的污染周围环境。工业“三废”指的是 、 和 。化学在工业“三废”治理方面发挥了重要的作用，若对工业“三废”的处理得当，可起到 和 的双重作用，如用石灰乳处理氯碱工业中的废气，则既可以减少 （填气体的化学式）气体对环境的污染，又可以得到漂白粉（有效成分是 ） 12. 某家用小汽车使用的汽油燃料的主要成分可看作是２，２，４－三甲基戊烷，其内燃机每个汽缸每一次行程的气体中含有1.410－4mol该燃料和1.310－2mol空气。燃料燃烧时有10%的碳生成一氧化碳，其余生成二氧化碳。又知，空气中按照体积分数计算，氧气为21%，氮气为79%，求燃料燃烧后即将排放出的气体中一氧化碳和二氧化碳的体积分数。 【活学活用】 1. 某气体在近地面空气中浓度稍大时是一种污染物，而在高空却对人类有保护作用，该气体是 （ ） A．NO B．O3 C．CO D．氯氟烃 2. 吗丁啉是一种常见的胃药，其有效成分的结构简式可用下图表示。关于该物质的下列说法不正确的是 （ ） A．该物质的分子式为C22H25ClN5O2 B．该物质具有碱性，能与酸反应 C．该物质不能发生水解反应 D．该物质能发生取代反应和加成反应 3. 以下命题，违背化学变化规律的是 （ ） A．石墨制成金刚石 B．煤加氢变成人造石油 C．水变成汽油 D．铜锌熔合后变成黄金 4. 保护环境是每一个公民的责任。下列做法：①推广使用无磷洗涤剂，②城市生活垃圾分类处理，③推广使用一次性木质筷子，④推广使用清洁能源，⑤过量使用化肥、农药，⑥推广使用无氟冰箱。其中有利于保护环境的是 （ ） A．①②④⑤ B．②③④⑥ C．①②④⑥ D．③④⑤⑥ 5. 2004年4月22日是第35个“世界地球日”，我国确定的主题是“善待地球——科学发展”。下列行为中不符合这一主题的是 （ ） A．采用“绿色化学”工艺，使原料尽可能转化为所需要的物质 B．大量开采地下水，以满足社会对水的需求 C．减少直至不使用对大气臭氧层起破坏作用的氟氯烃 D．节约能源，提高能源利用率 6. “厨房化学”是指利用家庭生活用品来进行化学实验，从而对化学进行学习和探究的活动。下列实验能在“厨房化学”中完成的是 （ ） A.二氧化碳气体不能支持蜡烛燃烧 B.检验食盐中是否含碘元素 C.检验自来水中是否含有Cl- D.检验鸡蛋壳可否溶于酸 7. 上海环保部门为了使城市生活垃圾得到合理利用，近年来逐步实施了生活垃圾分类投放的办法。其中塑料袋、废纸、旧橡胶制品等属于 （ ） A．无机物 B．有机物 C．盐类 D．非金属单质 8. 科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术研究，把过多的二氧化碳转化为有益于人类的物质。如将CO2和H2以1︰4的比例混合，通入反应器。在适当的条件下反应，可获得一种重要的能源。请完成以下化学方程式： CO2＋4H2→（ ）＋2H2O 若将CO2与H2混合，在一定条件下以1︰3的比例发生反应，生成某种重要的化工原料和水。该化工原料可能是 （ ） A．烷烃 B．烯烃 C．炔烃 D．芳香烃 9. 世界上每年铜的产量是八百万吨（8106t），铜的主要来源之一是由辉铜矿（主要成分是Cu2S），工业上由辉铜矿生产铜的反应是：Cu2S＋O2 2Cu＋SO2 如果完全采用这种方法生产这八百万吨铜，则每年需要消耗的Cu2S为多少吨？由此产生的二氧化硫在标准状况下体积是多少升？ 10. 石油化工是江苏省的支柱产业之一。聚氯乙烯是用途十分广泛的石油化工产品，某化工厂曾利用下列工艺生产聚氯乙烯的单体氯乙烯： CH2=CH2+Cl2 →CH2Cl—CH2Cl…………………① CH2Cl—CH2Cl→CH2=CHCl+HCl………………② 请回答以下问题： （1）已知反应①中二氯乙烷的产率(产率= 100%)为98%，反应②中氯乙烯和氯化氢的产率均为95%，则2.8t乙烯可制得氯乙烯 t，同时得到副产物氯化氢 t。(计算结果保留1位小数) （2）为充分利用副产物氯化氢，该工厂后来将下列反应运用于生产： 2CH2=CH2+4HCl+O2→2 CH2Cl—CH2Cl+2H2O………—③ 由反应①、③获得二氯乙烷，再将二氯乙烷通过反应②得到氯乙烯和副产物氯化氢，副产物氯化氢供反应③使用，形成了新的工艺。由于副反应的存在，生产中投入的乙烯全部被消耗时，反应①、③中二氯乙烷的产率依次为a%、c%；二氯乙烷全部被消耗时，反应②中氯化氢的产率为b%。试计算：反应①、③中乙烯的投料比为多少时，新工艺既不需要购进氯化氢为原料，又没有副产物氯化氢剩余(假设在发生的副反应中既不生成氯化氢，也不消耗氯化氢)。 参考答案 【随堂检学】 1．A 2．B 3．D 4．AC 5．AD 6．D 7．D 8．B 9．C 10．D 11．废气；废水（液）；废渣；减少环境污染；资源回收利用；Cl2；Ca(ClO)2 12.解析：本题中汽油燃烧的化学反应方程式是： ２C8H18+17O2 16CO+18H2O ２C8H18+25O2 16CO2+18H2O 由于1.410－425/2＜1.310－221%，故氧气过量 反应后n(H2O)=91.410－4mol=1.2610－3mol n(CO)=0.1１.410－4mol8=1.1210－4mol n(CO2)=0.9１.410－4mol8=1.008１０-3mol n(N2)=1.310－2mol79%=1.02710－2mol，即为10.2710－3mol n(O2)=1.310－2mol21%-(0.117/2+0.925/2)1.410－4mol=1.0410－3mol n(总)= 1.2610－3mol＋1.1210－4mol＋1.00810－3mol＋10.2710－3mol＋1.0410－3mol＝13.710－3mol CO的体积分数为｛（1.1210－4mol）/(13.710－3mol)｝100%=0.82% CO2的体积分数为｛（1.00810－3mol）/(13.710－3mol)｝100%=7.4% 【活学活用】 1．B 2．A、C 3．C、D 4．C 5．B 6．D 7．B 8．B 9．解：8106t铜的物质的量是：8106106g/64gmol-1＝1.251011mol。 由反应方程式中Cu2S、SO2与Cu的物质的量关系可知： 该反应中Cu2S和SO2的物质的量分别是1.251011mol/2。 因此，需要Cu2S的质量是：（1.251011mol/2）160gmol—1＝11013g＝1107t； 标准状况下产生SO2的体积是：（1.251011mol/2）22.4Lmol—1＝1.41012L 10． (1)5.8； 3.4 (2)设投入反应①、③的乙烯物质的量分别为x、y，则： 由反应①生成的二氯乙烷为xa%， 由反应③生成的二氯乙烷为yc%， 则由反应①、③共制得二氯乙烷的物质的量为(x•a%+y•c%)，通过反应②可获得HCl的物质的量为(x•a%+y•c%)b%。 据题意，反应③消耗的HCl为2•y•c%，则2•y•c％=(x•a%+y•c%)•b% 解得：= 反应①、③中乙烯的投料比应为。 解得：= 反应①、③中乙烯的投料比应为。