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D
D

$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$

热值高,燃烧产物是水,不污染环境,原料来源广(合理答案均可)

氢能(或太阳能、风能等合理答案均可)
c
减少二氧化硫、可吸入颗粒物等污染物的排放(合理答案均可)
解:设含 600 kg 碳的焦炭最多制备 $\ce{H_{2}}$ 的质量为 $x。$
$\ce{C + 2H_{2}O + CaO\xlongequal[高压]{高温}CaCO_{3} + 2H_{2}}$
12 4
600kg x
$\frac{12}{4}=\frac{600\ \mathrm{kg}}{x}$
$x=200\ \mathrm{kg}$
答:含 600 kg 碳的焦炭最多制备 $\ce{H_{2}}$ 的质量为 200 kg。
【分析】
本题为能源相关的选择题,需逐一分析每个选项的叙述是否正确,找出错误选项。首先明确各能源的组成、综合利用方式、发展趋势及燃烧现象的判断依据,再对应选项逐一验证。
【解析】
A选项:柴薪属于生物质,主要含碳元素;煤炭、石油是化石燃料,核心组成元素为碳,因此三者均含有碳元素,叙述正确。
B选项:煤通过干馏等综合利用方式,可得到焦炭、煤焦油、焦炉气等多种化工产品,叙述正确。
C选项:当前人类正向新能源方向发展,能源结构逐渐向清洁低碳方向转变,叙述正确。
D选项:燃气灶火焰呈黄色或橙色,是燃气燃烧不充分的表现(燃烧不充分时会产生炭黑等),而燃气充分燃烧时火焰为蓝色,因此该叙述错误。本题要求选择错误的叙述,故答案为D。
【答案】
D
【知识点】
化学与能源、燃料的燃烧
【点评】
本题考查能源相关的基础知识点,涉及常见能源的组成、煤的综合利用、能源发展趋势及燃烧现象判断,难度较低,易错点是混淆火焰颜色对应的燃烧状态,学生需准确记忆燃烧充分与不充分的火焰特征。
【难度系数】
0.8
【分析】
要判断各选项正误,需结合工艺流程和化学反应原理分析:流程中太阳能转化为电能,电解装置将水分解为H₂和O₂,合成装置中CO₂与H₂反应生成甲醇和水。逐一分析选项:A选项,工艺消耗CO₂合成甲醇,可降低大气CO₂含量;B选项,太阳能转化为电能供电解使用,有效利用太阳能;C选项,电解装置生成O₂,合成装置生成甲醇;D选项,根据反应和质量守恒,CO₂的氧元素会进入甲醇和水中,并非全部到甲醇,故该选项错误。
【解析】
逐一分析选项:
A. 该工艺以CO₂为原料合成甲醇,消耗大气中的CO₂,有利于降低大气中CO₂含量,说法正确;
B. 太阳能电池板将太阳能转化为电能,供电解装置使用,有效利用了太阳能,说法正确;
C. 电解装置中H₂O分解生成O₂,合成装置中生成液态燃料甲醇(CH₃OH),说法正确;
D. 合成装置中发生反应$\ce{CO_{2} + 3H_{2} = CH_{3}OH + H_{2}O}$,根据质量守恒定律,$\ce{CO_{2}}$中的氧元素一部分转化到$\ce{CH_{3}OH}$中,另一部分转化到$\ce{H_{2}O}$中,并非全部转化到$\ce{CH_{3}OH}$中,说法错误。
【答案】
D
【知识点】
化学工艺流程、质量守恒定律、二氧化碳的利用
【点评】
本题结合“液态太阳燃料合成”工艺流程,考查学生对化学反应原理、质量守恒定律的应用能力,需准确分析流程中的物质转化和反应,难度适中。
【难度系数】
0.5
【分析】
本题结合“绿电”与“绿氢”转化的科技情境,围绕化学基础知识点设置问题,需逐一分析每个小问对应的知识点:
1. 燃料电池发电的能量转化:燃料电池通过化学反应将化学能转化为电能,需明确能量转化的类型;
2. 电解水的化学方程式:回忆电解水的反应原理,水在通电条件下分解为氢气和氧气,需正确书写配平、反应条件和气体符号;
3. 分子的间隔与压强的关系:气体被高压压缩时,分子间间隔会减小,据此判断;
4. 氢气作燃料的优点:结合氢气的性质,从热值、产物、原料等角度分析其优势。
【解析】
(1)燃料电池发电是将燃料的化学能转化为电能,故填“电”;
(2)水在通电条件下分解生成氢气和氧气,化学方程式为$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$;
(3)高压压缩氢气时,氢分子间的间隔变小,故填“小”;
(4)氢气作燃料的优点有:热值高,燃烧产物仅为水,不污染环境,原料(水)来源广(合理即可)。
【答案】
(1)电;(2)$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$;(3)小;(4)热值高,燃烧产物是水,不污染环境,原料来源广(合理即可)
【知识点】
能量转化、电解水反应、分子的性质、氢气的用途
【点评】
本题以科技成就为背景,考查化学基础知识点的应用,题目难度较低,学生只需掌握相关核心概念即可顺利解答。
【难度系数】
0.3
【分析】
本题围绕能源相关知识展开,需结合图表信息、能源常识、石油炼制产品、化学方程式计算等知识点逐一解答:
1. 第(1)题:观察图表中各能源占比折线,判断占比最大的能源,再列举常见的其他能源;
2. 第(2)题:明确石油炼制的产品范围,区分乙醇是否属于石油炼制产物;
3. 第(3)题:对比天然气和煤的燃烧产物,分析天然气替代煤的环保优点;
4. 第(4)题:根据给定的化学方程式,利用碳和氢气的质量关系进行化学计算。
【解析】
(1) 从题图可知,代表“煤”的折线占比始终最高,因此目前我国能源消费中占比最大的能源是煤;“其他能源”可填氢能、太阳能、风能等合理答案。
(2) 石油炼制可得到汽油、煤油、液化石油气等产品,乙醇是通过粮食发酵等方式制取的,不属于石油炼制产品,故选c。
(3) 煤燃烧会产生二氧化硫、可吸入颗粒物等污染物,天然气燃烧产物主要为二氧化碳和水,因此用天然气代替煤可减少二氧化硫、可吸入颗粒物等污染物的排放。
(4) 设含600 kg碳的焦炭最多制备$\ce{H_{2}}$的质量为$x$。
化学方程式:$\ce{C + 2H_{2}O + CaO\xlongequal[高压]{高温}CaCO_{3} + 2H_{2}}$
各物质质量关系:$\ce{C}$的相对质量为12,$\ce{2H_{2}}$的相对总质量为$2×2=4$
列比例式:$\frac{12}{4}=\frac{600\ \mathrm{kg}}{x}$
解得:$x=200\ \mathrm{kg}$
【答案】
煤;氢能(或太阳能、风能等合理答案均可);c;减少二氧化硫、可吸入颗粒物等污染物的排放(合理答案均可);200 kg
【知识点】
化学与能源、石油炼制产品、化学方程式计算
【点评】
本题结合图表和实际应用,考查能源相关的基础知识点,难度不大,需学生具备图表分析能力和基础化学计算能力。
【难度系数】
0.6