第8章 化学与可持续发展 章末整合提升 体系构建 主题探究（教用Word）-【优学精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

该高中化学单元复习讲义通过逻辑关联构建知识体系，以金属活泼性与冶炼方法、分离操作与资源利用为线索，用框架图呈现金属冶炼、海水资源、化石燃料综合利用、化学品合理使用及环境保护的知识脉络，突出重难点内在联系。 讲义亮点在于以“二氧化碳综合利用”为核心设计探究活动，如电催化还原机理分析、捕获转化反应推断，培养科学探究与实践素养。练习题结合人工合成淀粉等前沿情境，通过选项分析（如淀粉与纤维素同分异构体判断）提升科学思维，基础题巩固化学观念，助力分层教学与教师精准指导。

1.联系金属活泼性理解金属冶炼方法 2.海水资源的开发利用 3.借助分离操作掌握煤和石油的综合利用 （1）煤的综合利用 （2）天然气的综合利用 （3）石油的综合利用 4.联系生活理解化学品的合理使用 5.环境保护与绿色化学 二氧化碳的综合利用探究 　　大气中二氧化碳浓度过高对于环境造成了严重威胁。保护人类赖以生存的环境现已成为国际社会的共识。在温和可控的条件下，电催化还原转化二氧化碳为有用的燃料和化学品是能源化学的重要前沿，具有广阔的应用前景，也是实现“碳达峰”的有效举措。 【探究1】　CO2电催化还原 我国科学家在CO2电催化还原制乙烯和乙醇方面取得重要突破，其反应机理如图所示。 根据反应机理图思考回答： （1）第1步中“CO2→*CO”过程中能量如何变化？ 提示：由图可知，第1步CO2碳氧双键断开形成*CO和O，碳氧双键断开需要吸收能量。 （2）第3步转化过程是“*CHO→*OHCCHO*”，该过程吸附在催化剂表面原子数目及种类是否变化？ 提示：第3步“*CHO→*OHCCHO*”吸附在催化剂表面的2个 *CHO生成1个*OHCCHO*，原子种类C、H、O三种未改变，原子数目不变。 （3）第4步产物是什么？ 提示：根据原子守恒，第4步产物有乙烯、乙醇。 【探究2】　CO2的捕获和转化 　　CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。 （1）你能写出反应①和②的化学方程式吗？ 提示：由题干图1所示信息可知，反应①为CaO＋CO2CaCO3，反应②为CaCO3＋CH4CaO＋2CO＋2H2。 （2）t1～t3，n（H2）比n（CO）多，且生成H2速率不变，你认为可能的原因是什么？ 提示：由题干图2信息可知，且已知反应过程中始终未检测到CO2，且催化剂上有积碳，故可能有副反应CH4C＋2H2发生。 （3）若t3之后，生成CO的速率为0。你能解释其原因吗？ 提示：t3之后，CO的速率为0，由题干图2信息可知， CH4的速率逐渐增大，最终恢复到1，说明生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生，而后副反应逐渐停止反应。 【探究3】　CO2催化加氢制备汽油 　　中国科学研究院研究团队设计了一种新型的多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油，其过程如图。 （1）你能分析在Na-Fe3O4上发生的反应的方程式吗？ 提示：由流程图可知，CO2＋H2在Na-Fe3O4催化剂表面反应生成烯烃，根据原子守恒可知，其反应为2CO2＋6H2CH2CH2＋4H2O。 （2）实现CO2转化为汽油整个转化过程的关键是哪一步？ 提示：中间产物Fe5C2是无机物CO转化为有机物（烯烃）的中间产物，故中间产物Fe5C2的生成是实现CO2转化为汽油的关键。 【探究4】　二氧化碳用于合成淀粉 　　2021年9月24日，《科学》杂志发表了中国科学院天津工业生物技术研究所科学家的原创性重大突破，首次在实验室实现从CO2到淀粉的全合成。其合成路线如下： （1）可以采取高温加热的方式提高反应②③的反应速率吗？ 提示：不可以。因为反应②③中均用到了酶，高温会使酶失活或活性降低，会使反应速率降低。 （2）“人工合成淀粉”有什么积极意义？（回答一条即可） 提示：人工合成淀粉提供了新的淀粉来源，有助于实现“碳中和”及缓解粮食危机等。（合理即可） 1.海底五彩斑斓的珊瑚是由珊瑚虫吸收海水中的钙和CO2，然后分泌出石灰石，变为自己生存的外壳。植物有光合作用会吸收CO2、释放O2，但随着全球变暖，CO2含量增加，海底珊瑚含量减少，下列说法错误的是（　　） A.光合作用吸收CO2 B.植物呼吸作用放出CO2 C.海水吸收过多CO2使pH增大 D.珊瑚礁溶解是因为生成Ca（HCO3）2 解析：C　由题意可知，植物的光合作用会吸收CO2，释放O2，A正确；植物的光合作用会吸收CO2、释放O2，但是植物的有氧呼吸作用吸收氧气，放出二氧化碳，B正确；二氧化碳含量增大，会导致海水中溶解的二氧化碳增加，海水pH降低，则碳酸钙变为碳酸氢钙，C错误，D正确。 2.我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2转化过程示意图如下： 下列说法不正确的是（　　） A.反应①的产物中含有水 B.反应②中只有碳碳键形成 C.汽油主要是C5～C11的烃类混合物 D.图中a的名称是异戊烷 解析：B　反应①是CO2与H2反应生成了CO，根据原子守恒可推断有H2O生成，即反应化学方程式为CO2＋H2CO＋H2O，产物中含有水，A正确；反应②是CO与H2反应生成（CH2）n，（CH2）n中还含有碳氢键，B错误；由示意图可知，汽油的主要成分是C5～C11的烃类混合物，C正确；根据a的球棍模型，可得其结构简式为 CH3CH（CH3）CH2CH3，其名称为异戊烷，D正确。 3.我国在人工合成淀粉方面取得了重大突破，在实验室中首次实现从二氧化碳经过11步反应合成淀粉。下列有关说法错误的是（　　） A.在合成淀粉的过程中CO2的化合价发生了变化 B.由CO2合成淀粉实现了小分子向高分子的转化 C.该成就有利于早日实现“碳达峰”“碳中和” D.淀粉的分子式为（C6H10O5）n，与纤维素互为同分异构体 解析：D　淀粉的分子式为（C6H10O5）n，CO2中碳元素化合价为＋4价，在合成淀粉的过程中CO2的化合价发生了变化，A正确；淀粉是高分子化合物，由CO2合成淀粉实现了小分子向高分子的转化，B正确；二氧化碳合成淀粉能减少碳排放，有利于实现“碳达峰”、碳中和，C正确；淀粉和纤维素均是高分子化合物，但是其聚合度不同，分子式不同，故不是同分异构体，D错误。 4.无细胞化学酶系统催化CO2合成淀粉，其中开始部分核心反应转化关系如图所示。下列说法正确的是（　　） A.该部分核心反应的反应物是H2和CO2 B.整个反应中的“cat”是催化剂，而O2是中间产物 C.反应Ⅰ和反应Ⅲ的电子转移数之比一定是3∶1 D.CH3OH和HCHO分子中共用电子对之比是5∶3 解析：C　该部分核心反应的反应物是H2、CO2和O2，A错误；整个反应中的“cat”是催化剂，而O2是反应物，B错误；根据得失电子守恒，反应Ⅰ中1 mol CO2得到6 mol电子，反应Ⅲ中1 mol甲醇失去2 mol电子，转移电子数之比一定是3∶1，C正确；CH3OH分子中共用电子对是5，HCHO分子中共用电子对是4，D错误。 5.碳资源的高效转化及循环利用如图所示。 下列做法与上述理念相违背的是（　　） A.大力发展煤的气化及液化技术 B.加快石油等化石燃料的开采和使用 C.以CO2为原料生产可降解塑料 D.将秸秆加工转化为乙醇燃料 解析：B　A项，煤的气化和液化是通过化学变化将煤转化为气体和液体燃料的技术，可以提高煤的利用率，减少污染物的排放，正确；B项，石油等化石燃料为不可再生能源，加快化石燃料的开采和使用，会破坏环境，加重环境污染，错误；C项，可降解塑料不会造成“白色污染”，正确；D项，将秸秆转化为乙醇燃料，可以减少PM2.5的产生，正确。 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $