11.2化学与可持续发展同步练习 人教版化学九年级下册

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11.2化学与可持续发展
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列措施中有利于社会发展与环境保护的是
A．大力发展火力发电 B．就地焚烧处理生活垃圾
C．使用新能源公交车 D．建高烟囱排放工厂废气
2．电解饱和食盐水的化学方程式为。下列有关说法不正确的是
A．氢氧化钠俗称苛性钠
B．该反应中只有一种元素的化合价发生改变
C．参加反应的NaCl和的质量比为117:36
D．反应中产生的氢气可作为理想的清洁燃料
3．构建人类命运共同体，促进人与自然和谐共生。下列叙述不符合这一主题的是
A．减少使用化石燃料，开发利用清洁能源
B．倡导低碳生活，少开私家车
C．大力开采矿物资源，加快经济发展
D．分类回收塑料，防止白色污染
4．跨学科实践活动激发了学生的创新思维，培养了学生的实践能力和合作能力。下列跨学科实践活动所涉及的化学知识正确的是
A．微型空气质量“检测站”测空气污染物含量——二氧化碳是空气污染物
B．水质检测和用小卵石与活性炭自制简易净水器——净化后得到直饮纯水
C．调查家用燃料的变迁与合理使用——未来燃料要清洁、易调控、热值高
D．橡皮泥制作甲烷(CH4)分子结构模型——甲烷由碳原子和氢原子构成
5．深圳发布《深圳市野生动植物保护规划》，提出“以高品质生态环境支撑高质量发展”。以不做法不利于此目标实现的是
A．分类回收处理生活垃圾 B．开发及推广使用新能源汽车
C．提倡燃煤供应工业用电 D．研发新工艺捕集二氧化碳
6．化学学科与人类生活和社会发展关系密切。下列说法正确的是
A．化学与安全：在煤炉上放一壶水，能防止一氧化碳中毒
B．化学与社会发展：使用乙醇汽油可以节约石油资源
C．化学与健康：加铁酱油中的“铁”是指铁单质
D．化学与环境：工业产生的“三废”和汽车尾气未经处理直接排放
7．2025年世界环境日的主题为“珍爱地球，人与自然和谐共生”，旨在倡导人类尊重自然、应自然、保护自然，共同守护地球家园。下列做法不利于践行该主题的是
A．露天焚烧垃圾，快速处理废弃物
B．养成节水节电习惯，践行绿色低碳生活
C．开发使用风能、太阳能等清洁能源
D．垃圾分类回收，提高资源循环利用率
8．广州生态环境园采用生物酶法将地沟油加工成生物柴油。下列有关说法正确的是
A．该过程中只发生了物理变化
B．地沟油可以食用，对身体无害
C．生物柴油与石油类似，都属于纯净物
D．该工艺有利于优化能源消费结构
9．能源是人类文明进步的基础和动力。下列属于可再生能源的是
A．煤 B．石油 C．乙醇 D．天然气
10．2022年初至今，德尔塔、奥密克戎高传染病毒至第三波疫情爆发、地区战争爆发！虽然我们的生活也因此遭受影响，但何其有幸生于华夏！我们一定会充分利用科学知识战胜困难。下列在生活事件中不能体现化学对人类贡献的是

A．大力研发合成新药物，治疗新冠肺炎
B．通过政府财政补贴，缓解民生问题
C．大力研发合成新材料，摆脱特种材料的依赖（如“金属镍”）
D．大力开发新能源，去化石能源化，逐渐化解能源危机
二、非选择题
11．我国提出在2060年前实现“碳中和”，充分体现了解决气候问题的大国担当。原理如图：
(1)观察图1，自然界中消耗二氧化碳的途径有 （写一条即可）。
(2)调查发现，我国的碳排放80%以上来自能源使用。要减少工业排放二氧化碳对环境的影响，下列措施可行的是______（填字母）。
A．严禁使用化石燃料
B．开发新能源，如氢能等
C．捕集能源使用过程中生成的二氧化碳，进行封存处理
(3)化石能源包括：煤、 、天然气，天然气燃烧的化学反应方程式为： 。
(4)一种纳米纤维催化剂可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇是实现“碳中和”的一个研究方向其微观示意图如图所示：
该反应的化学方程式为： 。
12．请回答下列问题。
(1)节约用水是每个公民的义务，我们应该提倡以下方式中的 （填字母序号）。
a．用淘米水、洗菜水浇花冲厕所
b．不间断地放水洗衣服
c．洗手后及时关上水龙头
(2)节约用水、防止水污染应成为我们的自觉行为。下列叙述正确的是 （填字母序号）。
a．生活中养成良好的用水习惯，尽可能充分利用每一滴水
b．为了改善水质，可以向其中加入大量的净水剂和消毒剂
c．大量使用农药、化肥可以提高农作物产量，对天然水体没有影响
13．阅读下面科普短文并回答问题。
从空间站在轨实验，到嫦娥六号月背采样，我国在航天领域不断崛起和迅猛发展，彰显了中国航天技术的强大实力。航天科技的进步，化学发挥着不可替代的作用。
I.生命保障：空间站内，用特种活性炭除去气体中的异味和微量有害物质，为航天员提供舒适、健康的环境；由棉、羊毛和聚氯乙烯等材料制作而成的多层结构舱外航天服，保障航天员舱外活动的安全。
II.动力系统：部分运载火箭装载的燃料和助燃剂分别是偏二甲肼（）和四氧化二氮（），二者接触即可发生反应：，释放出强大的能量将载人飞船送入预定轨道。
III.新型材料：飞船返回舱进入大气层时会与空气产生剧烈摩擦，表面温度可达数千摄氏度。返回舱外层的复合材料涂层能在高温时保护舱体，并防止过多的热量传递到返回舱内部，确保舱内航天员和各种仪器设备的安全。
(1)舱外航天服的制作材料中，属于有机合成材料的是________（填字母）。
A．棉 B．羊毛 C．聚氯乙烯
(2)在偏二甲肼和四氧化二氮的反应中，氮元素的化合价是否发生改变？ （填“是”或“否”）。
(3)飞船返回舱外层的复合材料涂层具有的性能是 （写一条即可）。
14．空气污染有关的三大问题： 、 和 的破坏。
15．结论：化学反应在生成新物质的同时还伴随着 的变化，而 的变化通常表现为 的变化：
（1）放热现象，如 的反应， 的反应， ；
（2）吸热现象，如 的反应， 的反应。
16．下图所示为实验室中常见气体制备、净化、干燥、收集和进行实验探究的部分仪器，某化学小组的同学欲利用其进行下列化学实验。

试回答下列问题：
(1)在实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰来制备并收集干燥的氧气。
①仪器a的名称为 ，仪器b的名称为 。
②上述制取氧气的化学方程式为 。
③若用向上排空气法收集氧气，验证收集已满的方法是 。
(2)金属锌和稀硫酸（H2SO4）反应能生成硫酸锌（ZnSO4）和氢气，实验室常用此反应来制取氢气。
①制取气体之前，一定要先检查 ；若用排空气法收集氢气，可选装置 （填装置序号）。
②在点燃氢气前，一定要先检验氢气的 ，以免发生危险。
17．氢能是一种清洁能源，氢气的生产和储存是科学研究的重要方向。
目前制氨的方法主要有化石能源制氢和电解水制氢。由化石能源（煤、天然气）制得的中含有，利用液氮的低温可将液化分离，从而获得纯净的氢气。电解水法制氢的能量转化如图所示，可用于核能发电，氢是一种原子核中有1个质子和2个中子的原子。氢气的储存有物理储氢和化学储氢。化学储氢材料研发是当下科技研究的热点之一。

(1)下列有关氢能的说法不正确的是______。
A．氢气的燃烧产物无污染，所以氢能是一种清洁能源
B．利用太阳能发电并电解水制氢可实现二氧化碳零排放
C．现阶段氢能已经能完全替代化石能源
(2)利用液氮的低温能将H2与CO分离，说明氢气的沸点比CO的沸点 。
(3)氚属于 元素的一种原子。下列示意图能表示氚原子的是 （填序号）。

(4)我国科学家发明了一种利用铈的氧化物将甲烷中的氢转化为氢气的工艺（原理如题图所示）。

①反应器Ⅰ中的化学反应方程式为 。
②当甲烷的转化率（）为80%时，理论上1.0t甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的总质量是 吨？
18． 氧气和氧的化合物在工农业生产、生活中有广泛的应用。
（一）工业制O2
(1)工业上根据氧气和氮气的 不同，将液态空气分离得到氧气。工业上制取氧气的过程是 （“物理变化”或“化学变化”）
(2)揭开盛有液态空气的容器盖，将燃着的木条置于瓶口上方，可观察到 （填字母）。
A．木条熄灭 B．木条燃烧更旺
（二）生活中的O2
(3)某家庭制氧机上有湿化瓶装置。人吸氧时观察到瓶中有气泡。湿化瓶装置类似于如图。关于该装置，下列说法不正确的有 （填字母）。
A．b导管连接制氧机 B．b导管连接人吸O2的塑料管
C．使用该装置可以观测是否有O2输出 D．使用该装置可以观测O2输出的速率
（三）渔业制O2
(4)运输活鱼时用过氧化钙（CaO2）可增加水中含氧量。小明提出下列猜想并用如图装置进行实验：
【猜想】CaO2与H2O反应用于实验室制取O2。
【实验过程】
① （填一实验步骤 ）；
②向试管中加入CaO2和H2O后，有极微量细小气泡缓慢放出。将导管伸入集气瓶中，几乎收集不到气体。放置到第二天，集气瓶中只收集到少量气体，震荡试管后仍有极微量细小气泡缓慢放出。
【实验结论】 CaO2与H2O反应 （填“能”或“不能”）用于实验室制取O2。
【分析与反思】
③小明觉得储存CaO2，注意的问题有 。
④实验可知CaO2与H2O反应的生成氢氧化钙Ca(OH)2和O2，写出CaO2与H2O反应的化学式表达式 。
（四）潜水员供O2
(5)潜水员使用的供氧装置是用过氧化钠（Na2O2）和呼出的CO2 反应生成碳酸钠（Na2CO3）和O2。写出该反应的表达式 。选择过氧化钠作供氧剂的优点是：①节约能源，② 。
(6)过氧化钠还可以与水反应。该小组组装了如图所示的装置，实验中还观察到，伸入烧杯中的导管有气泡冒出，说明反应 。（填“吸热或放热”）
19．我国要在2060年前实现“碳中和”的目标，展现了我国的大国责任与担当。为实现目标，请您参与以下分析：
(1)“碳”产生：产生二氧化碳的途径主要是含碳物质的变化，因此：
①应提倡使用 等清洁能源(写一种)。
②天然气的燃烧也会产生二氧化碳，写出该反应的化学方程式 。
(2)“碳”封存：指从大气中分离出二氧化碳，可将其压缩、液化储存，其原因是 。还可利用庞大的水体使海洋成为封存的容器，用化学方程式解释这种方法的原理 。
(3)“碳”转化：科学家研究将二氧化碳按照如下示意图进行转化：
①反应过程中化合价发生变化的元素是 。
②参加反应的氢气和二氧化碳的质量比 。
③写出反应的化学方程式 。
(4)为实现目标，工业上用氢氧化钙实现“碳捕集”，某石灰水中含有氢氧化钙，要使该石灰水中的氢氧化钙全部转化为碳酸钙沉淀，能够吸收二氧化碳的质量是多少？
《11.2化学与可持续发展》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B C C C B A D C B
1．C
【详解】A、大力发展火力发电，会产生大量的煤炭，产生大量的空气污染物，不利于社会发展与环境保护，故A错误；
B、就地焚烧处理生活垃圾，会产生大量的空气污染物，不利于社会发展与环境保护，故B错误；
C、使用新能源公交车，不污染环境，可减少化石燃料的燃烧，减少污染物排放，有利于社会发展与环境保护，故C正确；
D、建高烟囱排放工厂废气，污染环境，且污染物没有减少，不利于社会发展与环境保护，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】A、氢氧化钠俗称苛性钠，说法正确，不符合题意；
B、，该反应中氯元素化合价由-1价变为0价，氢元素化合价由+1价变为0价，说法错误，符合题意；
C、参加反应的NaCl和的质量比为，说法正确，不符合题意；
D、氢气燃烧的产物只有水，对环境无污染，可作为理想的清洁燃料，说法正确，不符合题意。
故选：B。
3．C
【详解】A、减少使用化石燃料，开发利用清洁能源，可以减少对环境的污染，实现能源的可持续利用，符合人与自然和谐共生的主题，不符合题意；
B、倡导低碳生活，少开私家车，可以减少能源消耗和污染物排放，降低对环境的影响，符合人与自然和谐共生的主题，不符合题意；
C、大力开采矿物资源，加快经济发展，会导致资源迅速枯竭，破坏地质环境和生态平衡，不符合人与自然和谐共生的主题，符合题意；
D、塑料制品在自然环境中难以降解，大量丢弃会形成白色污染，对土壤、水源和生物造成危害，分类回收塑料可以将可回收的塑料进行再加工利用，减少新塑料的生产，降低能源消耗和环境污染；同时，对不可回收的塑料进行合理处理，也能减少其对环境的危害，符合人与自然和谐共生的主题，不符合题意。
故选：C。
4．C
【详解】A、二氧化碳是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，说法错误；
B、用小卵石与活性炭自制简易净水器，净水器处理后的水中还含有可溶性杂质，属于混合物不能得到直饮纯水，说法错误；
C、调查家用燃料的变迁与合理使用，家用燃料的使用顺序分别是木柴、煤炭、液化石油气、天然气等，燃料的使用向清洁、易调控、热值高方向发展，这样能够减少污染物的排放，提高能源利用效率，满足人们对高品质生活的需求，说法正确；
D、甲烷（CH4）由甲烷分子构成，甲烷分子由碳原子和氢原子构成，说法错误。
故选C。
5．C
【详解】A、分类回收生活垃圾可减少污染、促进资源循环，属于环保措施，故不符合题意。
B、推广新能源汽车能降低化石燃料使用和尾气排放，符合环保目标，故不符合题意。
C、燃煤发电会产生大量二氧化碳和污染物（如SO2），加剧温室效应和空气污染，直接危害生态环境，故符合题意。
D、捕集二氧化碳可减少温室气体排放，属于环保技术，故不符合题意。
故选C。
6．B
【详解】A、化学与安全：在煤炉上放一壶水，不能防止一氧化碳中毒，因为一氧化碳难溶于水，说法错误；
B、化学与社会发展：使用乙醇汽油可以节约石油资源，乙醇属于可再生资源，说法正确；
C、化学与健康：加铁酱油中的“铁”是指铁元素，是指具有相同质子数一类原子的总称，说法错误；
D、化学与环境：工业产生的“三废”和汽车尾气处理达标后才能排放，说法错误；
答案：B。
7．A
【详解】A、露天焚烧垃圾会产生大量有害气体和烟尘，污染空气，不利于践行 “珍爱地球，人与自然和谐共生” 的主题。
B、节水节电、践行绿色低碳生活，有利于节约资源、保护环境，符合 “珍爱地球，人与自然和谐共生” 的主题。
C、开发使用风能、太阳能等清洁能源，可减少化石能源的使用，降低污染，符合 “珍爱地球，人与自然和谐共生” 的主题。
D、垃圾分类回收能提高资源循环利用率，减少环境污染，符合 “珍爱地球，人与自然和谐共生” 的主题。
故选A。
8．D
【详解】A、采用生物酶法将地沟油加工成生物柴油，生物柴油是新物质，属于化学变化，故选项说法错误；
B、地沟油有毒，绝对不能食用，故选项说法错误；
C、生物柴油与石油都是由多种物质组成，属于混合物，故选项说法错误；
D、采用生物酶法将地沟油加工成生物柴油，可减少污染物的排放，变废为宝，节约能源，工艺有利于优化能源消费结构，故选项说法正确。
故选D。
9．C
【详解】A、煤是化石燃料，属于不可再生能源，A选项不符合题意；
B、石油是化石燃料，属于不可再生能源，B选项不符合题意；
C、乙醇的俗名是酒精，酒精可以再制取，属于能够再生的能源，C选项符合题意；
D、天然气是化石燃料，属于不可再生能源，D选项不符合题意。
故选：C。
10．B
【分析】化学研究的是物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础自然科学，化学可以制造新的药物，制造新材料，保护环境，开发新能源等。
【详解】A、大力研发合成新药物，治疗新冠肺炎是通过化学制造的新药物，保障人体健康，体现了化学对人类贡献，不符合题意；
B、通过政府补贴缓解民生问题，与化学贡献无关，符合题意；
C、大力研发合成新材料，新材料的获取需要通过化学制造而得，从而可摆脱特种材料的依赖，体现了化学对人类贡献，不符合题意；
D、大力开发新能源，新能源的开发需要利用化学知识，从而可减少使用化石能源，逐渐化解能源危机，体现了化学对人类贡献，不符合题意；
故选B。
11．(1)植物的光合作用
(2)BC
(3) 石油
(4)
【详解】（1）自然界消耗二氧化碳的途径有植物的光合作用、海水吸收等。
（2）A、不能严禁使用化石燃料，而是合理使用，不符合题意；
B、开发新能源，如氢能等，可以减少化石燃料的燃烧，从而减少二氧化碳的排放，符合题意；
C、捕集能源使用过程中生成的二氧化碳，进行封存处理可以减少二氧化碳对环境的影响，符合题意；
故选BC。
（3）化石能源包括煤、石油、天然气；
天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，化学方程是。
（4）根据微观示意图可知，氢气和二氧化碳在催化剂的作用下生成甲醇和水，化学方程式为。
12．(1)ac/ca
(2)a
【详解】（1）a、用淘米水、洗菜水浇花冲厕所，可以节约用水，故选项做法符合题意；
b、不间断地放水洗衣服，会造成水的浪费，故选项做法不符合题意；
c、洗手后及时关上水龙头，可以节约用水，故选项做法符合题意；
故选ac。
（2）a．生活中养成良好的用水习惯，尽可能充分利用每一滴水，可节约用水，此选项正确；
b．为了改善水质，可以向其中加入适量的净水剂和消毒剂，大量加入会导致水体污染，此选项错误；
c．合理使用农药、化肥可以提高农作物产量，对天然水体没有影响，大量使用会污染水和土壤，此选项错误。
故选a。
13．(1)C
(2)是
(3)耐高温、隔热性好（合理即可）
【详解】（1）棉和羊毛属于天然材料，聚氯乙烯是一种塑料，属于合成材料，故选C；
（2）偏二甲肼和四氧化二氮中氮元素化合价不为0，反应后氮气中氮元素化合价为0，故氮元素的化合价发生了变化；
（3）返回舱外层复合材料在飞船与空气剧烈摩擦、表面温度达数千摄氏度的情况下，能保护舱体并防止过多热量传递到舱内，推测其具有的性质是耐高温、隔热性好。
14． 酸雨 温室效应 臭氧层
【详解】三大环境问题都和空气污染有关，三大环境问题是全球气候变暖（温室效应）、臭氧层破坏、酸雨。故填：酸雨、温室效应、臭氧层。
15． 能量 能量 热量 生石灰与水 金属与稀盐酸或稀硫酸 物质的燃烧 一般条件为加热 一般条件为高温
【详解】结论：化学反应在生成新物质的同时还伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化：
（1）放热现象，如生石灰与水的反应，金属与稀盐酸或稀硫酸的反应，物质的燃烧；
（2）吸热现象，如一般条件为加热的反应，一般条件为高温的反应。
16．(1) 分液漏斗 集气瓶
将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，则说明已收集满
(2) 装置气密性 E 纯度
【详解】（1）①由图可知，仪器a为分液漏斗，仪器b为集气瓶。
②过氧化氢在二氧化锰催化并加热条件下生成水和氧气，反应的化学方程式为。
③氧气能使带火星的木条复燃，则验满的方法为：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，则说明已收集满
（2）①制取气体的装置应检查装置气密性，则制取气体之前，一定要检查装置气密性；
氢气密度比空气小，若用排空气法收集时，应选向下排空气法，故选E。
②氢气不纯时会发生爆炸，则点燃之前应检验氢气的纯度。
17．(1)C
(2)低
(3) 氢/H A
(4) 0.3
【详解】（1）A、氢能燃烧只生成水，无污染，是一种清洁能源，该选项说法正确；
B、利用太阳能发电并电解水制氢，没有二氧化碳的产生，该选项说法正确；
C、目前使用较多的仍为化石能源，氢能还未完全替代化石能源，该选项说法不正确，故选：C；
（2）根据题干信息，利用液氮的低温可将 CO 液化分离，从而获得纯净的氢气，说明氢气的沸点比一氧化碳的低；
（3）根据题干信息，氚是一种原子核中有1个质子和2个中子的原子，质子数与氢原子相同，则属于氢元素的一种原子；
氚是一种原子核中有1个质子和2个中子的原子，而原子中，质子数=核外电子数，故选：A；
（4）①反应器Ⅰ中H2O和Ce2O3在400℃的条件下反应生成H2和CeO2，反应的化学方程式为：；
②解：设理论上1.0t甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的总质量是x
x=0.3t
答：则理论上1.0t甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的总质量是0.3t。
18．(1) 沸点 物理变化
(2)A
(3)A
(4) 检查装置气密性 不能 防潮（合理即可）
(5) （或） 能利用人呼出的二氧化碳
(6)放热
【详解】（1）工业上用分离液态空气的方法制取氧气，主要是利用了氧气和氮气的沸点不同，该方法制取氧气的过程中没有新物质生成，因此是物理变化。故填：①沸点；②物理变化；
（2）揭开盛有液态空气的容器盖，液氮的沸点低，氮气先蒸发出来，氮气不燃烧，也不支持燃烧，故将燃着的木条置于瓶口上方，可观察到燃着的木条熄灭。故选A；
（3）A、a导管连接制氧机，可以湿润氧气，同时可以观察氧气的输出速率，A选项说法不正确；
B、a导管连接制氧机，b导管连接人吸O2的塑料管，B选项说法正确；
C、使用该装置，可通过是否产生气泡，来观察是否有O2输出，C选项说法正确；
D、使用该装置，可通过产生气泡的速率，来观测O2输出的速率，D选项说法正确。
故选A；
（4）①制取气体时，在装药品前先要检查装置的气密性，所以第一步为检查装置气密性；
②向试管中加入CaO2和H2O后，有极微量细小气泡缓慢放出。将导管伸入集气瓶中，几乎收集不到气体。放置到第二天，集气瓶中只收集到少量气体，震荡试管后仍有极微量细小气泡缓慢放出，说明CaO2和H2O的反应速率较慢，不能用于实验室制取氧气；
③CaO2能与水反应，应密封干燥保存，则储存CaO2要注意防潮；
④CaO2与H2O反应生成氢氧化钙和氧气，该反应的化学式表达式为：；
故填：①检查装置气密性；②能；③防潮；④；
（5）过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，该反应的文字表达式为：，符号表达式为：；由以上分析可知，选择用过氧化钠作供氧剂的优点是节约能源和能利用人呼出的二氧化碳；故填：①（或）；②能利用人呼出的二氧化碳；
（6）实验还观察到，伸入烧杯中的导管有气泡冒出，可能是因为过氧化钠与水反应放热，装置内气体膨胀逸出。故填：放热。
【点睛】本题难度不大，掌握工业上制取氧气的原理、湿化瓶装置的特点、过氧化钠的性质以及反应表达式的书写等是正确解答本题的关键。
19．(1) 太阳能
(2) 分子间有间隔
(3) C、H 2:11
(4)解：设能够吸收二氧化碳的质量是x
答：能够吸收二氧化碳的质量是0.88g。
【详解】（1）①化石燃料燃烧都会产生二氧化碳，因此，为减少二氧化碳的排放，应提倡使用太阳能、风能等清洁能源；
②天然气主要成分是甲烷，甲烷与氧气在燃烧时反应生成二氧化碳和水，化学方程式为；
（2）“碳”封存：指从大气中分离出二氧化碳，将其压缩、液化储存，其原因是分子间有间隔，且气态物质分子间隔较大，加压时，分子间隔变小，可以变成液体；
二氧化碳与水反应生成碳酸，化学方程式为；
（3）①由图可知，反应是二氧化碳和氢气生成甲烷和水，反应前二氧化碳中碳元素为4价，氧元素为-2价，水中氢元素为+1价，氧元素为-2价，反应后，甲烷中氢元素为+1价，碳元素为-4价，氢气中氢元素的化合价为0，反应过程中化合价发生变化的元素是C、H或碳、氢；
②反应的方程式为，参加反应的氢气和二氧化碳的质量比为（4×2）: 44=2:11；
③由微观示意图知，该反应是二氧化碳与氢气在一定条件下反应生成甲烷和水，化学方程式为；
（4）见答案。
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