9 新趋势 项目式学习 我国提出争取在2060年前实现“碳中和”，充分体现了解决气候问题的大国担当。“筑梦”活动小组同学开展了“低碳有我”实践活动，请回答下列问题。
【活动一】调查碳循环。
(1) 观察如图所示的碳循环示意图，自然界中产生二氧化碳的途径有
(2) 基于“碳循环”视角，实现“碳中和”可以从两方面进行：① 减少碳排放；②
(3) 调查发现，我国的碳排放80%以上来自能源使用。要减少能源使用对大气中二氧化碳含量的影响，下列措施不可行的是
A. 严禁使用含碳燃料
B. 改进技术，提高能效
C. 捕集能源使用过程中生成的二氧化碳，进行封存处理
【活动二】计算碳“转化”。
(4) 基于元素守恒，小组同学推测可以将二氧化碳转化为更具价值的物质，实现二氧化碳的再利用。我国科学家在利用二氧化碳直接合成甲醇$(\ce{CH_{3}OH})$的研究上已取得重大突破，其转化的化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + R}$，其中$R$的化学式为
【活动一】调查碳循环。
(1) 观察如图所示的碳循环示意图，自然界中产生二氧化碳的途径有
化石燃料的燃烧(或火山喷发;或呼吸作用;或微生物的分解作用等合理答案均可)
(写一条即可)。(2) 基于“碳循环”视角，实现“碳中和”可以从两方面进行：① 减少碳排放；②
增加二氧化碳消耗
。(3) 调查发现，我国的碳排放80%以上来自能源使用。要减少能源使用对大气中二氧化碳含量的影响，下列措施不可行的是
A
(填字母)。A. 严禁使用含碳燃料
B. 改进技术，提高能效
C. 捕集能源使用过程中生成的二氧化碳，进行封存处理
【活动二】计算碳“转化”。
(4) 基于元素守恒，小组同学推测可以将二氧化碳转化为更具价值的物质，实现二氧化碳的再利用。我国科学家在利用二氧化碳直接合成甲醇$(\ce{CH_{3}OH})$的研究上已取得重大突破，其转化的化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + R}$，其中$R$的化学式为
H₂O
。如果用此方法处理$44\ \mathrm{kg}$二氧化碳，使其完全反应，那么生成甲醇的质量为32 kg
。答案：9. (1) 化石燃料的燃烧(或火山喷发;或呼吸作用;或微生物的分解作用等合理答案均可)
(2) ② 增加二氧化碳消耗
(3) A
(4) $\ce{H_{2}O}$ 32 kg
(2) ② 增加二氧化碳消耗
(3) A
(4) $\ce{H_{2}O}$ 32 kg
解析：
【分析】
本题围绕“碳中和”主题，结合碳循环示意图、质量守恒定律及化学方程式计算展开解答：
(1) 需从碳循环示意图中提取产生二氧化碳的途径，任选其一即可；
(2) “碳中和”的核心是平衡二氧化碳的排放与消耗，因此除减少碳排放外，还需增加二氧化碳的消耗；
(3) 分析各选项措施的合理性，找出不可行的选项；
(4) 根据质量守恒定律确定未知物化学式，再利用化学方程式的质量比计算生成甲醇的质量。
【解析】
(1) 观察碳循环示意图，产生二氧化碳的途径包括化石燃料的燃烧、火山喷发、呼吸作用、微生物的分解作用等，任选一条即可，如化石燃料的燃烧；
(2) 实现“碳中和”需要使二氧化碳的排放与消耗达到平衡，因此除减少碳排放外，还需增加二氧化碳的消耗；
(3) 选项A“严禁使用含碳燃料”过于绝对，当前能源结构中含碳燃料仍无法完全替代，该措施不可行；选项B改进技术提高能效，可减少能源浪费，从而减少碳排放，可行；选项C捕集封存二氧化碳，可降低大气中二氧化碳含量，可行，故不可行的是A；
(4) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变：反应前C：1个、O：2个、H：6个，反应后CH₃OH中C：1个、O：1个、H：4个，因此R含O：1个、H：2个，化学式为$\ce{H_{2}O}$；
设生成甲醇的质量为$x$，根据化学方程式$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$，$\ce{CO_{2}}$与$\ce{CH_{3}OH}$的质量比为$44:32$，则$\frac{44}{32}=\frac{44\ \mathrm{kg}}{x}$，解得$x=32\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1) 化石燃料的燃烧(合理即可)
(2) 增加二氧化碳消耗
(3) A
(4) $\ce{H_{2}O}$；$32\ \mathrm{kg}$
【知识点】
碳循环、质量守恒定律、化学方程式计算
【点评】
本题结合“碳中和”热点，将碳循环、化学基础知识与实际应用结合，考查学生的读图能力、知识应用能力及计算能力，符合项目式学习的考查方向，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕“碳中和”主题，结合碳循环示意图、质量守恒定律及化学方程式计算展开解答：
(1) 需从碳循环示意图中提取产生二氧化碳的途径，任选其一即可；
(2) “碳中和”的核心是平衡二氧化碳的排放与消耗，因此除减少碳排放外，还需增加二氧化碳的消耗；
(3) 分析各选项措施的合理性，找出不可行的选项；
(4) 根据质量守恒定律确定未知物化学式，再利用化学方程式的质量比计算生成甲醇的质量。
【解析】
(1) 观察碳循环示意图，产生二氧化碳的途径包括化石燃料的燃烧、火山喷发、呼吸作用、微生物的分解作用等，任选一条即可，如化石燃料的燃烧；
(2) 实现“碳中和”需要使二氧化碳的排放与消耗达到平衡，因此除减少碳排放外，还需增加二氧化碳的消耗；
(3) 选项A“严禁使用含碳燃料”过于绝对，当前能源结构中含碳燃料仍无法完全替代，该措施不可行；选项B改进技术提高能效，可减少能源浪费，从而减少碳排放，可行；选项C捕集封存二氧化碳，可降低大气中二氧化碳含量，可行，故不可行的是A；
(4) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变：反应前C：1个、O：2个、H：6个，反应后CH₃OH中C：1个、O：1个、H：4个，因此R含O：1个、H：2个，化学式为$\ce{H_{2}O}$；
设生成甲醇的质量为$x$，根据化学方程式$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$，$\ce{CO_{2}}$与$\ce{CH_{3}OH}$的质量比为$44:32$，则$\frac{44}{32}=\frac{44\ \mathrm{kg}}{x}$，解得$x=32\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1) 化石燃料的燃烧(合理即可)
(2) 增加二氧化碳消耗
(3) A
(4) $\ce{H_{2}O}$；$32\ \mathrm{kg}$
【知识点】
碳循环、质量守恒定律、化学方程式计算
【点评】
本题结合“碳中和”热点，将碳循环、化学基础知识与实际应用结合，考查学生的读图能力、知识应用能力及计算能力，符合项目式学习的考查方向，难度适中。
【难度系数】
0.5
10 请结合材料回答下列问题：
我国科研团队研发了一种纳米“蓄水”膜反应器(如图所示)，内部封装了特定催化剂，该催化剂能够实现在温和条件下($3\ \mathrm{MPa},240\ °\mathrm{C}$)二氧化碳近$100\%$高效稳定转化。纳米“蓄水”膜反应器的壳层具有高选择性，反应后，能保证生成的水集中到内部而乙醇排出。
二氧化碳不仅能制造乙醇，还能制造淀粉、蛋白质、甲醇、尿素、纯碱、灭火剂等。我国化学工作者正在围绕“绿色、低碳、环保、高效”的主题，继续推进“碳捕捉”“碳中和”，以实现二氧化碳资源的高价值利用。
(1) 图中“
”表示的物质属于
(2) 壳层的优点是
(3) 纳米“蓄水”膜反应器内发生反应的化学方程式为
(4) 该技术的研发有利于缓解
我国科研团队研发了一种纳米“蓄水”膜反应器(如图所示)，内部封装了特定催化剂，该催化剂能够实现在温和条件下($3\ \mathrm{MPa},240\ °\mathrm{C}$)二氧化碳近$100\%$高效稳定转化。纳米“蓄水”膜反应器的壳层具有高选择性，反应后，能保证生成的水集中到内部而乙醇排出。
二氧化碳不仅能制造乙醇，还能制造淀粉、蛋白质、甲醇、尿素、纯碱、灭火剂等。我国化学工作者正在围绕“绿色、低碳、环保、高效”的主题，继续推进“碳捕捉”“碳中和”，以实现二氧化碳资源的高价值利用。
(1) 图中“
”表示的物质属于含氧化合物
(填“含氧化合物”或“氧化物”)。(2) 壳层的优点是
具有高选择性
。(3) 纳米“蓄水”膜反应器内发生反应的化学方程式为
$\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal[3\ \mathrm{MPa},240\ °C]{催化剂}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$
。(4) 该技术的研发有利于缓解
温室效应加剧(合理答案均可)
(写一点即可)。答案：10. (1) 含氧化合物
(2) 具有高选择性
(3) $\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal[3\ \mathrm{MPa},240\ °C]{催化剂}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$
(4) 温室效应加剧(合理答案均可)
(2) 具有高选择性
(3) $\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal[3\ \mathrm{MPa},240\ °C]{催化剂}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$
(4) 温室效应加剧(合理答案均可)
解析：
【分析】
本题围绕纳米“蓄水”膜反应器转化二氧化碳的科技情境设置问题，需结合化学基本概念、材料信息及化学方程式书写规则解答：
(1) 需明确含氧化合物与氧化物的定义，判断对应物质类别；
(2) 直接从材料中提取壳层的优点；
(3) 根据反应物、生成物及反应条件书写并配平化学方程式；
(4) 结合二氧化碳对环境的影响分析该技术的作用。
【解析】
(1) 含氧化合物是含有氧元素的化合物，氧化物是由两种元素组成且其中一种为氧元素的化合物。图中“[插图2]”对应的物质（结合反应情境为含氧元素的化合物），符合含氧化合物的定义，故属于含氧化合物；
(2) 根据材料描述“纳米‘蓄水’膜反应器的壳层具有高选择性，反应后，能保证生成的水集中到内部而乙醇排出”，可知壳层的优点是具有高选择性；
(3) 由题意可知，反应物为二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$）和氢气（$\ce{H_{2}}$），反应条件为催化剂、$3\ \mathrm{MPa}$、$240\ °\mathrm{C}$，生成物为乙醇（$\ce{C_{2}H_{5}OH}$）和水（$\ce{H_{2}O}$），配平后化学方程式为：$\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal[3\ \mathrm{MPa},240\ °C]{催化剂}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$；
(4) 该技术将二氧化碳转化为有用物质，减少空气中二氧化碳的含量，二氧化碳是导致温室效应加剧的主要气体，因此有利于缓解温室效应加剧（合理即可）。
【答案】
(1) 含氧化合物
(2) 具有高选择性
(3) $\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal[3\ \mathrm{MPa},240\ °C]{催化剂}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$
(4) 温室效应加剧（合理答案均可）
【知识点】
含氧化合物与氧化物；化学方程式书写；二氧化碳的环境影响
【点评】
本题以新型科技成果为背景，考查化学基础概念、化学方程式书写及化学与环境的联系，侧重考查学生提取材料信息和应用基础知识的能力，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕纳米“蓄水”膜反应器转化二氧化碳的科技情境设置问题，需结合化学基本概念、材料信息及化学方程式书写规则解答：
(1) 需明确含氧化合物与氧化物的定义，判断对应物质类别；
(2) 直接从材料中提取壳层的优点；
(3) 根据反应物、生成物及反应条件书写并配平化学方程式；
(4) 结合二氧化碳对环境的影响分析该技术的作用。
【解析】
(1) 含氧化合物是含有氧元素的化合物，氧化物是由两种元素组成且其中一种为氧元素的化合物。图中“[插图2]”对应的物质（结合反应情境为含氧元素的化合物），符合含氧化合物的定义，故属于含氧化合物；
(2) 根据材料描述“纳米‘蓄水’膜反应器的壳层具有高选择性，反应后，能保证生成的水集中到内部而乙醇排出”，可知壳层的优点是具有高选择性；
(3) 由题意可知，反应物为二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$）和氢气（$\ce{H_{2}}$），反应条件为催化剂、$3\ \mathrm{MPa}$、$240\ °\mathrm{C}$，生成物为乙醇（$\ce{C_{2}H_{5}OH}$）和水（$\ce{H_{2}O}$），配平后化学方程式为：$\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal[3\ \mathrm{MPa},240\ °C]{催化剂}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$；
(4) 该技术将二氧化碳转化为有用物质，减少空气中二氧化碳的含量，二氧化碳是导致温室效应加剧的主要气体，因此有利于缓解温室效应加剧（合理即可）。
【答案】
(1) 含氧化合物
(2) 具有高选择性
(3) $\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal[3\ \mathrm{MPa},240\ °C]{催化剂}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$
(4) 温室效应加剧（合理答案均可）
【知识点】
含氧化合物与氧化物；化学方程式书写；二氧化碳的环境影响
【点评】
本题以新型科技成果为背景，考查化学基础概念、化学方程式书写及化学与环境的联系，侧重考查学生提取材料信息和应用基础知识的能力，难度适中。
【难度系数】
0.5