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15.（5分）（2026安徽）用氢氧化钠溶液处理工业废气中$\ce{NO_{2}}$的原理是$\ce{2NO_{2} + 2NaOH = NaNO_{3} + NaNO_{2} + H_{2}O}$。
（1）$\ce{NO_{2}}$中氮元素的化合价是。
（2）计算完全吸收92 kg $\ce{NO_{2}}$，需要$\ce{NaOH}$的质量。（写出计算过程）
（1）$\ce{NO_{2}}$中氮元素的化合价是。
（2）计算完全吸收92 kg $\ce{NO_{2}}$，需要$\ce{NaOH}$的质量。（写出计算过程）
答案
解：
(1) $\boldsymbol{+4}$
(2) 设需要$\ce{NaOH}$的质量为$x$。
$\ce{2NO_{2} + 2NaOH = NaNO_{3} + NaNO_{2} + H_{2}O}$
$2×46=92$ $2×40=80$
$92\ \mathrm{kg}$ $x$
$\dfrac{92}{80}=\dfrac{92\ \mathrm{kg}}{x}$
$x=80\ \mathrm{kg}$
答：完全吸收92 kg $\ce{NO_{2}}$，需要$\ce{NaOH}$的质量为80 kg。
(1) $\boldsymbol{+4}$
(2) 设需要$\ce{NaOH}$的质量为$x$。
$\ce{2NO_{2} + 2NaOH = NaNO_{3} + NaNO_{2} + H_{2}O}$
$2×46=92$ $2×40=80$
$92\ \mathrm{kg}$ $x$
$\dfrac{92}{80}=\dfrac{92\ \mathrm{kg}}{x}$
$x=80\ \mathrm{kg}$
答：完全吸收92 kg $\ce{NO_{2}}$，需要$\ce{NaOH}$的质量为80 kg。
解析
【分析】
本题分为两小问，第一问需利用“化合物中各元素正负化合价代数和为0”的规则计算氮元素化合价；第二问需依据化学方程式的计算步骤，先确定反应中各物质的质量比，再结合已知$\ce{NO_{2}}$的质量列比例式求解，需注意计算过程的规范性。
【解析】
（1）设$\ce{NO_{2}}$中氮元素的化合价为$a$，氧元素在化合物中通常显$-2$价，根据化合物中正负化合价代数和为0，可得：$a + (-2)×2 = 0$，解得$a=+4$。
（2）设完全吸收92 kg $\ce{NO_{2}}$需要$\ce{NaOH}$的质量为$x$。
反应的化学方程式为：$\ce{2NO_{2} + 2NaOH = NaNO_{3} + NaNO_{2} + H_{2}O}$
相关物质的相对质量：$\ce{2NO_{2}}$的相对质量为$2×(14+16×2)=92$，$\ce{2NaOH}$的相对质量为$2×(23+16+1)=80$。
列比例式：$\dfrac{92}{80}=\dfrac{92\ \mathrm{kg}}{x}$，解得$x=80\ \mathrm{kg}$。
【答案】
（1）$\boldsymbol{+4}$；（2）完全吸收92 kg $\ce{NO_{2}}$，需要$\ce{NaOH}$的质量为80 kg。
【知识点】
化合价计算；根据化学方程式的计算
【点评】
本题考查化学基础知识点，涵盖化合价规则应用和化学方程式计算，解题时需牢记化合价计算方法，掌握化学方程式计算的规范步骤，属于巩固基础的典型题型。
【难度系数】
0.8
本题分为两小问，第一问需利用“化合物中各元素正负化合价代数和为0”的规则计算氮元素化合价；第二问需依据化学方程式的计算步骤，先确定反应中各物质的质量比，再结合已知$\ce{NO_{2}}$的质量列比例式求解，需注意计算过程的规范性。
【解析】
（1）设$\ce{NO_{2}}$中氮元素的化合价为$a$，氧元素在化合物中通常显$-2$价，根据化合物中正负化合价代数和为0，可得：$a + (-2)×2 = 0$，解得$a=+4$。
（2）设完全吸收92 kg $\ce{NO_{2}}$需要$\ce{NaOH}$的质量为$x$。
反应的化学方程式为：$\ce{2NO_{2} + 2NaOH = NaNO_{3} + NaNO_{2} + H_{2}O}$
相关物质的相对质量：$\ce{2NO_{2}}$的相对质量为$2×(14+16×2)=92$，$\ce{2NaOH}$的相对质量为$2×(23+16+1)=80$。
列比例式：$\dfrac{92}{80}=\dfrac{92\ \mathrm{kg}}{x}$，解得$x=80\ \mathrm{kg}$。
【答案】
（1）$\boldsymbol{+4}$；（2）完全吸收92 kg $\ce{NO_{2}}$，需要$\ce{NaOH}$的质量为80 kg。
【知识点】
化合价计算；根据化学方程式的计算
【点评】
本题考查化学基础知识点，涵盖化合价规则应用和化学方程式计算，解题时需牢记化合价计算方法，掌握化学方程式计算的规范步骤，属于巩固基础的典型题型。
【难度系数】
0.8
16.(4分)某小组开展“常见燃料的变迁与合理使用”跨学科实践。
任务一:调查变迁
燃料变迁大致历程:柴草→蜂窝煤→液化石油气→管道天然气→未来燃料
(1)柴草:柴火灶的结构如图所示。从燃烧条件分析,通风口的作用是。
(2)液化石油气:主要是通过(填“石油分馏”或“煤的干馏”)获得。
任务二:探析变化
(3)完全燃烧1 kg煤和天然气放出的热量和$\mathrm{SO}_2$的质量如表,煤被天然气替代的原因可能是。
任务三:展望未来
(4)科学家设计出一种零碳甲醇($\mathrm{CH}_3\mathrm{OH}$)的合成方案,该过程吸收的二氧化碳与燃烧后释放的二氧化碳相等,不会引起大气中二氧化碳的排放净量增加,故被称为“零碳甲醇”,其制备和燃烧的循环过程如图所示。
请写出催化转化过程中产生甲醇的化学方程式:。
任务一:调查变迁
燃料变迁大致历程:柴草→蜂窝煤→液化石油气→管道天然气→未来燃料
(1)柴草:柴火灶的结构如图所示。从燃烧条件分析,通风口的作用是。
(2)液化石油气:主要是通过(填“石油分馏”或“煤的干馏”)获得。
任务二:探析变化
(3)完全燃烧1 kg煤和天然气放出的热量和$\mathrm{SO}_2$的质量如表,煤被天然气替代的原因可能是。
任务三:展望未来
(4)科学家设计出一种零碳甲醇($\mathrm{CH}_3\mathrm{OH}$)的合成方案,该过程吸收的二氧化碳与燃烧后释放的二氧化碳相等,不会引起大气中二氧化碳的排放净量增加,故被称为“零碳甲醇”,其制备和燃烧的循环过程如图所示。
请写出催化转化过程中产生甲醇的化学方程式:。
答案
解：
(1) 为柴草燃烧提供充足的空气（或氧气），保证柴草充分燃烧
(2) 石油分馏
(3) 等质量的天然气燃烧放出的热量比煤更高，生成的二氧化硫更少，更环保
(4) $\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{催化剂} CH_{3}OH + H_{2}O}$
(1) 为柴草燃烧提供充足的空气（或氧气），保证柴草充分燃烧
(2) 石油分馏
(3) 等质量的天然气燃烧放出的热量比煤更高，生成的二氧化硫更少，更环保
(4) $\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{催化剂} CH_{3}OH + H_{2}O}$
解析
【分析】
本题围绕燃料变迁的跨学科实践展开，需结合燃烧条件、石油加工、数据分析及化学方程式书写的知识点逐一解答：
1. 第(1)问：回忆燃烧三要素（可燃物、与氧气接触、温度达到着火点），通风口的作用是补充氧气，促进柴草充分燃烧；
2. 第(2)问：区分石油分馏（物理分离，得液化石油气等）和煤的干馏（化学变化，得焦炭等），液化石油气来自石油分馏；
3. 第(3)问：分析表格中天然气与煤的热量、SO₂排放数据，天然气热量高、污染小，故替代煤；
4. 第(4)问：根据反应物（CO₂、H₂）和生成物（CH₃OH、H₂O），结合催化剂条件配平化学方程式。
【解析】
(1) 燃烧需要可燃物与氧气接触，通风口可为柴草燃烧提供充足的氧气，保证柴草充分燃烧；
(2) 液化石油气是石油分馏的产物，石油分馏利用各成分沸点不同分离，属于物理变化；煤的干馏是化学变化，产物为焦炭、煤焦油等，故填石油分馏；
(3) 由表格数据可知，等质量的天然气燃烧放出的热量比煤更高，且生成的SO₂质量更少，更环保，因此煤被天然气替代；
(4) 催化转化过程中，CO₂和H₂在催化剂作用下生成CH₃OH和H₂O，配平后化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{催化剂} CH_{3}OH + H_{2}O}$。
【答案】
(1) 为柴草燃烧提供充足的空气（或氧气），保证柴草充分燃烧
(2) 石油分馏
(3) 等质量的天然气燃烧放出的热量比煤更高，生成的二氧化硫更少，更环保
(4) $\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{催化剂} CH_{3}OH + H_{2}O}$
【知识点】
燃烧条件、石油的综合利用、化学方程式书写
【点评】
本题结合“常见燃料的变迁与合理使用”跨学科实践，考查燃烧条件、石油加工、燃料选择依据及化学方程式书写，题目贴近生活，注重基础知识点的应用，难度适中，适合学生巩固相关内容。
【难度系数】
0.6
本题围绕燃料变迁的跨学科实践展开，需结合燃烧条件、石油加工、数据分析及化学方程式书写的知识点逐一解答：
1. 第(1)问：回忆燃烧三要素（可燃物、与氧气接触、温度达到着火点），通风口的作用是补充氧气，促进柴草充分燃烧；
2. 第(2)问：区分石油分馏（物理分离，得液化石油气等）和煤的干馏（化学变化，得焦炭等），液化石油气来自石油分馏；
3. 第(3)问：分析表格中天然气与煤的热量、SO₂排放数据，天然气热量高、污染小，故替代煤；
4. 第(4)问：根据反应物（CO₂、H₂）和生成物（CH₃OH、H₂O），结合催化剂条件配平化学方程式。
【解析】
(1) 燃烧需要可燃物与氧气接触，通风口可为柴草燃烧提供充足的氧气，保证柴草充分燃烧；
(2) 液化石油气是石油分馏的产物，石油分馏利用各成分沸点不同分离，属于物理变化；煤的干馏是化学变化，产物为焦炭、煤焦油等，故填石油分馏；
(3) 由表格数据可知，等质量的天然气燃烧放出的热量比煤更高，且生成的SO₂质量更少，更环保，因此煤被天然气替代；
(4) 催化转化过程中，CO₂和H₂在催化剂作用下生成CH₃OH和H₂O，配平后化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{催化剂} CH_{3}OH + H_{2}O}$。
【答案】
(1) 为柴草燃烧提供充足的空气（或氧气），保证柴草充分燃烧
(2) 石油分馏
(3) 等质量的天然气燃烧放出的热量比煤更高，生成的二氧化硫更少，更环保
(4) $\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{催化剂} CH_{3}OH + H_{2}O}$
【知识点】
燃烧条件、石油的综合利用、化学方程式书写
【点评】
本题结合“常见燃料的变迁与合理使用”跨学科实践，考查燃烧条件、石油加工、燃料选择依据及化学方程式书写，题目贴近生活，注重基础知识点的应用，难度适中，适合学生巩固相关内容。
【难度系数】
0.6
