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12. 实验室用块状大理石与稀盐酸制取 $\ce{CO_{2}}$ 的装置如图
所示,下列说法正确的是 【 】
A.为产生更多的 $\ce{CO_{2}}$,将块状大理石研磨成粉末
B.为得到更纯的 $\ce{CO_{2}}$,用稀硫酸替代稀盐酸
C.实验中为暂停反应,用止水夹夹紧乳胶管
D.集满 $\ce{CO_{2}}$ 后,如图
所示放置可减少其逸出
所示,下列说法正确的是 【 】A.为产生更多的 $\ce{CO_{2}}$,将块状大理石研磨成粉末
B.为得到更纯的 $\ce{CO_{2}}$,用稀硫酸替代稀盐酸
C.实验中为暂停反应,用止水夹夹紧乳胶管
D.集满 $\ce{CO_{2}}$ 后,如图
所示放置可减少其逸出答案
D
解析
【分析】
本题考查实验室制取二氧化碳的相关知识，需结合反应原理、装置特点、气体性质逐一分析选项，判断正误后选出正确答案。
【解析】
选项A：将块状大理石研磨成粉末，仅增大了反应物接触面积，加快反应速率，不会增加产生CO₂的总质量（大理石的量未改变），因此A错误。
选项B：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，会覆盖在大理石表面，阻止反应持续进行，无法稳定制取CO₂，不能用稀硫酸替代稀盐酸，因此B错误。
选项C：若装置无多孔塑料片，夹紧止水夹后，装置内压强增大，但酸液无法与大理石分离，反应不能暂停，该操作无法达到目的，因此C错误。
选项D：CO₂密度比空气大，集满后正放（对应插图2的放置方式），可减少气体逸出，因此D正确。
【答案】
D
【知识点】
二氧化碳的实验室制取、气体的放置
【点评】
本题围绕实验室制取CO₂的操作细节展开，考查学生对反应原理、装置特点及气体性质的掌握，需明确操作的适用条件，避免混淆错误。
【难度系数】
0.6
本题考查实验室制取二氧化碳的相关知识，需结合反应原理、装置特点、气体性质逐一分析选项，判断正误后选出正确答案。
【解析】
选项A：将块状大理石研磨成粉末，仅增大了反应物接触面积，加快反应速率，不会增加产生CO₂的总质量（大理石的量未改变），因此A错误。
选项B：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，会覆盖在大理石表面，阻止反应持续进行，无法稳定制取CO₂，不能用稀硫酸替代稀盐酸，因此B错误。
选项C：若装置无多孔塑料片，夹紧止水夹后，装置内压强增大，但酸液无法与大理石分离，反应不能暂停，该操作无法达到目的，因此C错误。
选项D：CO₂密度比空气大，集满后正放（对应插图2的放置方式），可减少气体逸出，因此D正确。
【答案】
D
【知识点】
二氧化碳的实验室制取、气体的放置
【点评】
本题围绕实验室制取CO₂的操作细节展开，考查学生对反应原理、装置特点及气体性质的掌握，需明确操作的适用条件，避免混淆错误。
【难度系数】
0.6
13.我国提出努力争取2060年前实现碳中和的目标,展示了我国负责任大国的担当。为实现碳中和目标需要分析“碳产生”的原因,研究“碳封存”“碳转化”和“碳捕捉”的方法。
(1)“碳产生”:
产生$\ce{CO_{2}}$的途径主要是含碳燃料的燃烧和工业废气。
①工业上,燃烧天然气(主要成分为$\ce{CH_{4}}$)发电会产生$\ce{CO_{2}}$,写出反应的化学方程式:
②实验室中,用下图所示装置制备和收集$\ce{CO_{2}}$,则A中发生反应的化学方程式为
(2)“碳封存”:
2023年6月1日,我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目成功投入使用,填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。该技术是将油井开采产生的油气混合物注入高碳分离器,再将分离出的二氧化碳通入压缩机加压和干燥,使其变成介于气态和液态之间的超临界状态。超临界状态二氧化碳密度高,接近液态二氧化碳。超临界状态二氧化碳黏度小,流动快,接近气态二氧化碳。
①从微观角度分析,二氧化碳易被压缩的原因是
②下列对超临界状态二氧化碳的理解正确的是
A.超临界状态二氧化碳与二氧化碳的组成不同
B.超临界状态二氧化碳容易燃烧
C.同等条件下,超临界状态二氧化碳的输送量比二氧化碳气体更大
D.超临界状态二氧化碳存在于特定的条件下,条件改变,状态改变
(3)“碳转化”:
利用二氧化碳资源开发化工原料,合成化工产品,有着广阔的前景。
①二氧化碳与氨气在一定条件下可以合成尿素[$\ce{CO(NH_{2})_{2}}$],同时生成水,该反应的化学方程式为
②在一定条件下,利用新型电解装置将二氧化碳转化为甲酸($\ce{HCOOH}$),化学方程式为$\ce{2CO_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{一定条件} 2HCOOH + X}$,X的化学式为
(4)“碳捕捉”:
为了实现碳中和目标,某工厂用氢氧化钙进行“碳捕捉”,共用去1.48 t氢氧化钙。理论上能够吸收二氧化碳的质量是多少?
(1)“碳产生”:
产生$\ce{CO_{2}}$的途径主要是含碳燃料的燃烧和工业废气。
①工业上,燃烧天然气(主要成分为$\ce{CH_{4}}$)发电会产生$\ce{CO_{2}}$,写出反应的化学方程式:
$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2} + 2H_{2}O}$
。②实验室中,用下图所示装置制备和收集$\ce{CO_{2}}$,则A中发生反应的化学方程式为
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
。用B装置收集$\ce{CO_{2}}$,气体应从b
(填“a”或“b”)口通入,体现出$\ce{CO_{2}}$的性质为密度比空气的大
。(2)“碳封存”:
2023年6月1日,我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目成功投入使用,填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。该技术是将油井开采产生的油气混合物注入高碳分离器,再将分离出的二氧化碳通入压缩机加压和干燥,使其变成介于气态和液态之间的超临界状态。超临界状态二氧化碳密度高,接近液态二氧化碳。超临界状态二氧化碳黏度小,流动快,接近气态二氧化碳。
①从微观角度分析,二氧化碳易被压缩的原因是
气态二氧化碳分子间的间隔很大,容易被压缩
。②下列对超临界状态二氧化碳的理解正确的是
CD
(填字母,多选)。A.超临界状态二氧化碳与二氧化碳的组成不同
B.超临界状态二氧化碳容易燃烧
C.同等条件下,超临界状态二氧化碳的输送量比二氧化碳气体更大
D.超临界状态二氧化碳存在于特定的条件下,条件改变,状态改变
(3)“碳转化”:
利用二氧化碳资源开发化工原料,合成化工产品,有着广阔的前景。
①二氧化碳与氨气在一定条件下可以合成尿素[$\ce{CO(NH_{2})_{2}}$],同时生成水,该反应的化学方程式为
$\ce{CO_{2} + 2NH_{3}\xlongequal{一定条件} CO(NH_{2})_{2} + H_{2}O}$
。②在一定条件下,利用新型电解装置将二氧化碳转化为甲酸($\ce{HCOOH}$),化学方程式为$\ce{2CO_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{一定条件} 2HCOOH + X}$,X的化学式为
$\ce{O_{2}}$
。(4)“碳捕捉”:
为了实现碳中和目标,某工厂用氢氧化钙进行“碳捕捉”,共用去1.48 t氢氧化钙。理论上能够吸收二氧化碳的质量是多少?
答案
① $\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2} + 2H_{2}O}$
② $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；b；密度比空气的大
(2)① 气态二氧化碳分子间的间隔很大,容易被压缩
② CD
(3)① $\ce{CO_{2} + 2NH_{3}\xlongequal{一定条件} CO(NH_{2})_{2} + H_{2}O}$
② $\ce{O_{2}}$
(4)解:设理论上能够吸收二氧化碳的质量为$x$。
$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
$\begin{array}{ccc}74& &44\\ 1.48\ \mathrm{t}& &x\end{array}$
$\dfrac{74}{44}=\dfrac{1.48\ \mathrm{t}}{x}\quad x=0.88\ \mathrm{t}$
答:理论上能够吸收二氧化碳的质量为$0.88\ \mathrm{t}$。
② $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；b；密度比空气的大
(2)① 气态二氧化碳分子间的间隔很大,容易被压缩
② CD
(3)① $\ce{CO_{2} + 2NH_{3}\xlongequal{一定条件} CO(NH_{2})_{2} + H_{2}O}$
② $\ce{O_{2}}$
(4)解:设理论上能够吸收二氧化碳的质量为$x$。
$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
$\begin{array}{ccc}74& &44\\ 1.48\ \mathrm{t}& &x\end{array}$
$\dfrac{74}{44}=\dfrac{1.48\ \mathrm{t}}{x}\quad x=0.88\ \mathrm{t}$
答:理论上能够吸收二氧化碳的质量为$0.88\ \mathrm{t}$。
解析
【分析】本题围绕碳中和主题，分四个模块考查二氧化碳相关的化学知识：1. 碳产生：需掌握甲烷燃烧、实验室制二氧化碳的化学方程式，以及二氧化碳的收集方法和性质；2. 碳封存：从微观角度理解气体易压缩的原因，分析超临界二氧化碳的性质；3. 碳转化：根据反应物和生成物书写化学方程式，利用质量守恒定律推断物质化学式；4. 碳捕捉：利用化学方程式进行相关计算。解题时需逐一回忆对应知识点，按要求规范书写和计算。
【解析】
(1)①甲烷在点燃条件下与氧气反应生成二氧化碳和水，化学方程式为$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2} + 2H_{2}O}$；
②实验室用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳，化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；二氧化碳密度比空气大，用B装置收集时，应从长管b口通入，空气从短管a排出，体现二氧化碳密度比空气大的性质；
(2)①气态二氧化碳分子间间隔大，因此易被压缩；
②超临界状态二氧化碳仍由二氧化碳分子构成，组成不变，A错误；二氧化碳不燃烧，B错误；其密度高，同等条件下输送量更大，C正确；状态随外界条件改变，D正确，故选CD；
(3)①二氧化碳与氨气在一定条件下反应生成尿素和水，化学方程式为$\ce{CO_{2} + 2NH_{3}\xlongequal{一定条件} CO(NH_{2})_{2} + H_{2}O}$；
②根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变，反应前有2个C、4个O、4个H，反应后2个$\ce{HCOOH}$含2个C、4个O、2个H，故X为$\ce{O_{2}}$；
(4)设理论上能够吸收二氧化碳的质量为$x$，反应方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$，$\ce{Ca(OH)_{2}}$的相对分子质量为74，$\ce{CO_{2}}$的相对分子质量为44，列比例式：$\dfrac{74}{44}=\dfrac{1.48\ \mathrm{t}}{x}$，解得$x=0.88\ \mathrm{t}$；
【答案】
(1)①$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2} + 2H_{2}O}$；②$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；b；密度比空气的大；
(2)①气态二氧化碳分子间的间隔很大，容易被压缩；②CD；
(3)①$\ce{CO_{2} + 2NH_{3}\xlongequal{一定条件} CO(NH_{2})_{2} + H_{2}O}$；②$\ce{O_{2}}$；
(4)0.88 t；
【知识点】
化学方程式书写、二氧化碳的性质、质量守恒定律、化学方程式计算；
【点评】
本题结合碳中和热点情境，综合考查二氧化碳相关的化学知识，涵盖多个核心知识点，注重知识的应用与迁移，难度适中，符合初中化学的考查要求；
【难度系数】
0.6
【解析】
(1)①甲烷在点燃条件下与氧气反应生成二氧化碳和水，化学方程式为$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2} + 2H_{2}O}$；
②实验室用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳，化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；二氧化碳密度比空气大，用B装置收集时，应从长管b口通入，空气从短管a排出，体现二氧化碳密度比空气大的性质；
(2)①气态二氧化碳分子间间隔大，因此易被压缩；
②超临界状态二氧化碳仍由二氧化碳分子构成，组成不变，A错误；二氧化碳不燃烧，B错误；其密度高，同等条件下输送量更大，C正确；状态随外界条件改变，D正确，故选CD；
(3)①二氧化碳与氨气在一定条件下反应生成尿素和水，化学方程式为$\ce{CO_{2} + 2NH_{3}\xlongequal{一定条件} CO(NH_{2})_{2} + H_{2}O}$；
②根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变，反应前有2个C、4个O、4个H，反应后2个$\ce{HCOOH}$含2个C、4个O、2个H，故X为$\ce{O_{2}}$；
(4)设理论上能够吸收二氧化碳的质量为$x$，反应方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$，$\ce{Ca(OH)_{2}}$的相对分子质量为74，$\ce{CO_{2}}$的相对分子质量为44，列比例式：$\dfrac{74}{44}=\dfrac{1.48\ \mathrm{t}}{x}$，解得$x=0.88\ \mathrm{t}$；
【答案】
(1)①$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2} + 2H_{2}O}$；②$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；b；密度比空气的大；
(2)①气态二氧化碳分子间的间隔很大，容易被压缩；②CD；
(3)①$\ce{CO_{2} + 2NH_{3}\xlongequal{一定条件} CO(NH_{2})_{2} + H_{2}O}$；②$\ce{O_{2}}$；
(4)0.88 t；
【知识点】
化学方程式书写、二氧化碳的性质、质量守恒定律、化学方程式计算；
【点评】
本题结合碳中和热点情境，综合考查二氧化碳相关的化学知识，涵盖多个核心知识点，注重知识的应用与迁移，难度适中，符合初中化学的考查要求；
【难度系数】
0.6
