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2. 捕集空气中的二氧化碳加氢制取甲醇($\mathrm{CH}_3\mathrm{OH}$)，可实现二氧化碳资源化利用和“零碳”排放，其转化流程如右图所示。下列说法不正确的是(
A.反应①中，电解水产生的$\mathrm{H}_2$和$\mathrm{O}_2$的分子个数比为$2:1$
B.反应②中，生产$1.6\ \mathrm{kg}\ \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}$理论上要消耗$2.2\ \mathrm{kg}\ \mathrm{CO}_2$
C.转化过程中，$\mathrm{H}_2\mathrm{O}$和$\mathrm{H}_2$循环转化，无须额外补充
D.制取等质量的甲醇时，消耗的$\mathrm{CO}_2$与燃烧时生成的$\mathrm{CO}_2$的量相等，实现零排放
C
)。A.反应①中，电解水产生的$\mathrm{H}_2$和$\mathrm{O}_2$的分子个数比为$2:1$
B.反应②中，生产$1.6\ \mathrm{kg}\ \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}$理论上要消耗$2.2\ \mathrm{kg}\ \mathrm{CO}_2$
C.转化过程中，$\mathrm{H}_2\mathrm{O}$和$\mathrm{H}_2$循环转化，无须额外补充
D.制取等质量的甲醇时，消耗的$\mathrm{CO}_2$与燃烧时生成的$\mathrm{CO}_2$的量相等，实现零排放
答案
2. C
解析
【分析】
本题需结合转化流程，明确反应①（电解水）和反应②（CO₂加氢制甲醇）的化学方程式，逐一分析选项：先通过反应方程式判断分子个数比，再计算物质质量关系，最后结合总反应判断循环转化的特点，找出不正确的说法。
【解析】
先写出对应反应的化学方程式：
反应①（电解水）：$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$；
反应②（CO₂制甲醇）：$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{催化剂} CH_{3}OH + H_{2}O}$。
对各选项分析：
1. 选项A：由反应①的化学方程式，生成$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的分子个数比为$2:1$，该说法正确。
2. 选项B：$\ce{CH_{3}OH}$的摩尔质量为$32\ \mathrm{g/mol}$，$1.6\ \mathrm{kg}\ \ce{CH_{3}OH}$的物质的量为$\frac{1600\ \mathrm{g}}{32\ \mathrm{g/mol}}=50\ \mathrm{mol}$；根据反应②，生成$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CH_{3}OH}$消耗$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CO_{2}}$，故消耗$\ce{CO_{2}}$的质量为$50\ \mathrm{mol} × 44\ \mathrm{g/mol}=2200\ \mathrm{g}=2.2\ \mathrm{kg}$，该说法正确。
3. 选项C：将反应①×3 + 反应②×2，整理得总反应：$\ce{2CO_{2} + 4H_{2}O = 2CH_{3}OH + 3O_{2}}$，可知转化过程中总消耗$\ce{H_{2}O}$，因此$\ce{H_{2}O}$和$\ce{H_{2}}$虽循环，但需要额外补充水，该说法错误。
4. 选项D：制取$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CH_{3}OH}$消耗$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CO_{2}}$；$\ce{CH_{3}OH}$燃烧的反应为$\ce{2CH_{3}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2} + 4H_{2}O}$，燃烧$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CH_{3}OH}$生成$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CO_{2}}$，故制取等质量甲醇时，消耗的$\ce{CO_{2}}$与燃烧生成的$\ce{CO_{2}}$量相等，实现零排放，该说法正确。
综上，不正确的选项为C。
【答案】
C
【知识点】
化学方程式计算；电解水反应；二氧化碳资源化利用
【点评】
本题结合转化流程考查化学方程式的应用，需准确配平反应、理清物质的量关系，重点判断循环转化的物质是否需要补充，属于中等难度的化学应用题型。
【难度系数】
0.5
本题需结合转化流程，明确反应①（电解水）和反应②（CO₂加氢制甲醇）的化学方程式，逐一分析选项：先通过反应方程式判断分子个数比，再计算物质质量关系，最后结合总反应判断循环转化的特点，找出不正确的说法。
【解析】
先写出对应反应的化学方程式：
反应①（电解水）：$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$；
反应②（CO₂制甲醇）：$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{催化剂} CH_{3}OH + H_{2}O}$。
对各选项分析：
1. 选项A：由反应①的化学方程式，生成$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的分子个数比为$2:1$，该说法正确。
2. 选项B：$\ce{CH_{3}OH}$的摩尔质量为$32\ \mathrm{g/mol}$，$1.6\ \mathrm{kg}\ \ce{CH_{3}OH}$的物质的量为$\frac{1600\ \mathrm{g}}{32\ \mathrm{g/mol}}=50\ \mathrm{mol}$；根据反应②，生成$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CH_{3}OH}$消耗$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CO_{2}}$，故消耗$\ce{CO_{2}}$的质量为$50\ \mathrm{mol} × 44\ \mathrm{g/mol}=2200\ \mathrm{g}=2.2\ \mathrm{kg}$，该说法正确。
3. 选项C：将反应①×3 + 反应②×2，整理得总反应：$\ce{2CO_{2} + 4H_{2}O = 2CH_{3}OH + 3O_{2}}$，可知转化过程中总消耗$\ce{H_{2}O}$，因此$\ce{H_{2}O}$和$\ce{H_{2}}$虽循环，但需要额外补充水，该说法错误。
4. 选项D：制取$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CH_{3}OH}$消耗$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CO_{2}}$；$\ce{CH_{3}OH}$燃烧的反应为$\ce{2CH_{3}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2} + 4H_{2}O}$，燃烧$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CH_{3}OH}$生成$1\ \mathrm{mol}\ \ce{CO_{2}}$，故制取等质量甲醇时，消耗的$\ce{CO_{2}}$与燃烧生成的$\ce{CO_{2}}$量相等，实现零排放，该说法正确。
综上，不正确的选项为C。
【答案】
C
【知识点】
化学方程式计算；电解水反应；二氧化碳资源化利用
【点评】
本题结合转化流程考查化学方程式的应用，需准确配平反应、理清物质的量关系，重点判断循环转化的物质是否需要补充，属于中等难度的化学应用题型。
【难度系数】
0.5
3. 清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂，可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇(CH₃OH)。其反应的微观示意图如下图所示。下列说法不正确的是(
A.反应前后，碳、氢、氧三种原子的个数均没有改变
B.丁的化学式为$\ce{H_{2}O}$
C.参加反应的甲和乙的分子个数比为$3:1$
D.反应过程中，纳米纤维的质量会逐渐减小
D
)。A.反应前后，碳、氢、氧三种原子的个数均没有改变
B.丁的化学式为$\ce{H_{2}O}$
C.参加反应的甲和乙的分子个数比为$3:1$
D.反应过程中，纳米纤维的质量会逐渐减小
答案
3. D
解析
【分析】
要解决这道题，首先需根据微观示意图确定甲、乙、丙的化学式，再利用质量守恒定律推出丁的化学式，写出反应的化学方程式；随后结合质量守恒定律、催化剂的性质等逐一分析选项，判断正误。
【解析】
1. 确定各物质化学式：甲的每个分子由2个氢原子构成，化学式为$\ce{H_{2}}$；乙的每个分子由1个碳原子和2个氧原子构成，化学式为$\ce{CO_{2}}$；丙为甲醇，化学式为$\ce{CH_{3}OH}$。
2. 推导丁的化学式：根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目不变。反应前：$\ce{H}$原子总数为$3×2=6$，$\ce{C}$原子总数为1，$\ce{O}$原子总数为2；反应后丙中：$\ce{C}$1个、$\ce{H}$4个、$\ce{O}$1个，因此丁中含$\ce{H}$：$6-4=2$个，$\ce{O}$：$2-1=1$个，故丁的化学式为$\ce{H_{2}O}$。
3. 写出反应的化学方程式：$\ce{3H_{2} + CO_{2}\xlongequal{纳米纤维} CH_{3}OH + H_{2}O}$。
4. 分析选项：
A选项：根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、个数均不变，该说法正确。
B选项：由上述推导可知丁的化学式为$\ce{H_{2}O}$，该说法正确。
C选项：从化学方程式可知，参加反应的甲（$\ce{H_{2}}$）和乙（$\ce{CO_{2}}$）的分子个数比为$3:1$，该说法正确。
D选项：纳米纤维是该反应的催化剂，催化剂在化学反应前后质量和化学性质均不变，因此其质量不会逐渐减小，该说法错误。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、催化剂性质、化学方程式书写
【点评】
本题结合微观示意图考查化学反应的基础知识点，需掌握从微观粒子推导物质化学式、利用质量守恒配平反应，以及催化剂的特点，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，首先需根据微观示意图确定甲、乙、丙的化学式，再利用质量守恒定律推出丁的化学式，写出反应的化学方程式；随后结合质量守恒定律、催化剂的性质等逐一分析选项，判断正误。
【解析】
1. 确定各物质化学式：甲的每个分子由2个氢原子构成，化学式为$\ce{H_{2}}$；乙的每个分子由1个碳原子和2个氧原子构成，化学式为$\ce{CO_{2}}$；丙为甲醇，化学式为$\ce{CH_{3}OH}$。
2. 推导丁的化学式：根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目不变。反应前：$\ce{H}$原子总数为$3×2=6$，$\ce{C}$原子总数为1，$\ce{O}$原子总数为2；反应后丙中：$\ce{C}$1个、$\ce{H}$4个、$\ce{O}$1个，因此丁中含$\ce{H}$：$6-4=2$个，$\ce{O}$：$2-1=1$个，故丁的化学式为$\ce{H_{2}O}$。
3. 写出反应的化学方程式：$\ce{3H_{2} + CO_{2}\xlongequal{纳米纤维} CH_{3}OH + H_{2}O}$。
4. 分析选项：
A选项：根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、个数均不变，该说法正确。
B选项：由上述推导可知丁的化学式为$\ce{H_{2}O}$，该说法正确。
C选项：从化学方程式可知，参加反应的甲（$\ce{H_{2}}$）和乙（$\ce{CO_{2}}$）的分子个数比为$3:1$，该说法正确。
D选项：纳米纤维是该反应的催化剂，催化剂在化学反应前后质量和化学性质均不变，因此其质量不会逐渐减小，该说法错误。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、催化剂性质、化学方程式书写
【点评】
本题结合微观示意图考查化学反应的基础知识点，需掌握从微观粒子推导物质化学式、利用质量守恒配平反应，以及催化剂的特点，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.6
4. 下图是自然界中碳、氧循环简图(X为$\ce{H_{2}CO_{3}}$，Y为$\ce{C_{6}H_{12}O_{6}}$)。下列说法错误的是（
A.图1中X溶液能使紫色石蕊溶液变红，说明溶液显酸性
B.图1的转化Ⅰ和图2的转化Ⅰ中各元素的化合价都没有发生变化
C.图1、图2对比发现：反应物相同，反应条件不同，产物不同
D.图2的转化Ⅰ是大气中二氧化碳消耗的主要途径
B
）。 A.图1中X溶液能使紫色石蕊溶液变红，说明溶液显酸性
B.图1的转化Ⅰ和图2的转化Ⅰ中各元素的化合价都没有发生变化
C.图1、图2对比发现：反应物相同，反应条件不同，产物不同
D.图2的转化Ⅰ是大气中二氧化碳消耗的主要途径
答案
4. B
解析
【分析】
本题围绕碳氧循环的相关知识展开，需逐一分析每个选项，结合碳酸的酸性、化学反应中化合价的变化规律、反应条件对产物的影响、二氧化碳消耗的主要途径等知识点，判断各选项的正误，最终选出错误选项。
【解析】
A选项：X为$\ce{H_{2}CO_{3}}$，碳酸属于酸，其溶液显酸性，酸性溶液能使紫色石蕊溶液变红，故A说法正确；
B选项：图1的转化Ⅰ为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$，反应前后各元素化合价均未改变；图2的转化Ⅰ为光合作用，反应为$\ce{6CO_{2} + 6H_{2}O\xlongequal[叶绿体]{光照} C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}}$，反应中氧元素化合价从-2价变为0价，化合价发生了变化，故B说法错误；
C选项：图1和图2的转化Ⅰ反应物均为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，但反应条件不同（图1无特殊条件，图2为光照、叶绿体），产物分别为$\ce{H_{2}CO_{3}}$和$\ce{C_{6}H_{12}O_{6}}$、$\ce{O_{2}}$，产物不同，故C说法正确；
D选项：大气中二氧化碳消耗的主要途径是绿色植物的光合作用，即图2的转化Ⅰ，故D说法正确。
【答案】
B
【知识点】
碳酸的性质、化合价变化、碳氧循环
【点评】
本题考查碳氧循环的基础化学知识，涉及多个核心概念的应用，需学生准确掌握相关知识点，逐一分析选项即可得出答案，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕碳氧循环的相关知识展开，需逐一分析每个选项，结合碳酸的酸性、化学反应中化合价的变化规律、反应条件对产物的影响、二氧化碳消耗的主要途径等知识点，判断各选项的正误，最终选出错误选项。
【解析】
A选项：X为$\ce{H_{2}CO_{3}}$，碳酸属于酸，其溶液显酸性，酸性溶液能使紫色石蕊溶液变红，故A说法正确；
B选项：图1的转化Ⅰ为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$，反应前后各元素化合价均未改变；图2的转化Ⅰ为光合作用，反应为$\ce{6CO_{2} + 6H_{2}O\xlongequal[叶绿体]{光照} C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}}$，反应中氧元素化合价从-2价变为0价，化合价发生了变化，故B说法错误；
C选项：图1和图2的转化Ⅰ反应物均为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，但反应条件不同（图1无特殊条件，图2为光照、叶绿体），产物分别为$\ce{H_{2}CO_{3}}$和$\ce{C_{6}H_{12}O_{6}}$、$\ce{O_{2}}$，产物不同，故C说法正确；
D选项：大气中二氧化碳消耗的主要途径是绿色植物的光合作用，即图2的转化Ⅰ，故D说法正确。
【答案】
B
【知识点】
碳酸的性质、化合价变化、碳氧循环
【点评】
本题考查碳氧循环的基础化学知识，涉及多个核心概念的应用，需学生准确掌握相关知识点，逐一分析选项即可得出答案，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.6
5. 我国力争在2060年前实现碳中和。碳中和是指一定时间内$\ce{CO_{2}}$的排放量与吸收量基本相当。
（1）大气中$\ce{CO_{2}}$含量的不断上升，导致________效应加剧，使全球气候变暖。
（2）生物固碳：主要是利用藻类、绿色植物的________实现固碳。
（3）化学固碳：以$\ce{CO_{2}}$和$\ce{NH_{3}}$为原料生产尿素[$\ce{CO(NH_{2})_{2}}$]是实现碳中和的范例之一，其中涉及的变化属于________（选填“化学”或“物理”）变化。
（4）减少$\ce{CO_{2}}$排放：氢气是21世纪正在开发利用的新能源之一，使用氢能源能有效减少$\ce{CO_{2}}$的排放。我国科学家研究的一种储氢、释氢材料为氢化铝（$\ce{AlH_{3}}$），其中释放氢能的原理是利用氢化铝与水反应生成氢氧化铝和氢气，该反应的化学方程式为________。
（1）大气中$\ce{CO_{2}}$含量的不断上升，导致________效应加剧，使全球气候变暖。
（2）生物固碳：主要是利用藻类、绿色植物的________实现固碳。
（3）化学固碳：以$\ce{CO_{2}}$和$\ce{NH_{3}}$为原料生产尿素[$\ce{CO(NH_{2})_{2}}$]是实现碳中和的范例之一，其中涉及的变化属于________（选填“化学”或“物理”）变化。
（4）减少$\ce{CO_{2}}$排放：氢气是21世纪正在开发利用的新能源之一，使用氢能源能有效减少$\ce{CO_{2}}$的排放。我国科学家研究的一种储氢、释氢材料为氢化铝（$\ce{AlH_{3}}$），其中释放氢能的原理是利用氢化铝与水反应生成氢氧化铝和氢气，该反应的化学方程式为________。
答案
5. (1) 温室 (2) 光合作用 (3) 化学 (4) $\ce{AlH_{3} + 3H_{2}O = Al(OH)_{3} + 3H_{2}\uparrow}$
解析
【分析】
本题围绕碳中和主题，考查相关化学与生物的基础知识点：
1. 第一问需明确大气中CO₂含量上升引发的环境效应，CO₂是主要温室气体，过量会加剧温室效应；
2. 第二问生物固碳的方式，绿色植物和藻类通过光合作用吸收CO₂，将其转化为有机物，实现碳的固定；
3. 第三问判断变化类型，需区分物理变化（无新物质生成）和化学变化（有新物质生成），生产尿素有新物质生成，属于化学变化；
4. 第四问书写化学方程式，根据反应物（AlH₃、H₂O）和生成物（Al(OH)₃、H₂），结合原子守恒配平即可。
【解析】
（1）大气中CO₂等温室气体含量上升，会导致温室效应加剧，使全球气候变暖，故填“温室”；
（2）藻类、绿色植物通过光合作用吸收CO₂，将CO₂转化为有机物，实现生物固碳，故填“光合作用”；
（3）以CO₂和NH₃为原料生产尿素，过程中有新物质尿素生成，属于化学变化，故填“化学”；
（4）氢化铝（AlH₃）与水反应生成氢氧化铝和氢气，根据原子守恒配平化学方程式：$\ce{AlH_{3} + 3H_{2}O = Al(OH)_{3} + 3H_{2}\uparrow}$。
【答案】
(1) 温室 (2) 光合作用 (3) 化学 (4) $\ce{AlH_{3} + 3H_{2}O = Al(OH)_{3} + 3H_{2}\uparrow}$
【知识点】
温室效应、光合作用、化学方程式书写
【点评】
本题结合碳中和热点，考查基础化学与生物知识点，涵盖环境效应、生物固碳原理、物质变化判断及化学方程式书写，知识点基础，贴近生活实际，难度较低。
【难度系数】
0.2
本题围绕碳中和主题，考查相关化学与生物的基础知识点：
1. 第一问需明确大气中CO₂含量上升引发的环境效应，CO₂是主要温室气体，过量会加剧温室效应；
2. 第二问生物固碳的方式，绿色植物和藻类通过光合作用吸收CO₂，将其转化为有机物，实现碳的固定；
3. 第三问判断变化类型，需区分物理变化（无新物质生成）和化学变化（有新物质生成），生产尿素有新物质生成，属于化学变化；
4. 第四问书写化学方程式，根据反应物（AlH₃、H₂O）和生成物（Al(OH)₃、H₂），结合原子守恒配平即可。
【解析】
（1）大气中CO₂等温室气体含量上升，会导致温室效应加剧，使全球气候变暖，故填“温室”；
（2）藻类、绿色植物通过光合作用吸收CO₂，将CO₂转化为有机物，实现生物固碳，故填“光合作用”；
（3）以CO₂和NH₃为原料生产尿素，过程中有新物质尿素生成，属于化学变化，故填“化学”；
（4）氢化铝（AlH₃）与水反应生成氢氧化铝和氢气，根据原子守恒配平化学方程式：$\ce{AlH_{3} + 3H_{2}O = Al(OH)_{3} + 3H_{2}\uparrow}$。
【答案】
(1) 温室 (2) 光合作用 (3) 化学 (4) $\ce{AlH_{3} + 3H_{2}O = Al(OH)_{3} + 3H_{2}\uparrow}$
【知识点】
温室效应、光合作用、化学方程式书写
【点评】
本题结合碳中和热点，考查基础化学与生物知识点，涵盖环境效应、生物固碳原理、物质变化判断及化学方程式书写，知识点基础，贴近生活实际，难度较低。
【难度系数】
0.2
