12. 农业谚语“雷雨发庄稼”的化学原理：在雷电和雨水作用下，空气中的氮气发生一系列化学变化生成微量硝酸，反应过程如图所示：

请回答下列问题：
(1)单质$ X $是一种常见气体，其化学式是。
(2)转化②的反应类型为。
(3)转化③在常温下即可发生，该反应的化学方程式是。

12.
(1)O₂
(2)化合反应
(3)3NO₂ + H₂O = NO + 2HNO₃

【分析】
要解决本题，需结合氮及其化合物的转化关系分析：
1. 问题(1)：转化①中N₂与单质X反应生成NO，N元素化合价从0→+2，被氧化，说明X为氧化剂气体单质；转化②中NO与X反应生成NO₂（N化合价+2→+4，继续被氧化），结合常见气体单质，可知X为O₂（氧气），符合N₂与O₂放电生成NO、NO与O₂生成NO₂的转化。
2. 问题(2)：转化②是NO和O₂反应生成NO₂，根据反应特点判断反应类型。
3. 问题(3)：转化③是NO₂与水的反应，需记忆该反应的化学方程式。
【解析】
(1) 转化①中N₂与单质X反应生成NO，转化②中NO与单质X反应生成NO₂，结合氮的氧化物转化规律，可知单质X为O₂（氧气），因为N₂和O₂在放电条件下生成NO，NO和O₂反应生成NO₂，符合图中转化关系。
(2) 转化②的反应为2NO + O₂ = 2NO₂，该反应由两种物质生成一种物质，属于化合反应。
(3) 转化③是NO₂与H₂O在常温下的反应，生成NO和HNO₃，配平后化学方程式为3NO₂ + H₂O = NO + 2HNO₃。
【答案】
(1) O₂
(2) 化合反应
(3) 3NO₂ + H₂O = NO + 2HNO₃
【知识点】
氮的氧化物转化、化合反应、氮气的化学性质
【点评】
本题结合生活谚语“雷雨发庄稼”考查氮及其化合物的基础转化，侧重对氮的氧化物反应规律和反应类型判断的考查，难度适中，属于基础题型。
【难度系数】
0.6

13. 山西省煤炭资源丰富，但液体燃料短缺。研究人员通过煤液化技术，用煤炭和水制取甲醇$ (CH_3OH) $，主要流程如图所示：

(1)冷却器中发生的是(填“物理变化”或“化学变化”)。
(2)合成塔中发生的化学反应可用下图表示。请在方框内补全相应微观粒子的种类、数目的图示，化学方程式为。

13.
(1)物理变化
(2)图略$ CO + 2H₂\overset{一定条件}{=\!=\!=}CH₃OH$

【分析】
第(1)问：判断物理变化与化学变化的核心是是否有新物质生成，冷却器中是水蒸气遇冷凝结成液态水，仅状态改变，无新物质，据此判断；第(2)问：根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目不变，结合甲醇的化学式，确定反应物的计量数，书写化学方程式。
【解析】
(1)冷却器中，高温水蒸气遇冷变为液态水，仅物质的状态发生变化，没有新物质生成，因此属于物理变化。
(2)合成塔中，反应物为CO和H₂，生成物为CH₃OH，根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目不变，可得反应的化学方程式为：$\ce{CO + 2H_{2}\xlongequal{一定条件} CH_{3}OH}$。
【答案】
(1)物理变化；(2)$\ce{CO + 2H_{2}\xlongequal{一定条件} CH_{3}OH}$
【知识点】
物理变化判断，化学方程式书写，质量守恒定律
【点评】
本题结合工业生产流程考查基础化学知识，难度较低，需准确掌握物理变化的判断依据和化学方程式的书写规则。
【难度系数】
0.6

14. 内燃机的一个工作循环分为四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。燃料为汽油、柴油或天然气等。某内燃机进行吸气冲程和做功冲程时，汽缸中微观粒子变化的示意图如下：

回答下列问题：
(1)写出图中一种化合物的名称：。
(2)该变化中，没有发生变化的微观粒子是。
(3)写出该反应的化学方程式：。
(4)上述化学反应中，反应物的分子个数比为。

14.
(1)二氧化碳(或水或甲烷)
(2)碳原子、氢原子和氧原子
$(3)CH₄ + 2O₂\overset{点燃}{=\!=\!=}CO₂ + 2H₂O$
(4)1:2(或2:1)

【分析】
首先观察微观示意图，明确各物质的粒子构成：吸气冲程中反应物为甲烷（由1个碳原子和4个氢原子构成）、氧气（由2个氧原子构成）；做功冲程中生成物为二氧化碳（1个碳原子和2个氧原子）、水（2个氢原子和1个氧原子）。解题时需结合化合物定义、化学变化的微观本质、化学方程式书写规则及分子个数比的判断方法逐一分析问题。
(1) 根据化合物是不同元素组成的纯净物，从图中找出对应物质；
(2) 化学变化中原子是最小粒子，反应前后原子种类不变；
(3) 依据反应物、生成物的化学式，结合微观粒子个数配平化学方程式；
(4) 从配平的化学方程式中确定反应物的分子个数比。
【解析】
(1) 化合物是由不同种元素组成的纯净物，图中的甲烷（CH₄）、二氧化碳（CO₂）、水（H₂O）均符合化合物定义，任选其一即可；
(2) 化学变化的本质是分子破裂、原子重新组合，反应前后原子种类不变，因此没有发生变化的微观粒子是碳原子、氢原子和氧原子；
(3) 反应物为甲烷和氧气，生成物为二氧化碳和水，配平后化学方程式为：$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$；
(4) 由配平的化学方程式可知，甲烷与氧气的分子个数比为$1:2$（或氧气与甲烷的分子个数比为$2:1$，合理即可）。
【答案】
(1) 二氧化碳(或水或甲烷)
(2) 碳原子、氢原子和氧原子
(3) $\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$
(4) $1:2$(或$2:1$)
【知识点】
化合物的判断；化学变化的微观本质；化学方程式书写
【点评】
本题通过微观粒子示意图考查化学核心知识，要求学生能从微观视角分析物质构成与变化，掌握化学方程式的书写规则，难度适中，适合中等水平学生解答。
【难度系数】
0.5