14 我国科学家成功研制出天然气(主要成分为甲烷)在液态锡催化作用下高效制氢的设备,该设备中发生反应的微观原理如图所示,下列说法错误的是（
A
）
A.甲烷由碳原子和氢分子构成
B.反应前后液态锡的质量和化学性质不变
C.反应后可能产生炭黑
D.反应过程中,$\ce{CH_{4}}$与$\ce{H_{2}}$的分子个数比为$1:2$
答案：A
解析：
【分析】
首先根据微观示意图确定反应物为甲烷（$\ce{CH_{4}}$），生成物为碳单质（$\ce{C}$）和氢气（$\ce{H_{2}}$），液态锡为催化剂。逐一分析选项：A选项需明确甲烷的构成，甲烷是由甲烷分子构成，分子由原子构成，不含氢分子；B选项考查催化剂的性质，催化剂反应前后质量和化学性质不变；C选项判断反应产物是否可能为炭黑；D选项根据化学方程式确定分子个数比。
【解析】
根据微观反应原理图，反应的化学方程式为：$\ce{CH_{4}\xlongequal{液态锡} C + 2H_{2}}$。
选项A：甲烷是纯净物，由甲烷分子构成，每个甲烷分子由1个碳原子和4个氢原子构成，不含氢分子，该说法错误；
选项B：液态锡是该反应的催化剂，催化剂在化学反应前后质量和化学性质均不变，该说法正确；
选项C：反应后生成碳单质，可能产生炭黑，该说法正确；
选项D：由化学方程式可知，$\ce{CH_{4}}$与$\ce{H_{2}}$的分子个数比为$1:2$，该说法正确。
综上，错误的说法是A。
【答案】
A
【知识点】
物质的构成、催化剂的性质、化学方程式的意义
【点评】
本题结合微观反应示意图考查化学基础知识点，涵盖物质构成、催化剂特点、化学方程式的应用，难度适中，需要学生准确掌握相关概念即可解答。
【难度系数】
0.7
15 氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法，其反应过程如图所示，下列说法中不正确的是 （
C
）
A.该过程可实现太阳能向氢能的转化
B.制得的$\ce{H_{2}}$中的氢元素最初来源于水
C.反应Ⅱ中，每消耗$\ce{98 g}$硫酸就能产生$\ce{32 g O_{2}}$
D.所有涉及的反应中，化合价升高的元素有3种
答案：C
【解析】根据“以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法”可知,该过程可实现太阳能向氢能的转化,A正确。由图示可知,反应Ⅰ为水、二氧化硫、碘三种物质反应生成$\ce{H_{2}SO_{4}}$和HI,反应Ⅲ为HI分解生成氢气和碘,故制得的$\ce{H_{2}}$中的氢元素最初来源于水,B正确。设反应Ⅱ中,每消耗98 g硫酸能产生氧气的质量为x。
$\ce{2H_{2}SO_{4}\xlongequal{一定条件}2SO_{2}\uparrow +2H_{2}O +O_{2}\uparrow}$
196 32
98 g x
$\dfrac{196}{32}=\dfrac{98\ \mathrm{g}}{x}\ \ \ x=16\ \mathrm{g}$
故每消耗98 g硫酸能产生16 g $\ce{O_{2}}$,C错误。根据反应过程图可知,反应Ⅰ中碘元素的化合价由0变为-1,硫元素的化合价由+4变为+6;反应Ⅱ中氧元素的化合价由-2变为0,硫元素的化合价由+6变为+4;反应Ⅲ中氢元素的化合价由+1变为0,碘元素的化合价由-1变为0。故所有涉及的反应中,化合价升高的元素有3种,D正确。
解析：
【分析】
本题围绕热化学硫碘循环分解水制氢的反应流程，需结合反应原理、化学计算、化合价变化等知识逐一分析选项：首先明确循环的本质是分解水制氢，再针对每个选项，结合反应方程式、元素守恒、化合价规律判断正误，最终确定不正确的选项。
【解析】
A. 题目说明该过程以太阳能为热源制氢，可实现太阳能向氢能的转化，A正确；
B. 整个循环的核心是分解水制取H₂，根据元素守恒，H₂中的氢元素最初来源于水，B正确；
C. 反应Ⅱ的化学方程式为$\ce{2H_{2}SO_{4}\xlongequal{一定条件}2SO_{2}\uparrow +2H_{2}O +O_{2}\uparrow}$，设消耗98g硫酸生成氧气的质量为x：
$\dfrac{196}{32}=\dfrac{98\ \mathrm{g}}{x}$，解得$x=16\ \mathrm{g}$，即每消耗98g硫酸生成16g O₂，并非32g，C错误；
D. 分析各反应化合价变化：反应Ⅰ中S（+4→+6）化合价升高；反应Ⅱ中O（-2→0）化合价升高；反应Ⅲ中I（-1→0）化合价升高，共3种化合价升高的元素，D正确。
【答案】
C
【知识点】
化学方程式计算、化合价变化、元素守恒
【点评】
本题结合工业制氢的循环流程，考查化学计算、化合价判断等知识点，需准确梳理各反应的元素变化和计量关系，是一道中等难度的化学应用题目。
【难度系数】
0.5
二、填空与简答题（共28分）
16（12分）氢能是绿色能源。储氢、释氢、用氢过程中涉及的部分物质转化如图：
(1) 补全②的化学方程式：$2\ce{NH_{3}}\xlongequal[\Delta]{催化剂} $
$\ce{N_{2}}$
$+$
$3\ce{H_{2}}$
。
(2) ③中，$\ce{H_{2}}$可通过燃烧提供能量，反应的化学方程式为
$\ce{2H_{2} +O_{2}\xlongequal{点燃}2H_{2}O}$
，写出氢能作为新能源的优点：
热值高,制备原料来源广,燃烧产物是水,无污染(合理答案均可)
。
(3) 在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可在一定程度上减少汽车尾气的污染。写出乙醇在空气中充分燃烧的化学方程式：
$\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$
。
(4) 下列选项中不符合绿色、低碳生产方式的是
B
（填字母）。
A. 开发和利用太阳能、风能等清洁能源代替化石燃料
B. 大力发展以煤为燃料的发电厂以缓解电能紧缺
答案：(1) $\ce{N_{2}}$ $3\ce{H_{2}}$
(2) $\ce{2H_{2} +O_{2}\xlongequal{点燃}2H_{2}O}$ 热值高,制备原料来源广,燃烧产物是水,无污染(合理答案均可)
(3) $\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$
(4) B
解析：
【分析】
本题围绕氢能转化及相关化学知识展开，需结合质量守恒定律、化学方程式书写规则、新能源特点及绿色低碳理念逐一分析各小题：
1. 第(1)题：根据化学反应前后原子的种类和数目不变，对分解反应2NH₃进行配平确定产物；
2. 第(2)题：回忆氢气燃烧的反应，结合新能源特性总结氢能优点；
3. 第(3)题：依据乙醇燃烧的反应物和生成物，按化学方程式配平规则书写；
4. 第(4)题：判断选项是否符合减少化石燃料使用、降低碳排放的绿色低碳要求。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变。2个NH₃分子含2个N原子、6个H原子，分解后生成N₂和H₂，配平得：2NH₃$\xlongequal[\Delta]{催化剂}$N₂ + 3H₂，故补全为$\ce{N_{2}}$和$\ce{3H_{2}}$。
(2) 氢气在氧气中点燃生成水，化学方程式为$\ce{2H_{2} +O_{2}\xlongequal{点燃}2H_{2}O}$；氢能作为新能源，优点有：热值高、燃烧产物为水无污染、制备原料来源广（合理即可）。
(3) 乙醇（$\ce{C_{2}H_{5}OH}$）在空气中充分燃烧，与氧气反应生成二氧化碳和水，配平后化学方程式为$\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$。
(4) 选项A开发清洁能源代替化石燃料，符合绿色低碳；选项B大力发展煤发电厂，煤是化石燃料，会增加碳排放和污染，不符合，故选B。
【答案】
(1) $\ce{N_{2}}$；$\ce{3H_{2}}$
(2) $\ce{2H_{2} +O_{2}\xlongequal{点燃}2H_{2}O}$；热值高，制备原料来源广，燃烧产物是水，无污染（合理即可）
(3) $\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$
(4) B
【知识点】
质量守恒定律，化学方程式书写，绿色低碳理念
【点评】
本题考查化学核心基础知识，涵盖质量守恒定律应用、化学方程式书写、新能源特性及绿色生产判断，题型基础，侧重对化学用语和基本概念的掌握。
【难度系数】
0.7
