專題4能源的利用和開發(fā)1．（2019·甘肅平涼）以空氣等為原料合成尿素[CO（NH2）2]的流程（部分產物略去），如下圖所示。下列說法不正確的是（）A．X是N2 B．分離空氣屬于物理變化C．尿素屬于氮肥 D．煤與氧氣的反應吸收熱量【答案】D【解析】A、由于空氣主要含氮氣和氧氣，所以X為氮氣，化學式為N2，故不符合題意；B.分離液態(tài)空氣沒有產生新物質，屬于物理變化，故不符合題意；C.尿素含有氮元素，屬于氮肥，故不符合題意；D.煤與氧氣反應是一個燃燒反應，是放熱反應，故符合題意。2．(2019·江蘇淮安)“化學鏈燃燒”技術是目前能源領域研究的熱點之一。氧化鎳（NiO）作載氧體的“化學鏈燃燒”過程如圖所示：

相比直接燃燒甲烷，對該技術的評價錯誤的是（）A．能量損耗少、利用率高B．較安全，減少爆炸風險C．消耗等質量甲烷，參加反應氧氣較少D．有利于分離和回收較純凈的二氧化碳【答案】C【解析】相比直接燃燒甲烷，“化學鏈燃燒”技術在燃料發(fā)生器內利用載體與甲烷反應釋放能量，減少燃燒熱量的損耗，能量損耗少，利用率高，A正確；該技術燃料發(fā)生器內是氣體與固體載體間的反應，較安全，減少了爆炸的風險，B正確；消耗等質量的甲烷，則不論直接燃燒還是“化學鏈燃燒”技術，將產生相同質量的CO2和H2O，即參加反應的氧氣質量相同，C錯誤；該過程在空氣反應器內將氮氣除去，在燃料發(fā)生器內產生的CO2可較方便分離且純度高，D正確。3．（2019·貴港）氫能是最理想的能源.下圖是制取與貯存氫氣的一種方法.請回答下列問題:(1)ZnFe2O4在循環(huán)制氫體系的總反應中起___________作用，其中鐵元素的化合價為______。(2)反應③的化學方程式為_______________?！敬鸢浮浚?）催化+3（2）3H2+2Mg2Cu3MgH2+MgCu2【解析】（1）ZnFe2O4在循環(huán)制氫體系中，在反應①中ZnFe2O4分解為氧化鋅、四氧化三鐵，反應②氧化鋅、四氧化三鐵和水要生成ZnFe2O4確定在整個過程中，性質、質量不變，故為催化劑；根據化合物中元素化合價的代數和為零，設鐵元素化合價為x，則（+2）x2+x+(-2)x4=0,x=+3。（2）從圖中看出，反應是氫氣和Mg2Cu，生成MgH2和MgCu2，故為化學方程式為3H2+2Mg2Cu3MgH2+MgCu2。4．控制化學反應的條件可以促進或抑制化學反應，更好地使化學反應為人類造福。如圖是科學家正在研究的二氧化碳循環(huán)利用技術：①二氧化碳與氫氣在催化劑、高溫條件下，除生成甲醇（CH4O）外，還生成一種常溫下為液態(tài)的化合物，寫出反應的化學方程式；②尿素[CO（NH2）2]對提高糧食產量具有重要的作用．人們控制條件可以使CO2和物質X發(fā)生反應：CO2+2X═CO（NH2）2+H2O，物質X的化學式為?！敬鸢浮竣貱O2+3H2CH4O+H2O ②NH3【解析】①根據信息：二氧化碳與氫氣在催化劑、高溫條件下，除生成甲醇（CH4O）外，還生成一種常溫下為液態(tài)的化合物，根據元素守恒，該物質即為水，化學方程式為：CO2+3H2CH4O+H2O。②根據質量守恒定律，化學反應前后原子的種類和數目不變，反應前C、O原子個數是1、2；反應后C、O、N、H原子個數是1、2、2、6，故物質x的化學式為NH3。5．（2019·常州）我國煤炭資源豐富。目前人們除了將煤作為燃料外，更是重要的化工原料。工業(yè)上以煤和空氣為原料生產尿素［CO(NH2)2]的一種流程如下：（1）從液態(tài)空氣中分離出N2的過程屬于____________（填“物理”或“化學”）變化。（2）在煤和水蒸氣反應前需先將煤粉碎，這樣做的目的是______________________________。（3）水煤氣在銅催化下實現CO的轉化：CO＋H2OCO2＋X，其中X的化學式為________。（4）上述流程中合成尿素的同時還有水生成，該反應的化學方程式為_________________________。（5）實際生產中，N2和H2不可能全部化為NH3。上述流程中可以環(huán)利用的物質有_______________。一定條件（6）以CO2和H2為原料還可合成液體燃料乙醇（C2H6O），該過程可用化學方程式表示為：一定條件2CO2＋6H2=========C2H6O+3H2O。已知：每克燃料完全燃燒數出的熱量叫做熱值。物質煤乙醇熱值/kJ·g-1約3330若將含12g的碳的煤為原料合成的乙醇完全燃燒。理論上最多可放出_________kJ的熱量，從而提高了煤的利用效率。【答案】（1）物理變化（2）增大與水蒸氣的接觸面積使反應更快更充分（3）H2CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O（5）H2O、N2、H2（6）294kJ【解析】（1）若先將空氣液化，然后從中分離出氮氣，過程中沒有新物質生成，屬于物理變化；（2）將煤塊粉碎成煤粉，其目的是增大與水蒸氣的接觸面積使反應更快更充分；（3）由質量守恒定律：反應前后，原子種類、數目均不變，反應前原子的種類和數目分別為：C:1,O:2,H:2,反應后原子的種類和數目分別為：C:1,O:2,則X分子中含有2個氫原子，物質X為氫氣，其化學式為H2；（4）從流程圖中可以看出二氧化碳和氨氣在一定條件下能生成尿素和水，反應的化學方程式為CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O；（5）從流程圖中可以看出整個過程中H2O、N2、H2三種物質既參與反應又能不斷的生成，故可以循環(huán)使用；（6）12g的碳的煤合成的乙醇的質量為：12g÷SKIPIF1<0=23g，釋放出的熱量為23g×30kJ·g-1=690kJ,12g的碳的煤完全燃燒釋放的熱量為：12g×33kJ·g-1=396kJ，故多釋放出的熱量為：690kJ-396kJ=294kJ。6．煤是社會生產、生活中最重要的能源，工業(yè)上常把煤進行氣化和液化處理，使煤變成清潔能源．煤氣化和液化流程示意圖如下：（1）第①步操作發(fā)生的是（填“物理”或“化學”）變化．（2）第②步是精煉煤與水蒸氣的反應，化學方程式為．（3）第③步反應的基本類型屬于．（4）④是含硫化合物洗液經過提煉后，用來制硫酸的過程．則其中X的化學式為．寫出第⑤步反應的化學方程式．（5）從“綠色化學”的角度分析，“煤的汽化和煤的液化”生產流程的優(yōu)點．【答案】（1）物理 （2）C+H2O（氣）CO+H2 （3）化合反應（4）SO3；SO3+H2O═H2SO4；（5）原料全部被產品消納，實現“零排放”【解析】（1）第①步操作中沒有新物質生成，發(fā)生的是物理變化。（2）第②步是精煉煤與水蒸氣的反應，在高溫條件下生成了氫氣和一氧化碳．反應化學方程式為：C+H2O（氣）CO+H2。（3）第③步反應是氫氣和一氧化碳在催化劑的作用下生成了甲醇，由兩種物質生成了一種物質，屬于化合反應。（4）SO2進一步氧化得到X，X與水反應得到H2SO4，則X是三氧化硫，三氧化硫的化學式為SO3．三氧化硫和水反應生成硫酸，反應的方程式為：SO3+H2O＝H2SO4。（5）從“綠色化學”的角度分析，“煤的氣化和煤的液化”生產流程的優(yōu)點是：原料全部轉化為產品或實現“零排放”，不對環(huán)境造成污染。7．（2019·長春）研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關（如圖所示)回答下列問題:(1)S03和H2S04的化合價均為________________.(2)反應④為化合反應，該反應的化學方程式為__________________.(3)根據圖示判斷，下列說法正確的是A．霧霾的形成只與燃料的燃燒直接產生的顆粒物有關B．使用清潔燃料，減少SO2和NO的排放，有利于減少霧霾的產生【答案】(1)+6(2)H2SO4+2NH3=====(NH4)2SO4(3)B【解析】（1）根據化合物中元素化合價的代數和為零,設S03中S的化合價為x，H2S04中S的化合價為y則x+(-2)x3=0y+2+(-2)x4=0解得x=+6，y=+6。(2)反應④為化合反應，該反應的化學方程式為H2SO4+2NH3=====(NH4)2SO4。(3)根據圖示判斷，顆粒物除燃料燃燒直接產生外，還有無機顆粒物；減少二氧化硫和二氧化氮的排放利于減少無級顆粒物排放,故B正確。8．（2019·煙臺）我國煤炭資源豐富。某實驗室設計的利用水煤漿（由煤和水混合而成）制備氫氣的生產工藝如下圖流程一所示?！玖鞒桃弧恐苽錃錃?。

（1）氣化器中發(fā)生的主要反應為：Ⅰ.SKIPIF1<0；Ⅱ.SKIPIF1<0，其中屬于置換反應的是（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），反應Ⅱ中發(fā)生還原反應的物質。（2）重整器的作用是。重整器中發(fā)生反應的化學方程式是。

（3）該流程中可以循環(huán)使用的物質是?！玖鞒潭繛槌浞掷昧鞒桃划a生的高純度二氧化碳，該實驗室又設計了如圖中流程二所示的兩種工藝分別制備尿素和乙二醇。

（1）在高溫高壓下，CO2和NH3可以合成尿素[CO（NH2）2]，同時生成水，該反應的化學方程式為。尿素屬于化肥中的肥，能使作物枝葉繁茂。

（2）以CO和H2為原料生產乙二醇（C2H6O2）時，按照“綠色化學”原則，應調節(jié)原料中CO和H2的分子個數比為?！敬鸢浮浚?）IH2O

（2）分離CO2和H2，得到純凈的氫氣Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O

（3）氧化鈣

【流程二】（1）SKIPIF1<0氮（2）2:3【解析】【流程一】（1）置換反應是單質和化合物反應生成單質和化合物的反應，以及氧化劑發(fā)生的還原反應，所以屬于置換反應的是I，反應Ⅱ中發(fā)生還原反應的物質是H2O。（2）重整器的作用是分離CO2和H2，得到純凈的氫氣，重整器中氧化鈣與水生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和二氧化碳反應生成碳酸鈣沉淀和水，化學方程式為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O。（3）既是反應