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15 [2025 苏州期末]$\ce{CO_{2}}$过量排放会产生环境问题,一方面可通过减少$\ce{CO_{2}}$排放,另一方面可运用科学方法捕集$\ce{CO_{2}}$,实现$\ce{CO_{2}}$的循环利用。
Ⅰ.碳排放。
(1)写1条减少碳排放的家庭低碳生活方案：。
Ⅱ.碳循环。
(2)$\ce{CO_{2}}$是自然界碳循环的重要组成部分,大气中$\ce{CO_{2}}$的主要来源有(写1条)。
(3)海水吸收是减少大气中$\ce{CO_{2}}$的重要途径,该反应的化学方程式为。
Ⅲ.碳捕集。
(4)在较低温度下,用氨水($\ce{NH_{3}· H_{2}O}$)捕集$\ce{CO_{2}}$生成的$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$可作肥料。
由于氨水具有强挥发性,挥发出的$\ce{NH_{3}}$会与$\ce{CO_{2}}$发生反应,生成$\ce{NH_{2}COONH_{4}}$。
① 写出$\ce{NH_{3}}$与$\ce{CO_{2}}$反应的化学方程式：。
② 氨水法捕集$\ce{CO_{2}}$生成$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$时需要在较低温度下进行的原因是。
Ⅳ.碳利用。
(5)工业上提纯$\ce{CO_{2}}$的主要流程如图①所示,使用液态氨“分离”提纯$\ce{CO_{2}}$的原理是
。
(6)$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CH_{4}}$两种温室气体在催化剂作用下能转化为合成气。反应的微观示意图如图②所示,该反应的化学方程式为。
(7)$\ce{CO_{2}}$催化加氢制甲醇($\ce{CH_{3}OH}$),化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$,其中80%的$\ce{CO_{2}}$能转化为$\ce{CH_{3}OH}$,计算44 t $\ce{CO_{2}}$理论上可制得甲醇的质量。(写出计算过程)
Ⅰ.碳排放。
(1)写1条减少碳排放的家庭低碳生活方案：。
Ⅱ.碳循环。
(2)$\ce{CO_{2}}$是自然界碳循环的重要组成部分,大气中$\ce{CO_{2}}$的主要来源有(写1条)。
(3)海水吸收是减少大气中$\ce{CO_{2}}$的重要途径,该反应的化学方程式为。
Ⅲ.碳捕集。
(4)在较低温度下,用氨水($\ce{NH_{3}· H_{2}O}$)捕集$\ce{CO_{2}}$生成的$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$可作肥料。
由于氨水具有强挥发性,挥发出的$\ce{NH_{3}}$会与$\ce{CO_{2}}$发生反应,生成$\ce{NH_{2}COONH_{4}}$。
① 写出$\ce{NH_{3}}$与$\ce{CO_{2}}$反应的化学方程式：。
② 氨水法捕集$\ce{CO_{2}}$生成$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$时需要在较低温度下进行的原因是。
Ⅳ.碳利用。
(5)工业上提纯$\ce{CO_{2}}$的主要流程如图①所示,使用液态氨“分离”提纯$\ce{CO_{2}}$的原理是
。
(6)$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CH_{4}}$两种温室气体在催化剂作用下能转化为合成气。反应的微观示意图如图②所示,该反应的化学方程式为。
(7)$\ce{CO_{2}}$催化加氢制甲醇($\ce{CH_{3}OH}$),化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$,其中80%的$\ce{CO_{2}}$能转化为$\ce{CH_{3}OH}$,计算44 t $\ce{CO_{2}}$理论上可制得甲醇的质量。(写出计算过程)
答案
15. (1) 乘坐公共交通工具出行(合理答案均可) (2) 化石燃料的燃烧(合理答案均可) (3) $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
(4) ① $\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$ ② 氨水具有强挥发性,温度较高时,氨水易挥发,易造成原料损失(或$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$受热易分解,产率降低等合理答案均可) (5) 液态氨气化过程吸热提供低温环境,利用$\ce{CO_{2}}$与杂质气体沸点不同,从而使$\ce{CO_{2}}$液化分离 (6) $\ce{CO_{2} + CH_{4}\xlongequal{催化剂}2CO + 2H_{2}}$
(7) 解:根据题目可知,$\ce{CO_{2}}$的总质量为44 t,其中能转化为$\ce{CH_{3}OH}$的$\ce{CO_{2}}$质量为$44\ \mathrm{t}×80\%=35.2\ \mathrm{t}$,设理论上可制得$\ce{CH_{3}OH}$的质量为$x$。
$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
44 32
35.2 t $x$
$\dfrac{32}{44}=\dfrac{x}{35.2\ \mathrm{t}}\ \ \ x=25.6\ \mathrm{t}$
答:44 t $\ce{CO_{2}}$理论上可制得甲醇的质量为25.6 t。
(4) ① $\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$ ② 氨水具有强挥发性,温度较高时,氨水易挥发,易造成原料损失(或$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$受热易分解,产率降低等合理答案均可) (5) 液态氨气化过程吸热提供低温环境,利用$\ce{CO_{2}}$与杂质气体沸点不同,从而使$\ce{CO_{2}}$液化分离 (6) $\ce{CO_{2} + CH_{4}\xlongequal{催化剂}2CO + 2H_{2}}$
(7) 解:根据题目可知,$\ce{CO_{2}}$的总质量为44 t,其中能转化为$\ce{CH_{3}OH}$的$\ce{CO_{2}}$质量为$44\ \mathrm{t}×80\%=35.2\ \mathrm{t}$,设理论上可制得$\ce{CH_{3}OH}$的质量为$x$。
$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
44 32
35.2 t $x$
$\dfrac{32}{44}=\dfrac{x}{35.2\ \mathrm{t}}\ \ \ x=25.6\ \mathrm{t}$
答:44 t $\ce{CO_{2}}$理论上可制得甲醇的质量为25.6 t。
解析
【分析】
本题围绕“碳减排、碳循环、碳捕集、碳利用”主题设置问题，需结合生活常识、碳的相关知识、化学方程式书写规则、微观反应示意图解读以及化学计算步骤逐一分析：生活类问题需结合低碳理念列举合理方案；碳循环来源回忆自然界CO₂产生途径；海水吸收CO₂的反应为CO₂与水生成碳酸；NH₃与CO₂反应需按产物配平；氨水捕集CO₂的低温原因结合氨水挥发性和NH₄HCO₃的稳定性；碳捕集利用沸点差异分离；微观反应先确定各物质化学式再配平；化学计算先算转化的CO₂质量，再根据方程式计算甲醇质量。
【解析】
(1) 减少碳排放的家庭低碳方案，如乘坐公共交通工具出行（合理即可）。
(2) 大气中CO₂的主要来源，如化石燃料的燃烧（合理即可）。
(3) 海水吸收CO₂时，CO₂与水反应生成碳酸，化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$。
(4) ① NH₃与CO₂反应生成$\ce{NH_{2}COONH_{4}}$，配平后化学方程式为$\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$；② 氨水具有强挥发性，温度较高时易挥发造成原料损失，且生成的$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$受热易分解，故需在较低温度下进行。
(5) 使用液态氨分离提纯CO₂的原理是：液态氨气化过程吸热提供低温环境，利用CO₂与杂质气体沸点不同，使CO₂液化从而分离。
(6) 根据微观示意图，甲为$\ce{CO_{2}}$、乙为$\ce{CH_{4}}$、丙为$\ce{CO}$、丁为$\ce{H_{2}}$，反应条件为催化剂，配平后化学方程式为$\ce{CO_{2} + CH_{4}\xlongequal{催化剂}2CO + 2H_{2}}$。
(7) 计算过程：
能转化为$\ce{CH_{3}OH}$的$\ce{CO_{2}}$质量为$44\ \mathrm{t}×80\%=35.2\ \mathrm{t}$，设理论上可制得$\ce{CH_{3}OH}$的质量为$x$。
$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
44 32
35.2 t $x$
$\dfrac{44}{32}=\dfrac{35.2\ \mathrm{t}}{x}$，解得$x=25.6\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1) 乘坐公共交通工具出行（合理即可）
(2) 化石燃料的燃烧（合理即可）
(3) $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
(4) ① $\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$；② 氨水具有强挥发性，温度较高时易挥发造成原料损失（或$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$受热易分解，产率降低等合理即可）
(5) 液态氨气化过程吸热提供低温环境，利用$\ce{CO_{2}}$与杂质气体沸点不同，从而使$\ce{CO_{2}}$液化分离
(6) $\ce{CO_{2} + CH_{4}\xlongequal{催化剂}2CO + 2H_{2}}$
(7) 44 t $\ce{CO_{2}}$理论上可制得甲醇的质量为25.6 t
【知识点】
碳的循环与利用、化学方程式书写、根据化学方程式计算
【点评】
本题以“碳的减排、循环、捕集、利用”为核心，综合考查化学与生活、化学用语、微观反应、化学计算等知识点，注重知识的实际应用，难度适中，能较好考查学生对碳相关知识的掌握程度。
【难度系数】
0.5
本题围绕“碳减排、碳循环、碳捕集、碳利用”主题设置问题，需结合生活常识、碳的相关知识、化学方程式书写规则、微观反应示意图解读以及化学计算步骤逐一分析：生活类问题需结合低碳理念列举合理方案；碳循环来源回忆自然界CO₂产生途径；海水吸收CO₂的反应为CO₂与水生成碳酸；NH₃与CO₂反应需按产物配平；氨水捕集CO₂的低温原因结合氨水挥发性和NH₄HCO₃的稳定性；碳捕集利用沸点差异分离；微观反应先确定各物质化学式再配平；化学计算先算转化的CO₂质量，再根据方程式计算甲醇质量。
【解析】
(1) 减少碳排放的家庭低碳方案，如乘坐公共交通工具出行（合理即可）。
(2) 大气中CO₂的主要来源，如化石燃料的燃烧（合理即可）。
(3) 海水吸收CO₂时，CO₂与水反应生成碳酸，化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$。
(4) ① NH₃与CO₂反应生成$\ce{NH_{2}COONH_{4}}$，配平后化学方程式为$\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$；② 氨水具有强挥发性，温度较高时易挥发造成原料损失，且生成的$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$受热易分解，故需在较低温度下进行。
(5) 使用液态氨分离提纯CO₂的原理是：液态氨气化过程吸热提供低温环境，利用CO₂与杂质气体沸点不同，使CO₂液化从而分离。
(6) 根据微观示意图，甲为$\ce{CO_{2}}$、乙为$\ce{CH_{4}}$、丙为$\ce{CO}$、丁为$\ce{H_{2}}$，反应条件为催化剂，配平后化学方程式为$\ce{CO_{2} + CH_{4}\xlongequal{催化剂}2CO + 2H_{2}}$。
(7) 计算过程：
能转化为$\ce{CH_{3}OH}$的$\ce{CO_{2}}$质量为$44\ \mathrm{t}×80\%=35.2\ \mathrm{t}$，设理论上可制得$\ce{CH_{3}OH}$的质量为$x$。
$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
44 32
35.2 t $x$
$\dfrac{44}{32}=\dfrac{35.2\ \mathrm{t}}{x}$，解得$x=25.6\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1) 乘坐公共交通工具出行（合理即可）
(2) 化石燃料的燃烧（合理即可）
(3) $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
(4) ① $\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$；② 氨水具有强挥发性，温度较高时易挥发造成原料损失（或$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$受热易分解，产率降低等合理即可）
(5) 液态氨气化过程吸热提供低温环境，利用$\ce{CO_{2}}$与杂质气体沸点不同，从而使$\ce{CO_{2}}$液化分离
(6) $\ce{CO_{2} + CH_{4}\xlongequal{催化剂}2CO + 2H_{2}}$
(7) 44 t $\ce{CO_{2}}$理论上可制得甲醇的质量为25.6 t
【知识点】
碳的循环与利用、化学方程式书写、根据化学方程式计算
【点评】
本题以“碳的减排、循环、捕集、利用”为核心，综合考查化学与生活、化学用语、微观反应、化学计算等知识点，注重知识的实际应用，难度适中，能较好考查学生对碳相关知识的掌握程度。
【难度系数】
0.5
