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6. (2025·哈尔滨中考节选)化学储氢材料研发是当下科技研究的热点之一。
(1)下列化学储氢材料中含氢量最低的是
A. $\ce{NH_{3}}$
B. $\ce{N_{2}H_{4}}$
C. $\ce{CH_{4}}$
(2)我国科学家发明了一种将甲烷中的氢转化为氢气的工艺(原理如图1所示)。
①$\ce{Ce_{2}O_{3}}$中铈元素的化合价为
②反应器Ⅰ中反应的化学方程式为
(1)下列化学储氢材料中含氢量最低的是
B
(填字母)。A. $\ce{NH_{3}}$
B. $\ce{N_{2}H_{4}}$
C. $\ce{CH_{4}}$
(2)我国科学家发明了一种将甲烷中的氢转化为氢气的工艺(原理如图1所示)。
①$\ce{Ce_{2}O_{3}}$中铈元素的化合价为
+3
。②反应器Ⅰ中反应的化学方程式为
$\ce{H_{2}O + Ce_{2}O_{3}\xlongequal{400℃}2CeO_{2} + H_{2}}$
。答案
B
+3
$\ce{H_{2}O + Ce_{2}O_{3}\xlongequal{400℃}2CeO_{2} + H_{2}}$
+3
$\ce{H_{2}O + Ce_{2}O_{3}\xlongequal{400℃}2CeO_{2} + H_{2}}$
解析
【分析】
本题分为三个小问题，解题思路如下：
1. 第(1)问：要判断含氢量最低的物质，需计算各选项中氢元素的质量分数，通过比较数值大小得出答案。
2. 第(2)①问：依据化合物中各元素正负化合价代数和为0的原则，结合氧元素的化合价，计算铈元素的化合价。
3. 第(2)②问：根据反应器Ⅰ的反应物（$\ce{H_{2}O}$和$\ce{Ce_{2}O_{3}}$）、生成物（$\ce{H_{2}}$和$\ce{CeO_{2}}$）以及反应条件（$400℃$），结合质量守恒定律配平化学方程式。
【解析】
1. 第(1)问：计算各物质中氢元素的质量分数：
A选项$\ce{NH_{3}}$：氢元素质量分数为$\frac{3×1}{14 + 3×1}×100\%≈17.6\%$；
B选项$\ce{N_{2}H_{4}}$：氢元素质量分数为$\frac{4×1}{2×14 + 4×1}×100\% = 12.5\%$；
C选项$\ce{CH_{4}}$：氢元素质量分数为$\frac{4×1}{12 + 4×1}×100\% = 25\%$；
比较可知含氢量最低的是$\ce{N_{2}H_{4}}$，故选B。
2. 第(2)①问：设$\ce{Ce_{2}O_{3}}$中铈元素的化合价为$x$，氧元素化合价为$-2$价，根据化合物中正负化合价代数和为0，可得：$2x + 3×(-2) = 0$，解得$x = +3$。
3. 第(2)②问：反应器Ⅰ中，反应物为$\ce{H_{2}O}$和$\ce{Ce_{2}O_{3}}$，生成物为$\ce{H_{2}}$和$\ce{CeO_{2}}$，反应条件为$400℃$，根据质量守恒定律配平化学方程式为：$\ce{H_{2}O + Ce_{2}O_{3}\xlongequal{400℃}2CeO_{2} + H_{2}↑}$。
【答案】
B；+3；$\ce{H_{2}O + Ce_{2}O_{3}\xlongequal{400℃}2CeO_{2} + H_{2}↑}$
【知识点】
元素质量分数计算；化合价计算；化学方程式书写
【点评】
本题考查化学基础计算与化学方程式书写，涉及元素质量分数、化合价规则、化学方程式配平等核心知识点，是中考常见的基础题型，侧重考查学生对基础知识的掌握与应用能力。
【难度系数】
0.7
本题分为三个小问题，解题思路如下：
1. 第(1)问：要判断含氢量最低的物质，需计算各选项中氢元素的质量分数，通过比较数值大小得出答案。
2. 第(2)①问：依据化合物中各元素正负化合价代数和为0的原则，结合氧元素的化合价，计算铈元素的化合价。
3. 第(2)②问：根据反应器Ⅰ的反应物（$\ce{H_{2}O}$和$\ce{Ce_{2}O_{3}}$）、生成物（$\ce{H_{2}}$和$\ce{CeO_{2}}$）以及反应条件（$400℃$），结合质量守恒定律配平化学方程式。
【解析】
1. 第(1)问：计算各物质中氢元素的质量分数：
A选项$\ce{NH_{3}}$：氢元素质量分数为$\frac{3×1}{14 + 3×1}×100\%≈17.6\%$；
B选项$\ce{N_{2}H_{4}}$：氢元素质量分数为$\frac{4×1}{2×14 + 4×1}×100\% = 12.5\%$；
C选项$\ce{CH_{4}}$：氢元素质量分数为$\frac{4×1}{12 + 4×1}×100\% = 25\%$；
比较可知含氢量最低的是$\ce{N_{2}H_{4}}$，故选B。
2. 第(2)①问：设$\ce{Ce_{2}O_{3}}$中铈元素的化合价为$x$，氧元素化合价为$-2$价，根据化合物中正负化合价代数和为0，可得：$2x + 3×(-2) = 0$，解得$x = +3$。
3. 第(2)②问：反应器Ⅰ中，反应物为$\ce{H_{2}O}$和$\ce{Ce_{2}O_{3}}$，生成物为$\ce{H_{2}}$和$\ce{CeO_{2}}$，反应条件为$400℃$，根据质量守恒定律配平化学方程式为：$\ce{H_{2}O + Ce_{2}O_{3}\xlongequal{400℃}2CeO_{2} + H_{2}↑}$。
【答案】
B；+3；$\ce{H_{2}O + Ce_{2}O_{3}\xlongequal{400℃}2CeO_{2} + H_{2}↑}$
【知识点】
元素质量分数计算；化合价计算；化学方程式书写
【点评】
本题考查化学基础计算与化学方程式书写，涉及元素质量分数、化合价规则、化学方程式配平等核心知识点，是中考常见的基础题型，侧重考查学生对基础知识的掌握与应用能力。
【难度系数】
0.7
7. 化学技术驱动“碳达峰、碳中和”。
(1)$\ce{CO_{2}}$转化为炭黑回收利用的反应机理如图所示,依次发生过程Ⅰ和Ⅱ,“$\to$”表示从反应物到生成物。回答下列问题。
①反应过程Ⅰ的化学方程式为
②反应过程Ⅱ属于的基本反应类型为
③该过程中能循环使用的物质是
(2)化工产业中,常用原子经济百分比来衡量工艺效率,公式是:$原子经济百分比=\dfrac{产品的质量}{生成物的总质量}×100\%$。我国科学家首次实现二氧化碳和氢气在一定条件下直接合成产品乙醇$(\ce{C_{2}H_{6}O})$,该反应同时生成水,写出反应的化学方程式:
(1)$\ce{CO_{2}}$转化为炭黑回收利用的反应机理如图所示,依次发生过程Ⅰ和Ⅱ,“$\to$”表示从反应物到生成物。回答下列问题。
①反应过程Ⅰ的化学方程式为
$\ce{CO_{2} + 6FeO = 2Fe_{3}O_{4} + C}$
。②反应过程Ⅱ属于的基本反应类型为
分解反应
。③该过程中能循环使用的物质是
FeO
。(2)化工产业中,常用原子经济百分比来衡量工艺效率,公式是:$原子经济百分比=\dfrac{产品的质量}{生成物的总质量}×100\%$。我国科学家首次实现二氧化碳和氢气在一定条件下直接合成产品乙醇$(\ce{C_{2}H_{6}O})$,该反应同时生成水,写出反应的化学方程式:
$\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal{一定条件}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$
,其原子经济百分比是46%
。答案
$\ce{CO_{2} + 6FeO = 2Fe_{3}O_{4} + C}$
分解反应
$\ce{FeO}$
$2\mathrm {CO}_{2} + 6\mathrm {H}_{2}\xlongequal{一定条件}\mathrm {C}_{2}\mathrm {H}_{5}\mathrm {OH} + 3\mathrm {H}_{2}\mathrm {O}$
46%
解析
【分析】
本题结合“碳达峰、碳中和”背景，需先分析反应机理图确定各过程的反应物、生成物，再结合化学方程式书写规则、反应类型定义、原子经济百分比公式进行解答。
【解析】
(1)①过程Ⅰ中，反应物为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{FeO}$，生成物为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$和$\ce{C}$，根据原子守恒配平化学方程式：$\ce{CO_{2} + 6FeO = 2Fe_{3}O_{4} + C}$；
②过程Ⅱ中，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$分解生成$\ce{FeO}$和$\ce{O_{2}}$，反应为$\ce{2Fe_{3}O_{4} = 6FeO + O_{2}↑}$，该反应由一种物质生成两种物质，属于分解反应；
③$\ce{FeO}$在过程Ⅰ中作为反应物，过程Ⅱ中又作为生成物，因此可循环使用；
(2)$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$在一定条件下反应生成乙醇$\ce{(C_{2}H_{6}O)}$和水，配平化学方程式：$\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal{一定条件}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$；生成物总质量为乙醇质量与3个水分子质量之和，乙醇相对分子质量为46，水的相对分子质量为18，总质量=$46 + 3×18=100$，根据公式原子经济百分比=$\frac{产品质量}{生成物总质量}×100\%$，得原子经济百分比=$\frac{46}{100}×100\%=46\%$。
【答案】
①$\ce{CO_{2} + 6FeO = 2Fe_{3}O_{4} + C}$；②分解反应；③$\ce{FeO}$；(2)$\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal{一定条件}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$；46%
【知识点】
化学方程式书写、反应类型判断、原子经济计算
【点评】
本题围绕“碳达峰、碳中和”考查基础化学知识，需准确分析反应过程、配平方程式，计算时注意相对分子质量的应用，整体难度适中。
【难度系数】
0.5
本题结合“碳达峰、碳中和”背景，需先分析反应机理图确定各过程的反应物、生成物，再结合化学方程式书写规则、反应类型定义、原子经济百分比公式进行解答。
【解析】
(1)①过程Ⅰ中，反应物为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{FeO}$，生成物为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$和$\ce{C}$，根据原子守恒配平化学方程式：$\ce{CO_{2} + 6FeO = 2Fe_{3}O_{4} + C}$；
②过程Ⅱ中，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$分解生成$\ce{FeO}$和$\ce{O_{2}}$，反应为$\ce{2Fe_{3}O_{4} = 6FeO + O_{2}↑}$，该反应由一种物质生成两种物质，属于分解反应；
③$\ce{FeO}$在过程Ⅰ中作为反应物，过程Ⅱ中又作为生成物，因此可循环使用；
(2)$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$在一定条件下反应生成乙醇$\ce{(C_{2}H_{6}O)}$和水，配平化学方程式：$\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal{一定条件}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$；生成物总质量为乙醇质量与3个水分子质量之和，乙醇相对分子质量为46，水的相对分子质量为18，总质量=$46 + 3×18=100$，根据公式原子经济百分比=$\frac{产品质量}{生成物总质量}×100\%$，得原子经济百分比=$\frac{46}{100}×100\%=46\%$。
【答案】
①$\ce{CO_{2} + 6FeO = 2Fe_{3}O_{4} + C}$；②分解反应；③$\ce{FeO}$；(2)$\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal{一定条件}C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$；46%
【知识点】
化学方程式书写、反应类型判断、原子经济计算
【点评】
本题围绕“碳达峰、碳中和”考查基础化学知识，需准确分析反应过程、配平方程式，计算时注意相对分子质量的应用，整体难度适中。
【难度系数】
0.5
8. 在化学反应中,凡是元素化合价发生改变的反应,称为氧化还原反应。配平这类化学方程式往往采用“化合价升降法”更方便快捷,即反应中元素“化合价升高总数=化合价降低总数”。例如：
$□ \ \ce{Al} + □ \ \ce{MnO_{2}}\xlongequal{\;\;}□ \ \ce{Al_{2}O_{3}} + □ \ \ce{Mn}$
具体配平步骤如下：
①“标变价”:找出化合价发生改变的元素,并标出改变前后的化合价。
②“列变化”:列出改变的价态数。
$\overset{0}{\ce{Al}} \rightarrow \overset{+3}{\ce{Al}}$升高3价 $\overset{+4}{\ce{Mn}} \rightarrow \overset{0}{\ce{Mn}}$降低4价
③“找倍数”:找出化合价升、降的最小公倍数$3×4=12$,从而确定$\ce{Al}$、$\ce{MnO_{2}}$的化学计量数。
④“配化学计量数”:再用观察法,配平其他化学计量数。
根据以上信息,结合已学知识,回答下列问题:
(1)$\ce{HNO_{3}}$中氮元素的化合价为价,$\ce{NO_{2}}$中氮元素的化合价为价。
(2)请配平下列化学方程式(化学计量数写在方框里,所有化学计量数必须填写):
$□ \ \ce{C} + □ \ \ce{HNO_{3}}(浓)\xlongequal{\;\;}□ \ \ce{CO_{2}}\uparrow + □ \ \ce{NO_{2}}\uparrow + □ \ \ce{H_{2}O}$
$□ \ \ce{Al} + □ \ \ce{MnO_{2}}\xlongequal{\;\;}□ \ \ce{Al_{2}O_{3}} + □ \ \ce{Mn}$
具体配平步骤如下：
①“标变价”:找出化合价发生改变的元素,并标出改变前后的化合价。
②“列变化”:列出改变的价态数。
$\overset{0}{\ce{Al}} \rightarrow \overset{+3}{\ce{Al}}$升高3价 $\overset{+4}{\ce{Mn}} \rightarrow \overset{0}{\ce{Mn}}$降低4价
③“找倍数”:找出化合价升、降的最小公倍数$3×4=12$,从而确定$\ce{Al}$、$\ce{MnO_{2}}$的化学计量数。
④“配化学计量数”:再用观察法,配平其他化学计量数。
根据以上信息,结合已学知识,回答下列问题:
(1)$\ce{HNO_{3}}$中氮元素的化合价为价,$\ce{NO_{2}}$中氮元素的化合价为价。
(2)请配平下列化学方程式(化学计量数写在方框里,所有化学计量数必须填写):
$□ \ \ce{C} + □ \ \ce{HNO_{3}}(浓)\xlongequal{\;\;}□ \ \ce{CO_{2}}\uparrow + □ \ \ce{NO_{2}}\uparrow + □ \ \ce{H_{2}O}$
答案
+5
+4
1
4
1
4
2
解析
【分析】
本题分为两小问，第一问根据化合物中各元素正负化合价代数和为0计算氮元素化合价；第二问运用题目给出的“化合价升降法”配平氧化还原反应方程式，步骤为：①标出变价元素的化合价；②计算化合价升降的数值；③找出升降价的最小公倍数确定相关物质的化学计量数；④用观察法结合原子守恒配平其他物质的化学计量数。
【解析】
(1) 计算氮元素化合价：
在$\ce{HNO_{3}}$中，氢元素显+1价，氧元素显-2价，设氮元素化合价为$x$，根据化合物中正负化合价代数和为0，可得：$(+1) + x + 3×(-2) = 0$，解得$x = +5$；
在$\ce{NO_{2}}$中，氧元素显-2价，设氮元素化合价为$y$，同理可得：$y + 2×(-2) = 0$，解得$y = +4$。
(2) 配平化学方程式：
① 标变价：$\overset{0}{\ce{C}} \rightarrow \overset{+4}{\ce{C}}$（$\ce{CO_{2}}$中），化合价升高4价；$\overset{+5}{\ce{N}}$（$\ce{HNO_{3}}$中）$\rightarrow \overset{+4}{\ce{N}}$（$\ce{NO_{2}}$中），化合价降低1价；
② 找最小公倍数：4和1的最小公倍数为4，因此确定$\ce{C}$的化学计量数为$4÷4 = 1$，$\ce{HNO_{3}}$的化学计量数为$4÷1 = 4$；
③ 配其他计量数：根据原子守恒，$\ce{CO_{2}}$的计量数等于$\ce{C}$的计量数（1），$\ce{NO_{2}}$的计量数等于$\ce{HNO_{3}}$中$\ce{N}$的计量数（4）；再根据氢原子守恒，左边有4个$\ce{H}$（来自4个$\ce{HNO_{3}}$），因此$\ce{H_{2}O}$的计量数为$4÷2 = 2$；验证氧原子守恒，左右两边氧原子总数均为12，配平正确。
【答案】
+5；+4；1；4；1；4；2
【知识点】
化合价计算；氧化还原反应配平；化学方程式书写
【点评】
本题结合示例明确了氧化还原反应的配平方法，既考查化合价基本计算，又训练化学方程式配平的核心技能，步骤清晰，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
本题分为两小问，第一问根据化合物中各元素正负化合价代数和为0计算氮元素化合价；第二问运用题目给出的“化合价升降法”配平氧化还原反应方程式，步骤为：①标出变价元素的化合价；②计算化合价升降的数值；③找出升降价的最小公倍数确定相关物质的化学计量数；④用观察法结合原子守恒配平其他物质的化学计量数。
【解析】
(1) 计算氮元素化合价：
在$\ce{HNO_{3}}$中，氢元素显+1价，氧元素显-2价，设氮元素化合价为$x$，根据化合物中正负化合价代数和为0，可得：$(+1) + x + 3×(-2) = 0$，解得$x = +5$；
在$\ce{NO_{2}}$中，氧元素显-2价，设氮元素化合价为$y$，同理可得：$y + 2×(-2) = 0$，解得$y = +4$。
(2) 配平化学方程式：
① 标变价：$\overset{0}{\ce{C}} \rightarrow \overset{+4}{\ce{C}}$（$\ce{CO_{2}}$中），化合价升高4价；$\overset{+5}{\ce{N}}$（$\ce{HNO_{3}}$中）$\rightarrow \overset{+4}{\ce{N}}$（$\ce{NO_{2}}$中），化合价降低1价；
② 找最小公倍数：4和1的最小公倍数为4，因此确定$\ce{C}$的化学计量数为$4÷4 = 1$，$\ce{HNO_{3}}$的化学计量数为$4÷1 = 4$；
③ 配其他计量数：根据原子守恒，$\ce{CO_{2}}$的计量数等于$\ce{C}$的计量数（1），$\ce{NO_{2}}$的计量数等于$\ce{HNO_{3}}$中$\ce{N}$的计量数（4）；再根据氢原子守恒，左边有4个$\ce{H}$（来自4个$\ce{HNO_{3}}$），因此$\ce{H_{2}O}$的计量数为$4÷2 = 2$；验证氧原子守恒，左右两边氧原子总数均为12，配平正确。
【答案】
+5；+4；1；4；1；4；2
【知识点】
化合价计算；氧化还原反应配平；化学方程式书写
【点评】
本题结合示例明确了氧化还原反应的配平方法，既考查化合价基本计算，又训练化学方程式配平的核心技能，步骤清晰，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
