Question

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（NO₃）₂+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CO₃^2-和一种无毒气体，该反应的方程式为5ClO^-+2CN^-+2OH^-=2CO₃^2-+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．

Answer 1

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CO₃^2-和一种无毒气体氮气，原理方程式为：5ClO^-+2CN^-+2OH^-=2CO₃^2-+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^-=2CO₃^2-+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．