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6. [2025 武汉期末]某实验小组在跨学科实践课上制作了一台简易“制氧机”，如图所示，制氧机部分配方说明如表所示。其中甲剂、乙剂分别是过碳酸钠固体$\ce{(2Na_{2}CO_{3} • xH_{2}O_{2})}$或二氧化锰中的一种。用该制氧机制氧时，加入某配方，制气室内变得浑浊，温度上升，洗气室内有气泡冒出。已知过碳酸钠加水溶解会分解生成$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O_{2}}$。下列说法中，正确的是 （
（第6题图）
| 配 方 | 甲 剂 | 乙 剂 | 平均供氧量/（$\boldsymbol{mL· min^{-1}}$） | 供氧时间/$\boldsymbol{min}$ |
| ------- | ----- | ----- | ------------------------------------------- | --------------------------- |
| 配方一 | 1袋 | 1袋 | $≥ 320$ | $≥ 15$ |
| 配方二 | 1袋 | 2袋 | $≥ 500$ | $≥ 25$ |
| 配方三 | 2袋 | 3袋 | $≥ 1\ 000$ | $≥ 15$ |
A.甲剂是过碳酸钠，乙剂是二氧化锰
B.洗气室中水的作用是降低氧气的温度和加快氧气的产生速率
C.若甲剂为$8.0\ \mathrm{g}$，乙剂为$188.4\ \mathrm{g}$，理论上得到氧气$28.8\ \mathrm{g}$，则$x=3$
D.若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，应选择的最佳配方是配方一
C
）（第6题图）
| 配 方 | 甲 剂 | 乙 剂 | 平均供氧量/（$\boldsymbol{mL· min^{-1}}$） | 供氧时间/$\boldsymbol{min}$ |
| ------- | ----- | ----- | ------------------------------------------- | --------------------------- |
| 配方一 | 1袋 | 1袋 | $≥ 320$ | $≥ 15$ |
| 配方二 | 1袋 | 2袋 | $≥ 500$ | $≥ 25$ |
| 配方三 | 2袋 | 3袋 | $≥ 1\ 000$ | $≥ 15$ |
A.甲剂是过碳酸钠，乙剂是二氧化锰
B.洗气室中水的作用是降低氧气的温度和加快氧气的产生速率
C.若甲剂为$8.0\ \mathrm{g}$，乙剂为$188.4\ \mathrm{g}$，理论上得到氧气$28.8\ \mathrm{g}$，则$x=3$
D.若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，应选择的最佳配方是配方一
答案
6. C 根据表中配方一、二的数据分析可知,乙剂增加时,平均供氧量和供氧时间增加,由题目提供的信息可知,产生氧气的是过碳酸钠,则乙剂是过碳酸钠,A错误。氧气不易溶于水,则洗气室中的水除了有过滤杂质、提纯氧气的作用外,还可以通过气泡观察氧气生成的速率以及降低氧气温度,使氧气具有一定湿度,B错误。根据A项分析,乙剂是过碳酸钠,过碳酸钠加水溶解会分解生成$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O_{2}}$,过氧化氢分解产生氧气,设过氧化氢的质量为$y$。
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
$68\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 32$
$y\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 28.8\ \mathrm{g}$
$\dfrac{68}{32}=\dfrac{y}{28.8\ \mathrm{g}}\ \ \ y=61.2\ \mathrm{g}$
过碳酸钠中$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O_{2}}$的微粒个数比是$\dfrac{188.4\ \mathrm{g}-61.2\ \mathrm{g}}{23×2+12+16×3}:\dfrac{61.2\ \mathrm{g}}{1×2+16×2}=2:x$,则$x=3$,C正确。若突发缺氧性疾病,在呼叫救护的同时进行吸氧,需要在短时间内产生较多的氧气,根据表中数据可知,配方三能在短时间内产生较多氧气,则应选择的最佳配方是配方三,D错误。
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
$68\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 32$
$y\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 28.8\ \mathrm{g}$
$\dfrac{68}{32}=\dfrac{y}{28.8\ \mathrm{g}}\ \ \ y=61.2\ \mathrm{g}$
过碳酸钠中$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O_{2}}$的微粒个数比是$\dfrac{188.4\ \mathrm{g}-61.2\ \mathrm{g}}{23×2+12+16×3}:\dfrac{61.2\ \mathrm{g}}{1×2+16×2}=2:x$,则$x=3$,C正确。若突发缺氧性疾病,在呼叫救护的同时进行吸氧,需要在短时间内产生较多的氧气,根据表中数据可知,配方三能在短时间内产生较多氧气,则应选择的最佳配方是配方三,D错误。
解析
【分析】
解题时我们可以按以下思路逐步推导：
1. 先结合题干信息明确制氧原理：过碳酸钠溶于水分解得到$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O_{2}}$，$\ce{H_{2}O_{2}}$在$\ce{MnO_{2}}$催化下分解产生$\ce{O_{2}}$，因此过碳酸钠是产氧的反应物，$\ce{MnO_{2}}$是催化剂，增加反应物过碳酸钠的用量，总供氧量、供氧时间都会上升。
2. 对比表格中三个配方的数据：乙剂用量增加时，平均供氧量和供氧时间同步提升，说明乙剂是产氧的反应物过碳酸钠，甲剂是催化剂二氧化锰，据此先判断A选项正误。
3. 分析B选项：氧气不易溶于水，洗气室的水可以降温、观察气泡速率、润湿氧气，不可能加快氧气产生速率，直接判断B错误。
4. 验证C选项：先根据过氧化氢分解的化学方程式，用生成氧气的质量算出参与反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量，再用乙剂（过碳酸钠）的总质量减去$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量得到$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量，通过二者的质量除以各自摩尔质量得到微粒个数比，即可算出x的数值。
5. 分析D选项：突发缺氧需要短时间内获得大量氧气，对比三个配方的平均供氧量，选择单位时间产氧最多的配方即可。
【解析】
A. 对比配方一、二：乙剂从1袋增加到2袋，平均供氧量和供氧时间都明显上升，说明乙剂是参与产氧的反应物过碳酸钠，甲剂是催化剂二氧化锰，A错误。
B. 洗气室中的水可以降低氧气温度、通过气泡观察氧气生成速率、润湿氧气，无法加快氧气的产生速率，B错误。
C. 乙剂是过碳酸钠，过碳酸钠分解生成的$\ce{H_{2}O_{2}}$完全分解生成$\ce{O_{2}}$，设生成28.8g氧气需要的$\ce{H_{2}O_{2}}$质量为y：
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
$\begin{aligned}68&\phantom{======}32\\y&\phantom{====}28.8\ \mathrm{g}\end{aligned}$
列比例式：$\dfrac{68}{32}=\dfrac{y}{28.8\ \mathrm{g}}$，解得$y=61.2\ \mathrm{g}$。
过碳酸钠总质量为188.4g，其中$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量为$188.4\ \mathrm{g}-61.2\ \mathrm{g}=127.2\ \mathrm{g}$，则$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O_{2}}$的微粒个数比为：
$\dfrac{127.2\ \mathrm{g}}{106\ \mathrm{g/mol}}:\dfrac{61.2\ \mathrm{g}}{34\ \mathrm{g/mol}}=1.2:1.8=2:x$
解得$x=3$，C正确。
D. 突发缺氧性疾病需要短时间内获得大量氧气，配方三的平均供氧量≥1000mL/min，是三个配方中单位时间产氧最多的，因此最佳选择是配方三，D错误。
【答案】
C
【知识点】
氧气的实验室制备；化学方程式计算；实验装置作用分析
【点评】
本题结合跨学科实践的简易制氧机情境命题，融合了变量数据分析、反应原理判断、化学定量计算多个考点，易错点是一开始误判甲乙剂的成分，解题时要抓住“增加反应物用量总产氧提升，催化剂不改变总产氧”的规律，结合表格数据推导成分，再逐一验证选项即可。
【难度系数】
0.3
解题时我们可以按以下思路逐步推导：
1. 先结合题干信息明确制氧原理：过碳酸钠溶于水分解得到$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O_{2}}$，$\ce{H_{2}O_{2}}$在$\ce{MnO_{2}}$催化下分解产生$\ce{O_{2}}$，因此过碳酸钠是产氧的反应物，$\ce{MnO_{2}}$是催化剂，增加反应物过碳酸钠的用量，总供氧量、供氧时间都会上升。
2. 对比表格中三个配方的数据：乙剂用量增加时，平均供氧量和供氧时间同步提升，说明乙剂是产氧的反应物过碳酸钠，甲剂是催化剂二氧化锰，据此先判断A选项正误。
3. 分析B选项：氧气不易溶于水，洗气室的水可以降温、观察气泡速率、润湿氧气，不可能加快氧气产生速率，直接判断B错误。
4. 验证C选项：先根据过氧化氢分解的化学方程式，用生成氧气的质量算出参与反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量，再用乙剂（过碳酸钠）的总质量减去$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量得到$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量，通过二者的质量除以各自摩尔质量得到微粒个数比，即可算出x的数值。
5. 分析D选项：突发缺氧需要短时间内获得大量氧气，对比三个配方的平均供氧量，选择单位时间产氧最多的配方即可。
【解析】
A. 对比配方一、二：乙剂从1袋增加到2袋，平均供氧量和供氧时间都明显上升，说明乙剂是参与产氧的反应物过碳酸钠，甲剂是催化剂二氧化锰，A错误。
B. 洗气室中的水可以降低氧气温度、通过气泡观察氧气生成速率、润湿氧气，无法加快氧气的产生速率，B错误。
C. 乙剂是过碳酸钠，过碳酸钠分解生成的$\ce{H_{2}O_{2}}$完全分解生成$\ce{O_{2}}$，设生成28.8g氧气需要的$\ce{H_{2}O_{2}}$质量为y：
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
$\begin{aligned}68&\phantom{======}32\\y&\phantom{====}28.8\ \mathrm{g}\end{aligned}$
列比例式：$\dfrac{68}{32}=\dfrac{y}{28.8\ \mathrm{g}}$，解得$y=61.2\ \mathrm{g}$。
过碳酸钠总质量为188.4g，其中$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量为$188.4\ \mathrm{g}-61.2\ \mathrm{g}=127.2\ \mathrm{g}$，则$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O_{2}}$的微粒个数比为：
$\dfrac{127.2\ \mathrm{g}}{106\ \mathrm{g/mol}}:\dfrac{61.2\ \mathrm{g}}{34\ \mathrm{g/mol}}=1.2:1.8=2:x$
解得$x=3$，C正确。
D. 突发缺氧性疾病需要短时间内获得大量氧气，配方三的平均供氧量≥1000mL/min，是三个配方中单位时间产氧最多的，因此最佳选择是配方三，D错误。
【答案】
C
【知识点】
氧气的实验室制备；化学方程式计算；实验装置作用分析
【点评】
本题结合跨学科实践的简易制氧机情境命题，融合了变量数据分析、反应原理判断、化学定量计算多个考点，易错点是一开始误判甲乙剂的成分，解题时要抓住“增加反应物用量总产氧提升，催化剂不改变总产氧”的规律，结合表格数据推导成分，再逐一验证选项即可。
【难度系数】
0.3
7. 天然气(主要成分为$\ce{CH_{4}}$)可用于制备碳材料和高纯$\ce{H_{2}}$,其流程如图所示。请回答下列问题：
(1) 在“反应器”中,高温催化分解天然气可生成$\ce{C}$和$\ce{H_{2}}$,该反应的化学方程式为
(2) 流程中可回收利用的气体是
(3) “积炭”:在制备过程中,催化剂表面堆积了较多的含碳物质。“积炭”会降低反应速率,其本质原因是
(4) “消炭”:除去催化剂表面堆积的含碳物质。高温时,将“积炭”的催化剂置于$\ce{CO_{2}}$气流中可除去$\ce{C}$,生成$\ce{CO}$气体,该反应的化学方程式为
(5) 不同催化剂的相关参数如表所示,分析可知,最合适的催化剂为
(1) 在“反应器”中,高温催化分解天然气可生成$\ce{C}$和$\ce{H_{2}}$,该反应的化学方程式为
$\ce{CH_{4}\xlongequal[高温]{催化剂}C + 2H_{2}}$
。(2) 流程中可回收利用的气体是
$\ce{CH_{4}}$
。(3) “积炭”:在制备过程中,催化剂表面堆积了较多的含碳物质。“积炭”会降低反应速率,其本质原因是
含碳物质将甲烷和催化剂隔开
。(4) “消炭”:除去催化剂表面堆积的含碳物质。高温时,将“积炭”的催化剂置于$\ce{CO_{2}}$气流中可除去$\ce{C}$,生成$\ce{CO}$气体,该反应的化学方程式为
$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$
,该反应属于化合反应
(填基本反应类型)。(5) 不同催化剂的相关参数如表所示,分析可知,最合适的催化剂为
a
(填字母)。答案
7. (1) $\ce{CH_{4}\xlongequal[高温]{催化剂}C + 2H_{2}}$ (2) $\ce{CH_{4}}$ (3) 含碳物质将甲烷和催化剂隔开 (4) $\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$ 化合反应 (5) a
〔解析〕(1) 天然气的主要成分是甲烷,甲烷在高温和催化剂作用下生成碳和氢气,反应的化学方程式为 $\ce{CH_{4}\xlongequal[高温]{催化剂}C + 2H_{2}}$。(3) “积炭”会降低反应速率,是因为含碳物质将甲烷和催化剂隔开。(4) 二氧化碳和碳在高温条件下反应生成一氧化碳,反应的化学方程式为 $\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$,该反应符合“多变一”的特征,属于化合反应。(5) 分析表中数据可知,催化剂a的最佳反应温度最低,最佳反应温度下的使用寿命最长,积炭量适中,是最合适的催化剂。
〔解析〕(1) 天然气的主要成分是甲烷,甲烷在高温和催化剂作用下生成碳和氢气,反应的化学方程式为 $\ce{CH_{4}\xlongequal[高温]{催化剂}C + 2H_{2}}$。(3) “积炭”会降低反应速率,是因为含碳物质将甲烷和催化剂隔开。(4) 二氧化碳和碳在高温条件下反应生成一氧化碳,反应的化学方程式为 $\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$,该反应符合“多变一”的特征,属于化合反应。(5) 分析表中数据可知,催化剂a的最佳反应温度最低,最佳反应温度下的使用寿命最长,积炭量适中,是最合适的催化剂。
解析
【分析】
我们可以逐个小问梳理解题思路：
1. 第一问书写反应方程式，先确定反应物是$\ce{CH_{4}}$，生成物是$\ce{C}$和$\ce{H_{2}}$，再匹配题干给出的高温、催化的反应条件，最后配平化学方程式即可。
2. 第二问找可回收利用的气体，结合工业流程的特点，未完全参与反应的原料气可以循环回到反应器重复利用，判断未反应的甲烷就是可回收的物质。
3. 第三问分析积炭降低反应速率的本质，从催化剂的作用逻辑出发，催化剂需要和反应物充分接触才能发挥催化作用，积炭覆盖在催化剂表面就会阻隔反应物和催化剂的接触，从而降低反应速率。
4. 第四问书写消炭的反应方程式，确定反应物是$\ce{CO_{2}}$和$\ce{C}$，生成物是$\ce{CO}$，条件为高温，配平后根据基本反应类型“多变一”的特征判断属于化合反应。
5. 第五问选择最合适的催化剂，对比表格中不同催化剂的反应温度、使用寿命、积炭量参数，综合选出性能最优的催化剂即可。
【解析】
(1) 甲烷在高温、催化剂的作用下分解生成碳单质和氢气，配平后得到对应化学方程式。
(2) 流程中未完全分解的甲烷可以重新返回反应器参与反应，因此可回收利用的气体为甲烷。
(3) 催化剂表面堆积的含碳物质会覆盖催化剂的活性位点，将反应物甲烷和催化剂隔开，大幅减小反应物与催化剂的接触面积，因此会降低反应速率。
(4) 高温条件下，二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，配平后得到对应化学方程式，该反应由两种反应物生成一种生成物，符合“多变一”的特征，属于化合反应。
(5) 对比三种催化剂的参数，催化剂a的最佳反应温度最低，能耗更小，同时最佳反应温度下的使用寿命最长，积炭量适中，综合性能最优，因此是最合适的催化剂。
【答案】
(1) $\ce{CH_{4}\xlongequal[高温]{催化剂}C + 2H_{2}}$
(2) $\ce{CH_{4}}$
(3) 含碳物质将甲烷和催化剂隔开
(4) $\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$；化合反应
(5) a
【知识点】
化学方程式书写，催化剂性质，基本反应类型判断
【点评】
本题结合天然气制备碳材料和高纯氢气的实际工业流程命题，考点覆盖初中化学核心的方程式书写、催化剂作用原理、反应类型判断等内容，难度适中，既考察了基础知识点的掌握程度，也要求学生具备从流程和表格数据中提取有效信息的能力，符合工业流程题的常规考察逻辑。
【难度系数】
0.7
我们可以逐个小问梳理解题思路：
1. 第一问书写反应方程式，先确定反应物是$\ce{CH_{4}}$，生成物是$\ce{C}$和$\ce{H_{2}}$，再匹配题干给出的高温、催化的反应条件，最后配平化学方程式即可。
2. 第二问找可回收利用的气体，结合工业流程的特点，未完全参与反应的原料气可以循环回到反应器重复利用，判断未反应的甲烷就是可回收的物质。
3. 第三问分析积炭降低反应速率的本质，从催化剂的作用逻辑出发，催化剂需要和反应物充分接触才能发挥催化作用，积炭覆盖在催化剂表面就会阻隔反应物和催化剂的接触，从而降低反应速率。
4. 第四问书写消炭的反应方程式，确定反应物是$\ce{CO_{2}}$和$\ce{C}$，生成物是$\ce{CO}$，条件为高温，配平后根据基本反应类型“多变一”的特征判断属于化合反应。
5. 第五问选择最合适的催化剂，对比表格中不同催化剂的反应温度、使用寿命、积炭量参数，综合选出性能最优的催化剂即可。
【解析】
(1) 甲烷在高温、催化剂的作用下分解生成碳单质和氢气，配平后得到对应化学方程式。
(2) 流程中未完全分解的甲烷可以重新返回反应器参与反应，因此可回收利用的气体为甲烷。
(3) 催化剂表面堆积的含碳物质会覆盖催化剂的活性位点，将反应物甲烷和催化剂隔开，大幅减小反应物与催化剂的接触面积，因此会降低反应速率。
(4) 高温条件下，二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，配平后得到对应化学方程式，该反应由两种反应物生成一种生成物，符合“多变一”的特征，属于化合反应。
(5) 对比三种催化剂的参数，催化剂a的最佳反应温度最低，能耗更小，同时最佳反应温度下的使用寿命最长，积炭量适中，综合性能最优，因此是最合适的催化剂。
【答案】
(1) $\ce{CH_{4}\xlongequal[高温]{催化剂}C + 2H_{2}}$
(2) $\ce{CH_{4}}$
(3) 含碳物质将甲烷和催化剂隔开
(4) $\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温}2CO}$；化合反应
(5) a
【知识点】
化学方程式书写，催化剂性质，基本反应类型判断
【点评】
本题结合天然气制备碳材料和高纯氢气的实际工业流程命题，考点覆盖初中化学核心的方程式书写、催化剂作用原理、反应类型判断等内容，难度适中，既考察了基础知识点的掌握程度，也要求学生具备从流程和表格数据中提取有效信息的能力，符合工业流程题的常规考察逻辑。
【难度系数】
0.7
8. [2025 烟台期末]“低碳”是全世界的主题。
Ⅰ. 以下流程(图甲)是通过控制化学反应的条件来促进或抑制化学反应，实现“低碳”。
(第8题图)
(1) 上述流程中可循环利用的物质是
(2) 甲醇($\ce{CH_{3}OH}$)与$\ce{CO}$分别在氧气中充分燃烧，若产生等质量的$\ce{CO_{2}}$，则甲醇与一氧化碳的质量之比为
Ⅱ. 开发利用新能源是实现低碳的重要途径。科学家们正积极开展制氢研究。
(3) 方法一:用风力、光伏发电，然后电解水制氢。这是将电能转化为
(4) 方法二:PEM 电解水制氢，基本原理如图乙所示。观察示意图判断其中能穿过质子交换膜的是
(5) 方法三:太阳光催化剂($2\%\ \ce{La_{2}O_{3}}-98\%\ \ce{TiO_{2}}$)分解水制氢。写出该反应的化学方程式:
(6) 方法三与方法一、方法二对比，其优点是
Ⅰ. 以下流程(图甲)是通过控制化学反应的条件来促进或抑制化学反应，实现“低碳”。
(第8题图)
(1) 上述流程中可循环利用的物质是
二氧化碳
(填物质名称)和水。(2) 甲醇($\ce{CH_{3}OH}$)与$\ce{CO}$分别在氧气中充分燃烧，若产生等质量的$\ce{CO_{2}}$，则甲醇与一氧化碳的质量之比为
8:7
。Ⅱ. 开发利用新能源是实现低碳的重要途径。科学家们正积极开展制氢研究。
(3) 方法一:用风力、光伏发电，然后电解水制氢。这是将电能转化为
化学
能。(4) 方法二:PEM 电解水制氢，基本原理如图乙所示。观察示意图判断其中能穿过质子交换膜的是
氢离子(或$\ce{H^{+}}$)
。(5) 方法三:太阳光催化剂($2\%\ \ce{La_{2}O_{3}}-98\%\ \ce{TiO_{2}}$)分解水制氢。写出该反应的化学方程式:
$\ce{2H_{2}O\xlongequal{2\% La_{2}O_{3}-98\% TiO_{2}} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$
。(6) 方法三与方法一、方法二对比，其优点是
节能(合理答案均可)
。答案
8. (1) 二氧化碳 (2) $8:7$ (3) 化学 (4) 氢离子(或$\ce{H^{+}}$) (5) $\ce{2H_{2}O\xlongequal{2\% La_{2}O_{3}-98\% TiO_{2}} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$ (6) 节能(合理答案均可)
〔解析〕(1) 根据流程图,二氧化碳与氢气在复合催化剂作用下生成有机能源,有机能源的燃烧产物及机动车的尾气又含二氧化碳,故二氧化碳可循环利用。(2) 根据质量守恒定律,若产生等质量的$\ce{CO_{2}}$,则甲醇中碳元素的质量和$\ce{CO}$中碳元素的质量相等,设碳元素的质量为$12\ \mathrm{g}$,则甲醇的质量为$\dfrac{12\ \mathrm{g}}{\dfrac{12}{12+4+16}×100\%}=32\ \mathrm{g}$,$\ce{CO}$的质量为$\dfrac{12\ \mathrm{g}}{\dfrac{12}{12+16}×100\%}=28\ \mathrm{g}$,两者质量比为$32\ \mathrm{g}:28\ \mathrm{g}=8:7$。(3) 水在通电条件下反应生成氢气和氧气,该反应是将电能转化为化学能。(4) 根据示意图可看出,氢离子从阳极一侧穿过质子交换膜进入阴极一侧。(5) 由题可知,水在$2\%\ \ce{La_{2}O_{3}}-98\%\ \ce{TiO_{2}}$的催化作用下分解生成氢气和氧气,反应的化学方程式为$\ce{2H_{2}O\xlongequal{2\% La_{2}O_{3}-98\% TiO_{2}} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$。(6) 方法三是在太阳光催化剂的作用下分解水,相比方法一、二,更节约能源。
〔解析〕(1) 根据流程图,二氧化碳与氢气在复合催化剂作用下生成有机能源,有机能源的燃烧产物及机动车的尾气又含二氧化碳,故二氧化碳可循环利用。(2) 根据质量守恒定律,若产生等质量的$\ce{CO_{2}}$,则甲醇中碳元素的质量和$\ce{CO}$中碳元素的质量相等,设碳元素的质量为$12\ \mathrm{g}$,则甲醇的质量为$\dfrac{12\ \mathrm{g}}{\dfrac{12}{12+4+16}×100\%}=32\ \mathrm{g}$,$\ce{CO}$的质量为$\dfrac{12\ \mathrm{g}}{\dfrac{12}{12+16}×100\%}=28\ \mathrm{g}$,两者质量比为$32\ \mathrm{g}:28\ \mathrm{g}=8:7$。(3) 水在通电条件下反应生成氢气和氧气,该反应是将电能转化为化学能。(4) 根据示意图可看出,氢离子从阳极一侧穿过质子交换膜进入阴极一侧。(5) 由题可知,水在$2\%\ \ce{La_{2}O_{3}}-98\%\ \ce{TiO_{2}}$的催化作用下分解生成氢气和氧气,反应的化学方程式为$\ce{2H_{2}O\xlongequal{2\% La_{2}O_{3}-98\% TiO_{2}} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$。(6) 方法三是在太阳光催化剂的作用下分解水,相比方法一、二,更节约能源。
解析
【分析】
我们逐问梳理解题思路：
1. 第(1)问：可循环利用的物质是流程中既作为反应物投入、又作为生成物产出的物质，观察图甲，二氧化碳一开始和氢气在复合催化剂下反应生成有机能源，后续有机能源燃烧、机动车尾气又重新生成二氧化碳，因此除水外可循环的是二氧化碳。
2. 第(2)问：生成等质量的$\ce{CO_{2}}$，根据碳元素质量守恒，说明甲醇和一氧化碳中所含碳元素的质量相等，我们可以设碳元素质量为固定值（比如12g，对应1molC），分别计算出对应所需甲醇、CO的质量，再求比值即可。
3. 第(3)问：电解水制氢的过程，是将电能转化为储存在氢气中的化学能，属于能量转化的基础判断。
4. 第(4)问：观察图乙的粒子移动方向，可见$\ce{H^{+}}$从阳极侧穿过质子交换膜移动到阴极侧，因此能穿过膜的是氢离子。
5. 第(5)问：根据题意，反应物是水，反应条件是$2\%\ \ce{La_{2}O_{3}}-98\%\ \ce{TiO_{2}}$作催化剂，生成物是氢气和氧气，配平后写出化学方程式即可。
6. 第(6)问：方法一、二都需要消耗电能，方法三直接利用太阳能分解水，因此优点是节约能源，符合低碳理念。
【解析】
(1) 从图甲流程可知，二氧化碳参与反应生成液化石油气、甲醇等有机能源，有机能源燃烧、机动车尾气又重新生成二氧化碳，因此可循环利用的物质是二氧化碳和水。
(2) 设生成的$\ce{CO_{2}}$中碳元素质量为12g，甲醇$\ce{CH_{3}OH}$中碳元素的质量分数为$\frac{12}{12+4+16}×100\%=\frac{12}{32}$，则所需甲醇质量为$12g ÷ \frac{12}{32}=32g$；$\ce{CO}$中碳元素的质量分数为$\frac{12}{12+16}×100\%=\frac{12}{28}$，则所需$\ce{CO}$质量为$12g ÷ \frac{12}{28}=28g$，因此甲醇与一氧化碳的质量之比为$32g:28g=8:7$。
(3) 电解水制氢过程中，电能转化为储存在氢气中的化学能。
(4) 由图乙的粒子移动方向可知，氢离子（$\ce{H^{+}}$）可以穿过质子交换膜从阳极移动到阴极。
(5) 水在$2\%\ \ce{La_{2}O_{3}}-98\%\ \ce{TiO_{2}}$作催化剂的条件下分解生成氢气和氧气，配平后化学方程式为：$\ce{2H_{2}O\xlongequal{2\% La_{2}O_{3}-98\% TiO_{2}} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$。
(6) 方法一、二都需要消耗电能，方法三直接利用太阳能分解水，优点是节约能源，符合低碳要求。
【答案】
(1) 二氧化碳 (2) $8:7$ (3) 化学 (4) 氢离子(或$\ce{H^{+}}$) (5) $\ce{2H_{2}O\xlongequal{2\% La_{2}O_{3}-98\% TiO_{2}} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$ (6) 节能(合理答案均可)
【知识点】
碳循环利用，质量守恒定律应用，电解水原理
【点评】
本题结合低碳主题综合考查了化学工艺流程分析、元素守恒计算、能量转化、电解水原理等知识点，难度梯度平缓，既联系了生产生活实际，也考查了学生对基础化学原理的灵活运用能力，属于常见的能源相关综合题型。
【难度系数】
0.7
我们逐问梳理解题思路：
1. 第(1)问：可循环利用的物质是流程中既作为反应物投入、又作为生成物产出的物质，观察图甲，二氧化碳一开始和氢气在复合催化剂下反应生成有机能源，后续有机能源燃烧、机动车尾气又重新生成二氧化碳，因此除水外可循环的是二氧化碳。
2. 第(2)问：生成等质量的$\ce{CO_{2}}$，根据碳元素质量守恒，说明甲醇和一氧化碳中所含碳元素的质量相等，我们可以设碳元素质量为固定值（比如12g，对应1molC），分别计算出对应所需甲醇、CO的质量，再求比值即可。
3. 第(3)问：电解水制氢的过程，是将电能转化为储存在氢气中的化学能，属于能量转化的基础判断。
4. 第(4)问：观察图乙的粒子移动方向，可见$\ce{H^{+}}$从阳极侧穿过质子交换膜移动到阴极侧，因此能穿过膜的是氢离子。
5. 第(5)问：根据题意，反应物是水，反应条件是$2\%\ \ce{La_{2}O_{3}}-98\%\ \ce{TiO_{2}}$作催化剂，生成物是氢气和氧气，配平后写出化学方程式即可。
6. 第(6)问：方法一、二都需要消耗电能，方法三直接利用太阳能分解水，因此优点是节约能源，符合低碳理念。
【解析】
(1) 从图甲流程可知，二氧化碳参与反应生成液化石油气、甲醇等有机能源，有机能源燃烧、机动车尾气又重新生成二氧化碳，因此可循环利用的物质是二氧化碳和水。
(2) 设生成的$\ce{CO_{2}}$中碳元素质量为12g，甲醇$\ce{CH_{3}OH}$中碳元素的质量分数为$\frac{12}{12+4+16}×100\%=\frac{12}{32}$，则所需甲醇质量为$12g ÷ \frac{12}{32}=32g$；$\ce{CO}$中碳元素的质量分数为$\frac{12}{12+16}×100\%=\frac{12}{28}$，则所需$\ce{CO}$质量为$12g ÷ \frac{12}{28}=28g$，因此甲醇与一氧化碳的质量之比为$32g:28g=8:7$。
(3) 电解水制氢过程中，电能转化为储存在氢气中的化学能。
(4) 由图乙的粒子移动方向可知，氢离子（$\ce{H^{+}}$）可以穿过质子交换膜从阳极移动到阴极。
(5) 水在$2\%\ \ce{La_{2}O_{3}}-98\%\ \ce{TiO_{2}}$作催化剂的条件下分解生成氢气和氧气，配平后化学方程式为：$\ce{2H_{2}O\xlongequal{2\% La_{2}O_{3}-98\% TiO_{2}} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$。
(6) 方法一、二都需要消耗电能，方法三直接利用太阳能分解水，优点是节约能源，符合低碳要求。
【答案】
(1) 二氧化碳 (2) $8:7$ (3) 化学 (4) 氢离子(或$\ce{H^{+}}$) (5) $\ce{2H_{2}O\xlongequal{2\% La_{2}O_{3}-98\% TiO_{2}} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$ (6) 节能(合理答案均可)
【知识点】
碳循环利用，质量守恒定律应用，电解水原理
【点评】
本题结合低碳主题综合考查了化学工艺流程分析、元素守恒计算、能量转化、电解水原理等知识点，难度梯度平缓，既联系了生产生活实际，也考查了学生对基础化学原理的灵活运用能力，属于常见的能源相关综合题型。
【难度系数】
0.7
