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CO₂安全封存了10年。
CO₂的地质封存是实现“双碳”目标的一种重要途径。常见的封存CO₂的地质体主要包括沉积盆地深部咸水层、油气藏的砂岩地层和不可开采煤层等。CO₂在地质体中有多种稳定封存机制，如构造封存、残余气封存、溶解封存和矿化封存等。其中，矿化封存是指注入地下的CO₂随着时间的推移，逐步溶解并与地下岩石（如玄武岩）发生矿化反应，将CO₂转化为固态矿物的封存方式，最具安全性。
(1)常见的封存CO₂的地质体有（写一种）。
(2)图甲中“注入”阶段化合反应的化学方程式为。“矿化”阶段的产物是（写一种）。
甲 玄武岩CO₂矿化封存过程
(3)某玄武岩矿化封存项目在“注入”阶段，选择压强$25×10^5\ \mathrm{Pa}$，该压强下每溶解1吨CO₂耗水25吨[如图乙(a)中M点]。结合图乙说明不选择更大压强的理由。
乙 溶解1吨CO₂的耗水、耗能与压强的关系
(4)对比图丙中(a)(b)，玄武岩封存的优势是。
丙 碳封存机制对比图
CO₂的地质封存是实现“双碳”目标的一种重要途径。常见的封存CO₂的地质体主要包括沉积盆地深部咸水层、油气藏的砂岩地层和不可开采煤层等。CO₂在地质体中有多种稳定封存机制，如构造封存、残余气封存、溶解封存和矿化封存等。其中，矿化封存是指注入地下的CO₂随着时间的推移，逐步溶解并与地下岩石（如玄武岩）发生矿化反应，将CO₂转化为固态矿物的封存方式，最具安全性。
(1)常见的封存CO₂的地质体有（写一种）。
(2)图甲中“注入”阶段化合反应的化学方程式为。“矿化”阶段的产物是（写一种）。
甲 玄武岩CO₂矿化封存过程
(3)某玄武岩矿化封存项目在“注入”阶段，选择压强$25×10^5\ \mathrm{Pa}$，该压强下每溶解1吨CO₂耗水25吨[如图乙(a)中M点]。结合图乙说明不选择更大压强的理由。
乙 溶解1吨CO₂的耗水、耗能与压强的关系
(4)对比图丙中(a)(b)，玄武岩封存的优势是。
丙 碳封存机制对比图
答案
解：
(1) 沉积盆地深部咸水层（或油气藏的砂岩地层、不可开采煤层，任写一种即可）
(2) $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；碳酸钙（合理即可）
(3) 压强大于$25×10^5\ \mathrm{Pa}$时，溶解1吨$\ce{CO_{2}}$的耗水量减少幅度很小，但能耗随压强增大显著升高，会大幅增加运行成本
(4) 玄武岩可在更短时间内实现高占比的矿化封存，封存安全性提升更快（合理即可）
(1) 沉积盆地深部咸水层（或油气藏的砂岩地层、不可开采煤层，任写一种即可）
(2) $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；碳酸钙（合理即可）
(3) 压强大于$25×10^5\ \mathrm{Pa}$时，溶解1吨$\ce{CO_{2}}$的耗水量减少幅度很小，但能耗随压强增大显著升高，会大幅增加运行成本
(4) 玄武岩可在更短时间内实现高占比的矿化封存，封存安全性提升更快（合理即可）
解析
【分析】
本题围绕CO₂地质封存的实际问题展开，需从题干文字和图像中提取关键信息解答各小问：第(1)题直接从题干找常见封存CO₂的地质体；第(2)题结合CO₂的化学性质分析注入阶段的化合反应，矿化阶段为CO₂转化为固态矿物；第(3)题需结合图乙分析压强对耗水量和能耗的影响；第(4)题对比图丙总结玄武岩封存的优势。
【解析】
(1) 根据题干第一段内容，常见的封存CO₂的地质体有沉积盆地深部咸水层（或油气藏的砂岩地层、不可开采煤层，任写一种即可）；
(2) “注入”阶段，CO₂与水发生化合反应生成碳酸，化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；“矿化”阶段CO₂转化为固态矿物，如碳酸钙（合理即可）；
(3) 由图乙可知，压强大于$25×10^5\ \mathrm{Pa}$时，溶解1吨CO₂的耗水量减少幅度很小，但能耗随压强增大显著升高，会大幅增加运行成本，因此不选择更大压强；
(4) 对比图丙中玄武岩与其他封存机制，玄武岩可在更短时间内实现高占比的矿化封存，封存安全性提升更快（合理即可）。
【答案】
(1) 沉积盆地深部咸水层（或油气藏的砂岩地层、不可开采煤层，任写一种即可）
(2) $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；碳酸钙（合理即可）
(3) 压强大于$25×10^5\ \mathrm{Pa}$时，溶解1吨$\ce{CO_{2}}$的耗水量减少幅度很小，但能耗随压强增大显著升高，会大幅增加运行成本
(4) 玄武岩可在更短时间内实现高占比的矿化封存，封存安全性提升更快（合理即可）
【知识点】
二氧化碳的性质、化学方程式书写、图像信息分析
【点评】
本题结合“双碳”目标的实际背景，考查学生从题干和图像中提取、分析信息的能力，属于信息类基础题目，难度适中，需仔细审题提取关键内容。
【难度系数】
0.6
本题围绕CO₂地质封存的实际问题展开，需从题干文字和图像中提取关键信息解答各小问：第(1)题直接从题干找常见封存CO₂的地质体；第(2)题结合CO₂的化学性质分析注入阶段的化合反应，矿化阶段为CO₂转化为固态矿物；第(3)题需结合图乙分析压强对耗水量和能耗的影响；第(4)题对比图丙总结玄武岩封存的优势。
【解析】
(1) 根据题干第一段内容，常见的封存CO₂的地质体有沉积盆地深部咸水层（或油气藏的砂岩地层、不可开采煤层，任写一种即可）；
(2) “注入”阶段，CO₂与水发生化合反应生成碳酸，化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；“矿化”阶段CO₂转化为固态矿物，如碳酸钙（合理即可）；
(3) 由图乙可知，压强大于$25×10^5\ \mathrm{Pa}$时，溶解1吨CO₂的耗水量减少幅度很小，但能耗随压强增大显著升高，会大幅增加运行成本，因此不选择更大压强；
(4) 对比图丙中玄武岩与其他封存机制，玄武岩可在更短时间内实现高占比的矿化封存，封存安全性提升更快（合理即可）。
【答案】
(1) 沉积盆地深部咸水层（或油气藏的砂岩地层、不可开采煤层，任写一种即可）
(2) $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；碳酸钙（合理即可）
(3) 压强大于$25×10^5\ \mathrm{Pa}$时，溶解1吨$\ce{CO_{2}}$的耗水量减少幅度很小，但能耗随压强增大显著升高，会大幅增加运行成本
(4) 玄武岩可在更短时间内实现高占比的矿化封存，封存安全性提升更快（合理即可）
【知识点】
二氧化碳的性质、化学方程式书写、图像信息分析
【点评】
本题结合“双碳”目标的实际背景，考查学生从题干和图像中提取、分析信息的能力，属于信息类基础题目，难度适中，需仔细审题提取关键内容。
【难度系数】
0.6
19. (6分)丙酸钙[$(C_3H_5O_2)_2Ca$]可用作食品防霉剂,实验小组利用鸡蛋壳(主要成分为$CaCO_3$)和丙酸($C_3H_6O_2$)反应制备食品防霉剂丙酸钙。
【查阅资料】
i. 制备原理:$\ce{CaCO_{3} + 2C_{3}H_{6}O_{2} = (C_{3}H_{5}O_{2})_{2}Ca + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$。
ii. 丙酸具有挥发性。
iii. 通常情况下,温度越高,反应速率越快。
【进行实验】
实验一:制备丙酸钙
(1)向鸡蛋壳中加入丙酸后,观察到固体减少,。
实验二:探究影响丙酸钙产率的因素
取一定量的丙酸,加水配成相同体积的溶液。把等量的鸡蛋壳碎片研磨成粉,加入丙酸溶液,在表中所示条件下反应,测定丙酸钙产率。
(2)实验①②③的目的是。
(3)由实验③⑤⑥可得到的结论是。
(4)由实验(填实验编号)可得出丙酸用量与丙酸钙产率的关系。
【继续实验】
(5)继续实验发现鸡蛋壳颗粒较小时,丙酸钙产率较高。实验方案:取30 mL丙酸,加水配成与之前实验相同体积的溶液;将等量的鸡蛋壳碎片中加入丙酸溶液,在℃下反应2 h,测定丙酸钙产率。
【反思评价】
(6)小组通过对实验②③④进行对比,发现90 ℃时丙酸钙产率比75 ℃和98 ℃都高,推测其可能的原因是。
【查阅资料】
i. 制备原理:$\ce{CaCO_{3} + 2C_{3}H_{6}O_{2} = (C_{3}H_{5}O_{2})_{2}Ca + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$。
ii. 丙酸具有挥发性。
iii. 通常情况下,温度越高,反应速率越快。
【进行实验】
实验一:制备丙酸钙
(1)向鸡蛋壳中加入丙酸后,观察到固体减少,。
实验二:探究影响丙酸钙产率的因素
取一定量的丙酸,加水配成相同体积的溶液。把等量的鸡蛋壳碎片研磨成粉,加入丙酸溶液,在表中所示条件下反应,测定丙酸钙产率。
(2)实验①②③的目的是。
(3)由实验③⑤⑥可得到的结论是。
(4)由实验(填实验编号)可得出丙酸用量与丙酸钙产率的关系。
【继续实验】
(5)继续实验发现鸡蛋壳颗粒较小时,丙酸钙产率较高。实验方案:取30 mL丙酸,加水配成与之前实验相同体积的溶液;将等量的鸡蛋壳碎片中加入丙酸溶液,在℃下反应2 h,测定丙酸钙产率。
【反思评价】
(6)小组通过对实验②③④进行对比,发现90 ℃时丙酸钙产率比75 ℃和98 ℃都高,推测其可能的原因是。
答案
解：
(1) 有气泡产生
(2) 探究其他条件相同时，反应温度对丙酸钙产率的影响
(3) 其他条件相同时，反应时间越长，丙酸钙产率越高
(4) ③⑦⑧
(5) 90
(6) 75℃时温度较低，反应速率较慢，反应不够充分，丙酸钙产率较低；98℃时温度过高，丙酸挥发损失过多，参与反应的丙酸量减少，丙酸钙产率低于90℃时的产率
(1) 有气泡产生
(2) 探究其他条件相同时，反应温度对丙酸钙产率的影响
(3) 其他条件相同时，反应时间越长，丙酸钙产率越高
(4) ③⑦⑧
(5) 90
(6) 75℃时温度较低，反应速率较慢，反应不够充分，丙酸钙产率较低；98℃时温度过高，丙酸挥发损失过多，参与反应的丙酸量减少，丙酸钙产率低于90℃时的产率
解析
【分析】
本题为实验探究题，需结合反应原理、控制变量法分析实验数据，逐一解答各问题：
1. 实验一：根据反应原理，CaCO₃与丙酸反应会生成CO₂气体，可判断反应现象；
2. 实验二：探究产率影响因素时，需确定每组实验的变量，通过对比变量与产率的关系得出结论；
3. 继续实验：需保持其他条件与最优实验一致，仅改变鸡蛋壳颗粒大小；
4. 反思评价：结合温度对反应速率和丙酸挥发性的影响，分析产率差异的原因。
【解析】
(1) 根据制备原理$\ce{CaCO_{3} + 2C_{3}H_{6}O_{2} = (C_{3}H_{5}O_{2})_{2}Ca + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$，反应生成CO₂气体，因此观察到固体减少的同时，有气泡产生。
(2) 实验①②③中，丙酸用量均为30mL、反应时间均为2h，仅反应温度不同，因此目的是探究其他条件相同时，反应温度对丙酸钙产率的影响。
(3) 实验③⑤⑥中，反应温度均为90℃、丙酸用量均为30mL，仅反应时间不同，产率随反应时间增加而升高，因此结论为：其他条件相同时，反应时间越长，丙酸钙产率越高。
(4) 要探究丙酸用量对产率的影响，需控制反应温度和时间相同，仅改变丙酸用量，符合条件的实验是③（90℃、2h、30mL）、⑦（90℃、2h、25mL）、⑧（90℃、2h、20mL），故填③⑦⑧。
(5) 探究鸡蛋壳颗粒大小的影响时，需保持其他条件与最优实验一致，之前产率最高的温度为90℃，反应时间为2h，因此填90。
(6) 75℃时温度较低，反应速率慢，反应不充分，产率低；98℃时温度过高，丙酸挥发性强，参与反应的丙酸减少，产率低于90℃时的产率。
【答案】
(1) 有气泡产生
(2) 探究其他条件相同时，反应温度对丙酸钙产率的影响
(3) 其他条件相同时，反应时间越长，丙酸钙产率越高
(4) ③⑦⑧
(5) 90
(6) 75℃时温度较低，反应速率较慢，反应不够充分，丙酸钙产率较低；98℃时温度过高，丙酸挥发损失过多，参与反应的丙酸量减少，丙酸钙产率低于90℃时的产率
【知识点】
化学反应现象、实验探究变量控制、影响反应产率的因素
【点评】
本题围绕丙酸钙制备设计实验探究，核心考查控制变量法的应用，需学生准确识别每组实验的变量，结合反应原理分析结果，整体难度适中，侧重实验思维的考查。
【难度系数】
0.6
本题为实验探究题，需结合反应原理、控制变量法分析实验数据，逐一解答各问题：
1. 实验一：根据反应原理，CaCO₃与丙酸反应会生成CO₂气体，可判断反应现象；
2. 实验二：探究产率影响因素时，需确定每组实验的变量，通过对比变量与产率的关系得出结论；
3. 继续实验：需保持其他条件与最优实验一致，仅改变鸡蛋壳颗粒大小；
4. 反思评价：结合温度对反应速率和丙酸挥发性的影响，分析产率差异的原因。
【解析】
(1) 根据制备原理$\ce{CaCO_{3} + 2C_{3}H_{6}O_{2} = (C_{3}H_{5}O_{2})_{2}Ca + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$，反应生成CO₂气体，因此观察到固体减少的同时，有气泡产生。
(2) 实验①②③中，丙酸用量均为30mL、反应时间均为2h，仅反应温度不同，因此目的是探究其他条件相同时，反应温度对丙酸钙产率的影响。
(3) 实验③⑤⑥中，反应温度均为90℃、丙酸用量均为30mL，仅反应时间不同，产率随反应时间增加而升高，因此结论为：其他条件相同时，反应时间越长，丙酸钙产率越高。
(4) 要探究丙酸用量对产率的影响，需控制反应温度和时间相同，仅改变丙酸用量，符合条件的实验是③（90℃、2h、30mL）、⑦（90℃、2h、25mL）、⑧（90℃、2h、20mL），故填③⑦⑧。
(5) 探究鸡蛋壳颗粒大小的影响时，需保持其他条件与最优实验一致，之前产率最高的温度为90℃，反应时间为2h，因此填90。
(6) 75℃时温度较低，反应速率慢，反应不充分，产率低；98℃时温度过高，丙酸挥发性强，参与反应的丙酸减少，产率低于90℃时的产率。
【答案】
(1) 有气泡产生
(2) 探究其他条件相同时，反应温度对丙酸钙产率的影响
(3) 其他条件相同时，反应时间越长，丙酸钙产率越高
(4) ③⑦⑧
(5) 90
(6) 75℃时温度较低，反应速率较慢，反应不够充分，丙酸钙产率较低；98℃时温度过高，丙酸挥发损失过多，参与反应的丙酸量减少，丙酸钙产率低于90℃时的产率
【知识点】
化学反应现象、实验探究变量控制、影响反应产率的因素
【点评】
本题围绕丙酸钙制备设计实验探究，核心考查控制变量法的应用，需学生准确识别每组实验的变量，结合反应原理分析结果，整体难度适中，侧重实验思维的考查。
【难度系数】
0.6
