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13.$B$ 保护我们赖以生存的环境,节能减排,人人有责。某家庭厨房中的煤已被天然气(主要成分是$CH_{4}$)所替代。
(1)使用天然气时,为使其充分燃烧,可采取的方法:一是
(2)天然气在第一次通过管道输送到用户家时,必须先将管道内注满氮气,填充氮气的目的是
(3)实验兴趣小组在一定条件下,将$4.8\mathrm{g}\ CH_{4}$与$16.0\mathrm{g}\ O_{2}$在密闭容器中恰好完全反应,生成$10.8\mathrm{g}\ H_{2}O$、$4.4\mathrm{g}\ CO_{2}$和物质$\mathrm{X}$。$\mathrm{X}$的质量为
(1)使用天然气时,为使其充分燃烧,可采取的方法:一是
保证足够多的空气
;二是使燃料与空气充分接触
。(2)天然气在第一次通过管道输送到用户家时,必须先将管道内注满氮气,填充氮气的目的是
排尽管道内的空气,防止爆炸
。(3)实验兴趣小组在一定条件下,将$4.8\mathrm{g}\ CH_{4}$与$16.0\mathrm{g}\ O_{2}$在密闭容器中恰好完全反应,生成$10.8\mathrm{g}\ H_{2}O$、$4.4\mathrm{g}\ CO_{2}$和物质$\mathrm{X}$。$\mathrm{X}$的质量为
5.6
$\mathrm{g}$;本次反应的化学方程式为$3CH_{4} + 5O_{2}\xlongequal{点燃}6H_{2}O + CO_{2} + 2CO$
。答案
13.(1)保证足够多的空气 使燃料与空气充分接触
(2)排尽管道内的空气,防止爆炸
(3)5.6 $3CH_{4} + 5O_{2}\xlongequal{点燃}6H_{2}O + CO_{2} + 2CO$
(2)排尽管道内的空气,防止爆炸
(3)5.6 $3CH_{4} + 5O_{2}\xlongequal{点燃}6H_{2}O + CO_{2} + 2CO$
解析
【分析】
本题围绕天然气燃烧的相关问题展开，需结合燃料充分燃烧的条件、可燃性气体的安全使用以及质量守恒定律等知识解题：
1. 燃料充分燃烧需满足两个核心条件，对应天然气燃烧的优化措施；
2. 管道内先充氮气是利用其惰性，避免可燃性气体与空气混合引发爆炸；
3. 计算X的质量直接应用质量守恒定律，书写化学方程式需通过物质的量确定化学计量数之比。
【解析】
(1) 燃料充分燃烧的条件：一是要有充足的空气（或氧气），二是燃料与空气（或氧气）要有足够大的接触面积。因此天然气燃烧时，为使其充分燃烧，可采取的方法是保证足够多的空气，使天然气与空气充分接触。
(2) 天然气是可燃性气体，与空气混合遇明火易爆炸。管道内原有空气，第一次输送天然气时，注满氮气可排尽管道内的空气，防止点燃时发生爆炸。
(3) 根据质量守恒定律，反应前后总质量相等，X的质量为：$4.8\mathrm{g}+16.0\mathrm{g}-10.8\mathrm{g}-4.4\mathrm{g}=5.6\mathrm{g}$；
计算各物质的物质的量：
$n(\mathrm{CH_4})=\frac{4.8\mathrm{g}}{16\mathrm{g/mol}}=0.3\mathrm{mol}$，
$n(\mathrm{O_2})=\frac{16.0\mathrm{g}}{32\mathrm{g/mol}}=0.5\mathrm{mol}$，
$n(\mathrm{H_2O})=\frac{10.8\mathrm{g}}{18\mathrm{g/mol}}=0.6\mathrm{mol}$，
$n(\mathrm{CO_2})=\frac{4.4\mathrm{g}}{44\mathrm{g/mol}}=0.1\mathrm{mol}$，
$n(\mathrm{CO})=\frac{5.6\mathrm{g}}{28\mathrm{g/mol}}=0.2\mathrm{mol}$；
各物质化学计量数之比为$0.3:0.5:0.6:0.1:0.2=3:5:6:1:2$，因此反应的化学方程式为：$3\mathrm{CH_4}+5\mathrm{O_2}\xlongequal{点燃}6\mathrm{H_2O}+\mathrm{CO_2}+2\mathrm{CO}$。
【答案】
(1)保证足够多的空气；使燃料与空气充分接触 (2)排尽管道内的空气，防止爆炸 (3)5.6；$3\mathrm{CH_4}+5\mathrm{O_2}\xlongequal{点燃}6\mathrm{H_2O}+\mathrm{CO_2}+2\mathrm{CO}$
【知识点】
燃料充分燃烧的条件；质量守恒定律；化学方程式的书写
【点评】
本题结合生活实际考查化学基础应用，涵盖燃料燃烧、安全操作及化学计算，难度适中，要求学生将课本知识与实际问题结合，掌握质量守恒定律和化学方程式配平方法。
【难度系数】
0.5
本题围绕天然气燃烧的相关问题展开，需结合燃料充分燃烧的条件、可燃性气体的安全使用以及质量守恒定律等知识解题：
1. 燃料充分燃烧需满足两个核心条件，对应天然气燃烧的优化措施；
2. 管道内先充氮气是利用其惰性，避免可燃性气体与空气混合引发爆炸；
3. 计算X的质量直接应用质量守恒定律，书写化学方程式需通过物质的量确定化学计量数之比。
【解析】
(1) 燃料充分燃烧的条件：一是要有充足的空气（或氧气），二是燃料与空气（或氧气）要有足够大的接触面积。因此天然气燃烧时，为使其充分燃烧，可采取的方法是保证足够多的空气，使天然气与空气充分接触。
(2) 天然气是可燃性气体，与空气混合遇明火易爆炸。管道内原有空气，第一次输送天然气时，注满氮气可排尽管道内的空气，防止点燃时发生爆炸。
(3) 根据质量守恒定律，反应前后总质量相等，X的质量为：$4.8\mathrm{g}+16.0\mathrm{g}-10.8\mathrm{g}-4.4\mathrm{g}=5.6\mathrm{g}$；
计算各物质的物质的量：
$n(\mathrm{CH_4})=\frac{4.8\mathrm{g}}{16\mathrm{g/mol}}=0.3\mathrm{mol}$，
$n(\mathrm{O_2})=\frac{16.0\mathrm{g}}{32\mathrm{g/mol}}=0.5\mathrm{mol}$，
$n(\mathrm{H_2O})=\frac{10.8\mathrm{g}}{18\mathrm{g/mol}}=0.6\mathrm{mol}$，
$n(\mathrm{CO_2})=\frac{4.4\mathrm{g}}{44\mathrm{g/mol}}=0.1\mathrm{mol}$，
$n(\mathrm{CO})=\frac{5.6\mathrm{g}}{28\mathrm{g/mol}}=0.2\mathrm{mol}$；
各物质化学计量数之比为$0.3:0.5:0.6:0.1:0.2=3:5:6:1:2$，因此反应的化学方程式为：$3\mathrm{CH_4}+5\mathrm{O_2}\xlongequal{点燃}6\mathrm{H_2O}+\mathrm{CO_2}+2\mathrm{CO}$。
【答案】
(1)保证足够多的空气；使燃料与空气充分接触 (2)排尽管道内的空气，防止爆炸 (3)5.6；$3\mathrm{CH_4}+5\mathrm{O_2}\xlongequal{点燃}6\mathrm{H_2O}+\mathrm{CO_2}+2\mathrm{CO}$
【知识点】
燃料充分燃烧的条件；质量守恒定律；化学方程式的书写
【点评】
本题结合生活实际考查化学基础应用，涵盖燃料燃烧、安全操作及化学计算，难度适中，要求学生将课本知识与实际问题结合，掌握质量守恒定律和化学方程式配平方法。
【难度系数】
0.5
14. C 能源利用和环境保护是人类共同关注的问题。
(1)2023 年 9 月 23 日,杭州亚运会的“数字火炬手”与最后一棒火炬手齐心协力点燃了象征亚洲大团结的亚运主火炬,彰显了体育与科技融合的迷人魅力。
①主火炬塔采用了甲醇($CH_{3}OH$)为燃料,甲醇由氢气与二氧化碳在高温和催化剂的条件下合成,同时生成水。请写出该反应的化学方程式：
②甲醇在常温常压下是一种无色液体,易溶于水,沸点是$64.7° C$,要将甲醇从其水溶液中分离出来,可以采用
③开幕式上使用璀璨的电子烟花,其电光源充入的物质是
A. 氧气
B. 氮气
C. 稀有气体
D. 二氧化碳
(2)科学家正在寻求各种方便有效的方法来降低大气中$CO_{2}$的浓度。
①氢氧化钙是一种传统的固碳试剂。常压时,干燥的氢氧化钙需要在$300$~$600° C$才能与$CO_{2}$发生反应。制作氢氧化钙样品块时通常需要加入少量水,其目的是
②我国科学家已实现由$CO_{2}$$\to$甲醇$\to$甲醛$\to ··· ··· \to$淀粉的全人工合成,主要过程的微观示意图如下图所示：
反应Ⅰ表示甲醇分子在一定条件下转化为甲醛分子的过程,写出反应Ⅰ的化学方程式：
分子。理论上每完成一个甲醇分子到甲醛分子的转化,需要补充
(1)2023 年 9 月 23 日,杭州亚运会的“数字火炬手”与最后一棒火炬手齐心协力点燃了象征亚洲大团结的亚运主火炬,彰显了体育与科技融合的迷人魅力。
①主火炬塔采用了甲醇($CH_{3}OH$)为燃料,甲醇由氢气与二氧化碳在高温和催化剂的条件下合成,同时生成水。请写出该反应的化学方程式：
$CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[催化剂]{高温}CH_{3}OH + H_{2}O$
。②甲醇在常温常压下是一种无色液体,易溶于水,沸点是$64.7° C$,要将甲醇从其水溶液中分离出来,可以采用
蒸馏
(填“过滤”或“蒸馏”)的方法。③开幕式上使用璀璨的电子烟花,其电光源充入的物质是
C
(填字母)。A. 氧气
B. 氮气
C. 稀有气体
D. 二氧化碳
(2)科学家正在寻求各种方便有效的方法来降低大气中$CO_{2}$的浓度。
①氢氧化钙是一种传统的固碳试剂。常压时,干燥的氢氧化钙需要在$300$~$600° C$才能与$CO_{2}$发生反应。制作氢氧化钙样品块时通常需要加入少量水,其目的是
降低反应温度
。②我国科学家已实现由$CO_{2}$$\to$甲醇$\to$甲醛$\to ··· ··· \to$淀粉的全人工合成,主要过程的微观示意图如下图所示：
反应Ⅰ表示甲醇分子在一定条件下转化为甲醛分子的过程,写出反应Ⅰ的化学方程式：
$CH_{3}OH + O_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{2}O + H_{2}O_{2}$
。为使得反应持续进行,反应Ⅱ中需要不断补充分子。理论上每完成一个甲醇分子到甲醛分子的转化,需要补充1
个$CO_{2}$分子。答案
14.(1)①$CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[催化剂]{高温}CH_{3}OH + H_{2}O$ ②蒸馏 ③C
(2)①降低反应温度
②$CH_{3}OH + O_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{2}O + H_{2}O_{2}$ 1
(2)①降低反应温度
②$CH_{3}OH + O_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{2}O + H_{2}O_{2}$ 1
解析
【分析】
本题围绕能源利用与环境保护的化学知识展开，需结合题目信息逐一分析各小问：
1. (1)①：根据反应物、反应条件和生成物，依据原子守恒配平化学方程式，注意标注反应条件；
2. (1)②：分离互溶且沸点不同的液体混合物，采用蒸馏法，过滤适用于固液分离，据此判断；
3. (1)③：稀有气体通电时会发出不同颜色的光，可用于制作电光源，结合选项选择；
4. (2)①：根据题目中干燥氢氧化钙的反应温度，分析加水后对反应温度的影响；
5. (2)②：根据甲醇转化为甲醛的原子守恒配平化学方程式，结合反应流程的原子守恒确定需补充的CO₂分子数。
【解析】
(1)① 反应物为氢气（$\ce{H_{2}}$）和二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$），反应条件为高温、催化剂，生成物为甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）和水（$\ce{H_{2}O}$），配平后化学方程式为：$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[催化剂]{高温}CH_{3}OH + H_{2}O}$；
② 甲醇与水互溶且沸点不同，分离该混合物采用蒸馏法，故填蒸馏；
③ 稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于制作电光源，故选C；
(2)① 干燥的氢氧化钙与$\ce{CO_{2}}$反应需300~600℃，加入少量水后可降低反应所需温度，使反应在较低温度下进行；
② 反应Ⅰ为甲醇转化为甲醛，根据原子守恒配平化学方程式：$\ce{CH_{3}OH + O_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{2}O + H_{2}O_{2}}$；结合反应的原子守恒，每完成1个甲醇分子到甲醛分子的转化，需要补充1个$\ce{CO_{2}}$分子。
【答案】
(1)①$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[催化剂]{高温}CH_{3}OH + H_{2}O}$；②蒸馏；③C；
(2)①降低反应温度；②$\ce{CH_{3}OH + O_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{2}O + H_{2}O_{2}}$；1
【知识点】
化学方程式书写、物质的分离方法、二氧化碳的化学性质
【点评】
本题以杭州亚运会及二氧化碳转化为情境，考查化学基础知识点的应用，涵盖化学方程式书写、物质分离、气体用途、二氧化碳固碳等内容，结合实际生活，难度适中，注重知识的迁移应用。
【难度系数】
0.6
本题围绕能源利用与环境保护的化学知识展开，需结合题目信息逐一分析各小问：
1. (1)①：根据反应物、反应条件和生成物，依据原子守恒配平化学方程式，注意标注反应条件；
2. (1)②：分离互溶且沸点不同的液体混合物，采用蒸馏法，过滤适用于固液分离，据此判断；
3. (1)③：稀有气体通电时会发出不同颜色的光，可用于制作电光源，结合选项选择；
4. (2)①：根据题目中干燥氢氧化钙的反应温度，分析加水后对反应温度的影响；
5. (2)②：根据甲醇转化为甲醛的原子守恒配平化学方程式，结合反应流程的原子守恒确定需补充的CO₂分子数。
【解析】
(1)① 反应物为氢气（$\ce{H_{2}}$）和二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$），反应条件为高温、催化剂，生成物为甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）和水（$\ce{H_{2}O}$），配平后化学方程式为：$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[催化剂]{高温}CH_{3}OH + H_{2}O}$；
② 甲醇与水互溶且沸点不同，分离该混合物采用蒸馏法，故填蒸馏；
③ 稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于制作电光源，故选C；
(2)① 干燥的氢氧化钙与$\ce{CO_{2}}$反应需300~600℃，加入少量水后可降低反应所需温度，使反应在较低温度下进行；
② 反应Ⅰ为甲醇转化为甲醛，根据原子守恒配平化学方程式：$\ce{CH_{3}OH + O_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{2}O + H_{2}O_{2}}$；结合反应的原子守恒，每完成1个甲醇分子到甲醛分子的转化，需要补充1个$\ce{CO_{2}}$分子。
【答案】
(1)①$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[催化剂]{高温}CH_{3}OH + H_{2}O}$；②蒸馏；③C；
(2)①降低反应温度；②$\ce{CH_{3}OH + O_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{2}O + H_{2}O_{2}}$；1
【知识点】
化学方程式书写、物质的分离方法、二氧化碳的化学性质
【点评】
本题以杭州亚运会及二氧化碳转化为情境，考查化学基础知识点的应用，涵盖化学方程式书写、物质分离、气体用途、二氧化碳固碳等内容，结合实际生活，难度适中，注重知识的迁移应用。
【难度系数】
0.6
