第1节 能源的综合利用 （分层练习）
知识清单：
一、化石燃料
1.当今世界最重要的三大化石燃料（常规能源）是煤、石油、天然气，是古代生物遗骸经一系列复杂变化而形成的，都是混合物，不可再生能源。这些不能再生的燃料资源将日趋枯竭，这将迫切需要人们开发新能源，如开发利用可再生能源：风能、氢能、地热能、潮汐能。
2.煤是一种复杂的固态混合物，主要含有C元素，还含有硫、氧、氮、氢等。煤隔绝空气加强热，可以分解得到焦炭（冶炼金属）、煤焦油（化工原料）、焦炉煤气（主要含氢气、一氧化碳、甲烷，用作燃料）。这种煤的加工方式称为煤的干馏或炼焦，属于化学变化。煤燃烧会产生SO2、NO2等，会形成酸雨(pH<5.6的降水)防治酸雨措施：①大力推广使用脱硫煤；②用天然气或者其他清洁能源代替煤。
3.石油是复杂的液态混合物，主要成分是多种C、H元素组成的有机化合物(通常称为烃)。人们一般不直接用石油作燃料，而是将石油放入分馏塔中根据其各成分的沸点不同，经加工能得到各种不同的产品。如：汽油、煤油、航空煤油和柴油、液化石油气等，石油的分馏属于物理变化。
4.天然气的主要成分是结构最简单的有机化合物——甲烷（化学式为CH4)，无色无味气体、难溶于水、密度比空气的小。是天然气的主要成分，还是坑道气、沼气、可燃冰的主要成分。具有可燃性，燃烧的化学方程式：CH4+2O2点燃2H2O+CO2
实验现象 结论
导管口的甲烷燃烧 发出淡蓝色火焰 甲烷具有可燃性
干冷的烧杯内壁 干冷的烧杯中出现水雾 说明甲烷一定含有氢元素。
内壁涂有的澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 说明甲烷一定含有碳元素。
5.检验某可燃物是否含碳、氢元素的方法：点燃，在可燃物上方罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯内壁出现水雾，说明生成了水，证明含有氢元素；把烧杯迅速倒过来，立即注入澄清石灰水，变浑浊，说明生成了二氧化碳，证明含有碳元素。（如果某可燃物燃烧生成了二氧化碳和水，只能证明一定含碳、氢元素，可能含氧元素）
6.鉴别氢气、一氧化碳、甲烷：检验燃烧的产物（导出点燃，在火焰上方分别罩一个冷而干燥的烧杯，看烧杯内壁是否出现水雾现象；把烧杯迅速倒过来，立即注入澄清石灰水，看是否变浑浊。）
二、氢能
1.氢能源的优点：①来源广；②热值高；③ 充分燃烧产物为水，故称为“绿色能源”
2. 氢能源开发中的问题：
(1)制备氢气的能耗问题(成本高)；
(2)氢气的储存和运输等问题(安全问题).
3. 开发氢能源的方向：
a.把太阳能转化为热能、电能直接分解水； b.寻找催化剂使水在光照条件下分解；
c.利用水中微生物，在阳光照射下使水分解。
4.实验室制取H2常用锌和稀硫酸
反应原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，
发生装置：同实验室制取CO2的固液常温型，
收集装置：采用排水法或向下排空气法收集。
三、其他能源
1.正在利用和开发的新能源：太阳能、核能、风能、地热能、水能、潮汐能等。
（既解决化石能源面临耗尽之危，又可减少对环境的污染）
2.乙醇：（C2H5OH），俗名酒精。（可再生能源）
（1）物理性质：无色透明，有特殊气味的液体，易挥发，能与水以任意比互溶。
（2）酒精制取：①原料：高粱、玉米、薯类等；②生产方式：发酵、蒸馏。
（3）化学性质：可燃性，燃烧时发出蓝色火焰。化学方程式：C2H5OH+3O23H2O+2CO2
（4）用途：作燃料，汽油中加入适量乙醇作为燃料，可节省石油资源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染。医疗上杀菌消毒。
3. 化学电源：是一种将化学能直接转化为电能的装置，常见的电池是化学电源。充电时：电能转化为化学能；放电时，化学能转化为电能。
4.化学电源的优点：既可以 稳定供电 又可以重复使用， 使用方便.
5.废旧电池丢弃对环境的影响：废旧电池的危害主要集中在重金属上，如汞、铅、镉。这些物质泄露出来进入水或土壤，就会通过各种途径进入了人体的食物链，最终带来危害。因此务必要正确使用电池，并妥善回收。
1．（2023·黑龙江哈尔滨·一模）下列关于资源和能源的叙述正确的是（ ）
A．空气中稀有气体的体积分数约为0.03%
B．金属的回收利用不能减少对环境的污染
C．地球上水资源丰富，可利用的淡水约占全球水储量的2.53%
D．作为化学电源，氢氧燃料电池已经被应用，如用作汽车的驱动电源等
【答案】D
【解析】A、空气是一种宝贵的能源，其中稀有气体的体积分数约为 0.94%，选项错误；
B、金属的回收利用，不仅可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染，选项错误；
C、地球上的总水储量很大，淡水只占全球水储量的2.53%，但可利用淡水不足全球水储量的 1%，选项错误；
D、作为化学电源，氢氧燃料电池已经被应用，如用作汽车的驱动电源等，但这种应用还不广泛，是因为氢气的成本高，且运输储存较困难，选项正确。
故选D。
2．（2023·黑龙江哈尔滨·一模）我们的新校车在加紧的制造中，同学们翘首以盼，下面说法不正确的是（ ）
A．校车的使用方便了学生的上学、放学，也能体现低碳理念
B．校车使用的燃料汽油是石油分馏得到的
C．校车行驶时的能量转化是化学能转化为内能转化为机械能
D．校车的车体材料主要是铁合金，其表面喷漆的目的是美观、防锈、耐磨
【答案】D
【解析】A、学生集体乘坐公共交通工具上学、放学，减少了二氧化碳的排放，故说法正确；
B、汽油能通过石油的分馏得到，是因为石油中各成分沸点不同，故说法正确；
C、该汽车行驶时的能量转化是化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故说法正确；
D、在铁合金表面喷漆可以起到美观、防锈的目的，不是耐磨，故说法错误。
故选D。
3．（2023·黑龙江哈尔滨·二模）下列关于能源、资源的叙述错误的是（ ）
A．海洋储水量约占全球总储水量的96.5%
B．用铜制导线是因为铜是导电性最好的金属
C．空气的成分按体积计算，氧气约占21%
D．人们正在开发和利用的其他能源有太阳能、风能、地热能等
【答案】B
【解析】A、海洋储水量约占全球总储水量的96.5%，说法正确；
B、用铜制导线是因为铜的导电性较好，价格适中，金属银导电性强于铜，说法错误；
C、空气的成分按体积计算，氧气约占21%，说法正确；
D、人们正在开发和利用的其他能源有太阳能、风能、地热能等，说法正确。
故选B。
4．（2023·黑龙江哈尔滨·二模）化学源于生活，又服务于生活。下列有关衣、食、住、行方面的说法不正确的是（ ）
A．色泽鲜艳的衣料是布料经印染等工艺实现的 B．合理使用化肥和农药，能够促进粮食、蔬菜的增产丰收
C．水泥、钢材、沙子等都是重要的建筑材料 D．从煤炭中提炼的汽油、柴油是汽车的主要燃料
【答案】D
【解析】A、色泽鲜艳的衣料是布料经印染等工艺实现的，正确；
B、合理使用化肥和农药，能够促进粮食、蔬菜的增产丰收，正确；
C、水泥、钢材、沙子等都是重要的建筑材料，正确；
D、从石油中提炼的汽油、柴油是汽车的主要燃料，而非煤炭，错误；
故选D。
5．（2023·云南保山·二模）下列图标与节约资源、保护环境无直接关系的是
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】A、图中所示标志的含义是节约能源，故A不符合题意；
B、图中所示标志的含义是可回收标志，与节约资源、保护环境有关，故B不符合题意；
C、图中所示标志是节约用水标志，与环境保护、节约资源有关系，故C不符合题意；
D、图中所示标志是当心火灾，与约能源、资源及保护环境无关，故D符合题意。
故选D。
6．（2023·辽宁盘锦·模拟预测）下列变化中，一定发生了化学变化的是（ ）
A．石油分馏出汽油、柴油 B．石灰水变浑浊
C．动植物呼吸 D．利用膜渗透法从海水中获得淡水
【答案】C
【解析】A、石油分馏出汽油、柴油是根据它们的沸点不同，进行的混合物的分离，没有新物质生成，属于物理变化，故A错误；
B、石灰水变浑浊，可能是与某些物质反应生成不溶于水的物质，也可能是升高温度有晶体析出，可能是化学变化也可能是物理变化，故B错误；
C、动植物呼吸属于氧化反应，有新物质生成，属于化学变化，故C正确；
D、利用膜法从海水中获得淡水是将水和其它物质分离开的过程，没有新物质生成，属于物理变化，故D错误。
故选：C。
7．（2023·辽宁大连·模拟预测）下列关于能源的说法，正确的是（ ）
A．化石燃料是不可再生能源 B．只有含硫的煤燃烧才能产生酸雨
C．石油可直接用作燃料 D．天然气是最清洁的能源
【答案】A
【解析】A、化石燃料在短时间内不能形成，属于不可再生能源，故A正确；
B、硫燃烧生成二氧化硫，二氧化硫会引起酸雨，故含硫物质的燃烧都会生成二氧化硫，都能引起酸雨，故B错误；
C、石油开采出来后，要经过加工后才用作燃料，不能直接用作燃料，故C错误；
D、氢气燃烧只生成水，不污染空气，是最清洁的能源，天然气比煤、石油清洁，但不是最清洁的能源，故D错误。
故选A。
8．（2023·海南三亚·二模）2022年北京冬奥会的场馆大多采用绿色能源供电。下列不属于绿色能源的是（ ）
A．太阳能 B．风能
C．水能 D．化石燃料
【答案】D
【解析】A、太阳能利用过程中对环境几乎没有污染，属于绿色能源，故选项不符合题意；
B、风能利用过程中对环境几乎没有污染，属于绿色能源，故选项不符合题意；
C、水能利用过程中对环境几乎没有污染，属于绿色能源，故选项不符合题意；
D、化石燃料燃烧会产生烟尘、有害气体等，不属于绿色能源，故选项符合题意。
故选D。
9．（2023·广东广州·二模）通过“人造树叶”模拟光合作用，H2O和CO2在光照的条件下转化成其他物质的反应微观示意图如图，下列说法错误的是（ ）
A．物质a不含有碳元素 B．该反应将太阳能转化为化学能
C．利用该反应开发新能源 D．在工业生产中应严禁烟火
【答案】A
【解析】A、由题意可知，H2O和CO2在催化剂和光照的条件下生成氢气、氧气和物质a，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，H2O和CO2中有碳、氢、氧三种元素，而氢气、氧气中只有氢、氧两种元素，则物质a中一定有碳元素，故该选项说法错误；
B、该反应是H2O和CO2在催化剂和光照的条件下生成氢气、氧气和物质a，则该反应将太阳能转化为化学能，故该选项说法正确；
C、该反应能得到氢气，氢气是新能源，则利用该反应能开发新能源，故该选项说法正确；
D、工业生产的原料或产品中常含有易燃、易爆物质，在工业生产中应严禁烟火，故该选项说法正确
故选A。
10．（2023·辽宁阜新·一模）新能源汽车将逐渐取代传统燃油汽车。下列不属于新能源的是（ ）
A．氢能 B．石油
C．太阳能 D．地热能
【答案】B
【解析】新能源是指氢能、太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核能等；石油、煤、天然气是三大化石燃料，所以石油不属于新能源；
故选：B。
11．（2023·河北廊坊·一模）下列分类正确的是（ ）
A．化石燃料：煤、石油、生物质能
B．绝缘体：石墨、橡胶、玻璃
C．合金：水银、硬铝、焊锡
D．人体中微量元素：铁、锌、氟
【答案】D
【解析】A、化石燃料包括煤、石油、天然气；生物质能属于新能源，分类不正确；
B、石墨具有导电性，是导体；橡胶、玻璃属于绝缘体，分类不正确；
C、水银为金属汞，属于纯金属，硬铝、焊锡属于合金，分类不正确；
D、铁、锌、氟为人体中常见的微量元素，分类正确；
故选：D。
12．（2023·湖北武汉·模拟预测）生活中处处有化学。下列说法不正确的是（ ）
A．稀有气体可制成多种用途的电光源 B．活性炭可用于水的净化
C．化石燃料是可再生能源 D．用熟石灰改良酸性土壤
【答案】C
【解析】A、稀有气体通电时能发出不同颜色的光，所以稀有气体可制成多种用途的电光源。A正确；
B、活性炭具有吸附性，可吸附水中的颜色和异味，所以活性炭可用于水的净化。B正确；
C、化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化形成的，是不可再生能源。C不正确；
D、熟石灰是常用的碱，农业上常用熟石灰改良酸性土壤。D正确。
综上所述：选择C。
13．（2023·江西赣州·模拟预测）2022年北京冬奥会期间，为实现“绿色奥运”的理念，使用的最理想车用燃料（ ）
A．酒精 B．汽油
C．天然气 D．氢气
【答案】D
【解析】氢气热值高；燃烧后的产物是水，无污染；原料来源广泛，可用水作为原料制备。氢气被称为是理想的清洁、高能燃料。酒精、汽油、天然气燃烧会有二氧化碳、一氧化碳等产生，会加剧温室效应，对环境有污染，不符合“绿色奥运”的理念。故选：D。
14．（2023·江苏苏州·二模）下列实验方案不能达到目的的是（ ）
A．检验：用高锰酸钾溶液检验CO2中是否混有SO2
B．除杂：用浓硫酸除去NH3中混有的少量水蒸气
C．鉴别：用水鉴别NaOH固体和NH4NO3固体
D．制备：实验室用锌粒和稀硫酸制备少量H2
【答案】B
【解析】A、二氧化硫具有还原性，能与高锰酸钾溶液反应，使其褪色，而二氧化碳不能使高锰酸钾溶液褪色，能达到实验目的，故A不符合题意；
B、浓硫酸不仅能吸收水蒸气，也能吸收氨气，不能达到实验目的，故B符合题意；
C、氢氧化钠溶于水放热，温度升高；硝酸铵溶于水吸热，温度降低，能达到实验目的，故C不符合题意；
D、锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，能达到实验目的，故D不符合题意；
故选B。
15．（2023·广西南宁·模拟预测）近期，我国科学家成功研制出天然气(主要成分为甲烷)在液态锡催化作用下的高效制氢设备，该设备发生反应的微观原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．甲烷是由碳原子和氢分子构成 B．反应前后液态锡的质量和化学性质不变
C．甲烷中碳元素转化成碳单质，可用于制造高级炭黑 D．该反应的生成物的粒子个数比为1：2
【答案】A
【解析】A、甲烷是由甲烷分子构成的，甲烷分子是由碳原子和氢原子构成的，符合题意；
B、液态锡是催化剂，化学反应前后，其质量和化学性质不变，不符合题意；
C、在该反应中，甲烷中的碳元素转化为碳单质，可用于制造高级炭黑，不符合题意；
D、由图可知，该反应为甲烷在液态锡的催化下反应生成碳和氢气，该反应的化学方程式为：，该反应的生成物的粒子个数比为1：2,不符合题意。
故选A。
16．（2023·云南昆明·模拟预测）根据如图装置，结合所学化学知识回答下列问题。
(1)请写出图中标号①仪器的名称： 。
(2)实验室制取氢气如需随时控制生产气体的量并节约药品，发生装置最好选用 （填编号）；反应的化学方程式是 。若用F收集氢气，瓶中装满水，气体从 （填a或b）口通入。
(3)通常瓦斯气体可能含有CO、、等气体。为确定该气体是否含有这三种气体中一种或几种，小组组长初步设计了如下实验方案供大家讨论：
（已知：）
①实验装置A的作用是 。
②同学乙认为，若装置C中CuO变红，则除了甲烷与CuO可能发生反应外，还可能发生的反应的物质是 ；
③同学丙认为，欲通过D装置中浓硫酸因吸收水分而增重，说明混合气体中含有的思路不严密，认为需要在 （填序号）间再增加一个D装置，才能证明含有；
【答案】(1)长颈漏斗
(2) B b
(3) 检验二氧化碳 一氧化碳/CO B和C
【解析】（1）由图可知，图中标号①仪器的名称为长颈漏斗；
（2）实验室通常用锌粒与稀硫酸反应制取氢气，属于固液不加热反应，如需随时控制生产气体的量并节约药品，发生装置可选B，B装置可通过分液漏斗控制液体的滴加速率，从而控制生产气体的量并节约药品；
锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应的化学方程式为：；
若用F收集氢气，氢气的密度比水小，瓶中装满水，气体从b口通入；
（3）①二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，能使澄清石灰水变浑浊，故装置A的作用是：检验二氧化碳；
②瓦斯气体可能含有一氧化碳，一氧化碳能与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，也能使装置C中氧化铜变红，故填：CO；
③气体会从B装置中携带出水蒸气，从而对实验产生干扰，故欲通过D装置中浓硫酸因吸收水分而增重，说明混合气体中含有 CH4，需要在BC间再增加一个D装置，干燥气体，才能证明含有甲烷。
17．（2023·江苏苏州·二模）氢气是一种重要的化学物质。
(1)下图为丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程的流程图。请分析过程，回答下列问题。
①图中太阳能、水能、生物质能属于 能源（填“可再生”或“不可再生”）。
②常采用的储氢方式是将氢气直接加压储存在由某种铝镁合金制造的储氢罐中备用，请从微粒的角度解释加压储存氢气的原理 。
③通常情况下沼气发生器中产出的沼气，甲烷占比只有55%左右，其余大部分为二氧化碳。工程利用全国首台甲烷化装置在一定条件下将沼气中的二氧化碳转化为甲烷，进一步提纯了天然气。写出甲烷化装置中发生反应的化学方程式 ，此反应为 反应（填“吸热”或“放热”）。
④生物质天然气经管道输送到各居民厨房，若在做饭的过程中发现燃气灶的火焰呈黄色，锅底出现黑色，此时你需要将燃气灶进风口调 （填“小”或“大”）。
(2)小力同学制取氢气时把稀硫酸换成了稀盐酸，实验中看到收集到的气体中有白雾并闻到了刺激性气味。其他同学对他收集的气体成份产生了疑问，于是，小力同学进行了下列探究：
【提出问题】锌粒与稀盐酸反应收集到的气体成分是什么？
【查阅资料】无水硫酸铜是白色粉末，易吸水变蓝，遇无明显现象。
【猜想假设】
①猜想一：该气体为、；猜想二：该气体为、；猜想三：该气体为 。
②小力同学认为猜想一不成立，理由是 。
【实验探究】小力同学将收集的气体分别通入无水硫酸铜固体、灼热的氧化铁粉末、硝酸银溶液，发现无水硫酸铜固体变蓝，氧化铁粉末（变黑）．硝酸银溶液中产生白色沉淀，由此得出结论，猜想 正确。
【反思拓展】小力同学欲通过下图装置除去中含有一种杂质气体，请写出瓶中发生反应的化学方程式 。
【答案】(1) 可再生 压力增大，分子间的间隔减小 放热 大
(2) H2、HCl、H2O 氢气和水蒸气均没有气味 三
【解析】（1）①太阳能、水能、生物质能属于可再生能源。
②加压储存氢气时，压强增大，分子间的间隔减小。
③由图可知，二氧化碳和氢气在一定条件下生成甲烷，根据元素守恒，则另一种生成物含有氧元素，则为水，反应的化学方程式为；
且由图可知，该反应放出热量，则为放热反应。
④燃气灶的火焰呈黄色，锅底出现黑色，说明燃料没有充分燃烧，则应将燃气灶进风口调大，增大氧气浓度，使燃烧更充分。
（2）[猜想假设]
①锌和盐酸反应生成氯化锌和氢气，且盐酸具有挥发性，再结合其他气体，可知该气体为H2、HCl、H2O。
②由于氨气具有刺激性气味，而氢气和水蒸气均没有气味，则猜想一不成立。
[实验探究]
由于无水硫酸铜固体遇水变蓝，且氢气还原氧化铁生成铁和水，硝酸银能与氯化氢反应生成氯化银白色沉淀和硝酸，则无水硫酸铜固体变蓝，说明猜想三正确。
[反思拓展]
氢氧化钠能与盐酸反应生成氯化钠和水，则反应的化学方程式为。
18．（2023·安徽亳州·模拟预测）根据国家有关要求，自2023年4月1日起，在全国范围内停止生产和销售不符合国VIB标准的车用汽油。车用乙醇汽油是将变性燃料乙醇和汽油以一定比例混合而成的一种汽车燃料，我国许多城市现已推广使用。乙醇燃烧的反应原理为 。
(1)使用乙醇汽油的优点是 。
(2)计算：18.4kg乙醇完全燃烧后，产生二氧化碳的质量。
【答案】(1)节约能源，减少污染（合理即可）
(2)解：设产生二氧化碳的质量为x
x= 35.2kg
答：产生二氧化碳的质量为35.2kg。
【解析】（1）车用乙醇汽油是将变性燃料乙醇和汽油以一定比例混合而成的一种汽车燃料，使用乙醇汽油，可以减少传统化石能源的使用，可以节约能源，乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水，还可以减少污染（合理即可）；
（2）见答案。
19．（2023·广西南宁·模拟预测）阅读下列短文，回答下列问题。
新能源汽车按照电池种类的不同可以分为镍氢电池动力汽车、锂电池动力汽车和燃料电池动力汽车。镍氢电池具有大功率、快速充放电等优点，但也有成本高，自放电程度大等不足，锂电池在整个充放电过程中，锂离子往返于正负极之间实现能量的转化。锂电池月自放电率仅为6％～8％，远低于镍氢电池。质子交换膜燃料电池是燃料电池中的一种，其工作原理是在催化剂的作用下，氢气、氧气分别在各自电极发生电离后生成水，并释放出能量。由于质子交换膜燃料电池以铂族贵金属作电催化剂，燃料净化程度要求高，并且只能用热水回收余热，所以并未广泛应用。
(1)锂离子符号是 ；
(2)常见的化石燃料包括煤、石油、 ；
(3)质子交换膜燃料电池可实现零排放，其工作原理中的反应是将 能转化为电能；
(4)下列说法中正确的是___________(填字母序号)；
A．电池属于无害垃圾，可以随意丢弃
B．锂电池月自放电率高，远高于镍氢电池
C．镍氢电池汽车具有大功率、快速充放电等优点
D．质子交换膜燃料电池电源是一种清洁的绿色环保电源
(5)现有一种锂离子二次电池，其工作原理如图。放电时生成的Li2CO3固体和碳储存于碳纳米管中。放电时，含有锂离子的有机溶液池内发生反应的化学方程式是 。
【答案】(1)Li+；(2)天然气；(3)化学；(4)CD；(5)3CO2+4Li＝2Li2CO3+C
【解析】（1）锂原子在反应中容易失去1个电子形成带一个单位正电荷的离子，锂离子的符号Li+；
（2）常见的化石燃料包括煤、石油、天然气；
（3）质子交换膜燃料电池可实现零排放，其工作原理中的反应是将化学能转化为电能；
（4）A、电池属于有害垃圾，不可以随意丢弃，选项错误；
B、根据材料可知，锂电池月自放电率仅为6%~8%，远低于镍氢电池，选项错误；
C、镍氢电池汽车具有大功率、快速充放电等优点，选项正确；
D、质子交换膜燃料电池其工作原理是在催化剂的作用下，氢气、氧气分别在各自电极发生电离后生成水，并释放出能量，故是一种清洁的绿色环保电源，选项正确；
故选CD；
（5）锂离子二次电池锂和二氧化碳生成碳酸锂和碳，反应的化学方程式为：3CO2+4Li＝2Li2CO3+C。
20．（2023·广西南宁·模拟预测）中国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，即通过各种方式抵消排放CO2的量，重新实现碳平衡。如图是碳循环和碳中和策略的示意图。
(1)下列做法符合碳达峰、碳中和这一主题的做法是 （填序号）；
①大力植树造林
②减少用煤炭为燃料，尽量多用天然气
③使用一次性木筷就餐
④少开私家车，尽量乘坐公共交通工具
(2)人类进入工业化社会后，化石燃料的大量使用是碳平衡被破坏的主要原因之一，对此可采取的碳中和策略有 ；
(3)要实现我国政府提出的目标，“碳中和”除图中策略外，还可采取如下措施：
①碳减排：
使用氢能源汽车可以有效减少二氧化碳的排放。单质硼B可与水反应制取氢气，同时生成B(OH)3，则B(OH)3中B的化合价为 ；
②碳“捕捉”与封存：
碳“捕捉”可用氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠和水，写出该反应的化学方程式： 。
【答案】(1)①④
(2)开发新能源，减少化石燃料的使用（合理即可）；
(3) +3
【解析】（1）①大力植树造林可以增大二氧化碳的吸收量，有助于实现碳达峰、碳中和；
②减少用煤炭为燃料，尽量多用天然气，不能从根本上解决二氧化碳的排放，无助于实现碳达峰、碳中和；
③使用一次性木筷就餐会增加树木的砍伐，减少了二氧化碳的吸收，无助于碳达峰、碳中和；
④少开私家车，尽量乘坐公共交通工具可以减少化石能源的使用，可以减少二氧化碳的排放量，有助于实现碳达峰、碳中和；
故答案为：①④；
（2）人类进入工业化社会后，化石燃料的大量使用是碳平衡被破坏的主要原因之一，对此可采取的碳中和策略有：开发新能源，减少化石燃料的使用等；故答案为：开发新能源，减少化石燃料的使用（合理即可）；
（3）B（OH）3中氧元素化合价是-2，氢元素化合价是+1，设B的化合价为x，根据化合物中元素化合价代数和为零可得，x+[(-2)+(+1)]×3=0，解得：B的化合价为+3；故答案为：+3；
氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，化学方程式为 ： ；
故答案为： 。
21．（2023·江苏扬州·二模）“碳中和”是指排出的CO2或温室气体被植树造林、节能减排等形式抵消。减少CO2排放的有效措施包括二氧化碳的捕集、利用与封存和开发可再生能源等。2020年10月15日我国千吨级液态太阳燃料合成(“液态阳光”)示范项目在兰州成功运行，该项目使用了三个基本技术：太阳能光伏发电、电解水制氢气、二氧化碳在一定条件下与氢气反应得到绿色液体燃料甲醇(CH3OH)首次将太阳能规模转化为液体燃料。“液态阳光”生产过程如图1所示。
(1)①下列有关说法正确的是 (填字母)。
A．电解水将电能转化为化学能
B．燃煤脱硫有利于实现“碳中和”
C．积极鼓励植树造林，降低空气中CO2含量
D．“液态阳光”项目实现了从无机物到有机物的转化
②“液态阳光”生产过程中反应Ⅱ的化学方程式为 ，理论上反应1消耗的H2O中氢元素质量 反应Ⅱ生成的甲醇中氢元素质量(选填“＞”、“＜”或“=”)。
(2)一种捕集烟气中CO：的过程如图2所示。
①“吸收”时反应的化学方程式为 。
②“转化”后得到的液体温度明显高于室温，可能的原因是 。
③下列溶液中，同样能用于“捕捉”CO2的是 。(填字母)
A．CaCl2溶液 B．CuSO4溶液 C．氨水
④在整个捕集过程中，可以循环利用的物质是 。
(3)开发利用氢能源是世界各国达成碳减排目标的关键。
利用甲烧(CH4)和水蒸气催化重整制氢，主要在500℃以上发生下列反应：a：CH2+H2O=CO+3H2；b：CO+H2O=CO2+H2。
①提纯氢气的方法之一是使用金属膜透氢，微观过程如图3所示，从微观角度描述该过程 。
②提纯氢气还可以用CaO作为吸附剂吸收除去CO2。
使用一段时间后氧化钙会转化为碳酸钙而失效。失效的吸附剂经煅烧可再次投入使用，但经多次循环后，吸附效果仍会降低，固体结构变化如图4所示，请分析吸附剂效果降低的原因是 。
【答案】(1) AD ＞
(2) 氧化钙与水反应放热 C 二氧化碳或CO2
(3) 氢分子在金属膜表面分解为氢原子，氢原子通过金属膜后重新组合成氢分子 随着煅烧次数的增加，生成氧化钙的孔洞逐渐减少，吸附效果减弱
【解析】（1）①A、电解水需要通电，将电能转化为化学能，故A正确；
B、燃煤脱硫可以减少二氧化硫的排放，减少酸雨的发生，但无法减少二氧化碳排放，故B错误；
C、积极鼓励植树造林，通过植物光合作用吸收过多的二氧化碳，可以保证空气中CO2含量，故C错误；
D、水、二氧化碳是无机物，甲醇属于有机物，所以“液态阳光”项目实现了从无机物到有机物的转化，故D正确。
故选AD。
②反应二是氢气和二氧化碳反应生成甲醇，根据二氧化碳中的碳、氧原子比为2:1，甲醇中碳、氧原子比为1:1可知，还有水生成。则化学方程式为。
③根据图1可知水中氢元素全部转化为氢气中，而氢气中的氢元素一部分转化到甲醇中，一部分转化到生成的水中。所以理论上反应1消耗的H2O中氢元素质量>反应Ⅱ生成的甲醇中氢元素质量。
（2）①吸收时发生的是氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，化学方程式为。
②转化有氧化钙投入，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，同时放出大量的热，所以可能原因是氧化钙与水反应放出大量的热。
③用于捕捉二氧化碳需要和二氧化碳反应。
A、氯化钙不和二氧化碳反应，故A错误；
B、硫酸铜不和二氧化碳反应，故B错误；
C、氨水和二氧化碳反应生成碳酸铵和水，故D正确。
故选C。
④由图2可知，二氧化碳被氢氧化钠吸收，生成的水与氧化钙反应生成了碳酸钙，碳酸钙煅烧又生成了二氧化碳，所以可以循环利用的物质是二氧化碳。
（3）①从图中可以看出，氢分子没有通过金属膜到另一侧，到另一侧的是氢原子，之后组合成氢分子。所以微观过程是氢分子在金属膜表面分解为氢原子，氢原子通过金属膜后重新组合成氢分子。
②从图可知，第1次煅烧后氧化钙间的孔洞较多，与二氧化碳接触面积大。之后煅烧孔洞逐渐减少，到50次后几乎看不见孔洞，所以吸附剂效果降低的原因是随着煅烧次数的增加，生成氧化钙的孔洞逐渐减少，吸附效果减弱。
22．（2023·上海徐汇·一模）氧化钙是一种重要的化工原料，制备氧化钙有以下两种方法。
方法一：煅烧石灰石。
方法二：电解水制氢联合制备氧化钙和甲醇(化学式)，制备流程如下图所示。
(1)煅烧过程中发生反应的化学方程式是 。
(2)例举一种绿色能源 。
(3)写出电解水的化学方程式 ，生成氢气的电极连接的是电源 (选填“正极”或“负极”)。
(4)反应1中消耗氢气和碳酸钙的物质的量相等，物质X的化学式为 。
(5)甲醇(化学式)中氢元素与氧元素的质量比为 。反应2属于化合反应，写出反应2的化学方程式 。
(6)方法二理论上制得氧化钙和甲醇的物质的量之比为 。
(7)对比两种制备方法，方法二的优点除了利用绿色能源之外，请再写出一条优点 。
【答案】(1)
(2)风能或太阳能等
(3) 负极
(4)
(5) 1∶4
(6)1∶1
(7)充分利用物质，将含碳物质转化为甲醇、减少二氧化碳排放。
【解析】（1）煅烧石灰石过程中碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，方程式为：；
（2）人们正在利用和开发的绿色能源有氢能、太阳能、风能、潮汐能、核能等；
（3）电解水生成氢气和氧气，方程式为：；
电解水正氧负氢，故生成氢气的电极连接的是电源负极；
（4）由图可知，反应1氢气与碳酸钙发应生成了氧化钙和一氧化碳及X，根据质量守恒定律可知X一定含有氢元素，且反应1中消耗氢气和碳酸钙的物质的量相等，可知方程式为：，故X为水，化学式H2O；
（5） 化合物中各元素质量比＝各原子的相对原子质量×原子个数之比，故甲醇(化学式CH4O)中氢元素与氧元素的质量比为（1×4）：16＝1：4； 由图可知反应2为一氧化碳与氢气在275℃和催化剂的条件下反应生产甲醇，方程式为：；
（6）一个甲醇分子中含有一个碳原子，一个氧化钙分子中含有一个钙原子，由图可知生成氧化钙中的钙元素等于碳酸钙中的钙元素，生成甲醇中的碳元素等于碳酸钙中的碳元素，碳酸钙中钙原子和碳原子的个数比为1:1，故方法二理论上制得氧化钙和甲醇的物质的量之比为1:1；
（7）由图可知，方法二将含碳物质转化为甲醇、减少二氧化碳排放，充分利用物质。
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第1节 能源的综合利用 （分层练习）
知识清单：
一、化石燃料
1.当今世界最重要的三大化石燃料（常规能源）是 、 、 ，是古代生物遗骸经一系列复杂变化而形成的，都是 物， 。这些不能再生的燃料资源将日趋枯竭，这将迫切需要人们开发新能源，如开发利用可再生能源： 、 、 、 。
2.煤是一种复杂的固态混合物，主要含有 元素，还含有 、 、 、 等。煤 空气加强热，可以分解得到 （冶炼金属）、 （化工原料）、 （主要含氢气、一氧化碳、甲烷，用作燃料）。这种煤的加工方式称为煤的 ，属于 变化。煤燃烧会产生 、
等，会形成 (pH 5.6的降水)
防治酸雨措施：① ；② 代替煤。
3.石油是复杂的液态 物，主要成分是多种 元素组成的有机化合物(通常称为烃)。人们一般不直接用石油作燃料，而是将石油放入分馏塔中根据其各成分的 不同，经加工能得到各种不同的产品。如：汽油、煤油、航空煤油和柴油、液化石油气等，石油的分馏属于 变化。
4.天然气的主要成分是结构最简单的有机化合物—— （化学式为 )，无色无味气体、 溶于水、密度比空气的 。是 的主要成分，还是坑道气、沼气、可燃冰的主要成分。具有可燃性，燃烧的化学方程式
实验现象 结论
导管口的甲烷燃烧 发出 甲烷具有可燃性
干冷的烧杯内壁 干冷的烧杯中出现 说明甲烷一定含有 。
内壁涂有的澄清石灰水 说明甲烷一定含有 。
5.检验某可燃物是否含碳、氢元素的方法： ，说明生成了水，证明含有氢元素； ，证明含有碳元素。（如果某可燃物燃烧生成了二氧化碳和水，只能证明一定含碳、氢元素，可能含氧元素）
6.鉴别氢气、一氧化碳、甲烷：检验燃烧的产物（ ，看烧杯内壁是否出现水雾现象； ，看是否变浑浊。）
二、氢能
1.氢能源的优点：①来源广；②热值高；③ 充分燃烧产物为水，故称为“绿色能源”
2. 氢能源开发中的问题：
(1)制备氢气的能耗问题(成本高)；
(2)氢气的储存和运输等问题(安全问题).
3. 开发氢能源的方向：
a.把太阳能转化为热能、电能直接分解水； b. 水在光照条件下分解；
c. ，在阳光照射下使水分解。
4.实验室制取H2常用 和
反应原理：
发生装置：同实验室制取CO2的固液常温型，
收集装置：采用 法或 法收集。
三、其他能源
1.正在利用和开发的新能源： 、 、 、 、 、 等。
（既解决化石能源面临耗尽之危，又可减少对环境的污染）
2.乙醇：（ ），俗名 。（ ）
（1）物理性质：无色透明，有特殊气味的液体，易挥发，能与水以任意比互溶。
（2）酒精制取：①原料：高粱、玉米、薯类等；②生产方式：发酵、蒸馏。
（3）化学性质： ，燃烧时发出 。化学方程式：
（4）用途： ，汽油中加入适量乙醇作为燃料，可节省石油资源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染。医疗上 。
3. 化学电源：是一种将化学能直接转化为电能的装置，常见的电池是化学电源。充电时： 转化为 ；放电时， 转化为 。
4.化学电源的优点：既可以 又可以 ， 使用方便.
5.废旧电池丢弃对环境的影响：废旧电池的危害主要集中在重金属上，如汞、铅、镉。这些物质泄露出来进入水或土壤，就会通过各种途径进入了人体的食物链，最终带来危害。因此务必要正确使用电池，并妥善回收。
1．（2023·黑龙江哈尔滨·一模）下列关于资源和能源的叙述正确的是（ ）
A．空气中稀有气体的体积分数约为0.03%
B．金属的回收利用不能减少对环境的污染
C．地球上水资源丰富，可利用的淡水约占全球水储量的2.53%
D．作为化学电源，氢氧燃料电池已经被应用，如用作汽车的驱动电源等
2．（2023·黑龙江哈尔滨·一模）我们的新校车在加紧的制造中，同学们翘首以盼，下面说法不正确的是（ ）
A．校车的使用方便了学生的上学、放学，也能体现低碳理念
B．校车使用的燃料汽油是石油分馏得到的
C．校车行驶时的能量转化是化学能转化为内能转化为机械能
D．校车的车体材料主要是铁合金，其表面喷漆的目的是美观、防锈、耐磨
3．（2023·黑龙江哈尔滨·二模）下列关于能源、资源的叙述错误的是（ ）
A．海洋储水量约占全球总储水量的96.5%
B．用铜制导线是因为铜是导电性最好的金属
C．空气的成分按体积计算，氧气约占21%
D．人们正在开发和利用的其他能源有太阳能、风能、地热能等
4．（2023·黑龙江哈尔滨·二模）化学源于生活，又服务于生活。下列有关衣、食、住、行方面的说法不正确的是（ ）
A．色泽鲜艳的衣料是布料经印染等工艺实现的 B．合理使用化肥和农药，能够促进粮食、蔬菜的增产丰收
C．水泥、钢材、沙子等都是重要的建筑材料 D．从煤炭中提炼的汽油、柴油是汽车的主要燃料
5．（2023·云南保山·二模）下列图标与节约资源、保护环境无直接关系的是
A． B．
C． D．
6．（2023·辽宁盘锦·模拟预测）下列变化中，一定发生了化学变化的是（ ）
A．石油分馏出汽油、柴油 B．石灰水变浑浊
C．动植物呼吸 D．利用膜渗透法从海水中获得淡水
7．（2023·辽宁大连·模拟预测）下列关于能源的说法，正确的是（ ）
A．化石燃料是不可再生能源 B．只有含硫的煤燃烧才能产生酸雨
C．石油可直接用作燃料 D．天然气是最清洁的能源
8．（2023·海南三亚·二模）2022年北京冬奥会的场馆大多采用绿色能源供电。下列不属于绿色能源的是（ ）
A．太阳能 B．风能
C．水能 D．化石燃料
9．（2023·广东广州·二模）通过“人造树叶”模拟光合作用，H2O和CO2在光照的条件下转化成其他物质的反应微观示意图如图，下列说法错误的是（ ）
A．物质a不含有碳元素 B．该反应将太阳能转化为化学能
C．利用该反应开发新能源 D．在工业生产中应严禁烟火
10．（2023·辽宁阜新·一模）新能源汽车将逐渐取代传统燃油汽车。下列不属于新能源的是（ ）
A．氢能 B．石油
C．太阳能 D．地热能
11．（2023·河北廊坊·一模）下列分类正确的是（ ）
A．化石燃料：煤、石油、生物质能
B．绝缘体：石墨、橡胶、玻璃
C．合金：水银、硬铝、焊锡
D．人体中微量元素：铁、锌、氟
12．（2023·湖北武汉·模拟预测）生活中处处有化学。下列说法不正确的是（ ）
A．稀有气体可制成多种用途的电光源 B．活性炭可用于水的净化
C．化石燃料是可再生能源 D．用熟石灰改良酸性土壤
13．（2023·江西赣州·模拟预测）2022年北京冬奥会期间，为实现“绿色奥运”的理念，使用的最理想车用燃料（ ）
A．酒精 B．汽油
C．天然气 D．氢气
14．（2023·江苏苏州·二模）下列实验方案不能达到目的的是（ ）
A．检验：用高锰酸钾溶液检验CO2中是否混有SO2
B．除杂：用浓硫酸除去NH3中混有的少量水蒸气
C．鉴别：用水鉴别NaOH固体和NH4NO3固体
D．制备：实验室用锌粒和稀硫酸制备少量H2
15．（2023·广西南宁·模拟预测）近期，我国科学家成功研制出天然气(主要成分为甲烷)在液态锡催化作用下的高效制氢设备，该设备发生反应的微观原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．甲烷是由碳原子和氢分子构成 B．反应前后液态锡的质量和化学性质不变
C．甲烷中碳元素转化成碳单质，可用于制造高级炭黑 D．该反应的生成物的粒子个数比为1：2
16．（2023·云南昆明·模拟预测）根据如图装置，结合所学化学知识回答下列问题。
(1)请写出图中标号①仪器的名称： 。
(2)实验室制取氢气如需随时控制生产气体的量并节约药品，发生装置最好选用 （填编号）；反应的化学方程式是 。若用F收集氢气，瓶中装满水，气体从 （填a或b）口通入。
(3)通常瓦斯气体可能含有CO、、等气体。为确定该气体是否含有这三种气体中一种或几种，小组组长初步设计了如下实验方案供大家讨论：
（已知：）
①实验装置A的作用是 。
②同学乙认为，若装置C中CuO变红，则除了甲烷与CuO可能发生反应外，还可能发生的反应的物质是 ；
③同学丙认为，欲通过D装置中浓硫酸因吸收水分而增重，说明混合气体中含有的思路不严密，认为需要在 （填序号）间再增加一个D装置，才能证明含有；
17．（2023·江苏苏州·二模）氢气是一种重要的化学物质。
(1)下图为丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程的流程图。请分析过程，回答下列问题。
①图中太阳能、水能、生物质能属于 能源（填“可再生”或“不可再生”）。
②常采用的储氢方式是将氢气直接加压储存在由某种铝镁合金制造的储氢罐中备用，请从微粒的角度解释加压储存氢气的原理 。
③通常情况下沼气发生器中产出的沼气，甲烷占比只有55%左右，其余大部分为二氧化碳。工程利用全国首台甲烷化装置在一定条件下将沼气中的二氧化碳转化为甲烷，进一步提纯了天然气。写出甲烷化装置中发生反应的化学方程式 ，此反应为 反应（填“吸热”或“放热”）。
④生物质天然气经管道输送到各居民厨房，若在做饭的过程中发现燃气灶的火焰呈黄色，锅底出现黑色，此时你需要将燃气灶进风口调 （填“小”或“大”）。
(2)小力同学制取氢气时把稀硫酸换成了稀盐酸，实验中看到收集到的气体中有白雾并闻到了刺激性气味。其他同学对他收集的气体成份产生了疑问，于是，小力同学进行了下列探究：
【提出问题】锌粒与稀盐酸反应收集到的气体成分是什么？
【查阅资料】无水硫酸铜是白色粉末，易吸水变蓝，遇无明显现象。
【猜想假设】
①猜想一：该气体为、；猜想二：该气体为、；猜想三：该气体为 。
②小力同学认为猜想一不成立，理由是 。
【实验探究】小力同学将收集的气体分别通入无水硫酸铜固体、灼热的氧化铁粉末、硝酸银溶液，发现无水硫酸铜固体变蓝，氧化铁粉末（变黑）．硝酸银溶液中产生白色沉淀，由此得出结论，猜想 正确。
【反思拓展】小力同学欲通过下图装置除去中含有一种杂质气体，请写出瓶中发生反应的化学方程式 。
18．（2023·安徽亳州·模拟预测）根据国家有关要求，自2023年4月1日起，在全国范围内停止生产和销售不符合国VIB标准的车用汽油。车用乙醇汽油是将变性燃料乙醇和汽油以一定比例混合而成的一种汽车燃料，我国许多城市现已推广使用。乙醇燃烧的反应原理为 。
(1)使用乙醇汽油的优点是 。
(2)计算：18.4kg乙醇完全燃烧后，产生二氧化碳的质量。
19．（2023·广西南宁·模拟预测）阅读下列短文，回答下列问题。
新能源汽车按照电池种类的不同可以分为镍氢电池动力汽车、锂电池动力汽车和燃料电池动力汽车。镍氢电池具有大功率、快速充放电等优点，但也有成本高，自放电程度大等不足，锂电池在整个充放电过程中，锂离子往返于正负极之间实现能量的转化。锂电池月自放电率仅为6％～8％，远低于镍氢电池。质子交换膜燃料电池是燃料电池中的一种，其工作原理是在催化剂的作用下，氢气、氧气分别在各自电极发生电离后生成水，并释放出能量。由于质子交换膜燃料电池以铂族贵金属作电催化剂，燃料净化程度要求高，并且只能用热水回收余热，所以并未广泛应用。
(1)锂离子符号是 ；
(2)常见的化石燃料包括煤、石油、 ；
(3)质子交换膜燃料电池可实现零排放，其工作原理中的反应是将 能转化为电能；
(4)下列说法中正确的是___________(填字母序号)；
A．电池属于无害垃圾，可以随意丢弃
B．锂电池月自放电率高，远高于镍氢电池
C．镍氢电池汽车具有大功率、快速充放电等优点
D．质子交换膜燃料电池电源是一种清洁的绿色环保电源
(5)现有一种锂离子二次电池，其工作原理如图。放电时生成的Li2CO3固体和碳储存于碳纳米管中。放电时，含有锂离子的有机溶液池内发生反应的化学方程式是 。
20．（2023·广西南宁·模拟预测）中国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，即通过各种方式抵消排放CO2的量，重新实现碳平衡。如图是碳循环和碳中和策略的示意图。
(1)下列做法符合碳达峰、碳中和这一主题的做法是 （填序号）；
①大力植树造林
②减少用煤炭为燃料，尽量多用天然气
③使用一次性木筷就餐
④少开私家车，尽量乘坐公共交通工具
(2)人类进入工业化社会后，化石燃料的大量使用是碳平衡被破坏的主要原因之一，对此可采取的碳中和策略有 ；
(3)要实现我国政府提出的目标，“碳中和”除图中策略外，还可采取如下措施：
①碳减排：
使用氢能源汽车可以有效减少二氧化碳的排放。单质硼B可与水反应制取氢气，同时生成B(OH)3，则B(OH)3中B的化合价为 ；
②碳“捕捉”与封存：
碳“捕捉”可用氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠和水，写出该反应的化学方程式： 。
21．（2023·江苏扬州·二模）“碳中和”是指排出的CO2或温室气体被植树造林、节能减排等形式抵消。减少CO2排放的有效措施包括二氧化碳的捕集、利用与封存和开发可再生能源等。2020年10月15日我国千吨级液态太阳燃料合成(“液态阳光”)示范项目在兰州成功运行，该项目使用了三个基本技术：太阳能光伏发电、电解水制氢气、二氧化碳在一定条件下与氢气反应得到绿色液体燃料甲醇(CH3OH)首次将太阳能规模转化为液体燃料。“液态阳光”生产过程如图1所示。
(1)①下列有关说法正确的是 (填字母)。
A．电解水将电能转化为化学能
B．燃煤脱硫有利于实现“碳中和”
C．积极鼓励植树造林，降低空气中CO2含量
D．“液态阳光”项目实现了从无机物到有机物的转化
②“液态阳光”生产过程中反应Ⅱ的化学方程式为 ，理论上反应1消耗的H2O中氢元素质量 反应Ⅱ生成的甲醇中氢元素质量(选填“＞”、“＜”或“=”)。
(2)一种捕集烟气中CO：的过程如图2所示。
①“吸收”时反应的化学方程式为 。
②“转化”后得到的液体温度明显高于室温，可能的原因是 。
③下列溶液中，同样能用于“捕捉”CO2的是 。(填字母)
A．CaCl2溶液 B．CuSO4溶液 C．氨水
④在整个捕集过程中，可以循环利用的物质是 。
(3)开发利用氢能源是世界各国达成碳减排目标的关键。
利用甲烧(CH4)和水蒸气催化重整制氢，主要在500℃以上发生下列反应：a：CH2+H2O=CO+3H2；b：CO+H2O=CO2+H2。
①提纯氢气的方法之一是使用金属膜透氢，微观过程如图3所示，从微观角度描述该过程 。
②提纯氢气还可以用CaO作为吸附剂吸收除去CO2。
使用一段时间后氧化钙会转化为碳酸钙而失效。失效的吸附剂经煅烧可再次投入使用，但经多次循环后，吸附效果仍会降低，固体结构变化如图4所示，请分析吸附剂效果降低的原因是 。
22．（2023·上海徐汇·一模）氧化钙是一种重要的化工原料，制备氧化钙有以下两种方法。
方法一：煅烧石灰石。
方法二：电解水制氢联合制备氧化钙和甲醇(化学式)，制备流程如下图所示。
(1)煅烧过程中发生反应的化学方程式是 。
(2)例举一种绿色能源 。
(3)写出电解水的化学方程式 ，生成氢气的电极连接的是电源 (选填“正极”或“负极”)。
(4)反应1中消耗氢气和碳酸钙的物质的量相等，物质X的化学式为 。
(5)甲醇(化学式)中氢元素与氧元素的质量比为 。反应2属于化合反应，写出反应2的化学方程式 。
(6)方法二理论上制得氧化钙和甲醇的物质的量之比为 。
(7)对比两种制备方法，方法二的优点除了利用绿色能源之外，请再写出一条优点 。
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