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9. 通过“碳捕集”（捕捉空气中的二氧化碳）和“碳封存”（将二氧化碳封存起来）可以减少二氧化碳的排放，缓解全球气候变暖。
（1）碳捕捉。
①脱碳法：煤燃烧前，将水蒸气通过炽热的煤层，生成$\ce{CO_{2}}$和氢气，然后在高压下将$\ce{CO_{2}}$进行分离捕集。请写出反应的化学方程式：______。
②吸收法：用石灰水进行化学吸收，该反应的化学方程式为________。
（2）碳封存。
①地质封存：将二氧化碳封存在地质层800 m以下，使二氧化碳处于高密度的液态或超临界状态（气态和液态的共同体），用分子的观点解释这一过程：______。
②海洋封存：将捕获的二氧化碳直接注入深海，二氧化碳和水反应可以生成________（写化学式）。
（3）碳转化：我国科学家使用纳米纤维做催化剂实现了$\ce{CO_{2}}$到重要化工原料甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）的转化，其反应原理如下图所示。
请写出该反应的化学方程式：______。
（1）碳捕捉。
①脱碳法：煤燃烧前，将水蒸气通过炽热的煤层，生成$\ce{CO_{2}}$和氢气，然后在高压下将$\ce{CO_{2}}$进行分离捕集。请写出反应的化学方程式：______。
②吸收法：用石灰水进行化学吸收，该反应的化学方程式为________。
（2）碳封存。
①地质封存：将二氧化碳封存在地质层800 m以下，使二氧化碳处于高密度的液态或超临界状态（气态和液态的共同体），用分子的观点解释这一过程：______。
②海洋封存：将捕获的二氧化碳直接注入深海，二氧化碳和水反应可以生成________（写化学式）。
（3）碳转化：我国科学家使用纳米纤维做催化剂实现了$\ce{CO_{2}}$到重要化工原料甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）的转化，其反应原理如下图所示。
请写出该反应的化学方程式：______。
答案
9. （1）①$\ce{C + 2H_{2}O (气) \xlongequal{高温} CO_{2} + 2H_{2}}$ ②$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
（2）①地层800 m以下压强较大，二氧化碳分子间隔在高压作用下减小，从而使二氧化碳处于高密度的液态或超临界状态 ②$\ce{H_{2}CO_{3}}$
（3）$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{纳米纤维} CH_{3}OH + H_{2}O}$
（2）①地层800 m以下压强较大，二氧化碳分子间隔在高压作用下减小，从而使二氧化碳处于高密度的液态或超临界状态 ②$\ce{H_{2}CO_{3}}$
（3）$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{纳米纤维} CH_{3}OH + H_{2}O}$
解析
【分析】
本题围绕“碳捕捉、碳封存、碳转化”展开，需结合化学方程式书写规则、分子的基本性质、二氧化碳的化学性质及微观示意图分析反应等知识点解题：
1. （1）①根据反应物（碳和水蒸气）、生成物（$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$）及反应条件（高温），书写并配平化学方程式；②根据二氧化碳与石灰水（氢氧化钙）的反应，确定生成物为碳酸钙和水，书写对应方程式。
2. （2）①从分子间隔随压强变化的角度，解释高压下二氧化碳分子间隔减小，形成高密度状态；②二氧化碳与水反应生成碳酸，确定其化学式。
3. （3）根据微观示意图，确定反应物为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$，生成物为甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）和水，结合催化剂（纳米纤维），配平反应的化学方程式。
【解析】
（1）①煤的主要成分为碳，碳与水蒸气在高温条件下反应生成二氧化碳和氢气，反应的化学方程式为：$\ce{C + 2H_{2}O (气) \xlongequal{高温} CO_{2} + 2H_{2}}$；
②石灰水的溶质是氢氧化钙，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；
（2）①分子间存在间隔，压强越大，分子间间隔越小。地层800 m以下压强较大，二氧化碳分子间隔在高压作用下减小，因此二氧化碳处于高密度的液态或超临界状态；
②二氧化碳与水发生化合反应生成碳酸，其化学式为$\ce{H_{2}CO_{3}}$；
（3）根据微观示意图，1个$\ce{CO_{2}}$分子和3个$\ce{H_{2}}$分子在纳米纤维催化作用下，生成1个$\ce{CH_{3}OH}$分子和1个$\ce{H_{2}O}$分子，配平后反应的化学方程式为：$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{纳米纤维} CH_{3}OH + H_{2}O}$。
【答案】
（1）①$\ce{C + 2H_{2}O (气) \xlongequal{高温} CO_{2} + 2H_{2}}$；②$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；
（2）①地层800 m以下压强较大，二氧化碳分子间隔在高压作用下减小，从而使二氧化碳处于高密度的液态或超临界状态；②$\ce{H_{2}CO_{3}}$；
（3）$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{纳米纤维} CH_{3}OH + H_{2}O}$
【知识点】
化学方程式书写、分子的性质、二氧化碳的化学性质
【点评】
本题结合“碳中和”热点，考察化学基础知识点，涵盖化学方程式书写、分子性质应用、二氧化碳的反应等，题目难度适中，注重基础应用，适合巩固相关知识。
【难度系数】
0.6
本题围绕“碳捕捉、碳封存、碳转化”展开，需结合化学方程式书写规则、分子的基本性质、二氧化碳的化学性质及微观示意图分析反应等知识点解题：
1. （1）①根据反应物（碳和水蒸气）、生成物（$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$）及反应条件（高温），书写并配平化学方程式；②根据二氧化碳与石灰水（氢氧化钙）的反应，确定生成物为碳酸钙和水，书写对应方程式。
2. （2）①从分子间隔随压强变化的角度，解释高压下二氧化碳分子间隔减小，形成高密度状态；②二氧化碳与水反应生成碳酸，确定其化学式。
3. （3）根据微观示意图，确定反应物为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$，生成物为甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）和水，结合催化剂（纳米纤维），配平反应的化学方程式。
【解析】
（1）①煤的主要成分为碳，碳与水蒸气在高温条件下反应生成二氧化碳和氢气，反应的化学方程式为：$\ce{C + 2H_{2}O (气) \xlongequal{高温} CO_{2} + 2H_{2}}$；
②石灰水的溶质是氢氧化钙，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；
（2）①分子间存在间隔，压强越大，分子间间隔越小。地层800 m以下压强较大，二氧化碳分子间隔在高压作用下减小，因此二氧化碳处于高密度的液态或超临界状态；
②二氧化碳与水发生化合反应生成碳酸，其化学式为$\ce{H_{2}CO_{3}}$；
（3）根据微观示意图，1个$\ce{CO_{2}}$分子和3个$\ce{H_{2}}$分子在纳米纤维催化作用下，生成1个$\ce{CH_{3}OH}$分子和1个$\ce{H_{2}O}$分子，配平后反应的化学方程式为：$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{纳米纤维} CH_{3}OH + H_{2}O}$。
【答案】
（1）①$\ce{C + 2H_{2}O (气) \xlongequal{高温} CO_{2} + 2H_{2}}$；②$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；
（2）①地层800 m以下压强较大，二氧化碳分子间隔在高压作用下减小，从而使二氧化碳处于高密度的液态或超临界状态；②$\ce{H_{2}CO_{3}}$；
（3）$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{纳米纤维} CH_{3}OH + H_{2}O}$
【知识点】
化学方程式书写、分子的性质、二氧化碳的化学性质
【点评】
本题结合“碳中和”热点，考察化学基础知识点，涵盖化学方程式书写、分子性质应用、二氧化碳的反应等，题目难度适中，注重基础应用，适合巩固相关知识。
【难度系数】
0.6
10. 用三朵由紫色石蕊溶液染成紫色的干燥纸花分别进行如下实验（见图1）。
（1）实验①的目的是
（2）小组同学进行了创新，设计了如图2所示实验。实验中能观察到的现象是
（1）实验①的目的是
探究水能否使紫色石蕊变红
。对比实验①②③可以得到的结论是二氧化碳与水反应生成一种酸类（性）物质
。（2）小组同学进行了创新，设计了如图2所示实验。实验中能观察到的现象是
干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色
，二氧化碳与水反应的化学方程式是$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
。答案
10. （1）探究水能否使紫色石蕊变红 二氧化碳与水反应生成一种酸类（性）物质
（2）干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色 $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
（2）干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色 $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
解析
【分析】
首先，实验①向干燥的紫色石蕊纸花喷水，目的是验证水能否使紫色石蕊变色；实验②将干燥纸花直接放入CO₂中，验证CO₂能否使石蕊变色；实验③是喷水后放入CO₂中，通过对比①②③，可排除水和CO₂单独使石蕊变色的可能，进而推导反应本质。图2实验中，干冰升华产生CO₂，干燥石蕊试纸缺少水，湿润石蕊试纸有水，结合CO₂与水的反应分析现象。
【解析】
（1）实验①仅向纸花喷水，纸花不变红，因此目的是探究水能否使紫色石蕊变红。对比三组实验：①说明水不能使石蕊变红；②说明干燥的CO₂不能使石蕊变红；③中纸花喷水后放入CO₂中变红，说明CO₂与水反应生成了酸性物质，该物质使石蕊变红，故结论为二氧化碳与水反应生成酸性物质。
（2）图2中，干冰升华产生CO₂，干燥的石蕊试纸没有水，无法与CO₂反应生成酸，因此不变色；湿润的石蕊试纸有水，CO₂与水反应生成碳酸，碳酸使紫色石蕊变红，故现象为干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色；反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$。
【答案】
（1）探究水能否使紫色石蕊变红；二氧化碳与水反应生成酸性物质
（2）干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色；$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
【知识点】
二氧化碳的化学性质；酸碱指示剂；化学方程式书写
【点评】
本题通过对比实验探究二氧化碳与水的反应，体现了控制变量的科学探究方法，是初中化学基础实验题，重点考查二氧化碳的化学性质，难度适中。
【难度系数】
0.6
首先，实验①向干燥的紫色石蕊纸花喷水，目的是验证水能否使紫色石蕊变色；实验②将干燥纸花直接放入CO₂中，验证CO₂能否使石蕊变色；实验③是喷水后放入CO₂中，通过对比①②③，可排除水和CO₂单独使石蕊变色的可能，进而推导反应本质。图2实验中，干冰升华产生CO₂，干燥石蕊试纸缺少水，湿润石蕊试纸有水，结合CO₂与水的反应分析现象。
【解析】
（1）实验①仅向纸花喷水，纸花不变红，因此目的是探究水能否使紫色石蕊变红。对比三组实验：①说明水不能使石蕊变红；②说明干燥的CO₂不能使石蕊变红；③中纸花喷水后放入CO₂中变红，说明CO₂与水反应生成了酸性物质，该物质使石蕊变红，故结论为二氧化碳与水反应生成酸性物质。
（2）图2中，干冰升华产生CO₂，干燥的石蕊试纸没有水，无法与CO₂反应生成酸，因此不变色；湿润的石蕊试纸有水，CO₂与水反应生成碳酸，碳酸使紫色石蕊变红，故现象为干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色；反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$。
【答案】
（1）探究水能否使紫色石蕊变红；二氧化碳与水反应生成酸性物质
（2）干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色；$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
【知识点】
二氧化碳的化学性质；酸碱指示剂；化学方程式书写
【点评】
本题通过对比实验探究二氧化碳与水的反应，体现了控制变量的科学探究方法，是初中化学基础实验题，重点考查二氧化碳的化学性质，难度适中。
【难度系数】
0.6
