登录
8. 碳中和是指碳的排放与吸收达到平衡，基本实现碳的“零排放”。某兴趣小组同学围绕着$\ce{CO_{2}}$的捕集和$\ce{CO_{2}}$的综合利用进行了实验探究。
活动一：$\ce{CO_{2}}$的捕集。
小组同学根据所学二氧化碳的性质及查阅资料，提出可以用水、澄清石灰水和氢氧化钠浓溶液捕集二氧化碳。小组同学为了比较捕集效果，设计如图
所示实验，装置a端连接压强传感器，测得烧瓶内压强与时间的关系曲线如图所示。
（1）图1甲、乙、丙装置中注射器内的试剂分别是水、澄清石灰水、氢氧化钠浓溶液。甲装置中$x$的数值为
（2）实验开始之后，3个装置内压强都增大的原因是
（3）请写出澄清石灰水捕集二氧化碳的化学方程式：
（4）分析图2可知，捕集二氧化碳效果最好的是
活动二：$\ce{CO_{2}}$的综合利用。
（5）我国科研人员已实现由$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$在加热和$\ce{MoS_{2}}$催化剂的条件下合成甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）和水，请写出对应的化学方程式：
活动一：$\ce{CO_{2}}$的捕集。
小组同学根据所学二氧化碳的性质及查阅资料，提出可以用水、澄清石灰水和氢氧化钠浓溶液捕集二氧化碳。小组同学为了比较捕集效果，设计如图
所示实验，装置a端连接压强传感器，测得烧瓶内压强与时间的关系曲线如图所示。（1）图1甲、乙、丙装置中注射器内的试剂分别是水、澄清石灰水、氢氧化钠浓溶液。甲装置中$x$的数值为
30
。（2）实验开始之后，3个装置内压强都增大的原因是
加入的液体挤压了烧瓶内气体的体积
。（3）请写出澄清石灰水捕集二氧化碳的化学方程式：
$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
。（4）分析图2可知，捕集二氧化碳效果最好的是
丙
（选填“甲”“乙”或“丙”）。反应后瓶内剩余$\ce{CO_{2}}$最多的是甲
（选填“甲”“乙”或“丙”）。活动二：$\ce{CO_{2}}$的综合利用。
（5）我国科研人员已实现由$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$在加热和$\ce{MoS_{2}}$催化剂的条件下合成甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）和水，请写出对应的化学方程式：
$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[\Delta]{MoS_{2}} CH_{3}OH + H_{2}O}$
。答案
8. （1）30 （2）加入的液体挤压了烧瓶内气体的体积 （3）$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$ （4）丙 甲 （5）$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[\Delta]{MoS_{2}} CH_{3}OH + H_{2}O}$
解析
【分析】
本题围绕二氧化碳的捕集与综合利用展开，需结合实验控制变量原则、二氧化碳的性质、化学方程式书写规则及图像信息逐一分析各问题：
1. 问题（1）为对比实验，需控制液体体积变量，乙、丙注射器液体体积均为30mL，甲作为对照，体积应相同；
2. 问题（2）初始压强增大是因为液体注入挤压烧瓶内气体，使气体体积减小、压强升高；
3. 问题（3）需回忆澄清石灰水与二氧化碳的反应产物，书写对应化学方程式；
4. 问题（4）根据压强变化判断吸收效果：压强下降越多，吸收CO₂越多，剩余越少，反之则剩余多；
5. 问题（5）根据反应物、生成物及反应条件，配平并书写化学方程式。
【解析】
（1）对比实验需控制单一变量，乙、丙注射器内液体体积均为30mL，甲装置试剂为水，因此注射器内液体体积也应为30mL，故x=30。
（2）实验开始时，注射器中的液体注入烧瓶，挤压了烧瓶内的气体，导致烧瓶内气体体积减小，压强瞬间增大，因此三个装置内压强都增大。
（3）澄清石灰水的溶质为$\ce{Ca(OH)_{2}}$，与$\ce{CO_{2}}$反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
（4）由图2可知，丙装置的压强下降幅度最大，说明吸收$\ce{CO_{2}}$最多，捕集效果最好；甲装置中试剂为水，水吸收$\ce{CO_{2}}$的能力最弱，因此反应后瓶内剩余$\ce{CO_{2}}$最多。
（5）$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$在加热、$\ce{MoS_{2}}$作催化剂的条件下反应生成甲醇和水，配平后化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[\Delta]{MoS_{2}} CH_{3}OH + H_{2}O}$。
【答案】
（1）30；（2）加入的液体挤压了烧瓶内气体的体积；（3）$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；（4）丙；甲；（5）$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[\Delta]{MoS_{2}} CH_{3}OH + H_{2}O}$
【知识点】
二氧化碳的性质、化学方程式书写、实验探究控制变量法
【点评】
本题结合实验装置与压强图像，考察二氧化碳的性质、化学方程式书写及实验探究的控制变量思想，注重基础知识点的综合应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕二氧化碳的捕集与综合利用展开，需结合实验控制变量原则、二氧化碳的性质、化学方程式书写规则及图像信息逐一分析各问题：
1. 问题（1）为对比实验，需控制液体体积变量，乙、丙注射器液体体积均为30mL，甲作为对照，体积应相同；
2. 问题（2）初始压强增大是因为液体注入挤压烧瓶内气体，使气体体积减小、压强升高；
3. 问题（3）需回忆澄清石灰水与二氧化碳的反应产物，书写对应化学方程式；
4. 问题（4）根据压强变化判断吸收效果：压强下降越多，吸收CO₂越多，剩余越少，反之则剩余多；
5. 问题（5）根据反应物、生成物及反应条件，配平并书写化学方程式。
【解析】
（1）对比实验需控制单一变量，乙、丙注射器内液体体积均为30mL，甲装置试剂为水，因此注射器内液体体积也应为30mL，故x=30。
（2）实验开始时，注射器中的液体注入烧瓶，挤压了烧瓶内的气体，导致烧瓶内气体体积减小，压强瞬间增大，因此三个装置内压强都增大。
（3）澄清石灰水的溶质为$\ce{Ca(OH)_{2}}$，与$\ce{CO_{2}}$反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
（4）由图2可知，丙装置的压强下降幅度最大，说明吸收$\ce{CO_{2}}$最多，捕集效果最好；甲装置中试剂为水，水吸收$\ce{CO_{2}}$的能力最弱，因此反应后瓶内剩余$\ce{CO_{2}}$最多。
（5）$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$在加热、$\ce{MoS_{2}}$作催化剂的条件下反应生成甲醇和水，配平后化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[\Delta]{MoS_{2}} CH_{3}OH + H_{2}O}$。
【答案】
（1）30；（2）加入的液体挤压了烧瓶内气体的体积；（3）$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；（4）丙；甲；（5）$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[\Delta]{MoS_{2}} CH_{3}OH + H_{2}O}$
【知识点】
二氧化碳的性质、化学方程式书写、实验探究控制变量法
【点评】
本题结合实验装置与压强图像，考察二氧化碳的性质、化学方程式书写及实验探究的控制变量思想，注重基础知识点的综合应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
