4. 氢能的清洁性备受关注，但电解法制氢也会因消耗电能而相当于有碳排放。
（1）甲烷燃烧的化学方程式为$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}CO_{2} + 2H_{2}O}$。计算64 g $\ce{CH_{4}}$完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$的质量。
（2）理论上，64 g $\ce{CH_{4}}$与耗电1 $\ce{kW· h}$制得的$\ce{H_{2}}$燃烧放出的能量相当。某省电解制氢每天耗电1 $\ce{kW· h}$相当于排放500 g $\ce{CO_{2}}$，若该省使用电解法制得的$\ce{H_{2}}$替代甲烷作燃料，
不利于
（填“有利于”或“不利于”）减少碳排放。
答案：4. (1) 176 g (2) 不利于
解析：
【分析】
本题分为两小问，第（1）问是根据化学方程式进行计算，思路为：先写出甲烷燃烧的化学方程式，确定甲烷与二氧化碳的质量关系，再结合已知甲烷的质量，通过比例式计算生成二氧化碳的质量；第（2）问需要对比64g甲烷完全燃烧生成的二氧化碳质量，与电解制氢耗电1kW·h排放的二氧化碳质量，判断是否利于减少碳排放。
【解析】
（1）设64g $\ce{CH_{4}}$完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$的质量为$x$。
甲烷燃烧的化学方程式为：$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}CO_{2} + 2H_{2}O}$
各物质的质量关系：$\ce{CH_{4}}$的相对分子质量为16，$\ce{CO_{2}}$的相对分子质量为44，因此16份质量的$\ce{CH_{4}}$完全燃烧生成44份质量的$\ce{CO_{2}}$。
可列比例式：$\frac{16}{44} = \frac{64\ \mathrm{g}}{x}$
解得：$x = \frac{44 × 64\ \mathrm{g}}{16} = 176\ \mathrm{g}$。
（2）由（1）可知，64g $\ce{CH_{4}}$完全燃烧生成176g $\ce{CO_{2}}$；而电解制氢耗电1 $\ce{kW· h}$相当于排放500g $\ce{CO_{2}}$。因为500g ＞ 176g，即使用电解法制得的$\ce{H_{2}}$替代甲烷作燃料时，排放的$\ce{CO_{2}}$更多，因此不利于减少碳排放。
【答案】
(1) 176 g (2) 不利于
【知识点】
化学方程式的计算、环境保护（碳排放）
【点评】
本题将化学计算与实际环保问题相结合，既考查了学生根据化学方程式计算的基本能力，又引导学生关注能源利用与碳排放的关系，题目难度适中，贴近生活实际。
【难度系数】
0.6
跨学科实践活动6 调查家用燃料的变迁与合理使用
化学小组的同学们通过走访调研了解到当地家用燃料的发展经历了如图所示阶段。
（1）柴草中纤维素的化学式为$\ce{(C_{6}H_{10}O_{5})_{n}}$，纤维素中碳、氧元素的质量比为
9：10
。
（2）用蜂窝煤作燃料，将煤制成蜂窝煤的目的是
增大与空气的接触面积，使煤充分燃烧
。使用蜂窝煤时，一般用废报纸、小木柴等引燃蜂窝煤，点燃废报纸、小木柴的目的是
提供热量，使温度达到煤的着火点
。
（3）现如今用天然气作燃料，天然气的主要成分是
甲烷（或$\ce{CH_{4}}$）
。
（4）在上图最后虚线框中“未来？燃料”的“？”处是氢气，用氢气作燃料更加环保，氢气燃烧的化学方程式为
$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2H_{2}O}$
。
（5）丙烷燃烧的微观示意图如下图所示，该反应的化学方程式为
$\ce{C_{3}H_{8} +5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}3CO_{2} +4H_{2}O}$
，反应前后不变的微粒是
原子（或碳原子、氢原子、氧原子）
。
● 碳原子
带网格的圆 氧原子
● 氢原子
（6）已知在相同的温度和压强下，相同体积的气体具有相同的分子数，则10 L丙烷充分燃烧消耗$\ce{O_{2}}$的体积可能是
50 L
。欲将一燃烧液化石油气的燃气灶改为燃烧天然气，则需要
关小
（填“开大”或“关小”）进风口。
答案：(1) 9：10
(2) 增大与空气的接触面积，使煤充分燃烧；提供热量，使温度达到煤的着火点
(3) 甲烷（或$\ce{CH_{4}}$）
(4) $\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2H_{2}O}$
(5) $\ce{C_{3}H_{8} +5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}3CO_{2} +4H_{2}O}$；原子（或碳原子、氢原子、氧原子）
(6) 50 L；关小
解析：
【分析】
1. 计算纤维素中碳、氧元素质量比：依据元素质量比=（相对原子质量×原子个数）之比，结合纤维素化学式$\ce{(C_{6}H_{10}O_{5})_{n}}$，分别计算碳、氧元素总质量后求比。
2. 蜂窝煤相关问题：从促进燃料充分燃烧的角度分析蜂窝煤的结构作用；从燃烧条件（温度达到着火点）分析引燃物的作用。
3. 天然气成分：回忆常见家用燃料的主要成分。
4. 氢气燃烧方程式：根据反应物、生成物及反应条件，按化学方程式书写规则配平。
5. 丙烷燃烧方程式及反应前后微粒：结合微观示意图确定反应物、生成物，配平化学方程式；依据化学变化的本质判断不变的微粒。
6. 耗氧量计算及燃气灶调整：先写丙烷燃烧方程式，结合“相同体积气体含相同分子数”计算耗氧量；对比液化石油气（丙烷）和天然气（甲烷）的耗氧量，判断进风口调整方向。
【解析】
（1）纤维素中碳、氧元素的质量比为：$(12×6n):(16×5n)=72n:80n=9:10$。
（2）将煤制成蜂窝煤，可增大煤与空气（氧气）的接触面积，使煤充分燃烧；废报纸、小木柴燃烧放热，能使温度达到蜂窝煤的着火点，从而引燃蜂窝煤。
（3）天然气的主要成分是甲烷，化学式为$\ce{CH_{4}}$。
（4）氢气在点燃条件下燃烧生成水，化学方程式为：$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2H_{2}O}$。
（5）根据微观示意图，丙烷（$\ce{C_{3}H_{8}}$）燃烧生成二氧化碳和水，配平后化学方程式为：$\ce{C_{3}H_{8} +5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}3CO_{2} +4H_{2}O}$；化学变化中原子是最小微粒，反应前后不变的微粒是原子（碳原子、氢原子、氧原子）。
（6）丙烷燃烧的化学方程式为$\ce{C_{3}H_{8} +5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}3CO_{2} +4H_{2}O}$，由题意知相同体积气体含相同分子数，故1体积丙烷消耗5体积氧气，10L丙烷充分燃烧消耗$\ce{O_{2}}$的体积为$10L×5=50L$；液化石油气（主要成分为丙烷）燃烧耗氧量比天然气（主要成分为甲烷）多，甲烷燃烧的化学方程式为$\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}CO_{2} +2H_{2}O}$，相同体积甲烷耗氧量更少，因此将燃烧液化石油气的燃气灶改为燃烧天然气，需要关小进风口。
【答案】
(1) $9:10$
(2) 增大与空气的接触面积，使煤充分燃烧；提供热量，使温度达到煤的着火点
(3) 甲烷（或$\ce{CH_{4}}$）
(4) $\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2H_{2}O}$
(5) $\ce{C_{3}H_{8} +5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}3CO_{2} +4H_{2}O}$；原子（或碳原子、氢原子、氧原子）
(6) $50\ \mathrm{L}$；关小
【知识点】
元素质量比计算、燃烧与燃料利用、化学方程式书写
【点评】
本题结合家用燃料变迁的跨学科实践主题，考察化学基础计算、燃烧原理、燃料相关知识，注重知识在生活中的应用，难度适中，能帮助学生巩固化学与生活的联系。
【难度系数】
0.6
