1 . 天然气的综合利用是重要的研究课题。
天然气是重要的化石燃料和能源，主要成分为甲烷(CH₄)，还含有少量硫化氢(H₂S)等气体。硫化氢可在催化剂作用下与甲烷反应而除去，其反应微观示意图如图1所示。

利用甲烷催化制取氢气。一种甲烷水蒸气催化制氢的透氢膜反应器如图2所示，通入的甲烷和水蒸气在高温和催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气(该反应是吸热反应)，一部分氢气通过透氢膜与膜外侧通入的氧气反应。

利用甲烷在高温、Cu-Pd催化作用下分解可制取新型碳单质材料——石墨烯，石墨烯具有很高的强度和优良的导电性能。
(1)甲烷完全燃烧生成CO₂和H₂O的化学方程式为______。
(2)结合图1，分析甲烷与硫化氢的反应。

①产物“”中，碳元素和硫元素的质量比为______(填最简整数比)。

②该反应过程中变化的是______(填字母)。
A.分子的数目                 B.原子的种类               C.物质的总质量
(3)结合图2，分析甲烷水蒸气制氢反应。
①甲烷水蒸气制氢反应的化学方程式为_______。
②在反应器的膜外侧通入氧气的主要目的是_______。
(4)下列说法正确的是________(填字母)。

A．天然气属于纯净物

B．天然气和氢气均属于可再生能源

C．透氢膜反应器内生成的CO与H2未被完全分离

D．石墨烯具有优良的导电性能，是一种金属单质

2 . 新能源的开发和利用促进了能源结构向多元、清洁和低碳转变。
(1)目前，人类利用的能量大多来自化石燃料，如石油、天然气和______。在有石油的地方，一般都有天然气存在，天然气的主要成分是甲烷，其化学式为______。
(2)做饭时，天然气燃烧不充分，锅底易出现黑色物质，此时可调______(填“小”或“大”)燃气灶的进风口，使燃料充分燃烧，节约能源。
(3)我国研制出一种新型催化剂，在这种催化剂作用下，二氧化碳可以转化为汽油，主要转化过程如图所示(部分生成物已略去)。

①催化剂在化学反应前后化学性质和______不变。
②过程I中反应生成的另外一种物质为生活中常见的氧化物，该反应的化学方程式为______。
(4)随着科学技术的发展，氢能源的开发利用已取得很大进展。氢气作为燃料的优点是______(答一点即可)。

3 . 产煤大省山西正不断提高发展“含绿量”。近年来，我省传统产业加快转型，新兴产业不断壮大，生态环境持续向好。请你分析图文信息，解完成下面小题的相关问题。

1．数字赋能使我省煤炭绿色开采更加智能化，其优势是_____(写一种)。煤属于_____(填“可再生”或“不可再生”)能源，煤综合利用能得到_____、煤焦油等化工产品。
2．近年来，大同市直面生态环境基础差、能源结构单一的状况，实现了从“煤都黑”到“大同蓝”的转变。采煤、运煤产生的环境问题是_____(写一种)，为实现“大同蓝”，可采取的举措有：_____。
3．“氢能”是我省“十四五”规划的先导性未来产业，丰富的煤炭资源为实现从“黑”焦炭到“绿”氢能的高效转化提供了更多可能。请写出焦炭与水蒸气在一定条件下反应生成CO和H₂的化学方程式：_____，生产生活中没有大量使用氢能源的主要原因是_____。
4．生态养殖助力乡村振兴，山西沁源县生态蛋鸡养殖基地采用全自动化养殖系统。鸡蛋富含的营养素是_____，鸡粪发酵可生成优质的农家肥，其优点是_____(写一条)。