登录
4. (2024·南通节选)利用$\ce{CO_{2}}$合成甲醇($\ce{CH_{3}OH}$)是捕集$\ce{CO_{2}}$的一种方法。
(1)$\ce{CO_{2}}$催化加氢合成$\ce{CH_{3}OH}$的反应为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[△ ]{\mathrm{催化剂}}CH_{3}OH + H_{2}O}$。
以$17.6\ \mathrm{t}\ \ce{CO_{2}}$为原料反应制得$3.2\ \mathrm{t}\ \ce{CH_{3}OH}$，计算$\ce{CO_{2}}$的转化率。$(\ce{CO_{2}}\mathrm{的转化率}=\dfrac{\mathrm{反应消耗的}\ \ce{CO_{2}}\ \mathrm{的质量}}{\mathrm{反应前}\ \ce{CO_{2}}\ \mathrm{的总质量}}×100\%,\mathrm{写出计算过程})$
(2)$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$在高温、催化剂作用下也能合成$\ce{CH_{3}OH}$，该反应的化学方程式为$\underline{\hspace{5cm}}$。
$\underline{\hspace{5cm}}$。
(1)$\ce{CO_{2}}$催化加氢合成$\ce{CH_{3}OH}$的反应为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[△ ]{\mathrm{催化剂}}CH_{3}OH + H_{2}O}$。
以$17.6\ \mathrm{t}\ \ce{CO_{2}}$为原料反应制得$3.2\ \mathrm{t}\ \ce{CH_{3}OH}$，计算$\ce{CO_{2}}$的转化率。$(\ce{CO_{2}}\mathrm{的转化率}=\dfrac{\mathrm{反应消耗的}\ \ce{CO_{2}}\ \mathrm{的质量}}{\mathrm{反应前}\ \ce{CO_{2}}\ \mathrm{的总质量}}×100\%,\mathrm{写出计算过程})$
(2)$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$在高温、催化剂作用下也能合成$\ce{CH_{3}OH}$，该反应的化学方程式为$\underline{\hspace{5cm}}$。
$\underline{\hspace{5cm}}$。
答案
4.(1)解:设反应消耗的$\ce{CO_{2}}$的质量为$x$。
$\ce{CO_{2} + 3H_{2} \xlongequal[△ ]{\mathrm{催化剂}}CH_{3}OH + H_{2}O}$
$44\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 32$
$x\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 3.2\ \mathrm{t}$
$\dfrac{44}{32}=\dfrac{x}{3.2\ \mathrm{t}}$
$x=4.4\ \mathrm{t}$
$\ce{CO_{2}}$的转化率为$\dfrac{4.4\ \mathrm{t}}{17.6\ \mathrm{t}}×100\%=25\%$
答:$\ce{CO_{2}}$的转化率为$25\%$。
(2)$\ce{CO + 2H_{2} \xlongequal[催化剂]{高温} CH_{3}OH}$
$\ce{CO_{2} + 3H_{2} \xlongequal[△ ]{\mathrm{催化剂}}CH_{3}OH + H_{2}O}$
$44\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 32$
$x\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 3.2\ \mathrm{t}$
$\dfrac{44}{32}=\dfrac{x}{3.2\ \mathrm{t}}$
$x=4.4\ \mathrm{t}$
$\ce{CO_{2}}$的转化率为$\dfrac{4.4\ \mathrm{t}}{17.6\ \mathrm{t}}×100\%=25\%$
答:$\ce{CO_{2}}$的转化率为$25\%$。
(2)$\ce{CO + 2H_{2} \xlongequal[催化剂]{高温} CH_{3}OH}$
解析
【分析】
第(1)问，计算$\ce{CO_{2}}$的转化率，需先利用化学方程式中各物质的质量关系，由生成的$\ce{CH_{3}OH}$质量求出反应消耗的$\ce{CO_{2}}$质量，再代入转化率公式计算；第(2)问，根据质量守恒定律，结合反应物$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}}$和生成物$\ce{CH_{3}OH}$的原子构成，配平化学方程式。
【解析】
(1) 解：设反应消耗的$\ce{CO_{2}}$的质量为$x$。
$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[△ ]{\mathrm{催化剂}}CH_{3}OH + H_{2}O}$
相对质量：$\ce{CO_{2}}$为44，$\ce{CH_{3}OH}$为32，对应质量：$x$、$3.2\ \mathrm{t}$。
列比例式：$\dfrac{44}{32} = \dfrac{x}{3.2\ \mathrm{t}}$，解得$x = 4.4\ \mathrm{t}$。
$\ce{CO_{2}}$的转化率 = $\dfrac{\mathrm{反应消耗的}\ \ce{CO_{2}}\ \mathrm{质量}}{\mathrm{反应前}\ \ce{CO_{2}}\ \mathrm{总质量}}×100\% = \dfrac{4.4\ \mathrm{t}}{17.6\ \mathrm{t}}×100\% = 25\%$。
答：$\ce{CO_{2}}$的转化率为25%。
(2) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类、数目不变，反应物$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$，生成物$\ce{CH_{3}OH}$，配平后化学方程式为：$\ce{CO + 2H_{2} \xlongequal[催化剂]{高温} CH_{3}OH}$。
【答案】
(1) 25%；(2) $\ce{CO + 2H_{2} \xlongequal[催化剂]{高温} CH_{3}OH}$
【知识点】
化学方程式计算、化学方程式书写、质量守恒定律
【点评】
本题为化学基础题型，考查根据化学方程式的计算、化学方程式的书写，需掌握计算步骤及配平方法，注重格式规范。
【难度系数】
0.7
第(1)问，计算$\ce{CO_{2}}$的转化率，需先利用化学方程式中各物质的质量关系，由生成的$\ce{CH_{3}OH}$质量求出反应消耗的$\ce{CO_{2}}$质量，再代入转化率公式计算；第(2)问，根据质量守恒定律，结合反应物$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}}$和生成物$\ce{CH_{3}OH}$的原子构成，配平化学方程式。
【解析】
(1) 解：设反应消耗的$\ce{CO_{2}}$的质量为$x$。
$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal[△ ]{\mathrm{催化剂}}CH_{3}OH + H_{2}O}$
相对质量：$\ce{CO_{2}}$为44，$\ce{CH_{3}OH}$为32，对应质量：$x$、$3.2\ \mathrm{t}$。
列比例式：$\dfrac{44}{32} = \dfrac{x}{3.2\ \mathrm{t}}$，解得$x = 4.4\ \mathrm{t}$。
$\ce{CO_{2}}$的转化率 = $\dfrac{\mathrm{反应消耗的}\ \ce{CO_{2}}\ \mathrm{质量}}{\mathrm{反应前}\ \ce{CO_{2}}\ \mathrm{总质量}}×100\% = \dfrac{4.4\ \mathrm{t}}{17.6\ \mathrm{t}}×100\% = 25\%$。
答：$\ce{CO_{2}}$的转化率为25%。
(2) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类、数目不变，反应物$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$，生成物$\ce{CH_{3}OH}$，配平后化学方程式为：$\ce{CO + 2H_{2} \xlongequal[催化剂]{高温} CH_{3}OH}$。
【答案】
(1) 25%；(2) $\ce{CO + 2H_{2} \xlongequal[催化剂]{高温} CH_{3}OH}$
【知识点】
化学方程式计算、化学方程式书写、质量守恒定律
【点评】
本题为化学基础题型，考查根据化学方程式的计算、化学方程式的书写，需掌握计算步骤及配平方法，注重格式规范。
【难度系数】
0.7
1. (2024·南通)$\ce{SO_{2}}$与$\ce{O_{2}}$反应制备$\ce{SO_{3}}$是硫酸工业中的重要反应，其微观变化过程如图所示。下列说法正确的是
（
A.$\ce{SO_{2}}$发生氧化反应
B.反应后催化剂的质量减小
C.参加反应的$\ce{SO_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的质量比为$2:1$
D.该反应的化学方程式为$\ce{SO_{2} + O_{2} \xlongequal[△]{催化剂} SO_{3}}$
（
A
）A.$\ce{SO_{2}}$发生氧化反应
B.反应后催化剂的质量减小
C.参加反应的$\ce{SO_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的质量比为$2:1$
D.该反应的化学方程式为$\ce{SO_{2} + O_{2} \xlongequal[△]{催化剂} SO_{3}}$
答案
1.A
解析
【分析】本题通过微观示意图考查化学反应的相关知识，解题思路为：先根据微观粒子确定反应物、生成物及反应的化学方程式，再结合催化剂的特点、氧化反应的概念、化学方程式的计算等逐一分析选项。从微观图可知，反应物为$\ce{SO_{2}}$和$\ce{O_{2}}$，生成物为$\ce{SO_{3}}$，配平后反应的化学方程式为$\ce{2SO_{2} + O_{2} \xlongequal{催化剂} 2SO_{3}}$，据此分析各选项即可。
【解析】根据微观示意图确定反应的化学方程式为$\ce{2SO_{2} + O_{2} \xlongequal{催化剂} 2SO_{3}}$，逐一分析选项：
1. 选项A：$\ce{SO_{2}}$中硫元素为+4价，$\ce{SO_{3}}$中硫元素为+6价，硫元素化合价升高，$\ce{SO_{2}}$得到氧，发生氧化反应，该选项正确。
2. 选项B：催化剂在化学反应前后，质量和化学性质均不改变，因此反应后催化剂的质量不变，该选项错误。
3. 选项C：根据化学方程式，参加反应的$\ce{SO_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的质量比为$(2×64):32 = 4:1$，不是$2:1$，该选项错误。
4. 选项D：该反应的化学方程式未配平，正确的化学方程式为$\ce{2SO_{2} + O_{2} \xlongequal{催化剂} 2SO_{3}}$，该选项错误。
【答案】A
【知识点】氧化反应、催化剂的性质、化学方程式的书写与计算
【点评】本题结合微观示意图考查化学反应的基础概念，难度不大，需学生掌握微观粒子与化学反应的对应关系，熟悉氧化反应、催化剂的特点及化学方程式的书写规则，属于化学常规基础题型。
【难度系数】0.6
【解析】根据微观示意图确定反应的化学方程式为$\ce{2SO_{2} + O_{2} \xlongequal{催化剂} 2SO_{3}}$，逐一分析选项：
1. 选项A：$\ce{SO_{2}}$中硫元素为+4价，$\ce{SO_{3}}$中硫元素为+6价，硫元素化合价升高，$\ce{SO_{2}}$得到氧，发生氧化反应，该选项正确。
2. 选项B：催化剂在化学反应前后，质量和化学性质均不改变，因此反应后催化剂的质量不变，该选项错误。
3. 选项C：根据化学方程式，参加反应的$\ce{SO_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的质量比为$(2×64):32 = 4:1$，不是$2:1$，该选项错误。
4. 选项D：该反应的化学方程式未配平，正确的化学方程式为$\ce{2SO_{2} + O_{2} \xlongequal{催化剂} 2SO_{3}}$，该选项错误。
【答案】A
【知识点】氧化反应、催化剂的性质、化学方程式的书写与计算
【点评】本题结合微观示意图考查化学反应的基础概念，难度不大，需学生掌握微观粒子与化学反应的对应关系，熟悉氧化反应、催化剂的特点及化学方程式的书写规则，属于化学常规基础题型。
【难度系数】0.6
2. (2025·南京)科学家在太阳系外某行星的大气中探测到二甲硫醚$[(CH_{3})_{2}S]$，这被认为是可能存在生命的信号。工业上，一种合成二甲硫醚的反应的微观示意图如下所示。下列说法不正确的是
（
A.反应前后原子数目不变
B.参加反应的甲和乙的质量比为$32:17$
C.生成的丙和丁的分子个数比为$1:2$
D.乙中氢元素的质量分数大于丁中氢元素的质量分数
（
D
）A.反应前后原子数目不变
B.参加反应的甲和乙的质量比为$32:17$
C.生成的丙和丁的分子个数比为$1:2$
D.乙中氢元素的质量分数大于丁中氢元素的质量分数
答案
2.D
解析
【分析】
首先根据微观示意图确定各物质的化学式：甲为$\ce{CH_{3}OH}$（甲醇），乙为$\ce{H_{2}S}$（硫化氢），丙为$\ce{(CH_{3})_{2}S}$（二甲硫醚），丁为$\ce{H_{2}O}$（水）；再配平反应的化学方程式为$\ce{2CH_{3}OH + H_{2}S\xlongequal{催化剂}(CH_{3})_{2}S + 2H_{2}O}$。随后逐一分析选项：A选项依据质量守恒定律判断原子数目；B选项计算参加反应的甲和乙的质量比；C选项确定生成物的分子个数比；D选项分别计算乙和丁中氢元素的质量分数并比较大小，即可得出结论。
【解析】
根据微观示意图推导各物质化学式，配平反应的化学方程式为：$\ce{2CH_{3}OH + H_{2}S\xlongequal{催化剂}(CH_{3})_{2}S + 2H_{2}O}$。
选项A：根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目均不变，故A正确；
选项B：$\ce{CH_{3}OH}$的相对分子质量为$12+4+16=32$，$\ce{H_{2}S}$的相对分子质量为$2+32=34$，参加反应的甲和乙的质量比为$(2×32):34=64:34=32:17$，故B正确；
选项C：由配平的化学方程式可知，生成的丙和丁的分子个数比为$1:2$，故C正确；
选项D：乙（$\ce{H_{2}S}$）中氢元素的质量分数为$\frac{2}{34}×100\%≈5.88\%$，丁（$\ce{H_{2}O}$）中氢元素的质量分数为$\frac{2}{18}×100\%≈11.11\%$，乙中氢元素的质量分数小于丁中，故D错误。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、元素质量分数
【点评】
本题结合微观反应示意图考查化学反应的核心知识，需先正确推导物质化学式并配平反应方程式，再逐一分析选项，重点考查对质量守恒定律、元素质量分数计算的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
首先根据微观示意图确定各物质的化学式：甲为$\ce{CH_{3}OH}$（甲醇），乙为$\ce{H_{2}S}$（硫化氢），丙为$\ce{(CH_{3})_{2}S}$（二甲硫醚），丁为$\ce{H_{2}O}$（水）；再配平反应的化学方程式为$\ce{2CH_{3}OH + H_{2}S\xlongequal{催化剂}(CH_{3})_{2}S + 2H_{2}O}$。随后逐一分析选项：A选项依据质量守恒定律判断原子数目；B选项计算参加反应的甲和乙的质量比；C选项确定生成物的分子个数比；D选项分别计算乙和丁中氢元素的质量分数并比较大小，即可得出结论。
【解析】
根据微观示意图推导各物质化学式，配平反应的化学方程式为：$\ce{2CH_{3}OH + H_{2}S\xlongequal{催化剂}(CH_{3})_{2}S + 2H_{2}O}$。
选项A：根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目均不变，故A正确；
选项B：$\ce{CH_{3}OH}$的相对分子质量为$12+4+16=32$，$\ce{H_{2}S}$的相对分子质量为$2+32=34$，参加反应的甲和乙的质量比为$(2×32):34=64:34=32:17$，故B正确；
选项C：由配平的化学方程式可知，生成的丙和丁的分子个数比为$1:2$，故C正确；
选项D：乙（$\ce{H_{2}S}$）中氢元素的质量分数为$\frac{2}{34}×100\%≈5.88\%$，丁（$\ce{H_{2}O}$）中氢元素的质量分数为$\frac{2}{18}×100\%≈11.11\%$，乙中氢元素的质量分数小于丁中，故D错误。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、元素质量分数
【点评】
本题结合微观反应示意图考查化学反应的核心知识，需先正确推导物质化学式并配平反应方程式，再逐一分析选项，重点考查对质量守恒定律、元素质量分数计算的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
