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13.节能降耗,保护环境是可持续发展的主要课题.请你分析并回答下列问题:
(1)“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实验污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,具有“原子经济性”.下列化学反应不符合“绿色化学”思想的是BD;
A.制备环氧乙烷:2CH2=CH2+O2$\stackrel{催化剂}{→}$
B.制备硫酸铜:Cu+2H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O
C.制备甲醇:2CH4+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2CH3OH
D.制备硝酸铜:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O
(2)冶金废水中含有[Au(CN)2]-,其电离出的CN-有毒,当与H+结合生成HCN时,其毒性更强.工业上处理这种废水是在碱性条件下,用NaClO将CN-氧化为CO32-和一种无毒气体,该反应的方程式为5ClO-+2CN-+2OH-=2CO32-+N2↑+5Cl-+H2O,在酸性条件下,ClO-也能将CN-氧化,但实际处理时却不在酸性条件下进行的主要原因在酸性条件下,CN-与H+结合生成毒性很强的HCN,对人和环境造成危害;
(3)工业上目前使用两种方法制取乙醛--“乙炔水化法”和“乙烯氧化法”.下面两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率和产量等的有关信息:
乙炔水化法乙烯氧化法
原料乙炔、水乙烯、空气
反应条件HgSO4、100~125℃PdCl2-CuCl2、100~125℃
平衡转化率乙炔平衡转化率90%左右乙烯平衡转化率80%左右
日产量2.5吨(某设备条件下)3.6吨(相同设备条件下)
表一:原料、反应条件、平衡转化率、日产量
表二:原料来源生产工艺
原料生产工艺过程
乙炔CaCO3$\stackrel{①850-1100℃}{→}$CaO$→_{1100℃}^{②+C、电炉}$CaC2$\stackrel{③饱和食盐水}{→}$C2H2
乙烯来源于石油裂解气
从两表中分析,现代工业上“乙烯氧化法”将逐步取代“乙炔水化法”的可能原因.
①从产率和产量角度分析虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多;
②从环境保护和能耗角度分析两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得.

分析 (1)化学反应符合“绿色化学”思想是指产物无污染、原子利用率高的反应;
(2)次氯酸根离子具有氧化性,可以将氢氰根离子氧化,在酸性环境下,氢氰根离子和氢离子形成的弱酸HCN有剧毒;
(3)对比“乙烯氧化法”、“乙炔水化法”两种方法,从化学反应速率、日产量、消耗的催化剂的性质以及能源的消耗角度来回答.

解答 解:(1)A.反应属于化合反应,原子利用率高达100,且产物无污染,故A正确;
B.制备硫酸铜的过程硫酸的利用率低,且生成的二氧化硫是有毒的气体,故B错误;
C.反应属于化合反应,原子利用率高达100,且产物无污染,故C正确;
D.制备硝酸铜的过程硝酸的利用率低,且生成的二氧化氮是有毒的气体,故D错误.
故选BD;
(2)次氯酸根离子具有氧化性,可以将氢氰根离子氧化,在碱性条件下,用NaClO将CN-氧化为CO32-和一种无毒气体氮气,原理方程式为:5ClO-+2CN-+2OH-=2CO32-+N2↑+5Cl-+H2O,在酸性条件下,CN-与H+结合生成毒性很强的HCN,对人和环境造成危害,所以实际处理时不在酸性条件下进行,
故答案为:5ClO-+2CN-+2OH-=2CO32-+N2↑+5Cl-+H2O;在酸性条件下,CN-与H+结合生成毒性很强的HCN,对人和环境造成危害;
(3)①对比“乙烯氧化法”、“乙炔水化法”两种方法,从产率和产量角度可以看出:虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多,
故答案为:虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多;
②对比“乙烯氧化法”、“乙炔水化法”两种方法,从环境保护和能耗角度可以知道两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,汞盐的毒性大,并且乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能,但是乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得等,
故答案为:两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得.

点评 本题考查实验方案的设计和实验评价目,要求学生具有分析和解决问题的能力,综合性较强,难度大.

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