课题1 化学引领新能源的开发（7大题型专项训练） 化学沪科版五四学制2024九年级全一册

专题10 化学与人类社会进步 课题1 化学引领新能源的开发 题型01 基于生物质的能源—乙醇 题型02 基于生物质的能源—甲烷 题型03 基于生物质的能源—生物柴油 题型04 氢能源的优点 题型05 氢气的制备及应用 题型06 几种可燃气体的鉴别 题型07 探究乙醇（甲烷）的元素组成 题型01 基于生物质的能源—乙醇 1.基本性质 化学式：C2H6O ，结构简式：C2H5OH ‌物理性质：常温下为无色透明液体，易挥发，有特殊香味。能与水以任意比例互溶，可混溶于多数有机溶剂。沸点：78.4℃，密度：0.79 g/cm³（20℃）。 ‌化学性质：燃烧生成二氧化碳和水，方程式为：C2H5OH＋3O2 2CO2＋3H2O 2.常见用途 作‌燃料：用作酒精灯、内燃机燃料。 作溶剂：工业上作为有机溶剂，用于制药、香料等。 ‌医疗消毒：75%乙醇溶液杀菌效果最佳，用于皮肤和器械消毒。 ‌其他应用：制造饮料、醋酸、染料等。乙醇汽油可减少尾气污染。 3.乙醇燃料优点： ‌环保性‌：燃烧后主要生成二氧化碳和水，污染物排放显著减少。 ‌可再生性‌：可通过农作物（如玉米、甘蔗）生产，降低对石油资源的依赖。 ‌安全可控‌：火焰稳定易调节，适合实验室等场景使用。 4.来源 粮食、含糖丰富的植物、木质纤维等生物质原料，在微生物作用下，经发酵可以得到乙醇。 【典例1】（24-25九年级上·湖南长沙·期中）认真阅读下列科普短文，回答有关问题： “酱香拿铁”这款新型饮品将中国传统白酒与现代咖啡巧妙地融合在一起，既具有独特的风味和口感，也承载着传播中国酒文化的使命。白酒的主要成分是乙醇，乙醇俗称酒精，化学式为，在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色液体，有特殊香味，能与水以任意比例互溶，可通过高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏制得。将乙醇按一定比例与汽油混合，即成为一种新型替代能源——乙醇汽油。乙醇汽油是世界上公认的环保清洁燃料，目前全球66%的乙醇被作为燃料添加到汽油中。工业酒精因含有甲醇等对人体有害的物质，绝对不能饮用或用于人体的消毒，因为甲醇会导致中毒，用于皮肤消毒也会有部分被皮肤吸收，中毒后严重的可导致失明、死亡。 (1)用粮食发酵酿酒属于 (填“剧烈”或“缓慢”)氧化。 (2)乙醇的物理性质是 (写一条即可)。 (3)下列说法正确的是___________(填字母序号)。 A．乙醇汽化时分子的间隔变大 B．青少年饮酒有害健康 C．工业酒精可用于勾兑饮用酒销售 D．乙醇汽油是纯净物 【变式1-1】（2024·河北邯郸·三模）酒精除了可用于杀菌消毒，还可用作燃料，也是重要的有机溶剂。酒精学名乙醇（化学式为C2H6O），下列对乙醇认识不正确的是 A．从类别上看：乙醇属于有机化合物 B．从性质上看：乙醇具有可燃性 C．从组成上看：乙醇中碳元素和氢元素的质量比为4:1 D．从结构上看：乙醇由2个碳原子、6个氢原子、1个氧原子构成 【变式1-2】（2025·河南信阳·三模）酒精添加到汽油中可制成乙醇汽油，减少空气污染。写出乙醇完全燃烧的化学方程式： 。4.6g乙醇在一定量的氧气中燃烧生成一氧化碳、水和4.4g二氧化碳，则消耗氧气的质量为 g。 【变式1-3】2020年初在世界发生的新冠疫情，大家还记忆犹新，在抗击疫情中，使用了75%(V/V)的医用酒精消毒。 下图为某品牌工业酒精的说明书， 【查阅资料】95%(V/V)为体积百分数比，其质量百分比为92.4%；75%(V/V)质量百分比为67.8%。 **牌工业酒精说明书 【产品名称】工业酒精 【成分】乙醇 【浓度】95%(V/V) 【净含量】500mL (1)乙醇的化学式： ，在消毒使用时应该注意采用擦拭方式，不能采用喷射方式，否则易发生爆燃引发火灾，请写出乙醇燃烧的化学方程式： 。 (2)乙醇俗称酒精，可通过粮食酿造制得，在汽油中加入适量乙醇叫车用乙醇汽油，可适当节省石油资源。“车用乙醇汽油”属于 (填“混合物”或“纯净物”)，乙醇燃烧产物是CO2和H2O，经光合作用又变成淀粉，乙醇属于 (填“可再生”或“不可再生”)能源。 (3)乙醇是无色透明、易挥发、有酒味的液体，易燃烧，与水能以任意比互溶，将50mL乙醇与50mL水混合，体积 (填“>”“<”或“=”)100mL，原因是 (填“分子间有间隔”或“分子在不断运动”)；乙醇应 储存。 题型02 基于生物质的能源—甲烷 1.基本性质 化学式：CH₄ ‌物理性质:无色、无味气体，密度比空气小（相对密度0.554），极难溶于水。沸点：-161.4℃；熔点：-182.6℃ ‌化学性质：燃烧时产生淡蓝色火焰，方程式：CH4＋2O2 CO2＋2H2O 2.存在与用途 ‌主要存在形式：天然气（主要成分）、沼气（50%-70%甲烷）、可燃冰（高压低温下的甲烷水合物）。 ‌重要用途：清洁燃料（发电、供暖）、化工原料（制合成气、甲醇等）。 环境意义：温室效应强度是CO₂的25倍，但大气中含量较低。 3.甲烷燃料的优点 ‌高热值‌：甲烷燃烧时释放大量能量，适合作为高效能源。 ‌低污染‌：相比汽油和柴油，甲烷燃烧产物主要为二氧化碳和水，污染物排放较少，有助于减少空气污染。 ‌可再生性‌：甲烷可通过沼气池等厌氧发酵技术从有机废弃物中提取，实现资源循环利用，符合可持续发展理念。 ‌经济性‌：作为天然气主要成分（占比约87%），甲烷储量丰富且开采成本较低，适合家庭燃气和工业应用。 4.安全注意事项 可燃性：与空气混合遇火花可能爆炸。 泄漏检测：因无色无味，天然气中常添加硫醇警示气味。 5.甲烷的获取 ‌生物质发酵法‌：将农业废弃物（如菜叶、动物粪便）在厌氧环境中发酵，通过微生物分解产生沼气（含50%~80%甲烷）。 ‌天然气分离‌：天然气中甲烷含量达70%~90%，可通过分馏或吸附技术直接提纯。 ‌合成气催化法‌：一氧化碳或二氧化碳与氢气在金属催化剂（如铁、镍）作用下反应生成甲烷。 【典例2】（2025·河北唐山·二模）某研究性学习小组利用下列装置进行对甲烷制取和性质的探究，已知甲烷是天然气的主要成分，密度小于空气，难溶于水，具有可燃性，请你分析并回答问题： 探究I：甲烷的制取 【查阅资料】实验室通过加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法制取甲烷。 (1)制取甲烷的发生装置应选 （填序号，下同），选用装置C收集甲烷时，气体应该从 端通入。 探究II：甲烷的化学性质 (2)甲烷具有可燃性，若在甲烷燃烧的火焰上方罩一个用石灰水润湿内壁的烧杯和干燥的烧杯，可以观察到 ，证明甲烷中含有碳元素和氢元素，其理论依据是 。 【变式2-1】（2025·辽宁大连·一模）春节期间，经常发生小孩将鞭炮扔进下水道的伤亡事故。已知下水道中可能积聚了沼气（主要成分为甲烷，爆炸极限约为5%~15%）等可燃性气体。下列说法错误的是 A．鞭炮的作用是引燃可燃性气体 B．沼气浓度越高，爆炸的威力越大 C．甲烷是无色可燃性气体，是天然气的主要成分 D．爆炸是因为甲烷与氧气在有限空间内迅速燃烧，放出大量热和气体 【变式2-2】（2025·河南驻马店·模拟预测）家用燃料变迁的大致过程为：秸秆→煤炭→液化石油气→天然气(主要成分为CH4)。甲烷完全燃烧的化学方程式是 ；使用天然气时发现火焰呈黄色或橙色，则需将灶具的进风口 (填“调大”或“调小”)；氢气有望成为未来能源，其具备的优点之一是 。 【变式2-3】（2025·河南商丘·模拟预测）“盐穴储气”是一种地下储能技术。 (1)储气时采集盐水，注水时排天然气，原理如图所示，则从 端进水可排天然气。天然气的主要成分是甲烷，甲烷完全燃烧的化学方程式为 。 (2)在天然气中掺入氢气能改善天然气的品质。某掺氢天然气（假设该混合气仅含甲烷和氢气）中氢元素的质量分数为40%，则该混合气体充分燃烧后生成水和二氧化碳的质量比为 。 题型03 基于生物质的能源—生物柴油 1.生物柴油是一种由动植物油脂（如菜籽油、大豆油、废弃食用油等）或动物脂肪（如猪油、牛油等）与甲醇（或乙醇）通过酯交换反应制成的清洁可再生能源，主要成分为脂肪酸甲酯或乙酯。 2.生物柴油的环保优势 ‌减排效果‌：与传统柴油相比，燃烧时碳氢化合物减少55%~60%，颗粒物减少20%~50%，CO减少45%以上‌1。 ‌可持续性‌：原料来自废弃油脂或油料作物，实现资源循环利用，降低对化石燃料依赖。 3.应用与意义 生物柴油作为“绿色能源”，对推动能源替代、减轻环境污染具有战略价值，尤其在交通燃料领域潜力巨大。它具有环保、可再生等特性，可替代传统柴油使用。 【典例3】（24-25九年级上·河北衡水·期末）从地沟油中提炼生物柴油是垃圾资源化的方法之一。生物柴油主要成分是硬脂酸甲酯(C19H38O2)，下列有关硬质酸甲酯的说法正确的是 A．硬质酸甲酯中碳、氢、氧三种元素的质量比为12：1：32 B．硬质酸甲酯的相对分子质量为45 C．硬质酸甲酯中碳、氢、氧三种原子的个数比19：38：2 D．硬质酸甲酯中氧元素的质量分数最大 【变式3-1】（24-25九年级上·甘肃张掖·阶段练习）广州生态环境园采用生物酶法将地沟油加工成生物柴油。下列有关说法正确的是 A．该过程中只发生了物理变化 B．地沟油可以食用，对身体无害 C．生物柴油与石油类似，都属于纯净物 D．该工艺有利于优化能源消费结构 【变式3-2】经济的快速发展离不开能源。 (1)煤燃烧排放的 和二氧化氮等气体,溶于雨水会形成酸雨,减少酸雨危害的措施之一是 。 (2)利用餐饮废油为原料,可制取生物柴油。生物柴油主要含碳、氢、氧三种元素,其充分燃烧将生成 。废油制取生物柴油的积极意义是(写一点) 。 (3)氢气被誉为“最清洁的燃料”,其原因是 。 【变式3-3】（2025·广东东莞·三模）生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物，可再生、低污染、分布广泛。 生物质能是贮存在生物质中的能量，是人类历史上最早使用的能源，属可再生能源。据计算，生物质储存的能量比世界能源消费总量大2倍。现代较为有效地利用生物质能的方式有：将秸秆粉碎、添加乳酸菌发酵，即可做成牲畜饲料；以秸秆为主要原料，经粉碎、厌氧发酵即可生产沼气；利用秸秆和畜禽粪便为原料，经无害化处理、发酵腐熟就可制成有机肥料；秸秆经粉碎、水解、糖化发酵、蒸馏等过程，可获得燃料酒精。 目前，生物质能已成为世界第四大能源。它燃烧后灰渣极少，且燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，是一种清洁能源。生物柴油是生物质燃料的一种，但在其生产过程中，副产物甘油()产生的环境污染制约了其产业发展，处理方法之一为光催化重整法。该方法是在常温常压和太阳光的驱动下，利用催化剂将甘油与水反应生成氢气和二氧化碳。二氧化钛()由于具有安全、无生物毒性、耐腐蚀、廉价、可重复利用等优点，已成为甘油处理最常用的催化剂之一。为了提高催化效果，常将与其他物质相结合形成复合催化剂。其他条件相同时，几种催化剂的催化效果如图所示。 依据上文，回答问题。 (1)生物质的优点有 。 (2)光催化重整法处理甘油的化学方程式为 。 (3)文中提到的现代有效利用生物质能的方式有 种，每种方式都涉及到的一个化学变化过程是 。 (4)下列有关生物质能的说法正确的是___________(填字母)。 A．生物质能虽然储量丰富，但是不可再生，要节约使用 B．生物质燃料燃烧后的灰烬能为农作物提供营养元素，是优质肥料 C．生物柴油是生物质燃料的一种，其生产和使用都不会产生污染 D．为了提高催化效果，常将与其他物质相结合形成复合催化剂 (5)由图可知，在生产时间相同时，影响产量的因素为 ；通过对比图中信息，还可以得到的结论是 。 题型04 氢能源的优点 1.环保无污染 氢气燃烧后仅生成水，不排放二氧化碳或颗粒物，是真正的零排放能源。 2.能量密度高 单位热值是化石燃料的2-4倍（汽油的3倍），每公斤氢气燃烧释放约34000千卡热量。 3.来源广泛 可通过电解水、可再生能源（如风电、光伏）或化石燃料重整制取，实现能源国产化。 4.储能与转化高效 可长期储存，弥补风光发电不稳定的缺陷； 氢氧燃料电池直接转化电能，效率高且体积小，适用于航天等领域。 但是，氢能源的推广需突破安全、成本和技术三重障碍，目前更适合特定领域应用。 【典例4】（2025·山西晋城·三模）2008年北京奥运会、2022年北京冬奥会、2023年杭州亚运会及2025年哈尔滨亚洲冬季运动会主火炬分别使用丙烷(C3H8)、氢气、甲醇(CH3OH)和天然气作为燃料，与其他三种燃料相比，氢气最显著的优势为 A．运输储存难 B．生产成本低 C．着火点最低 D．不污染环境 【变式4-1】（2025·河南周口·模拟预测）下列能源是清洁高能燃料的是 A．液氢 B．煤炭 C．酒精 D．石油 【变式4-2】（2025·河南驻马店·三模）保护环境是我国的一项基本国策。 (1)氢气是理想的清洁燃料。氢气作燃料的优点是 。（写出一点即可） (2)液氨有望成为新一代绿色能源。如图是液氨燃烧反应的微观示意图，该反应的化学方程式为 。 【变式4-3】（24-25八年级下·山东东营·期末）阅读下面科普短文。 氢能作为零碳能源载体，有助于实现真正的绿色、清洁、可持续发展。我国是世界最大的制氢国家，如图是我国制氢技术碳排放及制氢成本关系图。 目前，制氢主要有以下三种较为成熟的技术路线：一是利用化石能源通过化学反应制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢；三是以碱性电解水、酸性质子交换膜电解水为代表的电解水制氢。其他制氢方式，例如微生物直接制氢和太阳能光催化分解水制氢等仍处于实验和开发阶段，尚未达到工业规模制氢要求。 在能源领域，氢气主要以氢燃料电池为载体应用于交通领域，与纯电动公交车相比，氢燃料电池公交车具有补能时间短、续航里程长的优势，有效提升了公交车的运营效率，氢能未来发展前景可观。 回答下列问题。 (1)利用化石能源制氢，化石能源属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)电解水制氢的化学方程式为 。 (3)图中制氢成本最高的技术是 。 (4)下列有关说法正确的是______（填字母）。 A．利用化石能源通过化学反应制氢是较为成熟的技术路线 B．利用太阳能催化分解水制氢可实现二氧化碳零排放 C．氢能作为零碳能源载体，有助于实现真正的绿色、清洁、可持续发展 D．氢燃料电池是将电能转化为化学能 题型05 氢气的制备及应用 1.绿氢 ‌定义‌：通过可再生能源（如风能、太阳能、水能）发电电解水制取，全程几乎无碳排放。 ‌特点‌：最清洁，被称为“零碳氢气”。 当前成本较高，但随技术进步和可再生能源普及，成本呈下降趋势。 2.蓝氢 ‌定义‌：以天然气等化石燃料为原料，但结合碳捕集与封存（CCUS）技术，显著降低碳排放。 ‌特点‌：碳排放量低于灰氢，但依赖化石燃料和CCUS技术。 成本介于灰氢与绿氢之间，需特定地质条件支持碳封存。 3.灰氢 ‌定义‌：直接通过煤炭、天然气等化石燃料燃烧制取，碳排放量最高。 ‌特点‌：技术成熟、成本最低，占全球氢气产量的约95%。 碳排放强度大，1公斤灰氢约产生9-10公斤二氧化碳。 当前氢能产业正从灰氢向绿氢转型，中国在绿氢技术（如电解槽、储运）和规模化应用（如风光制氢项目）方面进展显著。 4.实验室制氢气 实验室常用锌粒与稀硫酸反应制取氢气，生成硫酸锌和氢气。 5.氢气的应用 ‌有利方面‌： 用于填充气球（密度小且无色无味）。 作为氢能源（燃烧放热高效环保），应用于火箭燃料、氢燃料电池等。 紧急救生材料（如氢化锂遇水释放氢气充气）。 ‌不利方面‌：不纯氢气遇明火易爆炸，需严格验纯。 【典例5】（2025·黑龙江大庆·中考真题）目前，全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转型。氢能是人类未来的理想能源之一，制氢、储氢、释氢、用氢是氢能研究的热点。 项目一：制氢 根据生产来源和碳排放量不同，氢气分类如图1. (1)“绿氢”是利用可再生能源发电制氢，生产中实现二氧化碳零排放。电解水产生的氢气和氧气的体积比为 。 (2)“灰氢”是化石燃料制氢，可利用甲烷与水蒸气在高温条件下生成二氧化碳和氢气的方法制得，请写出该反应的化学方程式 ，从生成物的角度分析，该方法造成的环境问题是 (填字母)。 A．酸雨    B．温室效应增强    C．臭氧空洞 (3)“蓝氢”是“灰氢”制法结合碳捕集和封存技术，实现低碳制氢，其中一种方法是利用氢氧化钠溶液实现“碳捕集”，如图2. ①氢氧化钠溶液喷成雾状的目的是 。 ②捕捉室内发生反应的化学方程式为： 、Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3. 紫氢是以来源丰富的水为原料，利用核能生产的氢气；金氢是自然产生或存于地壳中的天然氢。 项目二：储氢 (4)物理储氢：在高压下把氢气压缩储存于钢瓶中，从微观角度解释，氢气能被压缩储存的原因是 。 (5)化学储氢：可利用Mg-Cu储氢合金与氢气反应生成金属氢化物MgH2，MgH2中氢元素的化合价为 。 项目三：释氢 (6)MgH2的一种释氢过程如图3所示，释氢开始时反应速率较快，然后逐渐减小。据图分析，反应速率逐渐减小的原因是 。 项目四：用氢 (7)氢气是理想的燃料，原因是 (写出一条即可)。 【变式5-1】（2025·重庆北碚·模拟预测）我国太阳能制氢气的商业应用正逐步推进。如图是两种制氢途径，有关说法不合理的是 A．途经①，反应前后催化剂化学性质不变 B．途经②，得到的另一种产物是氧气 C．两途经各自反应前后分子数目均保持不变 D．两途经均能在一定程度上解决制氢成本高的问题 【变式5-2】（2025·江苏徐州·模拟预测）氢能是一种清洁能源，氢气的制备方法受到广泛的关注和研究。 (一)实验室用锌粒和稀硫酸反应制取H2。 (1)反应的化学方程式为 ，属于 反应类型。 (2)下列仪器中，制备并收集H2时不需要选用的是 (填字母)，仪器M的名称为 。 (二)暗发酵制氢是生物制氢的一种方法，温度在40-60℃为宜。扬州地区主要粮食作物为小麦和水稻，小麦和水稻的秸秆中木质素紧密包围纤维素，纤维素在暗发酵细菌和酶的作用下先转化为葡萄糖，葡萄糖再转化为甲酸、乙醇等，最后转化为氢气。 Ⅰ．用小麦和水稻的秸秆为发酵物进行暗发酵制氢实验，产氢量和能量转化率如表所示。 发酵物 木质素/% 产氢量/mL 能量转化率/% 小麦秸秆 22.1 292 5.2 水稻秸秆 17.3 446 6.1 (3)由表可知，与小麦秸秆相比，水稻秸秆作为发酵物的优点是 ；小麦秸秆暗发酵产氢量低的原因是 。 (4)甲酸(HCOOH)在氢化酶的催化下生成CO2和H2反应的化学方程式为 。 【变式5-3】（2025·广东惠州·二模）氢能作为极具发展潜力的多元化能源，在我国经济发展中具有重要的地位。某校实践小组的同学们对此产生了浓厚的兴趣，他们对氢气的制取方法、应用优势、储存手段和发展前景等展开了项目式问题探究。 任务一：调查氢能制取方法 【咨询专家】小组同学通过数字化平台向专家进行咨询，知道了氢气可用多种工艺过程制备，方法有电解水制氢和工业副产品制氢等。 【模型构建】用可再生能源电解水制氢，将是应用广泛、技术成熟的一种手段。过程如图： 【交流讨论】 (1)电解水制氢的化学方程式为 。 (2)近年来，能用来发电的可再生能源有 。 任务二：探究氢能应用优势 【提出问题】氢气作为理想能源的原因是什么？ 【进行实验】 (3)设计纯净氢气与天然气燃烧的对比实验 实验步骤 实验现象 实验结论 ①分别在带尖嘴的导管口点燃氢气和天然气，在火焰上方罩一个干冷的小烧杯 均有水生成 ②迅速把①中的烧杯倒过来，分别注入少量澄清石灰水，振荡 罩在天然气火焰上方烧杯内的澄清石灰水变浑浊，而氢气火焰上方的烧杯内无变化 【反思评价】 (4)通过上述实验对比，氢气作为燃料的优点是 。 (5)在理想状态下，小组同学通过图1实验，将测得的实验数据绘制成的图像如图2所示，分析图像，可得出的结论是 。 任务三：调研氢能储存手段 【查阅资料】 (6)我国绿氢规模化储存是商业化应用的基本保障，为了进行大量储存，通常将氢气转化为液氢，该过程发生的是 (“物理变化”或“化学变化”)。 任务四：展望氢能发展前景 【市场调研】 (7)目前，氢燃料电池未广泛应用，原因是 。随着科技的发展，未来，氢能将在航空、航天、电力和建筑领域大力推广。 题型06 几种可燃气体的鉴别 可燃气体（如氢气、一氧化碳、甲烷）的鉴别主要通过燃烧实验和产物检验实现。 1. ‌氢气（H₂）的鉴别‌ ‌步骤‌：点燃气体，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯。 ‌现象‌：气体安静燃烧，火焰呈淡蓝色，烧杯内壁出现水珠（因燃烧产物仅为水）。 ‌原理‌：氢气燃烧生成水，通过水珠验证。 2. ‌一氧化碳（CO）的鉴别‌ ‌步骤‌：点燃气体，在火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯。 ‌现象‌：气体安静燃烧，火焰呈蓝色，澄清石灰水变浑浊（因燃烧产物为二氧化碳）。 ‌原理‌：二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀。 3. ‌甲烷（CH₄）的鉴别‌ ‌步骤‌：点燃气体，先罩一个干而冷的烧杯检验水，再迅速倒转烧杯加入澄清石灰水。 ‌现象‌：气体安静燃烧，火焰呈蓝色，烧杯内壁出现水雾，石灰水变浑浊（因燃烧产物为二氧化碳和水）。 ‌原理‌：同时检验水和二氧化碳以确认甲烷。 注意事项 安全：所有实验需在通风环境下进行，避免气体泄漏或爆炸风险。 干扰排除：若气体为混合物（如氢气和甲烷），需结合产物检验进一步区分。 【典例6】（2025·河北沧州·二模）下列实验操作能达到实验目的的是 选项 实验目的 主要实验操作 A 鉴别CH4、CO、N2 分别点燃，观察火焰颜色 B 检验稀盐酸中是否混有稀硫酸 取样，加入适量氢氧化钡溶液 C 探究中和反应过程中的能量变化 向氢氧化钠固体中加入稀盐酸，用温度传感器测温度变化 D 去除铁粉中的碳粉 取样，加入少量的稀盐酸，过滤 A．A B．B C．C D．D 【变式6-1】（24-25九年级下·四川成都·期中）下列实验方案能达到目的的是 选项 实验目的 实验方案 A 除去CO中少量的CO2 将混合气体通过足量的高温氧化铁粉末 B 检验稀盐酸中是否混有NaCl 取样，加入AgNO3溶液 C 除去Na2CO3溶液中的Na2SO4 加入适量BaCl2，过滤 D 鉴别CO和H2 点燃，在火焰上方罩一个干冷的烧杯 A．A B．B C．C D．D 【变式6-2】（2025·安徽芜湖·二模）依据下列实验现象得出的结论，正确的是 选项 实验操作 现象 结论 A 将带火星的木条伸入一瓶无色气体中 木条熄灭 该气体不含氧气 B 将一只干冷的烧杯罩在燃着的某气体火焰上方 内壁有水雾 该气体是氢气 C 向铁片和铜片中分别加入稀盐酸 铁片表面有气泡产生 铁的活动性强于铜 D 向盐酸和氢氧化钠反应后的溶液中加入酚酞 酚酞未变红 此时溶液为中性 A．A B．B C．C D．D 【变式6-3】（24-25九年级上·河南三门峡·期末）有关氢气、一氧化碳、甲烷的说法不正确的是 A．氢气、一氧化碳、甲烷都难溶于水 B．一氧化碳极易与人体血液中的血红蛋白结合，造成人体缺氧，严重时会危及生命 C．氢气目前没有被大规模使用主要原因是制取成本高，运输和储存困难 D．氢气、一氧化碳、甲烷可用燃烧观察火焰颜色的方法区分 题型07 探究乙醇（甲烷）的元素组成 乙醇和甲烷是初中化学中常见的有机化合物，它们的元素组成可以通过实验和化学式进行分析。 1.乙醇的元素组成 化学式：C2H6O ，由碳（C）、氢（H）、氧（O）三种元素组成。 实验验证：乙醇燃烧后，在火焰上方罩干冷烧杯，杯壁出现水雾（证明含氢元素）；再罩涂有澄清石灰水的烧杯，溶液变浑浊（证明含碳元素）。氧元素的确定需要密闭装置称量质量，通过计算确定。 2.甲烷的元素组成 化学式：CH₄，仅由碳（C）和氢（H）两种元素组成。 实验验证：甲烷燃烧后，在火焰上方罩干冷烧杯，杯壁出现水雾（证明含氢元素）；再罩涂有澄清石灰水的烧杯，溶液变浑浊（证明含碳元素）。 【典例7】（2024·山东滨州·一模）沼气工程正成为农业增效、农民增收的重要渠道之一。沼气的应用能有效缓解农村生活用能与环境保护之间的矛盾，实现国家要生态、农民要致富的目标。化学社团的同学用排水法收集一瓶沼气池中气体，可能含有CH4、CO、CO2等，为了弄清它的成分，进行了下列有关实验。 对气体成分的猜想： I、CH4、CO2                                 II、CH4、CO III、CH4、CO、CO2                         IV、CO、CO2 (1)若要将A装置中的气体通入后面的装置中，应选①②③中的 （填序号）作为注水装置。 (2)若B中澄清石灰水变浑浊，则说明A中的气体中含有 。 (3)在C装置右侧导管上方点燃气体，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，杯内出现水雾，则有同学认为猜想IV不成立，另有同学认为此现象不足以证明样品气体中一定含有CH4，理由是 ；在 位置，增加一个上图中的 （填标号）装置，才能证明猜想IV不成立。 (4)为了进一步证明气体中是否含有一氧化碳，小明将C处气体完全燃烧后的产物依次通过装置D、E，经实验测定装置D质量增加3.6g，装置E质量增加4.4g，则证明猜想 成立。 【变式7-1】（2025·福建福州·模拟预测）乙醇(俗称酒精)的前世今生。 (1)18世纪高纯度酒精出现。酒精里面含水的提纯方法主要是加入氧化钙，氧化钙与水反应的化学方程式为 。 (2)19世纪发现酒精的分子式为。设计实验方案证明酒精含碳元素： 。 (3)20世纪研制出固体酒精，它是将醋酸钙加水配制成饱和溶液，再加入酒精进一步制得的。醋酸钙固体的溶解度如下表： 温度/℃ 0 10 20 30 40 溶解度/g 37.4 36 34.7 33.8 33.2 不改变溶液的质量，将接近饱和的醋酸钙溶液变成饱和溶液的方法是 ；10℃时，要配制68g醋酸钙的饱和溶液，需要醋酸钙的质量为 g。 (4)21世纪乙醇汽油成为新型清洁燃料，燃烧过程的能量转化是：化学能→ 。 【变式7-2】（2024·山西吕梁·二模）我国已实现车用乙醇汽油全覆盖。社会实践小组同学对乙醇产生浓厚兴趣，并对乙醇的制取、燃烧、安全使用等展开项目式学习活动。 任务一：调查乙醇的生产 【咨询交流】乙醇的生产分为合成法和发酵法，合成法大多以石油为原料经化学加工而成；发酵法以高粱、薯类等淀粉、纤维素含量较高的作物果实为原料经发酵而成。 【参观学习】小组同学在技术人员的指导下，了解到发酵法过程如图： 【小组交流】 (1)合成法发展受限的原因是 。 (2)蒸馏过程中将水与乙醇分离，利用的性质是 。 任务二：探究乙醇燃烧产物 【教师指导】白色固体硫酸铜遇水变蓝。 【进行实验1】 (3)为探究乙醇燃烧的产物，小组同学设计了如下实验方案。 实验步骤 实验现象 实验结论 Ⅰ.点燃酒精灯，在火焰上方罩一干燥而冷的烧杯，有小液滴出现后，在液滴上撒上少量硫酸铜固体 有水生成 Ⅱ.在火焰上方另罩一个小烧杯，把烧杯倒过来，立即倒入少量澄清石灰水， 澄清石灰水变浑浊 【反思评价】 (4)步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式为 。 任务三：探究乙醇的爆炸 【进行实验2】小明将少量乙醇倒入饮料瓶中，盖好瓶盖，用力振荡，打开瓶盖后，将燃着的木条伸到瓶口，听到尖锐的爆鸣声。 【交流讨论】 (5)用力振荡的目的是 。 (6)小花完成上述实验时没有成功。小组同学认为与加入乙醇的量有关，于是设计方案进行实验，并将数据绘制成图像。爆鸣效果最好乙醇量是 。 任务四：设计乙醇安全使用宣传活动 活动主题 绿色安全使用乙醇 活动对象 社会人员 时间地点 5月6日上午人群聚集地 活动形式 散发宣传单 宣传单内容 ①介绍生物乙醇来源，推广使用乙醇汽油。 ②乙醇安全使用知识。 ③活动总结，撰写实践报告。 (7)成果分享：同学们通过各种项目式学习活动，学到了乙醇生产、燃烧产物和爆炸等知识。成果报告中，提出绿色、安全、节约使用乙醇的建议。为了强化安全意识，室内喷洒酒精消毒液消毒时，你的温馨提示是 。 【变式7-3】（24-25九年级上·江西南昌·期中）学习了“观察与截述蜡烛及其燃烧”后，小明同学对酒精及其燃烧产生了兴趣，请你和他一起完成以下实验探究。 探究一：酒精的物理性质 (1)点燃前：观察到酒精灯里的酒精是无色液体．打开灯帽，可闻到有特殊的香味，从微观解释说明： ，说明酒精具有易挥发的性质。 探究二：酒精的燃烧 (2)点燃时：仔细观察发现火焰分 层。 (3)对酒精燃烧后产生的主要气体进行探究。 [提出问题]酒精燃烧后产生的气体主要含有什么？ [查阅资料]①酒精的主要成分是乙醇（），含有碳．氢．氧三种元素。 ②二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊： [猜想与假设]分析：酒精主要含有碳．氢．氧元素，完全燃烧后，碳元素转化为二氧化碳，氢元素转化为水，酒精完全燃烧后产生的气体可能是二氧化碳和水蒸气。 猜想一：只有二氧化碳。 猜想二：只有水蒸气。 猜想三：含有二氧化碳和水蒸气。 [进行实验] 实验操作 实验现象 实验结论 将用澄清石灰水润湿内壁的烧杯罩在火焰上方 澄清石灰水 猜想二不正确 猜想一不正确 [得出结论]通过上述实验现象可知，猜想三正确，则酒精燃烧的符号表达式是： 。 [拓展提升]①从宏观分析，本实验根据反应物做出这些猜想的理论依据是： 。 ②小罗在实验室做实验时，不慎将酒精灯碰倒，洒出的酒精在桌上燃烧起来，应立即 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 化学与人类社会进步 课题1 化学引领新能源的开发 题型01 基于生物质的能源—乙醇 题型02 基于生物质的能源—甲烷 题型03 基于生物质的能源—生物柴油 题型04 氢能源的优点 题型05 氢气的制备及应用 题型06 几种可燃气体的鉴别 题型07 探究乙醇（甲烷）的元素组成 题型01 基于生物质的能源—乙醇 1.基本性质 化学式：C2H6O ，结构简式：C2H5OH ‌物理性质：常温下为无色透明液体，易挥发，有特殊香味。能与水以任意比例互溶，可混溶于多数有机溶剂。沸点：78.4℃，密度：0.79 g/cm³（20℃）。 ‌化学性质：燃烧生成二氧化碳和水，方程式为：C2H5OH＋3O2 2CO2＋3H2O 2.常见用途 作‌燃料：用作酒精灯、内燃机燃料。 作溶剂：工业上作为有机溶剂，用于制药、香料等。 ‌医疗消毒：75%乙醇溶液杀菌效果最佳，用于皮肤和器械消毒。 ‌其他应用：制造饮料、醋酸、染料等。乙醇汽油可减少尾气污染。 3.乙醇燃料优点： ‌环保性‌：燃烧后主要生成二氧化碳和水，污染物排放显著减少。 ‌可再生性‌：可通过农作物（如玉米、甘蔗）生产，降低对石油资源的依赖。 ‌安全可控‌：火焰稳定易调节，适合实验室等场景使用。 4.来源 粮食、含糖丰富的植物、木质纤维等生物质原料，在微生物作用下，经发酵可以得到乙醇。 【典例1】（24-25九年级上·湖南长沙·期中）认真阅读下列科普短文，回答有关问题： “酱香拿铁”这款新型饮品将中国传统白酒与现代咖啡巧妙地融合在一起，既具有独特的风味和口感，也承载着传播中国酒文化的使命。白酒的主要成分是乙醇，乙醇俗称酒精，化学式为，在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色液体，有特殊香味，能与水以任意比例互溶，可通过高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏制得。将乙醇按一定比例与汽油混合，即成为一种新型替代能源——乙醇汽油。乙醇汽油是世界上公认的环保清洁燃料，目前全球66%的乙醇被作为燃料添加到汽油中。工业酒精因含有甲醇等对人体有害的物质，绝对不能饮用或用于人体的消毒，因为甲醇会导致中毒，用于皮肤消毒也会有部分被皮肤吸收，中毒后严重的可导致失明、死亡。 (1)用粮食发酵酿酒属于 (填“剧烈”或“缓慢”)氧化。 (2)乙醇的物理性质是 (写一条即可)。 (3)下列说法正确的是___________(填字母序号)。 A．乙醇汽化时分子的间隔变大 B．青少年饮酒有害健康 C．工业酒精可用于勾兑饮用酒销售 D．乙醇汽油是纯净物 【答案】(1)缓慢 (2)易挥发，无色液体，有特殊香味，能与水以任意比例互溶(写一条即可) (3)AB 【详解】（1）粮食发酵酿酒是粮食和氧气发生的缓慢、不易察觉的氧化反应，属于缓慢氧化； （2）物质不需要发生化学变化就表现出来的性质，叫物理性质；物理性质包括：颜色、状态、气味、密度、硬度、熔点、沸点、导电性、导热性、溶解性、挥发性、吸附性等；乙醇的物理性质是易挥发，无色液体，有特殊香味，能与水以任意比例互溶； （3）A、乙醇汽化时，分子的间隔变大 ，正确； B、青少年饮酒会损害肝功能，有害健康，正确； C、根据“工业酒精因含有甲醇等对人体有害的物质，绝对不能饮用或用于人体的消毒，因为甲醇会导致中毒”可知，工业酒精不可用于勾兑饮用酒销售，错误； D、根据“将乙醇按一定比例与汽油混合，即成为一种新型替代能源——乙醇汽油”可知，乙醇汽油是由多种物质组成，属于混合物，错误。 故选AB。 【变式1-1】（2024·河北邯郸·三模）酒精除了可用于杀菌消毒，还可用作燃料，也是重要的有机溶剂。酒精学名乙醇（化学式为C2H6O），下列对乙醇认识不正确的是 A．从类别上看：乙醇属于有机化合物 B．从性质上看：乙醇具有可燃性 C．从组成上看：乙醇中碳元素和氢元素的质量比为4:1 D．从结构上看：乙醇由2个碳原子、6个氢原子、1个氧原子构成 【答案】D 【分析】有机化合物：含碳化合物（排除CO、CO2、碳酸盐等）； 元素质量比：计算时用，再求比值； 物质构成：宏观物质由元素组成，微观分子由原子构成，表述时需严格区分层次。 【详解】A.由分析可知，乙醇的化学式为C2H6O，含有碳元素，且不属于例外情况，因此属于有机化合物，故说法正确，不符合题意； B.题干已说明乙醇“可用作燃料”，这是其可燃性的体现，故说法正确，不符合题意； C.由乙醇的化学式可知，碳元素与氢元素的质量比为 ，故说法正确，不符合题意； D.乙醇分子由原子构成，即一个乙醇分子由2个碳原子、6个氢原子和1个氧原子构成，故说法错误，符合题意，故选D。 【变式1-2】（2025·河南信阳·三模）酒精添加到汽油中可制成乙醇汽油，减少空气污染。写出乙醇完全燃烧的化学方程式： 。4.6g乙醇在一定量的氧气中燃烧生成一氧化碳、水和4.4g二氧化碳，则消耗氧气的质量为 g。 【答案】 C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O 8 【详解】乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水，方程式为C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O。4.6g乙醇在一定量的氧气中燃烧生成一氧化碳、水和4.4g二氧化碳，4.6g乙醇中碳元素质量为，氢元素质量为，4.4g二氧化碳中碳元素质量为，由碳元素质量守恒可知，生成一氧化碳中碳元素质量为2.4g-1.2g=1.2g，则生成一氧化碳质量为，由氢元素质量守恒可知，生成水的质量为，根据反应前后物质质量总和不变可知，消耗氧气质量为4.4g+2.8g+5.4g-4.6g=8g。 【变式1-3】2020年初在世界发生的新冠疫情，大家还记忆犹新，在抗击疫情中，使用了75%(V/V)的医用酒精消毒。 下图为某品牌工业酒精的说明书， 【查阅资料】95%(V/V)为体积百分数比，其质量百分比为92.4%；75%(V/V)质量百分比为67.8%。 **牌工业酒精说明书 【产品名称】工业酒精 【成分】乙醇 【浓度】95%(V/V) 【净含量】500mL (1)乙醇的化学式： ，在消毒使用时应该注意采用擦拭方式，不能采用喷射方式，否则易发生爆燃引发火灾，请写出乙醇燃烧的化学方程式： 。 (2)乙醇俗称酒精，可通过粮食酿造制得，在汽油中加入适量乙醇叫车用乙醇汽油，可适当节省石油资源。“车用乙醇汽油”属于 (填“混合物”或“纯净物”)，乙醇燃烧产物是CO2和H2O，经光合作用又变成淀粉，乙醇属于 (填“可再生”或“不可再生”)能源。 (3)乙醇是无色透明、易挥发、有酒味的液体，易燃烧，与水能以任意比互溶，将50mL乙醇与50mL水混合，体积 (填“>”“<”或“=”)100mL，原因是 (填“分子间有间隔”或“分子在不断运动”)；乙醇应 储存。 【答案】(1) C2H5OH C2H5OH+3O22CO2+3H2O (2) 混合物 可再生 (3) < 分子间有间隔 低温密封 【详解】（1）酒精学名乙醇的化学式为C2H5OH； 乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水，方程式为：； （2）“车用乙醇汽油”是乙醇和汽油的混合而成的，属于混合物； 乙醇可通过粮食酿造（如发酵）不断生产，属于可再生能源； （3）分子间有间隔，将50mL 乙醇与 50mL 水混合，乙醇分子和水分子进入彼此空隙，导致总体积小于原体积之和，所以混合后体积 < 100mL。故填：＜；分子间有间隔； 乙醇易挥发，易燃烧，所以应低温密封保存。 题型02 基于生物质的能源—甲烷 1.基本性质 化学式：CH₄ ‌物理性质:无色、无味气体，密度比空气小（相对密度0.554），极难溶于水。沸点：-161.4℃；熔点：-182.6℃ ‌化学性质：燃烧时产生淡蓝色火焰，方程式：CH4＋2O2 CO2＋2H2O 2.存在与用途 ‌主要存在形式：天然气（主要成分）、沼气（50%-70%甲烷）、可燃冰（高压低温下的甲烷水合物）。 ‌重要用途：清洁燃料（发电、供暖）、化工原料（制合成气、甲醇等）。 环境意义：温室效应强度是CO₂的25倍，但大气中含量较低。 3.甲烷燃料的优点 ‌高热值‌：甲烷燃烧时释放大量能量，适合作为高效能源。 ‌低污染‌：相比汽油和柴油，甲烷燃烧产物主要为二氧化碳和水，污染物排放较少，有助于减少空气污染。 ‌可再生性‌：甲烷可通过沼气池等厌氧发酵技术从有机废弃物中提取，实现资源循环利用，符合可持续发展理念。 ‌经济性‌：作为天然气主要成分（占比约87%），甲烷储量丰富且开采成本较低，适合家庭燃气和工业应用。 4.安全注意事项 可燃性：与空气混合遇火花可能爆炸。 泄漏检测：因无色无味，天然气中常添加硫醇警示气味。 5.甲烷的获取 ‌生物质发酵法‌：将农业废弃物（如菜叶、动物粪便）在厌氧环境中发酵，通过微生物分解产生沼气（含50%~80%甲烷）。 ‌天然气分离‌：天然气中甲烷含量达70%~90%，可通过分馏或吸附技术直接提纯。 ‌合成气催化法‌：一氧化碳或二氧化碳与氢气在金属催化剂（如铁、镍）作用下反应生成甲烷。 【典例2】（2025·河北唐山·二模）某研究性学习小组利用下列装置进行对甲烷制取和性质的探究，已知甲烷是天然气的主要成分，密度小于空气，难溶于水，具有可燃性，请你分析并回答问题： 探究I：甲烷的制取 【查阅资料】实验室通过加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法制取甲烷。 (1)制取甲烷的发生装置应选 （填序号，下同），选用装置C收集甲烷时，气体应该从 端通入。 探究II：甲烷的化学性质 (2)甲烷具有可燃性，若在甲烷燃烧的火焰上方罩一个用石灰水润湿内壁的烧杯和干燥的烧杯，可以观察到 ，证明甲烷中含有碳元素和氢元素，其理论依据是 。 【答案】(1) A a (2) 石灰水变浑浊、干燥烧杯内壁有水雾 化学反应前后元素种类不变（质量守恒定律） 【详解】（1）实验室通过加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法制取甲烷，反应物为固体，反应条件是加热，选择固体加热型发生装置即装置A，装置C有长短导管，甲烷密度比空气小，会聚集在空气上方，所以甲烷由短导管即a管口进入，把空气从b管口排出； （2）甲烷燃烧有水和二氧化碳生成，所以在火焰上方罩一冷而干燥的烧杯，烧杯内壁观察到有水雾生成，二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊，则观察到的现象为：石灰水变浑浊、干燥烧杯内壁有水雾；根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素种类不变，甲烷燃烧有水和二氧化碳生成，因此证明甲烷中含有碳元素和氢元素。 【变式2-1】（2025·辽宁大连·一模）春节期间，经常发生小孩将鞭炮扔进下水道的伤亡事故。已知下水道中可能积聚了沼气（主要成分为甲烷，爆炸极限约为5%~15%）等可燃性气体。下列说法错误的是 A．鞭炮的作用是引燃可燃性气体 B．沼气浓度越高，爆炸的威力越大 C．甲烷是无色可燃性气体，是天然气的主要成分 D．爆炸是因为甲烷与氧气在有限空间内迅速燃烧，放出大量热和气体 【答案】B 【详解】A、鞭炮被扔进下水道，其爆炸产生的热量可以达到沼气的着火点，从而引燃可燃性气体，该选项说法正确； B、沼气属于可燃性气体，在爆炸极限范围内，浓度越高，爆炸威力越大，但当沼气浓度超过爆炸极限上限（15%）时，由于氧气不足，反而不会发生爆炸，该选项选项错误； C、天然气的主要成分为甲烷，且甲烷是无色无味的可燃性气体，该选项说法正确； D、甲烷与氧气在有限空间内迅速燃烧，会放出大量的热，使气体体积急剧膨胀，从而引发爆炸，该选项说法正确。 故选B。 【变式2-2】（2025·河南驻马店·模拟预测）家用燃料变迁的大致过程为：秸秆→煤炭→液化石油气→天然气(主要成分为CH4)。甲烷完全燃烧的化学方程式是 ；使用天然气时发现火焰呈黄色或橙色，则需将灶具的进风口 (填“调大”或“调小”)；氢气有望成为未来能源，其具备的优点之一是 。 【答案】 调大 燃烧产物只有水，对环境无污染（合理即可） 【详解】甲烷在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为； 使用天然气时发现火焰呈黄色或橙色，说明天然气燃烧不充分，则此时需将灶具的进风口调大，以增加空气的进入量，使燃料充分燃烧； 氢气有望成为未来能源，其具备的优点是燃烧产物只有水，对环境无污染，且燃烧热值高等。 【变式2-3】（2025·河南商丘·模拟预测）“盐穴储气”是一种地下储能技术。 (1)储气时采集盐水，注水时排天然气，原理如图所示，则从 端进水可排天然气。天然气的主要成分是甲烷，甲烷完全燃烧的化学方程式为 。 (2)在天然气中掺入氢气能改善天然气的品质。某掺氢天然气（假设该混合气仅含甲烷和氢气）中氢元素的质量分数为40%，则该混合气体充分燃烧后生成水和二氧化碳的质量比为 。 【答案】(1) m (2)18:11 【详解】（1）注水时排天然气，天然气的密度比水小，则从m端进水即可排天然气； 甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：； （2）某掺氢天然气（假设该混合气仅含甲烷和氢气）中氢元素的质量分数为40%，则碳元素的质量分数为：1-40%=60%，设混合气体的质量为m，则碳元素的质量为60%m，氢元素的质量为40%m，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，则生成二氧化碳的质量为：，生成水的质量为：，则该混合气体充分燃烧后生成水和二氧化碳的质量比为：3.6m：2.2m=18:11。 题型03 基于生物质的能源—生物柴油 1.生物柴油是一种由动植物油脂（如菜籽油、大豆油、废弃食用油等）或动物脂肪（如猪油、牛油等）与甲醇（或乙醇）通过酯交换反应制成的清洁可再生能源，主要成分为脂肪酸甲酯或乙酯。 2.生物柴油的环保优势 ‌减排效果‌：与传统柴油相比，燃烧时碳氢化合物减少55%~60%，颗粒物减少20%~50%，CO减少45%以上‌1。 ‌可持续性‌：原料来自废弃油脂或油料作物，实现资源循环利用，降低对化石燃料依赖。 3.应用与意义 生物柴油作为“绿色能源”，对推动能源替代、减轻环境污染具有战略价值，尤其在交通燃料领域潜力巨大。它具有环保、可再生等特性，可替代传统柴油使用。 【典例3】（24-25九年级上·河北衡水·期末）从地沟油中提炼生物柴油是垃圾资源化的方法之一。生物柴油主要成分是硬脂酸甲酯(C19H38O2)，下列有关硬质酸甲酯的说法正确的是 A．硬质酸甲酯中碳、氢、氧三种元素的质量比为12：1：32 B．硬质酸甲酯的相对分子质量为45 C．硬质酸甲酯中碳、氢、氧三种原子的个数比19：38：2 D．硬质酸甲酯中氧元素的质量分数最大 【答案】C 【详解】A、硬质酸甲酯中碳、氢、氧三种元素的质量比为（12×19）：（1×38）：（16×2）≠12：1：32，故A错误； B、硬质酸甲酯的相对分子质量为12×19+1×38+16×2≠45，故B错误； C、硬质酸甲酯分子中碳、氢、氧三种原子的个数比19：38：2，故C正确； D、硬质酸甲酯中碳、氢、氧三种元素的质量比为（12×19）：（1×38）：（16×2），所以碳元素的质量分数最大，故D错误； 故选：C。 【变式3-1】（24-25九年级上·甘肃张掖·阶段练习）广州生态环境园采用生物酶法将地沟油加工成生物柴油。下列有关说法正确的是 A．该过程中只发生了物理变化 B．地沟油可以食用，对身体无害 C．生物柴油与石油类似，都属于纯净物 D．该工艺有利于优化能源消费结构 【答案】D 【详解】A、采用生物酶法将地沟油加工成生物柴油，生物柴油是新物质，属于化学变化，故选项说法错误； B、地沟油有毒，绝对不能食用，故选项说法错误； C、生物柴油与石油都是由多种物质组成，属于混合物，故选项说法错误； D、采用生物酶法将地沟油加工成生物柴油，可减少污染物的排放，变废为宝，节约能源，工艺有利于优化能源消费结构，故选项说法正确。 故选D。 【变式3-2】经济的快速发展离不开能源。 (1)煤燃烧排放的 和二氧化氮等气体,溶于雨水会形成酸雨,减少酸雨危害的措施之一是 。 (2)利用餐饮废油为原料,可制取生物柴油。生物柴油主要含碳、氢、氧三种元素,其充分燃烧将生成 。废油制取生物柴油的积极意义是(写一点) 。 (3)氢气被誉为“最清洁的燃料”,其原因是 。 【答案】 二氧化硫 使用脱硫煤等合理答案 二氧化碳和水 节约石油资源/减少环境污染 燃烧只生成水/产物无污染 【详解】（1）煤燃烧排放的二氧化硫和二氧化氮等气体，在空气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨，减少酸雨危害的措施之一是使用脱硫煤、开发利用新能源等，故填：二氧化硫；使用脱硫煤等合理答案； （2）根据质量守恒定律，生物柴油主要含碳、氢、氧三种元素，其充分燃烧将生成二氧化碳和水；废油制取生物柴油的积极意义是节约石油资源、减少环境污染，故填：二氧化碳和水；节约石油资源/减少环境污染； （3）氢气被誉为“最清洁的燃料”，其原因是氢气燃烧产物是水，无污染，故填：燃烧只生成水/产物无污染。 【变式3-3】（2025·广东东莞·三模）生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物，可再生、低污染、分布广泛。 生物质能是贮存在生物质中的能量，是人类历史上最早使用的能源，属可再生能源。据计算，生物质储存的能量比世界能源消费总量大2倍。现代较为有效地利用生物质能的方式有：将秸秆粉碎、添加乳酸菌发酵，即可做成牲畜饲料；以秸秆为主要原料，经粉碎、厌氧发酵即可生产沼气；利用秸秆和畜禽粪便为原料，经无害化处理、发酵腐熟就可制成有机肥料；秸秆经粉碎、水解、糖化发酵、蒸馏等过程，可获得燃料酒精。 目前，生物质能已成为世界第四大能源。它燃烧后灰渣极少，且燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，是一种清洁能源。生物柴油是生物质燃料的一种，但在其生产过程中，副产物甘油()产生的环境污染制约了其产业发展，处理方法之一为光催化重整法。该方法是在常温常压和太阳光的驱动下，利用催化剂将甘油与水反应生成氢气和二氧化碳。二氧化钛()由于具有安全、无生物毒性、耐腐蚀、廉价、可重复利用等优点，已成为甘油处理最常用的催化剂之一。为了提高催化效果，常将与其他物质相结合形成复合催化剂。其他条件相同时，几种催化剂的催化效果如图所示。 依据上文，回答问题。 (1)生物质的优点有 。 (2)光催化重整法处理甘油的化学方程式为 。 (3)文中提到的现代有效利用生物质能的方式有 种，每种方式都涉及到的一个化学变化过程是 。 (4)下列有关生物质能的说法正确的是___________(填字母)。 A．生物质能虽然储量丰富，但是不可再生，要节约使用 B．生物质燃料燃烧后的灰烬能为农作物提供营养元素，是优质肥料 C．生物柴油是生物质燃料的一种，其生产和使用都不会产生污染 D．为了提高催化效果，常将与其他物质相结合形成复合催化剂 (5)由图可知，在生产时间相同时，影响产量的因素为 ；通过对比图中信息，还可以得到的结论是 。 【答案】(1)可再生、低污染、分布广泛 (2) (3) 4 发酵 (4)BD (5) 复合催化剂的种类 复合催化剂种类相同时，时间越长，产生氢气质量越多 【详解】（1）由题干信息可知，生物质的优点有：可再生、低污染、分布广泛； （2）由题干信息可知，光催化重整法处理甘油的原理是在常温常压和太阳光的驱动下，利用催化剂将甘油与水反应生成氢气和二氧化碳，化学方程式为； （3）由题干信息可知，现代较为有效地利用生物质能的方式有：将秸秆粉碎、添加乳酸菌发酵，即可做成牲畜饲料；以秸秆为主要原料，经粉碎、厌氧发酵即可生产沼气；利用秸秆和畜禽粪便为原料，经无害化处理、发酵腐熟就可制成有机肥料；秸秆经粉碎、水解、糖化发酵、蒸馏等过程，可获得燃料酒精；故填：4；每种方式都涉及到的一个化学变化过程是发酵； （4）A、由题干信息可知，生物质能可再生，说法错误，不符合题意； B、由题干信息可知，生物质燃料燃烧后灰渣极少，且燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，能为农作物提供营养元素，是优质肥料，说法正确，符合题意； C、由题干信息可知，生物柴油是生物质燃料的一种，但在其生产过程中，副产物甘油产生的环境污染制约了其产业发展，说法错误，不符合题意； D、由题干信息可知，为了提高催化效果，常将与其他物质相结合形成复合催化剂，说法正确，符合题意。 故选：BD； （5）由图可知，在生产时间相同时，使用CuO-NiO/TiO2催化剂生成的氢气质量最高，而使用TiO2催化剂生成的氢气质量最低，故影响产量的因素为复合催化剂的种类； 由图可知，还可以得到的结论是：复合催化剂种类相同时，时间越长，产生氢气质量越多。 题型04 氢能源的优点 1.环保无污染 氢气燃烧后仅生成水，不排放二氧化碳或颗粒物，是真正的零排放能源。 2.能量密度高 单位热值是化石燃料的2-4倍（汽油的3倍），每公斤氢气燃烧释放约34000千卡热量。 3.来源广泛 可通过电解水、可再生能源（如风电、光伏）或化石燃料重整制取，实现能源国产化。 4.储能与转化高效 可长期储存，弥补风光发电不稳定的缺陷； 氢氧燃料电池直接转化电能，效率高且体积小，适用于航天等领域。 但是，氢能源的推广需突破安全、成本和技术三重障碍，目前更适合特定领域应用。 【典例4】（2025·山西晋城·三模）2008年北京奥运会、2022年北京冬奥会、2023年杭州亚运会及2025年哈尔滨亚洲冬季运动会主火炬分别使用丙烷(C3H8)、氢气、甲醇(CH3OH)和天然气作为燃料，与其他三种燃料相比，氢气最显著的优势为 A．运输储存难 B．生产成本低 C．着火点最低 D．不污染环境 【答案】D 【详解】A、氢气分子小、密度低，易泄漏，储存和运输需高压或低温设备，成本高且危险。其他燃料如丙烷、甲醇和天然气更易液化或压缩储存，运输相对简单。不符合题意。 B、氢气主要通过电解水或天然气重整生产，过程能耗高，成本较高。丙烷可从石油提炼，甲醇可通过煤或天然气合成，天然气可直接开采，生产成本均低于氢气。不符合题意。 C、着火点是指物质燃烧所需的最低温度。氢气的着火点约为585°C，而甲烷（天然气）约537°C，丙烷约470°C，甲醇约464°C。可见，氢气的着火点并非最低，丙烷和甲醇的着火点更低。不符合题意。 D、氢气燃烧的产物仅为水，无二氧化碳或其他污染物。而其他燃料燃烧均产生二氧化碳（温室气体）。符合题意。 故选D。 【变式4-1】（2025·河南周口·模拟预测）下列能源是清洁高能燃料的是 A．液氢 B．煤炭 C．酒精 D．石油 【答案】A 【详解】A、液氢燃烧的产物只有水，对环境无污染，且燃烧热值高，属于清洁高能燃料，符合题意； B、煤炭燃烧时会产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，导致空气污染和温室效应，不属于清洁燃料，不符合题意； C、酒精燃烧产生二氧化碳和水，二氧化碳排放过多会造成温室效应，不属于清洁燃料，不符合题意； D、石油燃烧会产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，导致空气污染和温室效应，不属于清洁燃料，不符合题意。 故选：A。 【变式4-2】（2025·河南驻马店·三模）保护环境是我国的一项基本国策。 (1)氢气是理想的清洁燃料。氢气作燃料的优点是 。（写出一点即可） (2)液氨有望成为新一代绿色能源。如图是液氨燃烧反应的微观示意图，该反应的化学方程式为 。 【答案】(1)产物只有水，清洁无污染 (2) 【详解】（1）氢气燃烧的热值高，且产物只有水，清洁无污染； （2）由图可知，氨气燃烧生成氮气和水，方程式为：。 【变式4-3】（24-25八年级下·山东东营·期末）阅读下面科普短文。 氢能作为零碳能源载体，有助于实现真正的绿色、清洁、可持续发展。我国是世界最大的制氢国家，如图是我国制氢技术碳排放及制氢成本关系图。 目前，制氢主要有以下三种较为成熟的技术路线：一是利用化石能源通过化学反应制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢；三是以碱性电解水、酸性质子交换膜电解水为代表的电解水制氢。其他制氢方式，例如微生物直接制氢和太阳能光催化分解水制氢等仍处于实验和开发阶段，尚未达到工业规模制氢要求。 在能源领域，氢气主要以氢燃料电池为载体应用于交通领域，与纯电动公交车相比，氢燃料电池公交车具有补能时间短、续航里程长的优势，有效提升了公交车的运营效率，氢能未来发展前景可观。 回答下列问题。 (1)利用化石能源制氢，化石能源属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)电解水制氢的化学方程式为 。 (3)图中制氢成本最高的技术是 。 (4)下列有关说法正确的是______（填字母）。 A．利用化石能源通过化学反应制氢是较为成熟的技术路线 B．利用太阳能催化分解水制氢可实现二氧化碳零排放 C．氢能作为零碳能源载体，有助于实现真正的绿色、清洁、可持续发展 D．氢燃料电池是将电能转化为化学能 【答案】(1)不可再生 (2) (3)电解水制氢 (4)ABC 【详解】（1）化石能源短期内不能再生，属于不可再生能源； （2）水通电分解生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为：； （3）由图可知，图中制氢成本最高的技术是电解水制氢； （4）A、由题干信息可知，利用化石能源通过化学反应制氢是较为成熟的技术路线，符合题意； B、利用太阳能催化分解水制氢，是水在太阳能和催化剂的作用下反应生成氢气和氧气，无二氧化碳生成，可以实现二氧化碳零排放，符合题意； C、氢气燃烧产物只有水，无污染，有助于实现真正的绿色、清洁、可持续发展，符合题意； D、氢燃料电池是将化学能转化为电能，不符合题意。 故选ABC。 题型05 氢气的制备及应用 1.绿氢 ‌定义‌：通过可再生能源（如风能、太阳能、水能）发电电解水制取，全程几乎无碳排放。 ‌特点‌：最清洁，被称为“零碳氢气”。 当前成本较高，但随技术进步和可再生能源普及，成本呈下降趋势。 2.蓝氢 ‌定义‌：以天然气等化石燃料为原料，但结合碳捕集与封存（CCUS）技术，显著降低碳排放。 ‌特点‌：碳排放量低于灰氢，但依赖化石燃料和CCUS技术。 成本介于灰氢与绿氢之间，需特定地质条件支持碳封存。 3.灰氢 ‌定义‌：直接通过煤炭、天然气等化石燃料燃烧制取，碳排放量最高。 ‌特点‌：技术成熟、成本最低，占全球氢气产量的约95%。 碳排放强度大，1公斤灰氢约产生9-10公斤二氧化碳。 当前氢能产业正从灰氢向绿氢转型，中国在绿氢技术（如电解槽、储运）和规模化应用（如风光制氢项目）方面进展显著。 4.实验室制氢气 实验室常用锌粒与稀硫酸反应制取氢气，生成硫酸锌和氢气。 5.氢气的应用 ‌有利方面‌： 用于填充气球（密度小且无色无味）。 作为氢能源（燃烧放热高效环保），应用于火箭燃料、氢燃料电池等。 紧急救生材料（如氢化锂遇水释放氢气充气）。 ‌不利方面‌：不纯氢气遇明火易爆炸，需严格验纯。 【典例5】（2025·黑龙江大庆·中考真题）目前，全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转型。氢能是人类未来的理想能源之一，制氢、储氢、释氢、用氢是氢能研究的热点。 项目一：制氢 根据生产来源和碳排放量不同，氢气分类如图1. (1)“绿氢”是利用可再生能源发电制氢，生产中实现二氧化碳零排放。电解水产生的氢气和氧气的体积比为 。 (2)“灰氢”是化石燃料制氢，可利用甲烷与水蒸气在高温条件下生成二氧化碳和氢气的方法制得，请写出该反应的化学方程式 ，从生成物的角度分析，该方法造成的环境问题是 (填字母)。 A．酸雨    B．温室效应增强    C．臭氧空洞 (3)“蓝氢”是“灰氢”制法结合碳捕集和封存技术，实现低碳制氢，其中一种方法是利用氢氧化钠溶液实现“碳捕集”，如图2. ①氢氧化钠溶液喷成雾状的目的是 。 ②捕捉室内发生反应的化学方程式为： 、Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3. 紫氢是以来源丰富的水为原料，利用核能生产的氢气；金氢是自然产生或存于地壳中的天然氢。 项目二：储氢 (4)物理储氢：在高压下把氢气压缩储存于钢瓶中，从微观角度解释，氢气能被压缩储存的原因是 。 (5)化学储氢：可利用Mg-Cu储氢合金与氢气反应生成金属氢化物MgH2，MgH2中氢元素的化合价为 。 项目三：释氢 (6)MgH2的一种释氢过程如图3所示，释氢开始时反应速率较快，然后逐渐减小。据图分析，反应速率逐渐减小的原因是 。 项目四：用氢 (7)氢气是理想的燃料，原因是 (写出一条即可)。 【答案】(1)2:1 (2) B (3) 增大与二氧化碳的接触面积 (4)分子之间存在间隔，气体的分子间隔较大容易被压缩 (5)-1 (6)生成的氢氧化镁逐渐覆盖在氢化镁表面，使氢化镁与水的接触面积逐渐减小 (7)产物只有水，清洁无污染 【详解】（1）在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1； （2）甲烷与水蒸气在高温条件下生成二氧化碳和氢气方程式为：； 该“灰氢”的生成过程中，还生成了二氧化碳气体。 A、二氧化碳不是造成酸雨的主要物质，造成酸雨的主要物质是二氧化硫和二氧化氮，选项错误； B、二氧化碳是造成温室效应增强的主要气体，选项正确； C、造成臭氧空洞的主要物氯氟烃类，不是二氧化碳，选项错误； 故选B； （3）①将氢氧化钠溶液喷成雾状能增大与二氧化碳的接触面积，使反应更充分； ②捕捉室内发生反应为二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，生成的碳酸钠与二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠，故方程式为：； （4）氢气是由氢分子构成的，分子间存在着间隔，气体间的分子间隔较大容易被压缩，所以氢气能被压缩储存； （5）MgH2中镁元素显+2价，设氢元素化合价为x，根据化合物中各元素正负化合价代数和为0，则有：（+2）+2x=0，x=-1； （6）由图可知，生成的氢氧化镁会逐渐覆盖在氢化镁表面，使氢化镁与水的接触面积逐渐减小，造成反应速率逐渐减小直至停止； （7）氢气燃烧的热值高，且产物只有水，清洁无污染。 【变式5-1】（2025·重庆北碚·模拟预测）我国太阳能制氢气的商业应用正逐步推进。如图是两种制氢途径，有关说法不合理的是 A．途经①，反应前后催化剂化学性质不变 B．途经②，得到的另一种产物是氧气 C．两途经各自反应前后分子数目均保持不变 D．两途经均能在一定程度上解决制氢成本高的问题 【答案】C 【详解】A、途经①是光催化分解水，反应前后催化剂的化学性质不变．选项正确； B、途经②电解水过程，产生氢气和氧气，选项正确； C、途经①和②均为水分解，分解生成氢气和氧气，反应过程中水分子、氢分子、氧分子个数比为，反应前后分子个数比为，则两途经各自反应前后分子数目发生了变化，选项错误； D、途经①是光催化分解水，途经②是光能转化为电能后电解水．均有利于节能，能在一定程度上解决制氢成本高的问题，选项正确，故选C。 【变式5-2】（2025·江苏徐州·模拟预测）氢能是一种清洁能源，氢气的制备方法受到广泛的关注和研究。 (一)实验室用锌粒和稀硫酸反应制取H2。 (1)反应的化学方程式为 ，属于 反应类型。 (2)下列仪器中，制备并收集H2时不需要选用的是 (填字母)，仪器M的名称为 。 (二)暗发酵制氢是生物制氢的一种方法，温度在40-60℃为宜。扬州地区主要粮食作物为小麦和水稻，小麦和水稻的秸秆中木质素紧密包围纤维素，纤维素在暗发酵细菌和酶的作用下先转化为葡萄糖，葡萄糖再转化为甲酸、乙醇等，最后转化为氢气。 Ⅰ．用小麦和水稻的秸秆为发酵物进行暗发酵制氢实验，产氢量和能量转化率如表所示。 发酵物 木质素/% 产氢量/mL 能量转化率/% 小麦秸秆 22.1 292 5.2 水稻秸秆 17.3 446 6.1 (3)由表可知，与小麦秸秆相比，水稻秸秆作为发酵物的优点是 ；小麦秸秆暗发酵产氢量低的原因是 。 (4)甲酸(HCOOH)在氢化酶的催化下生成CO2和H2反应的化学方程式为 。 【答案】(1) 置换 (2) B 分液漏斗 (3) 水稻秸秆产氢量高、能量转化率高、木质素含量低 小麦秸秆中木质素含量高，将纤维素紧密包围着，阻碍纤维素与酶之间的接触，抑制了小麦秸秆的水解 (4) 【详解】（1）锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为；该反应符合一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属于基本反应类型中的置换反应； （2）实验室用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，该反应中反应物为固体和液体，反应条件为常温，应选择固液常温型发生装置，即装置D，氢气难溶于水且不与水反应，可采用排水法收集，即由仪器A、C组成收集装置，使用仪器E连接发生装置与收集装置，故不需要选用的仪器是B； 仪器M是分液漏斗； （3）由表格数据可知，水稻秸秆产氢量446mL大于小麦秸秆产氢量292mL，水稻秸秆能量转化率6.1%大于小麦秸秆能量转化率5.2%，水稻秸秆木质素含量17.3%低于小麦秸秆木质素含量22.1%，则与小麦秸秆相比，水稻秸秆作为发酵物的优点是水稻秸秆产氢量高、能量转化率高、木质素含量低； 小麦秸秆暗发酵产氢量低的原因是：小麦秸秆中木质素含量高，将纤维素紧密包围着，阻碍纤维素与酶之间的接触，抑制了小麦秸秆的水解； （4）甲酸在氢化酶的催化下生成二氧化碳和氢气，化学方程式为。 【变式5-3】（2025·广东惠州·二模）氢能作为极具发展潜力的多元化能源，在我国经济发展中具有重要的地位。某校实践小组的同学们对此产生了浓厚的兴趣，他们对氢气的制取方法、应用优势、储存手段和发展前景等展开了项目式问题探究。 任务一：调查氢能制取方法 【咨询专家】小组同学通过数字化平台向专家进行咨询，知道了氢气可用多种工艺过程制备，方法有电解水制氢和工业副产品制氢等。 【模型构建】用可再生能源电解水制氢，将是应用广泛、技术成熟的一种手段。过程如图： 【交流讨论】 (1)电解水制氢的化学方程式为 。 (2)近年来，能用来发电的可再生能源有 。 任务二：探究氢能应用优势 【提出问题】氢气作为理想能源的原因是什么？ 【进行实验】 (3)设计纯净氢气与天然气燃烧的对比实验 实验步骤 实验现象 实验结论 ①分别在带尖嘴的导管口点燃氢气和天然气，在火焰上方罩一个干冷的小烧杯 均有水生成 ②迅速把①中的烧杯倒过来，分别注入少量澄清石灰水，振荡 罩在天然气火焰上方烧杯内的澄清石灰水变浑浊，而氢气火焰上方的烧杯内无变化 【反思评价】 (4)通过上述实验对比，氢气作为燃料的优点是 。 (5)在理想状态下，小组同学通过图1实验，将测得的实验数据绘制成的图像如图2所示，分析图像，可得出的结论是 。 任务三：调研氢能储存手段 【查阅资料】 (6)我国绿氢规模化储存是商业化应用的基本保障，为了进行大量储存，通常将氢气转化为液氢，该过程发生的是 (“物理变化”或“化学变化”)。 任务四：展望氢能发展前景 【市场调研】 (7)目前，氢燃料电池未广泛应用，原因是 。随着科技的发展，未来，氢能将在航空、航天、电力和建筑领域大力推广。 【答案】(1)2H2O2H2↑+O2↑ (2)太阳能等 (3)烧杯内壁均有水雾生成 (4)燃烧产物只有水，不会对环境造成污染 (5)相同质量的可燃物，氢气燃烧的热值比天然气高 (6)物理变化 (7)氢气大量制取和储运成本较高 【详解】（1）电解水生成氢气和氧气，方程式为：2H2O2H2↑+O2↑； （2）近年来，能用来发电的可再生能源有太阳能、潮汐能、核能、风能、水能等； （3）分别在待尖嘴的导管口点燃氢气和天然气，在火焰上方罩一个干冷的小烧杯，烧杯内壁均有水雾产生，则说明氢气和天然气燃烧均有水生成； （4）通过上述实验对比，氢气作为燃料的优点是生成物只有水，可以缓解温室效应； （5）分析图像，相同质量的氢气、天然气，用氢气加热的水温高，说明氢气燃烧的热值比天然气高； （6）将氢气转化为液氢，该过程中没有新物质生成，属于物理变化； （7）氢气大量制取和储运成本较高，所以目前，氢燃料电池未广泛应用。 题型06 几种可燃气体的鉴别 可燃气体（如氢气、一氧化碳、甲烷）的鉴别主要通过燃烧实验和产物检验实现。 1. ‌氢气（H₂）的鉴别‌ ‌步骤‌：点燃气体，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯。 ‌现象‌：气体安静燃烧，火焰呈淡蓝色，烧杯内壁出现水珠（因燃烧产物仅为水）。 ‌原理‌：氢气燃烧生成水，通过水珠验证。 2. ‌一氧化碳（CO）的鉴别‌ ‌步骤‌：点燃气体，在火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯。 ‌现象‌：气体安静燃烧，火焰呈蓝色，澄清石灰水变浑浊（因燃烧产物为二氧化碳）。 ‌原理‌：二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀。 3. ‌甲烷（CH₄）的鉴别‌ ‌步骤‌：点燃气体，先罩一个干而冷的烧杯检验水，再迅速倒转烧杯加入澄清石灰水。 ‌现象‌：气体安静燃烧，火焰呈蓝色，烧杯内壁出现水雾，石灰水变浑浊（因燃烧产物为二氧化碳和水）。 ‌原理‌：同时检验水和二氧化碳以确认甲烷。 注意事项 安全：所有实验需在通风环境下进行，避免气体泄漏或爆炸风险。 干扰排除：若气体为混合物（如氢气和甲烷），需结合产物检验进一步区分。 【典例6】（2025·河北沧州·二模）下列实验操作能达到实验目的的是 选项 实验目的 主要实验操作 A 鉴别CH4、CO、N2 分别点燃，观察火焰颜色 B 检验稀盐酸中是否混有稀硫酸 取样，加入适量氢氧化钡溶液 C 探究中和反应过程中的能量变化 向氢氧化钠固体中加入稀盐酸，用温度传感器测温度变化 D 去除铁粉中的碳粉 取样，加入少量的稀盐酸，过滤 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A、不能燃烧且不支持燃烧，不能被点燃；、均具有可燃性，在空气中点燃均产生淡蓝色火焰；则分别点燃，观察火焰颜色，不能鉴别、，不能达到实验目的，不符合题意； B、取样，加入适量氢氧化钡溶液，氢氧化钡与稀硫酸反应生成硫酸钡白色沉淀和水，稀盐酸与氯化钡不反应，能通过是否产生白色沉淀来检验稀盐酸中是否混有稀硫酸，能达到实验目的，符合题意； C、向氢氧化钠固体中加入稀盐酸，用温度传感器测温度变化，不能探究中和反应过程中的能量变化，是因为氢氧化钠固体溶于水放热，也能使温度升高，不能达到实验目的，不符合题意； D、取样，加入少量的稀盐酸，铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，碳与稀盐酸不反应，除去了原物质铁粉，不符合除杂原则，不能达到实验目的，不符合题意。 故选：B。 【变式6-1】（24-25九年级下·四川成都·期中）下列实验方案能达到目的的是 选项 实验目的 实验方案 A 除去CO中少量的CO2 将混合气体通过足量的高温氧化铁粉末 B 检验稀盐酸中是否混有NaCl 取样，加入AgNO3溶液 C 除去Na2CO3溶液中的Na2SO4 加入适量BaCl2，过滤 D 鉴别CO和H2 点燃，在火焰上方罩一个干冷的烧杯 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A、将混合气体通过足量的高温氧化铁粉末，一氧化碳与氧化铁在高温条件下生成二氧化碳和铁，反而把原物质除去，不符合除杂的原则，故选项不能达到实验目的； B、取样，加入AgNO3溶液，盐酸、氯化钠都能与硝酸银反应产生氯化银白色沉淀，故选项不能达到实验目的； C、加入适量BaCl2，氯化钡与碳酸钠、硫酸钠都能反应，反而把原物质除去，不符合除杂的原则，故选项不能达到实验目的； D、CO燃烧生成二氧化碳，H2燃烧生成水；分别点燃，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，若烧杯内壁出现水雾，则为氢气，若烧杯内壁无明显现象，则为一氧化碳，故选项能达到实验目的。 故选D。 【变式6-2】（2025·安徽芜湖·二模）依据下列实验现象得出的结论，正确的是 选项 实验操作 现象 结论 A 将带火星的木条伸入一瓶无色气体中 木条熄灭 该气体不含氧气 B 将一只干冷的烧杯罩在燃着的某气体火焰上方 内壁有水雾 该气体是氢气 C 向铁片和铜片中分别加入稀盐酸 铁片表面有气泡产生 铁的活动性强于铜 D 向盐酸和氢氧化钠反应后的溶液中加入酚酞 酚酞未变红 此时溶液为中性 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A、将带火星的木条伸入一瓶无色气体中，木条熄灭，说明该气体不支持燃烧，不能说明该气体不含氧气，是因为氧气浓度低于一定值时木条也会熄灭，说法错误，不符合题意； B、将一只干冷的烧杯罩在燃着的某气体火焰上方，内壁有水雾，说明该气体燃烧生成了水，则该气体可能是氢气、甲烷等，说法错误，不符合题意； C、向铁片和铜片中分别加入稀盐酸，铁片表面有气泡产生，铜片表面无明显现象，说明铁的活动性强于铜，说法正确，符合题意； D、酚酞遇碱性溶液变红色，遇中性或酸性溶液不变色，向盐酸和氢氧化钠反应后的溶液中加入酚酞，酚酞未变红，则此时溶液可能为中性或酸性，说法错误，不符合题意。 故选：C。 【变式6-3】（24-25九年级上·河南三门峡·期末）有关氢气、一氧化碳、甲烷的说法不正确的是 A．氢气、一氧化碳、甲烷都难溶于水 B．一氧化碳极易与人体血液中的血红蛋白结合，造成人体缺氧，严重时会危及生命 C．氢气目前没有被大规模使用主要原因是制取成本高，运输和储存困难 D．氢气、一氧化碳、甲烷可用燃烧观察火焰颜色的方法区分 【答案】D 【详解】A、氢气难溶于水、一氧化碳难溶于水、甲烷极难溶于水，该选项说法正确； B、CO能使人中毒，是因为一氧化碳极易与人体血液中的血红蛋白结合，造成机体缺氧，严重时会危及生命，该选项说法正确； C、氢气燃烧生成水，比较环保，是最理想的清洁能源，但是氢能目前没有被广泛使用主要原因是制取成本高和贮存困难，该选项说法正确； D、氢气、甲烷燃烧发出淡蓝色火焰，一氧化碳燃烧发出蓝色火焰，无法鉴别，该选项说法错误。 故选D。 题型07 探究乙醇（甲烷）的元素组成 乙醇和甲烷是初中化学中常见的有机化合物，它们的元素组成可以通过实验和化学式进行分析。 1.乙醇的元素组成 化学式：C2H6O ，由碳（C）、氢（H）、氧（O）三种元素组成。 实验验证：乙醇燃烧后，在火焰上方罩干冷烧杯，杯壁出现水雾（证明含氢元素）；再罩涂有澄清石灰水的烧杯，溶液变浑浊（证明含碳元素）。氧元素的确定需要密闭装置称量质量，通过计算确定。 2.甲烷的元素组成 化学式：CH₄，仅由碳（C）和氢（H）两种元素组成。 实验验证：甲烷燃烧后，在火焰上方罩干冷烧杯，杯壁出现水雾（证明含氢元素）；再罩涂有澄清石灰水的烧杯，溶液变浑浊（证明含碳元素）。 【典例7】（2024·山东滨州·一模）沼气工程正成为农业增效、农民增收的重要渠道之一。沼气的应用能有效缓解农村生活用能与环境保护之间的矛盾，实现国家要生态、农民要致富的目标。化学社团的同学用排水法收集一瓶沼气池中气体，可能含有CH4、CO、CO2等，为了弄清它的成分，进行了下列有关实验。 对气体成分的猜想： I、CH4、CO2                                 II、CH4、CO III、CH4、CO、CO2                         IV、CO、CO2 (1)若要将A装置中的气体通入后面的装置中，应选①②③中的 （填序号）作为注水装置。 (2)若B中澄清石灰水变浑浊，则说明A中的气体中含有 。 (3)在C装置右侧导管上方点燃气体，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，杯内出现水雾，则有同学认为猜想IV不成立，另有同学认为此现象不足以证明样品气体中一定含有CH4，理由是 ；在 位置，增加一个上图中的 （填标号）装置，才能证明猜想IV不成立。 (4)为了进一步证明气体中是否含有一氧化碳，小明将C处气体完全燃烧后的产物依次通过装置D、E，经实验测定装置D质量增加3.6g，装置E质量增加4.4g，则证明猜想 成立。 【答案】(1)② (2)CO2 (3) 气体通过B、C装置时，会带入水蒸气 装置C和尖嘴管之间 D (4)I 【详解】（1）需要得到平稳的气流还需要能够控制反应的速度，在加水是就需要用分液漏斗，故答案为：②； （2）澄清石灰水变浑浊就可以证明二氧化碳的存在，故答案为：CO2； （3）要证明甲烷的存在，在点燃之前不能携带水蒸气，否则会对验证产生干扰，故答案为：气体通过B、C装置时，会带入水蒸气；由以上分析知，在点燃之前要用浓硫酸将水吸收，则在装置C和尖嘴管之间的位置，增加一个上图中的D装置，才能证明猜想IV不成立； （4）实验测定装置D质量增加3.6g，即水的质量为3.6g，氢元素质量为，装置E质量增加4.4g，即二氧化碳的质量为4.4g，碳元素的质量为，碳、氢元素的质量比为1.2g:0.4g=3:1，甲烷中碳氢元素质量比为12:4=3:1，与产物中碳氢比相等，故无一氧化碳气体，猜想I成立。 【变式7-1】（2025·福建福州·模拟预测）乙醇(俗称酒精)的前世今生。 (1)18世纪高纯度酒精出现。酒精里面含水的提纯方法主要是加入氧化钙，氧化钙与水反应的化学方程式为 。 (2)19世纪发现酒精的分子式为。设计实验方案证明酒精含碳元素： 。 (3)20世纪研制出固体酒精，它是将醋酸钙加水配制成饱和溶液，再加入酒精进一步制得的。醋酸钙固体的溶解度如下表： 温度/℃ 0 10 20 30 40 溶解度/g 37.4 36 34.7 33.8 33.2 不改变溶液的质量，将接近饱和的醋酸钙溶液变成饱和溶液的方法是 ；10℃时，要配制68g醋酸钙的饱和溶液，需要醋酸钙的质量为 g。 (4)21世纪乙醇汽油成为新型清洁燃料，燃烧过程的能量转化是：化学能→ 。 【答案】(1) (2)将酒精点燃，在火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯，澄清石灰水变浑浊，说明酒精燃烧生成了二氧化碳，说明酒精中含有碳元素 (3) 升高温度 18 (4)热能 【详解】（1）氧化钙与水反应生成氢氧化钙，该反应的化学方程式为：； （2）根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，设计实验方案证明酒精含碳元素，可证明酒精燃烧生成了二氧化碳。二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，能使澄清石灰水变浑浊，故可用澄清石灰水检验二氧化碳，故方案为：将酒精点燃，在火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯，澄清石灰水变浑浊，说明酒精燃烧生成了二氧化碳，说明酒精中含有碳元素； （3）由表可知，醋酸钙的溶解度随温度的升高而减小，则不改变溶液的质量，将接近饱和的醋酸钙溶液变成饱和溶液的方法是升高温度； 10℃时，醋酸钙的溶解度为36g，则该温度下，要配制68g醋酸钙的饱和溶液，需要醋酸钙的质量为：； （4）乙醇汽油燃烧时，发生化学反应（乙醇、汽油与氧气反应生成二氧化碳和水等），将储存的化学能主要转化为热能，同时可能伴随光能等。 【变式7-2】（2024·山西吕梁·二模）我国已实现车用乙醇汽油全覆盖。社会实践小组同学对乙醇产生浓厚兴趣，并对乙醇的制取、燃烧、安全使用等展开项目式学习活动。 任务一：调查乙醇的生产 【咨询交流】乙醇的生产分为合成法和发酵法，合成法大多以石油为原料经化学加工而成；发酵法以高粱、薯类等淀粉、纤维素含量较高的作物果实为原料经发酵而成。 【参观学习】小组同学在技术人员的指导下，了解到发酵法过程如图： 【小组交流】 (1)合成法发展受限的原因是 。 (2)蒸馏过程中将水与乙醇分离，利用的性质是 。 任务二：探究乙醇燃烧产物 【教师指导】白色固体硫酸铜遇水变蓝。 【进行实验1】 (3)为探究乙醇燃烧的产物，小组同学设计了如下实验方案。 实验步骤 实验现象 实验结论 Ⅰ.点燃酒精灯，在火焰上方罩一干燥而冷的烧杯，有小液滴出现后，在液滴上撒上少量硫酸铜固体 有水生成 Ⅱ.在火焰上方另罩一个小烧杯，把烧杯倒过来，立即倒入少量澄清石灰水， 澄清石灰水变浑浊 【反思评价】 (4)步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式为 。 任务三：探究乙醇的爆炸 【进行实验2】小明将少量乙醇倒入饮料瓶中，盖好瓶盖，用力振荡，打开瓶盖后，将燃着的木条伸到瓶口，听到尖锐的爆鸣声。 【交流讨论】 (5)用力振荡的目的是 。 (6)小花完成上述实验时没有成功。小组同学认为与加入乙醇的量有关，于是设计方案进行实验，并将数据绘制成图像。爆鸣效果最好乙醇量是 。 任务四：设计乙醇安全使用宣传活动 活动主题 绿色安全使用乙醇 活动对象 社会人员 时间地点 5月6日上午人群聚集地 活动形式 散发宣传单 宣传单内容 ①介绍生物乙醇来源，推广使用乙醇汽油。 ②乙醇安全使用知识。 ③活动总结，撰写实践报告。 (7)成果分享：同学们通过各种项目式学习活动，学到了乙醇生产、燃烧产物和爆炸等知识。成果报告中，提出绿色、安全、节约使用乙醇的建议。为了强化安全意识，室内喷洒酒精消毒液消毒时，你的温馨提示是 。 【答案】(1)制取成本高，易导致环境污染 (2)水和乙醇沸点不同 (3) 硫酸铜固体变蓝 有二氧化碳生成 (4) (5)使乙醇与空气充分混合 (6)3滴 (7)远离热源（合理即可） 【详解】（1）合成法大多以石油为原料经化学加工而成，受限的原因是：制取成本高，易导致环境污染。 （2）蒸馏是使物质变为气态从而与其它非气态物质分离，乙醇沸点低于水，蒸馏过程中乙醇先变为气态，保持适宜的温度可将水与乙醇分离，利用的性质是：水和乙醇沸点不同。 （3）根据资料，白色固体硫酸铜遇水变蓝。步骤Ⅰ的结论是有水生成，所以实验现象是：硫酸铜固体变蓝。 澄清石灰水可以用来检验二氧化碳，步骤Ⅱ澄清石灰水变浑浊，所以实验结论是：有二氧化碳生成。 （4）步骤Ⅱ中二氧化碳与澄清石灰水中的Ca(OH)2反应生成碳酸钙沉淀、水，化学方程式为。 （5）实验目的是探究乙醇的爆炸，而爆炸需要可燃物与空气（氧气）充分混合，所以用力振荡的目的是：使乙醇与空气充分混合。 （6）根据图象，爆鸣效果最好时乙醇量是3滴。 （7）乙醇易燃易爆，为了强化安全意识，室内喷洒酒精消毒液消毒时，温馨提示可以是：远离热源，注意通风等。 【变式7-3】（24-25九年级上·江西南昌·期中）学习了“观察与截述蜡烛及其燃烧”后，小明同学对酒精及其燃烧产生了兴趣，请你和他一起完成以下实验探究。 探究一：酒精的物理性质 (1)点燃前：观察到酒精灯里的酒精是无色液体．打开灯帽，可闻到有特殊的香味，从微观解释说明： ，说明酒精具有易挥发的性质。 探究二：酒精的燃烧 (2)点燃时：仔细观察发现火焰分 层。 (3)对酒精燃烧后产生的主要气体进行探究。 [提出问题]酒精燃烧后产生的气体主要含有什么？ [查阅资料]①酒精的主要成分是乙醇（），含有碳．氢．氧三种元素。 ②二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊： [猜想与假设]分析：酒精主要含有碳．氢．氧元素，完全燃烧后，碳元素转化为二氧化碳，氢元素转化为水，酒精完全燃烧后产生的气体可能是二氧化碳和水蒸气。 猜想一：只有二氧化碳。 猜想二：只有水蒸气。 猜想三：含有二氧化碳和水蒸气。 [进行实验] 实验操作 实验现象 实验结论 将用澄清石灰水润湿内壁的烧杯罩在火焰上方 澄清石灰水 猜想二不正确 猜想一不正确 [得出结论]通过上述实验现象可知，猜想三正确，则酒精燃烧的符号表达式是： 。 [拓展提升]①从宏观分析，本实验根据反应物做出这些猜想的理论依据是： 。 ②小罗在实验室做实验时，不慎将酒精灯碰倒，洒出的酒精在桌上燃烧起来，应立即 。 【答案】(1)分子在不断运动 (2)3/三 (3) 变浑浊 将干冷的烧杯罩在火焰上方 烧杯内壁出现水雾 C2H5OH+O2CO2+H2O 质量守恒定律 用湿抹布或沙土盖灭 【详解】（1）酒精是无色液体．打开灯帽，可闻到有特殊的香味，酒精分子在不断运动，从酒精灯中运动到空气中，说明酒精具有易挥发的性质。 （2）酒精灯火焰分为外焰、内焰、焰心3层。 （3）[进行实验]若猜想二不正确，表明产物中有二氧化碳，则澄清石灰水会变浑浊；若猜想一不正确，表明产物中有水蒸气，验证水蒸气的存在可在火焰上方罩一个干冷的烧杯，若烧杯内壁有水雾出现，则证明有水生成；由上述实验可知，猜想三正确，酒精和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳和水，该反应的符号表达式为C2H5OH+O2CO2+H2O。 [拓展提升]①从宏观分析，本实验根据反应物做出这些猜想的理论依据是质量守恒定律，在化学反应前后元素的种类不变，反应前酒精和氧气中含有碳、氢、氧三种，因此生成物中也只含碳、氢、氧三种元素，因此猜想的物质为水和二氧化碳。 ②小罗在实验室做实验时，不慎将酒精灯碰倒，洒出的酒精在桌上燃烧起来，应立即用湿抹布或沙土覆盖，从而隔绝氧气或空气，达到灭火的目的。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$