2026年中考化学一轮复习教学素材：零碳甲醇是什么？

【教学素材】 “零碳甲醇”是什么？ 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】“零碳甲醇”是一种二氧化碳净排放量为零的绿色能源，通过可再生能源和碳捕捉技术生产，实现了从制备到燃烧的全生命周期碳循环平衡。 一、零碳甲醇的生产核心： 原料来源的绿色化和能源使用的清洁化，主要采用二氧化碳加氢合成技术。 （1）碳源获取：二氧化碳主要来源于回收的工业尾气或直接捕捉空气中的二氧化碳，而非燃烧化石燃料新排放的。 （2）氢源制备：利用太阳能、风能等可再生能源发电，通过电解水产生氢气，确保制氢过程无碳排放。 （3）合成工艺：将捕获的二氧化碳与绿氢在特定催化剂作用下合成甲醇，反应压力通常控制在 5-～10MPa，温度在200～280℃区间。 （4）标准规范：我国已有《二氧化碳制甲醇技术导则》等国家标准规范工艺技术要求，相关标准正在持续修订完善中。 二、零碳的原因： （1）碳循环平衡：生产甲醇时需要消耗二氧化碳，而甲醇燃烧时又会生成二氧化碳，两者的量基本持平，因此被称为“零增碳”。 （2）减排数据：每生产1吨绿色甲醇，大约可以消耗1.375吨二氧化碳，实现了二氧化碳的减排和再生利用。 （3）对比优势：相比传统汽油，甲醇燃烧后排放的二氧化碳减少约26%，颗粒物减少约80%，且不含硫氧化物等有害污染物。 三、主要应用：作为一种液态燃料，储运便捷且安全性高，已广泛应用于交通、化工及大型活动保障等领域。 （1）清洁燃料：可用于汽车、船舶、重型卡车等交通工具。 （2）化工原料：替代石油基甲醇生产塑料、涂料等精细化工产品。 （3）能源存储：可作为氢能的一种载体，解决可再生能源的存储和运输问题。 （4）特殊场景：2023年，杭州亚运会主火炬首次使用“零碳甲醇”作为燃料，实现了火炬燃烧的零碳排放。 【同步训练设计】 1．“零碳甲醇”是利用氢气和二氧化碳在一种纳米催化剂的作用下反应得到的燃料（化学式为CH3OH），其微观示意图如图所示。有关该反应的说法中，正确的是（ ） A．丁的化学式为H2O B．反应物均为单质 C．参加反应的甲与乙的质量比为1∶3 D．反应前后原子总数和分子总数不变 2．我国科研人员研制出一种新型催化剂，能将CO2转化成甲醇，其转化过程如图所示（M为单质、部分产物省略）。下列说法不正确的是（ ） A．M的化学式为H2 B．I中反应不是化合反应 C．该转化中CO2和M的分子数目比为1∶2 D．该成果可为碳中和提供科学方案 3．“零碳甲醇”是利用工业尾气中排放的废弃二氧化碳以及焦炉气中的氢气合成。合成甲醇某环节反应的化学反应微观示意图如下。下列说法正确的是（ ） A．甲醇中碳元素质量分数为40% B．参加反应的甲和乙的分子个数比为1∶1 C．该反应实现了二氧化碳的再生利用 D．该反应的基本反应类型是置换反应 4．阅读下列材料，并回答问题： 2023年9月23日，杭州亚运会开幕式在世界上首次使用“零碳甲醇”（CH3OH）作为亚运主火炬燃料，将绿色低碳理念融入竞赛场馆设计和运营，它是CO2资源化利用的有效途径，是实现“碳中和”理念的重要途径（“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当）。 目前，我国在甲醇生产的相关设备及技术方面全球领先。图一是我国通过光伏发电制得的氢气与二氧化碳在高温及催化剂作用生产甲醇的工艺流程。研究发现，甲醇的产率与催化剂CuO的质量分数有关，其关系如图二所示。 （1）光伏发电是将太阳能转化为 能。制备甲醇的原料之一是氢气，主要通过电解水获取，请写出电解水的化学方程式 ，而另一原料二氧化碳可从空气中捕集。 （2）根据图中信息，写出制备甲醇的化学方程式 ，甲醇中碳、氢元素质量比为 （填最简整数比）。 （3）杭州亚运会所使用的火炬能实现“零碳”排放，是因为 （填化学式）可重复利用。 （4）有关“零碳甲醇”的说法，错误的是 （填字母）。 A．能替代汽油作为汽车燃料 B．燃烧过程中伴随着能量变化 C．完全燃烧时不产生二氧化碳 D．生产过程实现了二氧化碳的资源化利用 （5）由图二可知：当氧化铜的质量分数为 时，甲醇的产率最高。 5．如图所示为基于“绿氢”和生物质富氧燃烧技术的“零碳甲醇”（CH3OH）合成系统，其中X为某种发电方式。回答下列问题： （1）“绿氢”是指利用可再生能源发电，进行电解水制氢，其中X是 （填字母） A．光伏发电 B．风力发电 C．燃煤发电 D．核能发电 （2）在合成甲醇的反应中，参加反应的二氧化碳和氢气的分子个数比为 。 （3）“零碳甲醇”更准确的说是“零增碳甲醇”，“零增碳”是指 。 6．阅读科普短文，并回答问题。 零碳甲醇 零碳甲醇可在常温常压下运输和使用，具有安全高效、排放相对清洁的特点。利用绿氢（用可再生能源制取的氢气）与烟气捕集得到的二氧化碳在催化剂催化、高温的条件下可制得甲醇和水，实现了二氧化碳捕集利用和绿色甲醇燃料制备（如图1所示）。在有、无分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图2所示。 （1）太阳能发电是将太阳能转化为 能，图中的CO2来源于 （写一条即可）。 （2）下列说法不正确的是 （填字母）。 A．大气中CO2过多会导致全球气候变暖 B．植物的光合作用吸收CO2属于物理变化 C．推广使用太阳能、风能等新能源，减少CO2的排放 D．“零碳甲醇”的生产与使用过程实现了碳元素的循环利用 （3）工业上可以将CO2和H2在一定条件下生成甲醇（CH3OH）和一种常见的液体。写出该反应的化学方程式 。 （4）由图2可知，为提高甲醇的产率，合成甲醇应选择的最佳条件为 。 （5）生产“零碳甲醇”可以满足我国碳中和发展需要，原因是 。 参考答案 1～3．A、C、C； 4．（1）电；2H2O ( 通电 )2H2↑＋O2↑；（2）CO2＋3H2 ( 催化剂 )CH3OH＋H2O；3∶1；（3）CO2；（4）C；（5）50%。 5．（1）AB；（2）有机（3）甲醇燃烧生成的二氧化碳等于生成甲醇所需的二氧化碳 6．（1）电；化石燃料的燃烧等；（2）B；（3）CO2＋3H2 ( 一定条件 )CH3OH＋H2O；（4）温度为210℃，有分子筛膜；（5）消耗空气中的二氧化碳。 学科网（北京）股份有限公司 $