【分析】
本题围绕能源相关知识展开,分为能源革命和能源与环境两部分,需结合燃烧条件、化学式计算、图示反应分析、化学方程式书写等知识点逐一突破:
1. 第(1)题回忆燃烧三要素,钻木取火是通过摩擦生热使温度达到可燃物的着火点;
2. 第(2)题根据可燃冰的化学式,数出C、H原子总数,计算原子个数比;
3. 第(3)题分析图甲的循环反应,确定总反应后计算甲烷和氢气的质量比;
4. 第(4)题结合图乙的反应物、生成物,配平得到总反应的化学方程式;
5. 第(5)题从水膜厚度对氧气与活性炭接触的影响,分析H₂S吸收率减小的原因。
【解析】
(1) 燃烧需同时满足三个条件:可燃物、与氧气接触、温度达到可燃物的着火点。“钻木”通过摩擦生热,使温度达到木材的着火点,对应条件为温度达到可燃物的着火点。
(2) 在$\ce{CH_{4}·8H_{2}O}$中,C原子个数为1;H原子总数为$\ce{CH_{4}}$的4个加上8个$\ce{H_{2}O}$的$8×2=16$个,共20个,因此C、H原子个数比为$1:20$。
(3) 分析图甲的循环反应,$\ce{NiFe_{2}O_{4}}$循环参与反应,总反应为$\ce{CH_{4} + H_{2}O = CO + 3H_{2}}$。甲烷的相对分子质量为16,生成氢气的总相对质量为$3×2=6$,故甲烷和氢气的质量比为$16:6=8:3$。
(4) 由图乙可知,反应物为$\ce{H_{2}S}$和$\ce{O_{2}}$,生成物为$\ce{S_{2}}$和$\ce{H_{2}O_{2}}$,反应条件为催化剂,配平后总反应的化学方程式为:$\ce{2H_{2}S + 2O_{2}\xlongequal{催化剂}S_{2} + 2H_{2}O_{2}}$。
(5) 活性炭氧化$\ce{H_{2}S}$时,$\ce{O_{2}}$需通过水膜到达活性炭表面参与反应。若水膜过厚,会导致与活性炭接触的氧分子减少,参与反应的$\ce{O_{2}}$减少,因此$\ce{H_{2}S}$的吸收率减小。
【答案】
使温度达到可燃物的着火点;$1:20$;$8:3$;$\ce{2H_{2}S + 2O_{2}\xlongequal{催化剂}S_{2} + 2H_{2}O_{2}}$;水膜过厚,与活性炭接触的氧分子减少,导致氧原子减少
【知识点】
燃烧条件、化学式计算、化学方程式书写
【点评】
本题是能源主题的综合题,涵盖基础化学核心知识点,需结合图示分析反应过程,难度适中,考查学生的基础应用与分析能力。
【难度系数】
0.6