第七单元 课题2 燃料的合理与开发（含解析）—2022-2023学年九年级化学上册最新命题导向假期培优

第七单元 燃料及其利用
课题2 燃料的合理与开发
一、单选题
1.将甲烷在高温等条件下转化为其它有机物是重要的研究课题，某研究发现使用特殊催化剂(CeO2、Cu2O、Cu的混合物)，在反应混合物中加入乙能够更有效地将甲烷转化为丙，该反应原理如下图所示，下列说法错误的是 ( )
A.甲烷是天然气的主要成分 B.丙的化学式是CH3OH
C.乙是氧化物 D.参加反应的甲和乙的质量比是1：1
2.食品包装中的保鲜卡采用纸片为载体，浸渍吸附食用酒精等制作而成。下列关于酒精的说法不正确的是 ( )
A.酒精属于无机物 B.酒精的化学式是C2H5OH
C.酒精具有可燃性 D.酒精可以由高粱、玉米等发酵制得
3.以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图所示。下列叙述不正确的是 ( )
A.过程Ⅰ中的能量转化形式是太阳能转化为化学能
B.过程Ⅰ中每消耗116gFe3O4可以产生16g氧气
C.过程Ⅱ的化学反应方程式为
D.铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点
4.植物的光合作用可表示为：CO2 +H2OX + O2。根据以上信息，下列有关说法错误的是 ( )
A.X中一定含有碳、氢元素 B.植物的光合作用是空气中O2的主要来源
C.该反应中太阳能转化为热能 D.CO2参与光合作用，可用作温室肥料
5.火箭用偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮反应生成氮气、二氧化碳和水并释放能量，推动火箭升空。下列有关该反应的说法正确的是 ( )
A.偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮反应是吸热反应
B.该反应方程式表示为：
C.该反应中生成物对环境没有污染
D.该反应中生成氮气和二氧化碳的计量数比为1:2
6.氢气是未来最理想的能源之一。下列关于氢气的叙述中不合理的是 ( )
A.电解水制取氢气，方便快捷、成本较低
B.氢气燃烧产物只有水，可以循环使用
C.实验室可用金属锌与稀硫酸反应制取氢气
D.氢气是最轻的气体，可以用来填充气球
7.近日，吉林省能源局印发《吉林省电力发展“十四五”规划》，大力发展清洁能源发电项目，下列做法不符合该环保理念的是 ( )
A.潮汐能发电 B.水力发电 C.火力发电 D.风力发电
8.鉴别氢气、一氧化碳和甲烷三种气体可以根据 ( )
A.颜色 B.溶解性 C.气味 D.燃烧后产物
9.开发和利用新能源是解决能源危机的重要方法。下列属于不可再生能源的是 ( )
A.太阳能 B.石油
C.风能 D.地热
10.树立环保意识，践行环境友好生活方式。下列做法中，不利于环境保护的是 ( )
A.减少自驾燃油汽车出行 B.露天焚烧农作物的秸秆
C.开发利用氢能等新能源 D.植树造林扩大绿化面积
11.煤、石油、天然气是重要的化石燃料。下列关于化石燃料的叙述错误的是 ( )
A.将煤隔绝空气加热可制得焦炭 B.石油分馏利用各物质的沸点不同进行分离
C.石油是一种化工产品 D.煤、石油、天然气是不可再生能源
12.安岳天然气净化厂项目位于安岳县人和镇文寨村，2022年10月底一期竣工投产，具备年处理天然气20亿立方米。天然气的主要成分是甲烷，其燃烧的微观示意图如下图所示。下列有关说法不正确的是 ( )
A.欲使甲烷充分燃烧，应提供适当过量的空气
B.甲烷燃烧需要点燃，说明甲烷燃烧是吸收热量的反应
C.图示可知该反应前后分子个数没有变化
D.图示可知化学反应中原子的种类没有发生变化
二、实验题
13.我国科学家研制了一种新型催化剂，实现了甲烷向重要化工原料甲醇的高效转化。反应过程的微观示意图如图所示。
(1)该反应涉及______种单质，反应前后催化剂的化学性质______。
(2)该反应的化学方程式为______。
(3)反应物中的一种气体可供呼吸。利用如图中的电解水装置制取时，它会在______管(填字母)中产生。电解水中发生反应的化学方程式为______。
(4)主要成分为的燃料是______(多选，填字母)。
a.煤 b.沼气 c.天然气 d.乙醇汽油
14.天然气是一种比较清洁的化石能源，主要成分为甲烷(化学式为CH4)，现对甲烷的制取、性质、应用做以下研究。查阅资料得：①通常状况下，甲烷是一种无色无味难溶于水的气体，密度比空气小：②实验室中常用无水醋酸钠(CH3COONa)和氢氧化钠两种固体药品，研磨均匀混合，通过加热制取甲烷，同时还生成碳酸钠。请回答相关问题：
(1)图中仪器a的名称是______。
(2)实验常用B装置制取氧气，发生反应的化学方程式是______。
(3)A～E中，可用于制取并收集甲烷的装置为______。(填字母)
(4)用装置G收集了一瓶纯净的甲烷气体，在装置H中进行燃烧实验，可用水将G中气体压出，通H中，则水应从______端(选填“m”或“n”)注入更好。
(5)点燃后，干冷烧杯内壁看到的现象是______，同时还生成二氧化碳气体，试写出甲烷燃烧的化学方程式______。
(6)利用装置C制取二氧化碳的优点是______，反应的化学方程式为______。
三、科普阅读题
15.阅读下列科普短文。
气候变化是人类面临的巨大挑战，世界各国以全球协约的方式减排温室气体。中国政府提出在2060年前实现“碳中和”。“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消人类生产生活产生的二氧化碳等温室气体，实现正负抵消，达到相对“零排放”。
影响二氧化碳排放的主要因素是人类消耗的化石能源急剧增加，排入大气中的二氧化碳增多。我国近年部分行业二氧化碳年排放量如图所示：
氢气代替化石燃料能有效减少二氧化碳排放。目前已有多种制取氢气的技术，其中硼氢化钠水解制氢法具有储氢量高、使用安全等优点。“碳捕获和碳封存”也可以减少二氧化碳排放，“碳封存”可从大气中分离出二氧化碳将其压缩液化泵入地下长期储存。
依据文章内容，回答下列问题：
(1)“碳中和”战略的实施有利于控制______。
(2)工业行业大类中，______行业CO2年排放量最多。
(3)石油化工行业中天然气(主要成分是CH4)完全燃烧的化学方程式为______。
(4)“碳封存”可将CO2压缩至地下储存，其原因是______(从微观角度解释)。
16.阅读下列短文并回答问题。
“碳中和”是指人类活动的碳排放通过森林碳汇和人工手段加以捕集、利用和封存，使排放到大气中的温室气体净增量为零。目前，CO2捕集技术的关键是将CO2从排放物中分离出来。分离方法主要分为物理吸收法和化学吸收法。物理吸收法中的一种是用活性炭等对CO2进行吸附性吸收。化学吸收法中的吸收剂主要有钙基吸收剂(钙基吸收过程如1图所示)等。
分离后的CO2可用来制取甲醇(CH3OH)，在实际生产中，CH3OH的产率除受浓度、温度、压强等因素影响外，还受催化剂CuO质量分数的影响(如2图所示)。我国科学家们提出“液态阳光”概念，即将太阳能转化为可稳定存储并且可输出的燃料，实现燃料零碳化。
(1)天然气的主要成分甲烷完全燃烧的化学方程式为________。
(2)检验烟道气中含有二氧化碳的方法是________(用化学方程式解释)。
(3)吸热反应器中发生分解反应，且各元素化合价不变，则A的化学式为_______。
(4)下列说法正确的是 (填字母)。
A.碳中和中的“碳”指的是碳单质 B.控制化石燃料的使用可减少碳排放
C.碳中和指的是没有碳排放 D.“液态阳光”将实现燃料零碳化
(5)将二氧化碳用来制取甲醇(CH3OH)，还需要添加的元素是_______。
(6)为使甲醇(CH3OH)的产率最高，催化剂CuO的质量分数应控制在_______。
17.阅读下列科普短文。
化石能源是目前应用最广泛的能源，但储量有限，不可再生。随着科技进步，全球能源结构也正在向多元、清洁、低碳转型。图 1 是世界能源在近 200 年内的变化趋势。
从图中可见，天然气水合物将成为化石燃料的替代能源。天然气水合物俗称“可燃冰”，是由天然气与水在低温高压条件下结晶形成的具有笼状结构的类冰状结晶化合物，其分子结构见图 2，主要分布于陆地永久冻土层或深达千米的海底。可燃冰具有燃烧值高、污染小、储量大等特点。标准状况下，1m3可燃冰可释放出 164m3天然气和 0.8m3的水，能量密度是天然气的 2～5 倍、是煤的 10 倍。单位体积的可燃冰燃烧放出的热量远远大于煤、石油和天然气。虽然可燃冰有着诱人的前景，但可燃冰非常不稳定，改变低温高压的条件就会泄漏，它比二氧化碳带来的全球升温高 10～20 倍，所以目前对可燃冰的开采仍处于试验阶段。2017 年，中国成为世界上第一个连续海上开采可燃冰时间最长、产气量最大的国家，将推动世界能源利用格局的改变。
依据文章内容回答下列问题：
(1)比较 2000、2025 和 2050 年能源结构中的化石能源，所占比例降低的是 。
A.煤 B.石油 C.煤和石油 D.煤、石油和天然气
(2)从组成上，可燃冰一定含有的元素是 。
A.碳元素 B.氢元素 C.碳元素和氢元素 D.碳元素、氢元素和氧元素
(3)下列说法不正确的是 (本题为双选)。
A.科技进步会促进能源的合理利用 B.可燃冰能燃烧，说明水具有可燃性
C.开采可燃冰时，甲烷泄漏会造成温室效应 D.可燃冰就是固态甲烷
(4)甲烷燃烧的化学方程式为___________。
试卷第6页，共6页
试卷第5页，共6页
【参考答案及解析】
1.D
【分析】由图可知，该反应是甲烷和水在催化剂的作用下反应生成甲醇和氢气，该反应的化学方程式为：。
【详解】A、甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的化石燃料，此选项正确；
B、由图可知，每个丙分子由1个碳原子、1个氧原子、4个氢原子构成，故丙的化学式是：CH3OH，此选项正确；
C、氧化物是指某一化合物组成中只含两种元素，且其中一种一定为氧元素。由图可知，物质乙是由H、O两种元素组成，且其中一种元素是氧元素，属于氧化物，此选项正确；
D、由化学方程式可知，参加反应的甲和乙的质量比是：16:18=8:9，此选项错误。
故选D。
2.A
【详解】A、酒精化学式为C2H5OH，是含碳的化合物，属于有机物，故该项说法错误；
B、酒精是由碳元素、氢元素和氧元素组成的化合物，化学式为C2H5OH，故该项说法正确；
C、酒精能用作燃料，具有可燃性，故该项说法正确；
D、酒精可通过高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏而得到，属于可再生能源，故该项说法正确。
故选A。
3.B
【详解】A、过程Ⅰ中需要消耗太阳能以促使四氧化三铁分解为氧化亚铁和氧气，过程中太阳能被转化为化学能，不符合题意；
B、设过程Ⅰ中每消耗116gFe3O4可以产生氧气质量为x，则
，故可得到8g氧气，符合题意；
C、过程Ⅱ的反应即氧化亚铁与水反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为，不符合题意；
D、整个循环过程中，四氧化三铁循环往复，整个反应可看做水在太阳能作用下分解为氢气和氧气，且氢气和氧气在不同阶段生成，故其具有节约能源、产物易分离等优点，不符合题意；
故选B。
4.C
【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含C、H、O元素，生成物中含氧元素，故X中一定含C、H元素，故选项说法正确；
B、植物的光合作用吸收二氧化碳，放出热量，故植物的光合作用是空气中氧气的主要来源，故选项说法正确；
C、该反应中，是将太阳能转化为化学能，故选项说法不正确；
D、二氧化碳是植物光合作用的原料，可作气体肥料，故选项说法正确。
故选C。
5.C
【详解】A、偏二甲肼和四氧化二氮反应生成氮气、二氧化碳和水并释放能量，推动火箭升空，即偏二甲肼和四氧化二氮反应是放热反应，选项错误；
B、偏二甲肼和四氧化二氮反应生成氮气、二氧化碳和水，则反应的化学方程式写为：C2H8N2+2N2O4=3N2+2CO2+4H2O，选项错误；
C、偏二甲肼和四氧化二氮反应生成氮气、二氧化碳和水，生成物氮气、二氧化碳和水都是空气的组成成分，不会污染环境，选项正确；
D、由化学方程式可知，该反应中生成氮气和二氧化碳的计量数比为3：2，选项错误。
故选C。
6.A
【解析】略
7.C
【详解】A、潮汐发电，过程中不产生任何污染物，符合环保理念，故A不符合题意；
B、水力发电，过程中不产生任何污染物，符合环保理念，故B不符合题意；
C、火力发电，发电过程需要燃烧化石燃料，会产生有害物质，不符合环保理念，故C符合题意；
D、风力发电，过程中不产生任何污染物，符合环保理念，故D不符合题意；
故应选C。
8.D
【详解】A、 氢气、一氧化碳和甲烷均是无色气体，所以根据颜色无法鉴别，故选项说法错误；
B、氢气、一氧化碳和甲烷都不溶于水，所以根据溶解性无法鉴别，故选项说法错误；
C、氢气、一氧化碳和甲烷都没有气味，所以根据气味无法鉴别，故选项说法错误；
D、氢气燃烧生成水，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，所以可用冷而干燥的小烧杯和澄清的石灰水检验生成物进行区分；点燃气体，如果烧杯有水雾产生，说明气体是氢气或甲烷，无水雾的是一氧化碳；向小烧杯内倒入澄清石灰水，能使澄清石灰水变浑浊气体是甲烷，无明显现象的是氢气，现象不同，可以鉴别，故选项说法正确。
故选D。
9.B
【详解】A、太阳能属于可再生能源，故A不符合题意；
B、石油要经过很长时间才能形成，属于不可再生能源，故B符合题意；
C、风能属于可再生能源，故C不符合题意；
D、地热能属于可再生能源，故D不符合题意。
故选B。
10.B
【详解】A、减少自驾燃油汽车出行，能节约能源，且减少污染，有利于环境保护，该选项不符合题意；
B、焚烧农作物的秸秆会产生有害物质，不利于环境保护，该选项符合题意；
C、开发利用氢能等新能源，能减少有害物质的产生，有利于环境保护，该选项不符合题意；
D、植树造林扩大绿化面积，有利于环境保护，该选项不符合题意。
故选B。
11.C
【详解】A.将煤隔绝空气加热可制得焦炭、煤焦油和焦炉煤气，故A正确；
B.石油分馏利用各物质的沸点不同进行分离，可以得到汽油、煤油、柴油等，故B正确；
C.石油不是化工产品，它是化工产品的原料，故C错误；
D.煤、石油、天然气属于化石燃料，是不可再生能源，故D错误。
故选：C。
12.B
【分析】图中表示的反应为：甲烷与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳、水，反应的化学方程式为：。
【详解】A、为了使甲烷充分燃烧，需提供过量的氧气，使甲烷中的碳元素与氧元素结合成二氧化碳，若氧气不足，则可能生成一氧化碳，A表述正确，但不符合题意；
B、燃烧是放热反应，B表述错误，符合题意；
C、由化学方程式可知，1个甲烷分子与2个氧分子反应，生成1个二氧化碳分子、2个水分子，反应前后，分子个数不变，都是3，C表述正确，但不符合题意；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类不发生变化，D表述正确，但不符合题意。
故选B。
13.(1)2##两##二 不变
(2)CH4+H2+O2CH3OH+H2O
(3)B 2H2O2H2↑+O2↑
(4)bc
【详解】(1)由反应过程的微观示意图可知，图中涉及物质为甲烷、氧气、氢气、水和甲醇，氧气和氢气属于单质，甲烷、水和甲醇属于化合物，故该反应涉及2种单质；化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不变。
(2)由反应过程的微观示意图可知，该反应为甲烷和氧气、氢气在催化剂的作用下反应生成甲醇和水，该反应的化学方程式为：；
(3)氧气能供给呼吸，在电解水实验中“正氧一、负氢二”，B管与正极相连，产生的是氧气，水在通电条件分解生成氢气和氧气，故电解水中发生反应的化学方程式为：；
(4)a、煤的主要成分是碳，不符合题意。
b、沼气的主要成分是甲烷，符合题意。
c、天然气的主要成分是甲烷，符合题意。
d、乙醇汽油是由乙醇和汽油混合而成，不含甲烷，不符合题意。
故选：bc。
14.(1)分液漏斗
(2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑
(3)BE或BF
(4)m
(5)有水珠出现 CH4+2O2CO2+2H2O
(6)可以控制反应的发生和停止 2HCl+CaCO3＝CaCl2+H2O+CO2↑
【详解】(1)a为加入液体的分液漏斗；故答案为：分液漏斗；
(2)B为固体加热发生装置，可选高锰酸钾或者氯酸钾与二氧化锰制取氧气，高锰酸钾在加热条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氯酸钾在二氧化锰催化作用下加热反应生成氯化钾和氧气，所以化学方程式为或；
(3)实验室中常用无水醋酸钠(CH3COONa)和氢氧化钠两种固体药品，研磨均匀混合，通过加热制取甲烷，反应物为固体，且需要加热，故选B为发生装置，甲烷难溶于水，可以用排水法收集，密度比空气小，可以用向下排空气法收集，故选E或F为收集装置；故答案为：BE或BF。
(4)氧气不易溶于水，先在顶部聚集，所以气体从短口排出，水从长口m进入；故答案为：m。
(5)甲烷燃烧生成水，所以在内壁看到水珠；甲烷和氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳和水，化学方程式为；
(6)C可以关闭止水夹，改变内部压强变化，实现固液是否分离，从而控制反应是否发生，实验室常用大理石或石灰石与稀盐酸反应来制取二氧化碳，大理石和石灰石的主要成分是碳酸钙，盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为；
15.(1)CO2等温室气体排放
(2)钢铁
(3)CH4+2O2CO2+2H2O
(4)CO2分子间隔较大，容易被压缩
【详解】(1)“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消人类生产生活产生的二氧化碳等温室气体，则“碳中和”战略的实施有利于控制CO2等温室气体排放；
(2)根据图表信息可知工业行业中钢铁行业CO2年排放量最多；
(3)甲烷与氧气完全燃烧生成二氧化碳与水，化学反应方程式为：CH4+2O2CO2+2H2O；
(4)CO2为气体，气体分子之间的间隙较大，容易被压缩，则CO2可以被压缩储存在地下。
16.(1)
(2)
(3)CaCO3
(4)BD
(5)氢元素##H
(6)50%
【详解】(1)甲烷和氧气在点燃条件下完全燃烧生成二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：，故填：。
(2)检验二氧化碳的方法是把气体通入澄清石灰水，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，该反应的化学方程式为：，故填：。
(3)由图可知吸热反应器中发生分解反应的生成物是CaO和CO2，且各元素化合价不变，则A的化学式为CaCO3，故填：CaCO3。
(4)A.碳中和中的“碳”指的是二氧化碳，故A错误；
B.化石燃料的燃烧可排放二氧化碳，所以控制化石燃料的使用可减少碳排放，故B正确；
C.“碳中和”是指人类活动的碳排放通过森林碳汇和人工手段加以捕集、利用和封存，使排放到大气中的温室气体净增量为零，并不是没有碳排放，故C错误；
D.我国科学家们提出“液态阳光”概念，即将太阳能转化为可稳定存储并且可输出的燃料，实现燃料零碳化，故D正确。
故选：BD。
(5)甲醇(CH3OH)由碳、氢、氧三种元素组成，二氧化碳( CO2)由碳、氧两种元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以将二氧化碳用来制取甲醇(CH3OH)，还需要添加的元素是氢元素，故填：氢元素或 H。
(6)由图可知，甲醇(CH3OH)的产率最高，催化剂CuO的质量分数为50%，所以为使甲醇(CH3OH)的产率最高，催化剂CuO的质量分数应控制在50%，故填：50%。
17.(1)C
(2)D
(3)BD
(4)
【详解】(1)由图1可知，比较2000、2025和2050年能源结构中的化石能源，所占比例降低的是煤、石油。故选C；
(2)天然气水合物俗称“可燃冰”，是由天然气与水在低温高压条件下结晶形成的具有笼状结构的类冰状结晶化合物，从组成上，可燃冰一定含有的元素是C、H、O，故选D。
(3)A、科技进步会促进能源的利用，说法正确；
B、可燃冰能燃烧，不说明水具有可燃，可燃冰不是水，说法错误；
C、开采可燃冰时，甲烷泄露会造成温室效应，说法正确；
D、可燃冰是固态甲烷水合物，不是固态甲烷，说法错误。
故填：BD。
(4)甲烷与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳和水，甲烷燃烧的化学方程式为 。