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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
乘坐公共交通工具出行(合理答案均可)
化石燃料的燃烧(合理答案均可)
$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
$\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$
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)
液态氨气化过程吸热提供低温环境，利用$\mathrm {CO}_{2}$与杂质气体沸点不同，从而使$\mathrm {CO}_{2}$液化分离
$ \mathrm {CO}_{2} + \mathrm {CH}_{4}\xlongequal{催化剂}2\mathrm {CO} + 2\mathrm {H}_{2}$
解：$44 \mathrm {t} \mathrm {CO}_{2}$中能转化为$\mathrm {CH}_{3}\mathrm {OH}$的$\mathrm {CO}_{2}$质量为$44 \mathrm {t}×80\%=35.2 \mathrm {t}$
设理论上可制得$\mathrm {CH}_{3}\mathrm {OH}$的质量为x。
$ \mathrm {CO}_{2} + 3\mathrm {H}_{2}\xlongequal{一定条件}\mathrm {CH}_{3}\mathrm {OH} + \mathrm {H}_{2}\mathrm {O}$
44 32
35.2 t x
$ \frac {32}{44}=\frac {x}{35.2 \mathrm {t}}$
解得$x=25.6 \mathrm {t}$
答：$44 \mathrm {t} \mathrm {CO}_{2}$理论上可制得甲醇的质量为$25.6 \mathrm {t}$。
化石燃料的燃烧(合理答案均可)
$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
$\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$
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)
液态氨气化过程吸热提供低温环境，利用$\mathrm {CO}_{2}$与杂质气体沸点不同，从而使$\mathrm {CO}_{2}$液化分离
$ \mathrm {CO}_{2} + \mathrm {CH}_{4}\xlongequal{催化剂}2\mathrm {CO} + 2\mathrm {H}_{2}$
解：$44 \mathrm {t} \mathrm {CO}_{2}$中能转化为$\mathrm {CH}_{3}\mathrm {OH}$的$\mathrm {CO}_{2}$质量为$44 \mathrm {t}×80\%=35.2 \mathrm {t}$
设理论上可制得$\mathrm {CH}_{3}\mathrm {OH}$的质量为x。
$ \mathrm {CO}_{2} + 3\mathrm {H}_{2}\xlongequal{一定条件}\mathrm {CH}_{3}\mathrm {OH} + \mathrm {H}_{2}\mathrm {O}$
44 32
35.2 t x
$ \frac {32}{44}=\frac {x}{35.2 \mathrm {t}}$
解得$x=25.6 \mathrm {t}$
答：$44 \mathrm {t} \mathrm {CO}_{2}$理论上可制得甲醇的质量为$25.6 \mathrm {t}$。
解析
【分析】
本题围绕碳的相关知识展开，需逐一分析各小问题：(1)减少碳排放的家庭方案可从日常低碳行为举例；(2)大气中CO₂来源结合常见途径作答；(3)海水吸收CO₂是CO₂与水反应生成碳酸；(4)①根据反应物和生成物配平化学方程式，②从氨水挥发性、NH₄HCO₃稳定性分析低温原因；(5)分离原理利用CO₂与杂质气体沸点差异，结合液态氨的作用分析；(6)根据微观示意图确定各物质，书写反应方程式；(7)计算时先算出转化的CO₂质量，再依据化学方程式中CO₂与甲醇的质量比列式计算。
【解析】
(1) 减少碳排放的家庭低碳方案：乘坐公共交通工具出行（合理即可）；
(2) 大气中CO₂的主要来源：化石燃料的燃烧（合理即可）；
(3) 海水吸收CO₂的反应为：$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；
(4) ① $\ce{NH_{3}}$与$\ce{CO_{2}}$反应的化学方程式：$\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$；② 低温原因：氨水具有强挥发性，温度较高时氨水易挥发造成原料损失，且生成的$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$受热易分解，产率降低；
(5) 分离原理：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，使$\ce{CO_{2}}$液化从而分离；
(6) 根据微观示意图，反应为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CH_{4}}$在催化剂作用下生成$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$，化学方程式：$\ce{CO_{2} + CH_{4}\xlongequal{催化剂}2CO + 2H_{2}}$；
(7) 计算过程：
能转化为$\ce{CH_{3}OH}$的$\ce{CO_{2}}$质量：$44\ \mathrm{t}×80\% = 35.2\ \mathrm{t}$
设理论上可制得$\ce{CH_{3}OH}$的质量为$x$。
$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
$\frac{44}{32} = \frac{35.2\ \mathrm{t}}{x}$，解得$x = 25.6\ \mathrm{t}$
答：44 t $\ce{CO_{2}}$理论上可制得甲醇的质量为25.6 t。
【答案】
乘坐公共交通工具出行(合理答案均可)；化石燃料的燃烧(合理答案均可)；$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；$\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$；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)；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；$\ce{CO_{2} + CH_{4}\xlongequal{催化剂}2CO + 2H_{2}}$；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、物质的分离方法
【点评】
本题综合考查碳相关知识，涵盖碳排放、碳循环、碳捕集、碳利用等内容，既考查基础知识点记忆，又涉及微观示意图分析和化学计算，综合性较强，需学生熟练掌握化学用语和计算方法。
【难度系数】
0.5
本题围绕碳的相关知识展开，需逐一分析各小问题：(1)减少碳排放的家庭方案可从日常低碳行为举例；(2)大气中CO₂来源结合常见途径作答；(3)海水吸收CO₂是CO₂与水反应生成碳酸；(4)①根据反应物和生成物配平化学方程式，②从氨水挥发性、NH₄HCO₃稳定性分析低温原因；(5)分离原理利用CO₂与杂质气体沸点差异，结合液态氨的作用分析；(6)根据微观示意图确定各物质，书写反应方程式；(7)计算时先算出转化的CO₂质量，再依据化学方程式中CO₂与甲醇的质量比列式计算。
【解析】
(1) 减少碳排放的家庭低碳方案：乘坐公共交通工具出行（合理即可）；
(2) 大气中CO₂的主要来源：化石燃料的燃烧（合理即可）；
(3) 海水吸收CO₂的反应为：$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；
(4) ① $\ce{NH_{3}}$与$\ce{CO_{2}}$反应的化学方程式：$\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$；② 低温原因：氨水具有强挥发性，温度较高时氨水易挥发造成原料损失，且生成的$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$受热易分解，产率降低；
(5) 分离原理：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，使$\ce{CO_{2}}$液化从而分离；
(6) 根据微观示意图，反应为$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CH_{4}}$在催化剂作用下生成$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$，化学方程式：$\ce{CO_{2} + CH_{4}\xlongequal{催化剂}2CO + 2H_{2}}$；
(7) 计算过程：
能转化为$\ce{CH_{3}OH}$的$\ce{CO_{2}}$质量：$44\ \mathrm{t}×80\% = 35.2\ \mathrm{t}$
设理论上可制得$\ce{CH_{3}OH}$的质量为$x$。
$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
$\frac{44}{32} = \frac{35.2\ \mathrm{t}}{x}$，解得$x = 25.6\ \mathrm{t}$
答：44 t $\ce{CO_{2}}$理论上可制得甲醇的质量为25.6 t。
【答案】
乘坐公共交通工具出行(合理答案均可)；化石燃料的燃烧(合理答案均可)；$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；$\ce{2NH_{3} + CO_{2} = NH_{2}COONH_{4}}$；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)；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；$\ce{CO_{2} + CH_{4}\xlongequal{催化剂}2CO + 2H_{2}}$；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、物质的分离方法
【点评】
本题综合考查碳相关知识，涵盖碳排放、碳循环、碳捕集、碳利用等内容，既考查基础知识点记忆，又涉及微观示意图分析和化学计算，综合性较强，需学生熟练掌握化学用语和计算方法。
【难度系数】
0.5
