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知能演练
温室效应增强引起的气候异常变化是人类面临的全球性问题。我国由此提出碳达峰和碳中和目标，体现了中国的大国责任与担当。
(1)“碳达峰”与“碳中和”中的“碳”指的是二氧化碳，实验室制取二氧化碳的化学方程式是
(2)自然界中消耗二氧化碳的途径有绿色植物等的光合作用和海水吸收。海水吸收二氧化碳时反应的化学方程式为
(3)实现“碳中和”可以从下面几方面进行。
Ⅰ.“碳减排”。
①使用氢能源能有效实现“碳减排”。我国科学家研究的一种储氢、释氢材料为$\ce{AlH_{3}}$，其中释放氢能原理是利用$\ce{AlH_{3}}$与$\ce{H_{2}O}$发生反应生成氢气和物质A，则物质A的元素组成情况是
Ⅱ.“碳捕获”。
同学们设计了一个简易二氧化碳捕捉器，流程如图。
②此方法中采用“喷雾”的优点是
③捕捉二氧化碳的化学方程式是
④二氧化碳可被压缩成液态，封存在地质结构中。从微观角度解释二氧化碳能被压缩成液态的原因是
Ⅲ.“碳转化”。
某团队开发出了镍基双金属催化剂，将二氧化碳和甲烷两种气体转化成两种燃料，反应过程如图所示。
⑤由上图可知，一个甲烷分子是由
⑥反应一段时间后，催化剂的催化效果降低的原因是
温室效应增强引起的气候异常变化是人类面临的全球性问题。我国由此提出碳达峰和碳中和目标，体现了中国的大国责任与担当。
(1)“碳达峰”与“碳中和”中的“碳”指的是二氧化碳，实验室制取二氧化碳的化学方程式是
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
。(2)自然界中消耗二氧化碳的途径有绿色植物等的光合作用和海水吸收。海水吸收二氧化碳时反应的化学方程式为
$\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$
。(3)实现“碳中和”可以从下面几方面进行。
Ⅰ.“碳减排”。
①使用氢能源能有效实现“碳减排”。我国科学家研究的一种储氢、释氢材料为$\ce{AlH_{3}}$，其中释放氢能原理是利用$\ce{AlH_{3}}$与$\ce{H_{2}O}$发生反应生成氢气和物质A，则物质A的元素组成情况是
一定含有铝元素和氧元素，可能含有氢元素
。Ⅱ.“碳捕获”。
同学们设计了一个简易二氧化碳捕捉器，流程如图。
②此方法中采用“喷雾”的优点是
增大接触面积，使反应更快、更充分
。③捕捉二氧化碳的化学方程式是
$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
。④二氧化碳可被压缩成液态，封存在地质结构中。从微观角度解释二氧化碳能被压缩成液态的原因是
压强增大，分子间的间隔变小
。Ⅲ.“碳转化”。
某团队开发出了镍基双金属催化剂，将二氧化碳和甲烷两种气体转化成两种燃料，反应过程如图所示。
⑤由上图可知，一个甲烷分子是由
1个碳原子和4个氢原子
构成的。⑥反应一段时间后，催化剂的催化效果降低的原因是
反应过程中有碳覆盖在催化剂表面，阻碍了反应的进行
。答案
(1)实验室制取二氧化碳的反应为碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，反应的化学方程式为 $\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。
(2)二氧化碳与水反应生成碳酸，化学方程式为 $\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$。
(3)①释放氢能原理是利用$\ce{AlH_{3}}$与$\ce{H_{2}O}$发生反应生成氢气和物质A，由质量守恒定律可知：物质A的元素组成情况是一定含有铝元素和氧元素，可能含有氢元素；②此方法中采用“喷雾”的优点是：增大接触面积，使反应更快、更充分；③二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式是 $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；④二氧化碳可被压缩成液态，封存在地质结构中，从微观角度看二氧化碳能被压缩成液态的原因是压强增大，分子间的间隔变小；⑤由图可知，1个甲烷分子是由1个碳原子和4个氢原子构成的；⑥反应一段时间后该催化剂的催化效果降低的原因是反应过程中有碳覆盖在催化剂表面，阻碍了反应的进行。
(2)二氧化碳与水反应生成碳酸，化学方程式为 $\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$。
(3)①释放氢能原理是利用$\ce{AlH_{3}}$与$\ce{H_{2}O}$发生反应生成氢气和物质A，由质量守恒定律可知：物质A的元素组成情况是一定含有铝元素和氧元素，可能含有氢元素；②此方法中采用“喷雾”的优点是：增大接触面积，使反应更快、更充分；③二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式是 $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；④二氧化碳可被压缩成液态，封存在地质结构中，从微观角度看二氧化碳能被压缩成液态的原因是压强增大，分子间的间隔变小；⑤由图可知，1个甲烷分子是由1个碳原子和4个氢原子构成的；⑥反应一段时间后该催化剂的催化效果降低的原因是反应过程中有碳覆盖在催化剂表面，阻碍了反应的进行。
解析
【分析】
本题围绕“碳达峰、碳中和”相关化学知识展开，需结合实验室制取二氧化碳的反应原理、二氧化碳的性质、质量守恒定律、微观粒子的性质及催化剂的特点逐一分析各小问：
1. 实验室制取二氧化碳利用碳酸钙与稀盐酸的反应，需准确书写对应化学方程式；
2. 海水吸收二氧化碳是二氧化碳与水反应生成碳酸，对应方程式需正确书写；
3. ①根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，分析$\ce{AlH_{3}}$与$\ce{H_{2}O}$反应后物质A的元素组成；
②“喷雾”可增大反应物接触面积，提升反应效率；
③捕捉二氧化碳通常利用氢氧化钙与二氧化碳的反应，书写对应方程式；
④从微观角度，分子间存在间隔，压强变化会改变间隔大小，解释二氧化碳可压缩的原因；
⑤根据甲烷的结构，确定其分子构成；
⑥催化剂效果降低需考虑反应中物质对催化剂表面的覆盖作用。
【解析】
(1) 实验室常用大理石（或石灰石，主要成分为$\ce{CaCO_{3}}$）与稀盐酸反应制取二氧化碳，反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；
(2) 海水吸收二氧化碳时，二氧化碳与水反应生成碳酸，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$；
(3) ① 根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物$\ce{AlH_{3}}$含$\ce{Al}$、$\ce{H}$元素，$\ce{H_{2}O}$含$\ce{H}$、$\ce{O}$元素，生成物$\ce{H_{2}}$只含$\ce{H}$元素，故物质A一定含$\ce{Al}$、$\ce{O}$元素，可能含$\ce{H}$元素；
② “喷雾”能增大二氧化碳与捕捉剂的接触面积，使反应更快、更充分；
③ 简易捕捉二氧化碳利用氢氧化钙溶液，二氧化碳与$\ce{Ca(OH)_{2}}$反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；
④ 二氧化碳由分子构成，分子间存在间隔，压强增大时分子间间隔变小，因此可被压缩成液态；
⑤ 由甲烷的结构可知，1个甲烷分子由1个碳原子和4个氢原子构成；
⑥ 反应过程中会有碳单质覆盖在催化剂表面，阻碍催化剂与反应物接触，导致催化效果降低。
【答案】
(1) $\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
(2) $\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$
(3) ① 一定含有铝元素和氧元素，可能含有氢元素；② 增大接触面积，使反应更快、更充分；③ $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；④ 压强增大，分子间的间隔变小；⑤ 1个碳原子和4个氢原子；⑥ 反应过程中有碳覆盖在催化剂表面，阻碍了反应的进行。
【知识点】
化学方程式书写、质量守恒定律、二氧化碳的性质
【点评】
本题结合“碳达峰、碳中和”热点，考查初中化学中与二氧化碳相关的核心知识点，涵盖化学用语、微观解释、反应原理等，注重知识的实际应用，难度适中，符合中考命题方向。
【难度系数】
0.6
本题围绕“碳达峰、碳中和”相关化学知识展开，需结合实验室制取二氧化碳的反应原理、二氧化碳的性质、质量守恒定律、微观粒子的性质及催化剂的特点逐一分析各小问：
1. 实验室制取二氧化碳利用碳酸钙与稀盐酸的反应，需准确书写对应化学方程式；
2. 海水吸收二氧化碳是二氧化碳与水反应生成碳酸，对应方程式需正确书写；
3. ①根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，分析$\ce{AlH_{3}}$与$\ce{H_{2}O}$反应后物质A的元素组成；
②“喷雾”可增大反应物接触面积，提升反应效率；
③捕捉二氧化碳通常利用氢氧化钙与二氧化碳的反应，书写对应方程式；
④从微观角度，分子间存在间隔，压强变化会改变间隔大小，解释二氧化碳可压缩的原因；
⑤根据甲烷的结构，确定其分子构成；
⑥催化剂效果降低需考虑反应中物质对催化剂表面的覆盖作用。
【解析】
(1) 实验室常用大理石（或石灰石，主要成分为$\ce{CaCO_{3}}$）与稀盐酸反应制取二氧化碳，反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；
(2) 海水吸收二氧化碳时，二氧化碳与水反应生成碳酸，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$；
(3) ① 根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物$\ce{AlH_{3}}$含$\ce{Al}$、$\ce{H}$元素，$\ce{H_{2}O}$含$\ce{H}$、$\ce{O}$元素，生成物$\ce{H_{2}}$只含$\ce{H}$元素，故物质A一定含$\ce{Al}$、$\ce{O}$元素，可能含$\ce{H}$元素；
② “喷雾”能增大二氧化碳与捕捉剂的接触面积，使反应更快、更充分；
③ 简易捕捉二氧化碳利用氢氧化钙溶液，二氧化碳与$\ce{Ca(OH)_{2}}$反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；
④ 二氧化碳由分子构成，分子间存在间隔，压强增大时分子间间隔变小，因此可被压缩成液态；
⑤ 由甲烷的结构可知，1个甲烷分子由1个碳原子和4个氢原子构成；
⑥ 反应过程中会有碳单质覆盖在催化剂表面，阻碍催化剂与反应物接触，导致催化效果降低。
【答案】
(1) $\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
(2) $\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$
(3) ① 一定含有铝元素和氧元素，可能含有氢元素；② 增大接触面积，使反应更快、更充分；③ $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；④ 压强增大，分子间的间隔变小；⑤ 1个碳原子和4个氢原子；⑥ 反应过程中有碳覆盖在催化剂表面，阻碍了反应的进行。
【知识点】
化学方程式书写、质量守恒定律、二氧化碳的性质
【点评】
本题结合“碳达峰、碳中和”热点，考查初中化学中与二氧化碳相关的核心知识点，涵盖化学用语、微观解释、反应原理等，注重知识的实际应用，难度适中，符合中考命题方向。
【难度系数】
0.6
