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1. 某兴趣小组开展“家用燃料的变迁与合理使用”跨学科实践活动。
任务一:了解家用燃料变化的意义
【查阅资料】充分燃烧1 kg煤或天然气释放的热量和产生SO₂的质量如图甲所示。
（1）SO₂排放到空气中溶于雨水会形成
（2）请结合生活常识和图甲信息,总结家庭燃料从煤升级成天然气之后的优点：
（3）往煤中加入适量的碳酸钙可有效吸收煤燃烧时产生的二氧化硫,发生反应的化学方程式为$2CaCO_{3}+2SO_{2}+X\stackrel{高温}{=\!=\!=}2CaSO_{4}+2CO_{2}$,其中X的化学式为
任务二:调查燃料的合理使用
（4）某同学收集到如表所示的几种调控燃烧的事例,完成表格:
|调控方式|用鼓风机给煤炉火送风|调节打火机出气阀|汽车的汽缸工作时汽油以雾状形式喷出|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|调控原理|增加氧气的量|调节燃料的量|
（5）“化学链燃烧”技术是能源领域研究的热点。基于$CuO-Cu_{2}O$载氧体的甲烷$(CH_{4})$化学链燃烧技术示意图如图乙所示。
① 加热条件下,空气反应器中发生反应的化学方程式为
② X中主要物质的化学式为
③ “化学链燃烧”技术可避免空气直接与甲烷接触,与甲烷在空气中燃烧相比,该技术的优点是
任务三:展望未来的家用燃料
（6）氢气被认为是理想的能源,当前,我国氢能按图丙所示的规划发展。
① 利用$C+H_{2}O(g)\stackrel{高温}{=\!=\!=}CO+H_{2}$制得的氢气属于
② 蓝氢的制得使用了碳捕捉技术,通常用纳米CaO吸附碳源,吸附原理与活性炭相似,是因为其结构
③ 通过“可再生能源”分解水可获得绿氢,该能源可能是
任务一:了解家用燃料变化的意义
【查阅资料】充分燃烧1 kg煤或天然气释放的热量和产生SO₂的质量如图甲所示。
（1）SO₂排放到空气中溶于雨水会形成
酸雨
。（2）请结合生活常识和图甲信息,总结家庭燃料从煤升级成天然气之后的优点：
相同质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热量高,产生的二氧化硫少,燃烧污染小
。（3）往煤中加入适量的碳酸钙可有效吸收煤燃烧时产生的二氧化硫,发生反应的化学方程式为$2CaCO_{3}+2SO_{2}+X\stackrel{高温}{=\!=\!=}2CaSO_{4}+2CO_{2}$,其中X的化学式为
O₂
。理论上处理1 kg煤燃烧产生的二氧化硫,需要消耗碳酸钙的质量为12.5 g
。任务二:调查燃料的合理使用
（4）某同学收集到如表所示的几种调控燃烧的事例,完成表格:
|调控方式|用鼓风机给煤炉火送风|调节打火机出气阀|汽车的汽缸工作时汽油以雾状形式喷出|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|调控原理|增加氧气的量|调节燃料的量|
增大燃料与氧气的接触面积
|（5）“化学链燃烧”技术是能源领域研究的热点。基于$CuO-Cu_{2}O$载氧体的甲烷$(CH_{4})$化学链燃烧技术示意图如图乙所示。
① 加热条件下,空气反应器中发生反应的化学方程式为
$2Cu_{2}O+O_{2}\stackrel{△}{=\!=\!=}4CuO$
。② X中主要物质的化学式为
N₂
。③ “化学链燃烧”技术可避免空气直接与甲烷接触,与甲烷在空气中燃烧相比,该技术的优点是
有利于二氧化碳的捕集(合理答案均可)
（写出一条）。任务三:展望未来的家用燃料
（6）氢气被认为是理想的能源,当前,我国氢能按图丙所示的规划发展。
① 利用$C+H_{2}O(g)\stackrel{高温}{=\!=\!=}CO+H_{2}$制得的氢气属于
灰氢
（填“灰氢”“蓝氢”或“绿氢”）。② 蓝氢的制得使用了碳捕捉技术,通常用纳米CaO吸附碳源,吸附原理与活性炭相似,是因为其结构
疏松多孔
。③ 通过“可再生能源”分解水可获得绿氢,该能源可能是
太阳能(合理答案均可)
（写一种）。答案
1. (1) 酸雨 （2）相同质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热量高,产生的二氧化硫少,燃烧污染小 （3）O₂ 12.5 g
（4）增大燃料与氧气的接触面积 （5）① $2Cu_{2}O+O_{2}\stackrel{△}{=\!=\!=}4CuO$ ② N₂ ③ 有利于二氧化碳的捕集(合理答案均可)
（6）① 灰氢 ② 疏松多孔 ③ 太阳能(合理答案均可)
〔解析〕（2）煤升级成天然气之后,相同质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热量高,产生的二氧化硫少,燃烧污染小。
（3）根据质量守恒定律可知,化学反应前后原子的种类和数目不变,反应后钙、硫、氧、碳的原子个数分别为2、2、12、2,反应前除X外钙、硫、氧、碳的原子个数分别为2、2、10、2,缺少2个氧原子,故X为O₂。根据图示可知,1 kg煤燃烧产生8 g二氧化硫,设需要消耗碳酸钙的质量为x。
$2CaCO_{3}+O_{2}+2SO_{2}\stackrel{高温}{=\!=\!=}2CaSO_{4}+2CO_{2}$
200 128
x 8 g
$\frac{200}{128}=\frac{x}{8\ g}$ x=12.5 g
（4）汽车的汽缸工作时汽油以雾状形式喷出,调控原理是增大燃料与氧气的接触面积,使燃烧更充分。（5）① 在加热条件下,空气反应器中发生的反应是氧化亚铜与氧气反应生成氧化铜,反应的化学方程式为$2Cu_{2}O+O_{2}\stackrel{△}{=\!=\!=}4CuO$。② 根据图示可知,在空气反应器中,空气中的氧气与氧化亚铜发生反应,剩余的氮气等不参与反应则会排出,因此X中主要物质为氮气,化学式为N₂。③“化学链燃烧”技术可避免空气直接与甲烷接触,与甲烷在空气中燃烧相比,该技术的优点是有利于捕集二氧化碳,防止其大量排入空气造成温室效应加剧,反应更安全。
（4）增大燃料与氧气的接触面积 （5）① $2Cu_{2}O+O_{2}\stackrel{△}{=\!=\!=}4CuO$ ② N₂ ③ 有利于二氧化碳的捕集(合理答案均可)
（6）① 灰氢 ② 疏松多孔 ③ 太阳能(合理答案均可)
〔解析〕（2）煤升级成天然气之后,相同质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热量高,产生的二氧化硫少,燃烧污染小。
（3）根据质量守恒定律可知,化学反应前后原子的种类和数目不变,反应后钙、硫、氧、碳的原子个数分别为2、2、12、2,反应前除X外钙、硫、氧、碳的原子个数分别为2、2、10、2,缺少2个氧原子,故X为O₂。根据图示可知,1 kg煤燃烧产生8 g二氧化硫,设需要消耗碳酸钙的质量为x。
$2CaCO_{3}+O_{2}+2SO_{2}\stackrel{高温}{=\!=\!=}2CaSO_{4}+2CO_{2}$
200 128
x 8 g
$\frac{200}{128}=\frac{x}{8\ g}$ x=12.5 g
（4）汽车的汽缸工作时汽油以雾状形式喷出,调控原理是增大燃料与氧气的接触面积,使燃烧更充分。（5）① 在加热条件下,空气反应器中发生的反应是氧化亚铜与氧气反应生成氧化铜,反应的化学方程式为$2Cu_{2}O+O_{2}\stackrel{△}{=\!=\!=}4CuO$。② 根据图示可知,在空气反应器中,空气中的氧气与氧化亚铜发生反应,剩余的氮气等不参与反应则会排出,因此X中主要物质为氮气,化学式为N₂。③“化学链燃烧”技术可避免空气直接与甲烷接触,与甲烷在空气中燃烧相比,该技术的优点是有利于捕集二氧化碳,防止其大量排入空气造成温室效应加剧,反应更安全。
解析
【分析】
这道题围绕家用燃料变迁的跨学科实践展开，我们可以逐个小问梳理思路：
1. 第(1)问直接回忆硫的氧化物造成的环境问题，SO₂溶于雨水生成亚硫酸、硫酸，对应酸雨的成因，直接得出答案。
2. 第(2)问结合题目给出的图甲信息，对比等质量的煤和天然气燃烧的放热量、生成SO₂的质量，从放热效率、污染程度两个维度整理天然气相对煤的优势即可。
3. 第(3)问第一空利用质量守恒定律，统计反应前后所有原子的种类和数目，差值就是X的组成，得到X的化学式；第二空先从资料中获取1kg煤燃烧产生的SO₂质量为8g，再根据化学方程式中CaCO₃和SO₂的质量比例关系，列比例式计算得到消耗碳酸钙的质量。
4. 第(4)问回忆促进燃烧的两个核心途径：增大氧气浓度、增大可燃物与氧气的接触面积，雾状喷出汽油就是将燃料分散为小液滴，对应增大接触面积的调控原理。
5. 第(5)问结合化学链燃烧的流程推导：①空气反应器中Cu₂O和通入的空气中的O₂在加热条件下反应生成CuO，配平写出方程式；②空气中O₂被完全反应后，剩余的主要不反应气体是N₂，所以X的主要成分是N₂；③甲烷不直接和空气接触，燃烧产物不会混入大量氮气，得到的CO₂纯度很高，便于后续捕集，整理出合理优点即可。
6. 第(6)问结合氢能分类的常识推导：①用碳和水蒸气高温反应制氢，属于传统化石燃料制氢，对应灰氢；②吸附原理和活性炭类似，活性炭的结构特点是疏松多孔，因此纳米CaO也是疏松多孔的结构；③可再生能源指太阳能、风能、水能等非化石能源，任选一种合理即可。
【解析】
(1) SO₂排放到空气中，和水、氧气反应生成酸性物质，溶于雨水会形成酸雨。
(2) 对比等质量的煤和天然气燃烧的结果：相同质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热量更高，同时产生的SO₂质量更少，因此燃烧污染更小，是天然气作为家用燃料的优势。
(3) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目均不变：反应后Ca、S、O、C的原子总数分别为2、2、12、2，反应前除X外已知物质中Ca、S、O、C的原子总数为2、2、10、2，因此X中含有2个氧原子，化学式为O₂。
已知1kg煤燃烧产生的SO₂质量为8g，设需要消耗CaCO₃的质量为x：
$\ce{2CaCO_{3} + 2SO_{2} + O_{2}\xlongequal{高温} 2CaSO_{4} + 2CO_{2}}$
两物质相对质量分别为2×100=200，2×64=128，列比例式：$\frac{200}{128}=\frac{x}{8\ \mathrm{g}}$，解得x=12.5g。
(4) 汽油以雾状形式喷出，能够大幅增大汽油和氧气的接触面积，让燃烧更充分，对应调控原理为增大燃料与氧气的接触面积。
(5) ①加热条件下，空气反应器中氧化亚铜和氧气反应生成氧化铜，配平后化学方程式为：$\ce{2Cu_{2}O + O_{2}\xlongequal{\Delta} 4CuO}$。
②空气反应器中，空气中的O₂和Cu₂O完全反应，剩余的不参与反应的主要气体是N₂，因此X的主要物质化学式为N₂。
③甲烷不直接与空气接触，燃烧产物中不会混入大量氮气，得到的CO₂纯度高，有利于二氧化碳的捕集，减少温室效应，同时避免甲烷和空气直接混合发生爆炸，反应更安全。
(6) ①利用碳和水蒸气高温反应制氢，属于传统化石燃料制氢，对应分类中的灰氢。
②纳米CaO吸附碳源的原理和活性炭相似，活性炭具有疏松多孔的结构，因此纳米CaO的结构也为疏松多孔，具备吸附性。
③可用于分解水制绿氢的可再生能源可以是太阳能、风能、水能等，任选一种合理即可。
【答案】
(1) 酸雨
(2) 相同质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热量高,产生的二氧化硫少,燃烧污染小
(3) $\ce{O_{2}}$ 12.5 g
(4) 增大燃料与氧气的接触面积
(5) ① $\ce{2Cu_{2}O + O_{2}\xlongequal{\Delta} 4CuO}$ ② $\ce{N_{2}}$ ③ 有利于二氧化碳的捕集(合理答案均可)
(6) ① 灰氢 ② 疏松多孔 ③ 太阳能(合理答案均可)
【知识点】
酸雨的形成，质量守恒定律，燃烧的调控
【点评】
本题结合家用燃料变迁的真实情境，属于跨学科实践类综合题，覆盖了燃料利用、质量守恒定律应用、化学方程式计算、能源分类等多个核心考点，难度梯度平缓，既考察基础化学常识，也结合工业新技术考察知识迁移能力，引导学生关注能源与环境的实际问题。
【难度系数】
0.7
这道题围绕家用燃料变迁的跨学科实践展开，我们可以逐个小问梳理思路：
1. 第(1)问直接回忆硫的氧化物造成的环境问题，SO₂溶于雨水生成亚硫酸、硫酸，对应酸雨的成因，直接得出答案。
2. 第(2)问结合题目给出的图甲信息，对比等质量的煤和天然气燃烧的放热量、生成SO₂的质量，从放热效率、污染程度两个维度整理天然气相对煤的优势即可。
3. 第(3)问第一空利用质量守恒定律，统计反应前后所有原子的种类和数目，差值就是X的组成，得到X的化学式；第二空先从资料中获取1kg煤燃烧产生的SO₂质量为8g，再根据化学方程式中CaCO₃和SO₂的质量比例关系，列比例式计算得到消耗碳酸钙的质量。
4. 第(4)问回忆促进燃烧的两个核心途径：增大氧气浓度、增大可燃物与氧气的接触面积，雾状喷出汽油就是将燃料分散为小液滴，对应增大接触面积的调控原理。
5. 第(5)问结合化学链燃烧的流程推导：①空气反应器中Cu₂O和通入的空气中的O₂在加热条件下反应生成CuO，配平写出方程式；②空气中O₂被完全反应后，剩余的主要不反应气体是N₂，所以X的主要成分是N₂；③甲烷不直接和空气接触，燃烧产物不会混入大量氮气，得到的CO₂纯度很高，便于后续捕集，整理出合理优点即可。
6. 第(6)问结合氢能分类的常识推导：①用碳和水蒸气高温反应制氢，属于传统化石燃料制氢，对应灰氢；②吸附原理和活性炭类似，活性炭的结构特点是疏松多孔，因此纳米CaO也是疏松多孔的结构；③可再生能源指太阳能、风能、水能等非化石能源，任选一种合理即可。
【解析】
(1) SO₂排放到空气中，和水、氧气反应生成酸性物质，溶于雨水会形成酸雨。
(2) 对比等质量的煤和天然气燃烧的结果：相同质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热量更高，同时产生的SO₂质量更少，因此燃烧污染更小，是天然气作为家用燃料的优势。
(3) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目均不变：反应后Ca、S、O、C的原子总数分别为2、2、12、2，反应前除X外已知物质中Ca、S、O、C的原子总数为2、2、10、2，因此X中含有2个氧原子，化学式为O₂。
已知1kg煤燃烧产生的SO₂质量为8g，设需要消耗CaCO₃的质量为x：
$\ce{2CaCO_{3} + 2SO_{2} + O_{2}\xlongequal{高温} 2CaSO_{4} + 2CO_{2}}$
两物质相对质量分别为2×100=200，2×64=128，列比例式：$\frac{200}{128}=\frac{x}{8\ \mathrm{g}}$，解得x=12.5g。
(4) 汽油以雾状形式喷出，能够大幅增大汽油和氧气的接触面积，让燃烧更充分，对应调控原理为增大燃料与氧气的接触面积。
(5) ①加热条件下，空气反应器中氧化亚铜和氧气反应生成氧化铜，配平后化学方程式为：$\ce{2Cu_{2}O + O_{2}\xlongequal{\Delta} 4CuO}$。
②空气反应器中，空气中的O₂和Cu₂O完全反应，剩余的不参与反应的主要气体是N₂，因此X的主要物质化学式为N₂。
③甲烷不直接与空气接触，燃烧产物中不会混入大量氮气，得到的CO₂纯度高，有利于二氧化碳的捕集，减少温室效应，同时避免甲烷和空气直接混合发生爆炸，反应更安全。
(6) ①利用碳和水蒸气高温反应制氢，属于传统化石燃料制氢，对应分类中的灰氢。
②纳米CaO吸附碳源的原理和活性炭相似，活性炭具有疏松多孔的结构，因此纳米CaO的结构也为疏松多孔，具备吸附性。
③可用于分解水制绿氢的可再生能源可以是太阳能、风能、水能等，任选一种合理即可。
【答案】
(1) 酸雨
(2) 相同质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热量高,产生的二氧化硫少,燃烧污染小
(3) $\ce{O_{2}}$ 12.5 g
(4) 增大燃料与氧气的接触面积
(5) ① $\ce{2Cu_{2}O + O_{2}\xlongequal{\Delta} 4CuO}$ ② $\ce{N_{2}}$ ③ 有利于二氧化碳的捕集(合理答案均可)
(6) ① 灰氢 ② 疏松多孔 ③ 太阳能(合理答案均可)
【知识点】
酸雨的形成，质量守恒定律，燃烧的调控
【点评】
本题结合家用燃料变迁的真实情境，属于跨学科实践类综合题，覆盖了燃料利用、质量守恒定律应用、化学方程式计算、能源分类等多个核心考点，难度梯度平缓，既考察基础化学常识，也结合工业新技术考察知识迁移能力，引导学生关注能源与环境的实际问题。
【难度系数】
0.7
