Question

“溫室效應”是全球關注的環境問題之一．CO₂是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體．因此，控制和治理CO₂是解決溫室效應的有效途徑．
（1）下列措施中，有利于降低大氣中CO₂濃度的有：

 

．（填字母）
a．減少化石燃料的使用           b．植樹造林，增大植被面積
c．采用節能技術                 d．利用太陽能、風能
（2）將CO₂轉化成有機物可有效實現碳循環．CO₂轉化成有機物的例子很多，如：
a．6CO₂+6H₂O

光合作用

C₆H₁₂O₆+6O₂   b．CO₂+3H₂

催化劑

△

CH₃OH+H₂O
c．CO₂+CH₄

催化劑

△

CH₃COOH          d．2CO₂+6H₂

催化劑

△

CH₂═CH₂+4H₂O
以上反應中，最節能的是

 

，原子利用率最高的是

 

．（填字母）
（3）文獻報道某課題組利用CO₂催化氫化制甲烷的研究過程如下：

反應結束后，氣體中檢測到CH₄和H₂，濾液中檢測到HCOOH，固體中檢測到鎳粉和Fe₃O₄．CH₄、HCOOH、H₂的產量和鎳粉用量的關系如圖所示（僅改變鎳粉用量，其他條件不變）：

研究人員根據實驗結果得出結論：HCOOH是CO₂轉化為CH₄的中間體，
即：CO₂

Ⅰ

HCOOH

Ⅱ

CH₄
①寫出產生H₂的反應方程式

 

．
②由圖可知，鎳粉是

 

．（填字母）
a．反應Ⅰ的催化劑
b．反應Ⅱ的催化劑
c．反應Ⅰ、Ⅱ的催化劑
d．不是催化劑
③當鎳粉用量從1mmol增加到10mmol，反應速率的變化情況是

 

．（填字母）
a．反應Ⅰ的速率增加，反應Ⅱ的速率不變
b．反應Ⅰ的速率不變，反應Ⅱ的速率增加
c．反應Ⅰ、Ⅱ的速率均不變
d．反應Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反應Ⅰ的速率增加得快
e．反應Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反應Ⅱ的速率增加得快
f．反應Ⅰ的速率減小，反應Ⅱ的速率增加．

Answer 1

分析：（1）降低大氣中CO₂濃度，應減少化石能源的使用，提倡使用清潔能源；
（2）最節能的措施應使用太陽能；原子利用率最高，應使反應物盡可能轉化為生成物，使原子利用率達到100%；
（3）①反應物中含有鐵粉和水，在高溫條件下可生成氫氣；
②Ni為有機反應中常用的加氫催化劑之一，反應I、II均為加氫反應，故加入Ni粉會使反應ⅠⅡ的速率均增加，在圖中表現為CH₄的生成速率和H₂的消耗速率均增大；
③從圖中可見隨著鎳粉用量從1 mmol增加到10 mmol，甲酸的產量在迅速減少，說明甲酸的消耗速率大于其生成速率，因此說明反應Ⅱ的速率要比反應Ⅰ的速率增加得快．

解答：解：（1）a．減少化石燃料的使用，可減少二氧化碳的排放，故a正確；
b．植樹造林，增大植被面積，通過光合作用，可降低二氧化碳濃度，故b正確；
c．采用節能技術，可減少化石能源的消耗，減少二氧化碳的排放，故c正確；
d．利用太陽能、風能，可減少化石能源的使用，減少二氧化碳的排放，故d正確，
故答案為：abcd；
（2）最節能的措施應使用太陽能，原子利用率等于期望產物的總質量與生成物的總質量之比，只有反應c的原子利用率為100%，反應a的生成物中除期望產物（葡萄糖）外還有氧氣產生，
故答案為：a；c；
（3）①鐵粉與水蒸氣在加熱條件下生成Fe₃O₄和氫氣，生成的氫氣將和CO₂反應產生甲酸，進一步和甲酸反應產生甲烷，
反應的方程式為3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂；
②由于反應是在固定時間內完成，之后進行冷卻和物質檢驗，因此檢驗得到的物質產量（mmol）即可以代表化學反應的平均速率，Ni為有機反應中常用的加氫催化劑之一，反應I、II均為加氫反應，故加入Ni粉會使反應ⅠⅡ的速率均增加，在圖中表現為CH₄的生成速率和H₂的消耗速率均增大，
故答案為：c；
③從圖中可見隨著鎳粉用量從1 mmol增加到10 mmol，甲酸的產量在迅速減少，說明甲酸的消耗速率大于其生成速率，因此說明反應Ⅱ的速率要比反應Ⅰ的速率增加得快，
故答案為：e．

點評：本題為08年江蘇高考題．此題從生活的熱點問題出發，探討了能源的循環利用和溫室效應的解決，著重考查了物質催化反應的過程，結合考查了化學反應速率和對圖表的理解解析能力，綜合能力要求較高．另外讀圖時要注意觀察橫縱坐標的含義和單位．