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7.2化石能源的合理利用
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．我国科学家利用化学方法人工合成淀粉，是实现碳的资源化利用的有效途径之一，主要过程如图。下列说法正确的是
A．淀粉是有机小分子化合物
B．CO2和H2生成甲醇的反应是化合反应
C．为使反应持续发生，反应Ⅰ需要不断补充H2O2以提供氧气
D．自然界中二氧化碳转化为葡萄糖的过程，实现了化学能到太阳能的转化
2．规范、正确的实验操作是实验成功的重要保证。下列实验操作正确的是
A．向试管中加入固体 B．倾倒液体
C．收集氢气 D．称量固体
A．A B．B C．C D．D
3．下列能源中，属于不可再生能源的是
A．风能 B．太阳能 C．天然气 D．生物质能
4．在海底发现的天然气水合物被科学家称为“未来能源”，其主要成分是
A．氢气 B．甲烷 C．酒精 D．乙炔
5．规范操作是实验成功的保障，下列操作正确的是
A．检查气密性 B．收集氢气
C．倾倒液体试剂 D．处理实验废液
6．化石能源正逐渐被环境友好的新能源替代。下列能源不属于化石能源的是
A．煤 B．氢气 C．石油 D．天然气
7．下图是实验室制取并收集H2气体的实验操作，其中不正确的是
A．检查气密性 B．装锌粒
C．产生气体 D．收集气体
8．绿色能源助力新质生产力的发展。下列不属于绿色能源的是
A．太阳能 B．氢能 C．石油 D．潮汐能
9．燃烧在人类文明发展史上有极其重要的意义。下列初中化学中常见的物质中，不是可燃物的是
A．木炭 B．酒精 C．氮气 D．天然气
10．下列实验方法正确的是
选项 实验目的 实验方法
A 检验一瓶气体是否为CO2 将燃着的木条伸入瓶中，观察现象
B 鉴别H2和CH4 分别点燃，在火焰上方罩一干冷烧杯，观察是否有水雾出现
C 区别O2和N2 伸入燃着的木条
D 鉴别水和酒精 取样品，品尝
A．A B．B C．C D．D
11．下列指定反应的化学方程式正确的是
A．天然气燃烧：
B．百炼成钢：
C．铜生锈：
D．黑火药爆炸：
12．氮元素在动植物体内广泛存在。下列物质中不含氮元素的是
A．空气 B．甲烷 C．液氮 D．氨气
二、填空题
13．燃油汽车尾气的“催化转化器”工作原理如题图。
(1)“催化转化器”的外壳材料属于______。
A．高分子材料 B．金属材料 C．无机非金属材料 D．复合材料
(2)“催化转化器”内发生反应的化学方程式是________________。
(3)在燃油汽车上广泛使用该装置可以减轻的环境问题是____________。
14．有关物质的转化关系如图所示，在常温条件下，X、Y均为气态单质、Z为固态单质，B、C、D为三种常温下状态各不相同的氧化物(个别反应的条件未注明)。
(1)物质A可能是___________。
(2)写出气体C的一种用途___________；实验室检验气体C的化学方程式___________；气体C与气体M化学性质不同的原因___________。
(3)写出反应①的化学方程式___________；D与M反应的化学方程式___________。
15．天然气制氢是一种清洁能源技术。一种基于碳催化剂的甲烷（）热解零碳制氢工艺流程如图1。
(1)甲烷中碳、氢元素的质量比为①_______。
(2)“反应器”中，甲烷在碳催化剂、高温等条件下热解成氢气和碳，该反应的基本反应类型为②_______。
(3)通过“分离器”的目的是③_______。图2为“膜分离”的微观原理，利用了两种气体分子的④_______不同实现分离。
(4)、、为含碳物质的质量，⑤_______（填“>”“=”或“<”），原因是⑥_______。
(5)流程中可循环利用的气态物质为⑦_______。
(6)一种用甲烷制氢方法为。理论上，等质量的甲烷，用该方法制取的氢气质量⑧_______（填“>”“<”或“=”）热解法制取氢气的质量。与该方法相比，甲烷热解制氢的优势为⑨_______（写一条）。
16．化学在保证人类生存并不断提高生活质量方面起着重要作用。阅读下列科普短文，并回答相关问题：
煤是一种化石能源，主要含有碳元素，此外还含有氢、氧、氮、硫等元素。过去，大部分煤直接用作燃料，这样做带来了一系列环境污染问题，如二氧化硫的排放，引发酸雨等。 如今通过“煤气化”技术可以综合利用煤，“煤气化”是指在高温条件下，通过水蒸气与煤发生的化学反应，生成一氧化碳和氢气。这相较于直接燃煤更为清洁，也为合成氨气等化工产品提供了原料。
(1)下列能源中，与煤同属不可再生化石能源的是_______(填序号)。
①石油②风能③天然气④沼气
(2)写出“煤气化”反应的化学方程式_______。
(3)直接燃煤产生的是酸雨的主要成因之一。下列做法对减少酸雨产生有积极作用的是_______(填字母)。
A．在燃煤中添加石灰石进行固硫
B．使用风能、太阳能等清洁能源替代部分燃煤
C．升高燃煤锅炉的排气烟囱高度
D．提高能源利用效率，减少煤炭消耗总量
(4)工业合成氨气的反应原理为：，X的化学式为_______，你的判断依据是：化学反应前后，原子的_______不变。
17．生产、生活中离不开能源。下列属于化石燃料的是________。
A．天然气 B．氢气 C．乙醇 D．___________。
三、实验题
18．化学是一门以实验为基础的科学。根据下列实验装置图，回答有关问题：
Ⅰ．制取氧气：
(1)实验室用装置A制取氧气时，试管中发生反应的化学方程式是________；
(2)在制取氧气连接装置A、D时，a端与b端相连接的理由是________，将产生的氧气通入装置F，热水中的白磷燃烧，白磷燃烧前后现象对比可以得出燃烧的条件之一是________；
Ⅱ．制取氢气
(3)实验室用锌与稀硫酸制取氢气时，反应的化学方程式为________，如果用装置E点燃氢气，烧杯内壁产生的现象是________；
Ⅲ．制取二氧化碳
(4)实验室用装置B制取二氧化碳时，使用的药品是________；
【拓展应用】
(5)用下列药品制取气体，可选择装置C，使其能达到反应随时发生，随时停止目的的是_______；
A．锌粒和稀硫酸
B．二氧化锰粉末和过氧化氢溶液
C．块状大理石和稀盐酸
(6)若C装置中的止水夹关闭，到反应停止过程中，试管内的压强变化是_______（填“逐渐变大”或“逐渐变小”或“不变”）。
四、综合应用题
19．“碳中和”是指一定时间内的排放量与吸收量基本相当。我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。
(一)“碳”素发现：
(1)据图分析下列说法正确的是___________(填字母)。
A．碳循环中的“碳”指的是二氧化碳
B．自然界中产生二氧化碳的途径有①②③⑤
C．碳循环过程中元素种类和化合价均不变
D．大气中二氧化碳过多会导致温室效应加剧，因此二氧化碳属于空气污染物
(二)实验制“碳”：
(2)该小组利用如图所示装置制备二氧化碳。
①实验室制取二氧化碳发生反应的化学方程式为___________。
②装置B中使得反应停止的操作是___________。
③装置C可用于收集二氧化碳，气体应从___________(填“a”或“b”)口进入C，请推测该方法收集二氧化碳的依据是___________。
(三)固“碳”方法
(3)研究发现海洋是重要的固碳之地，海洋吸收二氧化碳有三种方式：
①二氧化碳溶于海水。海洋封存是指将二氧化碳通过管道运输到深海海底进行封存，写出“海水封存二氧化碳”可能对环境造成的负面影响：___________。
②植物固碳。近海滩涂上的红树林、海洋浮游植物等能通过光合作用吸收二氧化碳。植物固碳只能发生在海洋的浅层，超过一定深度不能发生，原因是___________。
③碳酸盐泵，贝壳类、珊瑚等海洋生物将碳以碳酸钙的形式堆积起来。某地贝壳堤储存了约4亿吨贝壳，其中为碳酸钙，则该地贝壳堤固定了___________亿吨碳元素。
(四)低“碳”行动：
(4)某小组2025年植树节种了11棵树，若一棵树一年能吸收二氧化碳，若这11棵树一年吸收的二氧化碳全部来源于甲烷完全燃烧，则每年燃烧的甲烷()的质量为___________。
《7.2化石能源的合理利用》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B C B C B B C C C
题号 11 12
答案 D B
1．C
【详解】A、淀粉含碳元素，属于有机物，且相对分子质量很大，属于高分子化合物，不符合题意；
B、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，二氧化碳中C、O元素的原子个数比为1:2，甲醇中C、O元素的原子个数比为：1：1，则还应生成了水，则该反应为二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成甲醇和水，该反应的生成物有两种，不符合“多变一”的特点，不属于化合反应，不符合题意；
C、反应Ⅰ为过氧化氢在一定条件下反应生成水和氧气，即，参加反应的过氧化氢与生成氧气的分子个数比：2:1，反应Ⅱ为甲醇和氧气在一定条件下反应生成甲醛和过氧化氢，即，参加反应的氧气与生成过氧化氢的分子个数比为：1:1，故为使反应持续发生，反应Ⅰ需要不断补充H2O2以提供氧气，符合题意；
D、自然界中二氧化碳转化为葡萄糖的过程为绿色植物的光合作用，光合作用是二氧化碳和水在光和叶绿体的作用下反应生成有机物和氧气，实现了太阳能到化学能的转化，不符合题意。
故选C。
2．B
【详解】A、加入固体方法，先将试管横放，用镊子或药匙将块状固体放在试管口，再将试管竖起，故实验操作错误；
B、倾倒液体时，瓶塞倒放，标签向着手心，试管倾斜，试管口与试剂瓶口紧挨着，故实验操作正确；
C、因氢气的密度与空气的小，所以应用向下排空气的收集方法收集，故实验操作错误；
D、托盘天平的使用要遵循“左物右码”的原则，图中所示操作砝码与药品位置放反了，且氢氧化钠具有腐蚀性，应放在玻璃器皿中称量，故实验操作错误。
故选B。
3．C
【详解】不可再生能源指在人类时间尺度内无法再生的能源，如化石燃料。天然气是化石燃料，形成缓慢，属于不可再生能源；风能、太阳能和生物质能均来自自然持续过程，属于可再生能源。故选C。
4．B
【详解】A、氢气是一种清洁能源，但不是海底天然气水合物（可燃冰）的成分，错误。
B、海底天然气水合物俗称 “可燃冰”，其主要成分是甲烷水合物，因此核心成分是甲烷，正确。
C、酒精（乙醇）是通过发酵等方式制取的燃料，与海底可燃冰无关，错误。
D、乙炔是一种可燃性气体，主要用于工业焊接，不是可燃冰的成分，错误。
故选：B。
5．C
【详解】A、用手紧握试管，装置中的气体受热膨胀，会从长颈漏斗中逸出，不能检查装置气密性，该选项操作不正确；
B、氢气密度比空气小，应选用向下排空气法收集，该选项操作不正确；
C、倾倒液体时瓶塞倒放，标签朝手心，瓶口紧挨试管口缓缓倒入，该选项操作正确；
D、实验的废液应倒入废液缸内，而不是倒入下水道，防止污染地下水或腐蚀下水道，该选项操作不正确；
故选C。
6．B
【详解】A、煤是由古代植物遗骸在高压、高温下形成的固体化石燃料，属于典型的化石能源，不符合题意；
B、氢气是一种清洁能源，可通过电解水或化学反应（如分解水）生产，它不是由古代生物遗骸形成的，也不属于地质作用产物。氢气是新能源的代表，环境友好，符合题意；
C、石油是由古代海洋生物遗骸（如藻类、浮游生物）沉积后形成的液体化石燃料，属于化石能源，不符合题意；
D、天然气主要成分是甲烷，是由古代生物遗骸在厌氧条件下分解形成的化石燃料，属于化石能源，不符合题意。
故选B。
7．B
【详解】A、检查装置的气密性：连接仪器，将导管置于水中，用手紧握试管，观察导管口是否有气泡冒出，有气泡冒出，说明装置气密性良好，不符合题意；
B、把密度较大的锌粒放入玻璃容器时，应该先把容器横放，把锌粒放入容器口后，再把容器慢慢地竖起来，使锌粒滑到容器底部，以免打破容器，符合题意；
C、锌与稀盐酸反应产生氢气和氯化锌，且该反应属于固液不加热反应，不符合题意；
D、氢气密度比空气小，用此装置收集应短进长出，不符合题意。
故选B。
8．C
【详解】绿色能源指清洁、对环境友好、污染物排放极少的能源。
A、属于绿色能源。
B、属于绿色能源。
C、石油是化石燃料，燃烧会产生二氧化硫、氮氧化物等有害气体及大量温室气体二氧化碳，会污染环境，故选项不属于绿色能源。
D、属于绿色能源。
9．C
【详解】A. 木炭的主要成分是碳，在空气中可以燃烧生成二氧化碳。属于可燃物；不符合题意。
B. 酒精（乙醇）：易燃液体，燃烧生成二氧化碳和水。属于可燃物；不符合题意。
C. 氮气占空气中约占78%，化学性质不活泼，既不支持燃烧，自身也不可燃。不是可燃物；符合题意。
D. 天然气的主要成分是甲烷，易燃气体，燃烧生成二氧化碳和水。属于可燃物；不符合题意。
故选C。
10．C
【详解】A、检验一瓶气体是否为CO2应该加入澄清的石灰水，因为不能燃烧也不能支持燃烧的气体除了二氧化碳还有氮气等，实验方法错误；
B、分别点燃H2、CH4，氢气和甲烷都含有氢元素，燃烧后都会产生水，则在火焰上方各罩一干冷烧杯都有水雾产生，不能鉴别氢气和甲烷，实验方法错误；
C、将燃着的木条分别伸入盛有两种气体的集气瓶中：氧气具有助燃性，能支持可燃物的燃烧，使木条与氧气的反应更充分，木条燃烧会变得更加剧烈； 氮气化学性质不活泼，不支持燃烧也不燃烧，从而使木条立即熄灭，可以鉴别，实验方法正确；
D、实验室中的化学药品一律不允许品尝，实验方法错误；
故选：C。
11．D
【详解】A、天然气主要成分为CH4，燃烧方程式应为，此选项错误；
B、百炼成钢是氧化脱碳过程，而非Fe2O3被CO还原，此选项错误；
C、铜生锈是Cu与H2O、CO2、O2反应生成Cu2(OH)2CO3，而不是CuO，此选项错误；
D、黑火药爆炸反应：，配平准确，此选项正确。
故选：D。
12．B
【详解】判断各物质的元素组成即可得出答案：
A. 空气中含有氮气（N2），含有氮元素，不符合题意。
B. 甲烷化学式为CH4，仅由碳、氢元素组成，不含氮元素，符合题意。
C. 液氮是液态N2，由氮元素组成，含有氮元素，不符合题意。
D. 氨气化学式为NH3，含有氮元素，不符合题意。
13．(1)B
(2)
(3)
酸雨
【详解】（1）催化转化器外壳为不锈钢，不锈钢是铁合金，金属材料包含纯金属和合金，因此属于金属材料。
（2）结合题图可知反应物是和，生成物是和，反应条件为催化剂，反应的化学方程式略。
（3）是有毒大气污染物，会形成硝酸型酸雨，二者被转化为无毒的和，可以减轻大气污染、减少酸雨的发生。
14．(1)或
(2) 灭火（作气体肥料、制汽水等，任写一种即可） 物质的化学性质由分子决定，由二氧化碳分子构成，CO由一氧化碳分子构成，分子不同，所以化学性质不同
(3)
【分析】浅绿色的溶液中含有亚铁离子，Z和硫酸反应生成浅绿色的溶液和气体单质Y，所以Z是铁，Y是氢气，浅绿色的溶液是硫酸亚铁，单质气体X和固体单质Z在点燃的条件下反应生成D，所以X是氧气，D是四氧化三铁，B会生成氧气和氢气，所以B就是水，C是氧化物，四氧化三铁和气体M会生成铁和氧化物C，所以M是一氧化碳，C是二氧化碳，A中至少含有碳、氢元素的有机物，经过验证各物质都满足题意，故A可能是：或，将答案代入原题，符合题意。
【详解】（1）由分析可知，A可能是或；
（2）C是二氧化碳，可以用来灭火、作气体肥料、制汽水等；
实验室可以使用澄清石灰水检验二氧化碳，化学方程式为：；
C是二氧化碳，M是一氧化碳。物质的化学性质由分子决定，由二氧化碳分子构成，CO由一氧化碳分子构成，分子不同，所以化学性质不同。
（3）反应①为水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为：；
D与M反应是四氧化三铁和一氧化碳在高温的条件下生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：。
15．(1)
3:1
(2)
分解反应
(3)
分离碳颗粒与的混合气体
体积（或大小）
(4)
<
根据质量守恒，反应后碳的总质量等于初始碳催化剂质量加上参加反应的甲烷中碳元素的质量，因此m 小于m +m
(5)
甲烷/CH4
(6)
>
无排放，更环保（合理即可）
【详解】（1）甲烷化学式为，碳、氢元素质量比。
（2）该反应是一种反应物生成两种生成物，符合“一变多”的分解反应特征。
（3）进入分离器的是氢气、甲烷、碳颗粒的混合物，分离器的作用是分离出固体碳颗粒，得到氢气和甲烷的混合气体；从膜分离的微观原理可知，氢分子体积更小可透过膜，甲烷分子体积更大无法透过，利用了两种分子大小不同实现分离。
（4）反应生成的碳来自甲烷中的碳元素，因此最终所有含碳物质总质量（）大于初始加入的碳催化剂质量（）。
（5）膜分离出的未反应甲烷可重新通入反应器参与反应，属于可循环气态物质。
（6）等质量的甲烷，热解法的氢气全部来自甲烷中的氢元素；而另一种方法中，不仅甲烷中的氢转化为氢气，反应物水也提供氢元素生成氢气，因此得到的氢气质量更大；对比另一种方法生成温室气体，热解法是零碳制氢，优势是不产生二氧化碳，不会加剧温室效应，更加环保。
16．(1)①③
(2)
(3)ABD
(4) 种类、数目
【详解】（1）化石能源是由古代生物遗骸经过漫长地质年代形成的，属于不可再生能源。①石油：属于化石能源，不可再生能源；②风能：属于可再生能源，不是化石能源；
③天然气：属于化石能源，不可再生能源；④沼气：由生物质发酵产生，属于可再生能源，不是化石能源。因此，与煤同属不可再生化石能源的是①③。
（2）根据短文描述，“煤气化” 是在高温下，水蒸气与碳反应生成一氧化碳和氢气，反应的化学方程式为：。
（3）酸雨主要由二氧化硫、氮氧化物等酸性气体溶于雨水形成，减少这些气体的排放是关键。
A、在燃煤中添加石灰石进行固硫，可将硫元素转化为硫酸钙等稳定物质，减少SO2 排放，说法正确；
B、使用风能、太阳能等清洁能源替代部分燃煤，可直接减少化石燃料燃烧，从而减少SO2 排放，说法正确；
C、升高燃煤锅炉的排气烟囱高度，只是将污染物排放到更高的大气中，并未减少污染物总量，不能减少酸雨，说法错误；
D、提高能源利用效率，减少煤炭消耗总量，可直接减少 SO2 排放，说法正确；
故选：ABD。
（4）根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类、数目和质量不变。，反应前：6个氢原子；反应后2个氮原子、6个氢原子，则X中含有2个氮原子，X的化学式为N2。判断依据是：化学反应前后，原子的种类、数目不变。
17． A 煤/石油
【详解】煤、石油、天然气属于化石燃料；故选A；
D、煤或石油。
18．(1)
(2) 氧气的密度略大于空气 与氧气接触
(3) 水雾出现（合理即可）
(4)大理石或石灰石和稀盐酸
(5)AC
(6)逐渐变大
【详解】（1）A为加热固体的装置，且试管口没有塞棉花，适用于氯酸钾制取氧气，氯酸钾在二氧化锰催化作用下生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：。
（2）氧气密度比空气大，用D装置收集时，气体应从b口通入；
通入氧气前，白磷不燃烧，但通入氧气后，白磷燃烧，对比可知燃烧需要与氧气接触。
（3）锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为：；
氢气燃烧生成水，则点燃氢气后，烧杯内壁出现水雾。
（4）实验室用大理石或石灰石和稀盐酸制取二氧化碳。
（5）C装置中，可将固体颗粒放在多孔隔板上，关闭止水夹，产生的气体使装置中的压强增大，将液体压回长颈漏斗中，与固体分离，反应停止，打开止水夹，气体排出，液体重新进入，与固体接触，反应开始，锌粒和大理石均为块状，能放在多孔隔板上，但二氧化锰为粉末，会透过多孔隔板的空隙进入试管中，则过氧化氢制取氧气不能达到反应随时发生，随时停止目的，故选AC。
（6）结合前面分析可知，关闭止水夹后，试管内的压强逐渐变大。
19．(1)B
(2) 关闭活塞 b 二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液且不与其发生反应
(3) 使海水酸化，影响海洋生物的生存 超过一定深度，光照弱，植物光合作用不易发生 0.456
(4)48kg
【详解】（1）A、碳循环中的“碳”指的是碳元素，说法错误，不符合题意；
B、自然界中产生二氧化碳的途径有动植物的呼吸作用、生物的分解作用、化石燃料的燃烧，即①②③⑤，说法正确，符合题意；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，则碳循环过程中元素种类不变，但元素化合价会发生变化，如在化石燃料燃烧过程中，碳燃烧生成二氧化碳，碳元素由0价变为+4价，说法错误，不符合题意；
D、大气中二氧化碳过多会导致温室效应加剧，但二氧化碳是空气成分之一，不属于空气污染物，说法错误，不符合题意。
故选：B；
（2）①实验室制取二氧化碳的原理是碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，化学方程式为；
②装置B中使得反应停止的操作是关闭活塞，反应生成的气体增多，使得装置内压强增大，液体被压入长颈漏斗内，固液分离反应停止；
③装置C可用于收集二氧化碳，由于二氧化碳密度比饱和碳酸氢钠溶液密度小，所以气体应从b口进入C，该方法收集二氧化碳的依据是二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液且不与其发生反应；
（3）①“海水封存二氧化碳”，二氧化碳溶于水后与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，因此可能对环境造成的负面影响是使海水酸化，影响海洋生物的生存；
②植物固碳只能发生在海洋的浅层，超过一定深度不能发生，原因是超过一定深度，光照弱，植物光合作用不易发生；
③某地贝壳堤储存了约4亿吨贝壳，其中为碳酸钙，则该地贝壳堤固定了碳元素；
（4）某小组2025年植树节种了11棵树，若一棵树一年能吸收二氧化碳，则这11棵树一年能吸收二氧化碳，若这11棵树一年吸收的二氧化碳全部来源于甲烷完全燃烧，设每年燃烧的甲烷质量为x，
故每年燃烧的甲烷质量为48kg。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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