第3节 自然界中的碳循环（4大题型专项训练，江苏专用）化学新教材沪教版九年级上册

第3节 自然界中的碳循环 题型01 自然界中的碳循环 题型02 二氧化碳在自然环境中的作用 题型03 二氧化碳的资源化利用及封存 题型04 双碳目标的大国担当及实现 题型01 自然界中的碳循环 二氧化碳在自然界中的循环: 二氧化碳的产生途径:动植物的呼吸作用、微生物的分解作用、化石燃料的燃烧。  二氧化碳的消耗途径:绿色植物的光合作用。  【典例1】 “碳循环”和“氧循环”是自然界中的重要循环，下列有关分析中，其中正确的    A．变化观：“碳循环”和“氧循环”主要发生物理变化 B．守恒观：“碳循环”和“氧循环”的过程中分子种类不变 C．微粒观：绿色植物的光合作用使自然界中的碳原子总数减少 D．平衡观：“碳循环”和“氧循环”有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 【变式1-1】（24-25九年级上·江苏宿迁·期末）“碳循环”、“氧循环”和“水循环”是自然界存在的三大重要循环。已知图1反应条件为常温，图2反应是植物的光合作用，下列说法正确的是 A．平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 B．守恒观：图一中物质X和图二中物质Y为同种物质 C．微粒观：绿色植物发生的光合作用产生氧气会使自然界中的氧原子总数增加 D．变化观：“水循环”主要是由于水分子的运动引起的，循环中水分子的数目改变 【变式1-2】（23-24九年级上·江苏·期中）“氧循环”、“碳循环”、“水循环”是自然界存在的三大本要循环。 请结合图示回答相关问题： （1）从物质分类角度看，属于 。 （2）从物质变化及分子角度看， 循环与另外两种循环有本质区别。 （3）绿色植物通过光合作用将太阳能转化为 能；在⑤、⑦两个反应中，反应物相同，产物不同的原因是 。 （4）从空气中捕捉二氧化碳并转化为燃料，是实现“碳中和”的一个研究方向。一种纳米纤维催化剂可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如图所示： 则反应的化学方程式为 。 【变式1-3】“氧循环”、“碳循环”、“水循环”是自然界存在的三大重要循环。 （1）从物质变化及分子角度看， 循环与另外两种循环有本质区别。 （2）过程⑤为绿色植物的光合作用，其化学方程式为，则X= ，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为 能；过程⑦为海水吸收，其反应的化学方程式是 ；该反应与绿色植物吸收相比，反应物相同而产物不同的原因是 。 （3）结合图示，下列关于碳、氧循环的认识正确的是_________（填序号）。 A．能吸收二氧化碳的自然资源主要有海洋、森林 B．碳、氧循环过程中各元素守恒，碳、氧元素质量和化合价均不变 C．碳循环是自然界物质和能量循环的重要组成部分 D．空气中的二氧化碳和氧气处于动态平衡 【拓展视野】“碳中和”是指二氧化碳的排放和吸收要实现“收支相抵”。 （4）从空气中捕捉二氧化碳并转化为燃料，是实现“碳中和”的一个研究方向。一种纳米纤维催化剂可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如图所示： 二氧化碳转化为甲醇的化学方程式为 。　　　 题型02 二氧化碳在自然环境中的作用 有利的方面：促进绿色植物进行光合作用，满足人和动物所需的有机物（主要是淀粉）的合成和对氧气的需求；以及空气中氧气含量的相对稳定和自然界的碳、氧的循环，等等； 不利的方面 （1）二氧化碳本身没有毒性，但它不能供给呼吸，当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响（因此，在人群密集的地方应该注意通风换气）。 （2）由于人类活动（如化石燃料燃烧、森林遭到破坏等）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应、全球气候变暖、冰川融化、海平面升高等。为防止温室效应等气候问题的进一步加剧，人类应该减少使用煤、石油、天然气等化石燃料，更多地利用太阳能、风能、地热等清洁能源；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林等。 【典例2】2021年11月，第26届联合国气候大会在英国格拉斯哥召开，讨论的核心物质仍是（二氧化碳），如何降低大气中CO2浓度，是人类一直在研究的重要议题。 全球碳循环如图所示： 对二氧化碳的综合利用是国际研究的热点，如：工业上可以将CO2转化成尿素、甲醇等资源；科学家还发现了一种镍与有机物组成的混合催化剂，利用太阳光能，可将水中溶解的CO2转化成一氧化碳和氧气；我国科学家在实验室首次实现了利用CO2直接人工合成淀粉，这是中国科学家在人工合成淀粉方面取得的颠覆性、原创性突破。 （1）在全球碳循环中，大气中二氧化碳的来源有 （写一条）。 （2）CO2在一定条件下生成一氧化碳和氧气，该反应的基本反应类型是 。 （3）“我国科学家利用二氧化碳直接人工合成淀粉”的意义： （写一条）。 【变式2-1】（2024·贵州毕节·一模）阅读短文，回答下列问题： 自然界中绿色植物在光照的条件下可将大气中的二氧化碳转化为储存能量的有机物，并释放出氧气。人类对二氧化碳的捕获和封存主要采用的做法有：①海洋封存，即利用二氧化碳在水等溶剂中的溶解性来吸收二氧化碳；②地质封存，即直接将二氧化碳压入地下的地质构造当中；③矿石碳化，指的是二氧化碳与金属氧化物反应生成稳定的碳酸盐，从而将二氧化碳永久性地固化起来，如氧化钙可与二氧化碳反应生成碳酸钙；④工业利用，即将二氧化碳作为反应物来生产含碳的化工用品而达到封存的目的，如生成尿素、甲醇等，也可以用于冷藏冷冻、食品包装、饮料和灭火材料等。 （1）写出一种产生二氧化碳的途径： 。当大气中二氧化碳气体的含量升高时，会导致的环境问题是 。 （2）海洋封存二氧化碳造成海洋酸化的原因是 。 （3）地质封存时，二氧化碳分子之间的间隔会 。 （4）矿石碳化时，氧化钙与二氧化碳反应的基本反应类型为 。 （5）如图所示是二氧化碳转化为甲醇的微观示意图，该反应的化学方程式为 。 【变式2-2】下图是自然界中的碳氧循环示意图，根据下图和所学知识回答相关问题： （1）上图途径⑦臭氧在一定条件下产生氧气属于 变化（填“物理”或“化学”），氧气和臭氧的化学性质 （填“相同”或“不同”）。 （2）下列过程中消耗氧气产生二氧化碳的有 （选填序号，下同），属于缓慢氧化的是 。 A化石燃料燃烧     B动植物呼吸作用     C光合作用 （3）随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，空气中的二氧化碳含量呈上升趋势，造成的一种全球性环境问题是 ，造成二氧化碳含量升高的主要原因是 。 A人和动植物的呼吸 B煤、石油、天然气等化石燃料消耗量急剧增加 C森林减少，植被破坏 【变式2-3】我国力争在2060年前实现“碳中和”，并发展氢气新能源。体现了中国对解决气候问题的大国担当，某中学展开了实验进行探究。 （1）“碳”吸收。自然界有多种途径吸收CO2 ①绿色植物通过 吸收CO2。 ②风化的岩石（主要成分：CaCO3）粉来吸收空气中的CO2和H2O，发生化合反应后生成Ca（HCO3）2，该反应的化学方程式为 。 （2）“碳”利用。将CO2作为资源是实现碳中和的有效方法。以CO2和H2为原料，在一定条件可合成C2H6O和水，该反应的化学方程式为 。 （3）二氧化碳的储存：2023年6月1日，我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目成功投入使用。其原理是将油井开采产生的油气混合物注入高碳分离器，再将分离出的二氧化碳通入压缩机加压和干燥、使其变成介于气态和液态之间的超临界状态，深圳市聚龙科学中学的学生展开了研究： ①从微观角度分析，二氧化碳被压缩过程中变化的是 。 ②下列对超临界二氧化碳的理解正确的是 （填字母）。 A．超临界二氧化碳与二氧化碳的组成元素相同 B．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变 C．超临界二氧化碳容易燃烧 （4）新能源开发：利用太阳能将水转化为氢能是一种理想途径。某种光分解水的过程如图甲所示。 ①该转化中循环利用的物质有Fe3O4和 （填化学式）； ②与电解水相比，该方法的优点是 。 ③CH4-H2O催化重整是目前大规模制取H2的重要方法，生产过程中涉及的重要反应有： ， 。向催化重整体系中投入一定量的CaO可吸收二氧化碳，从而提高H2的百分含量，如图乙所示，投入纳米CaO时，H2的百分含量最大，其原因是 。 题型03 二氧化碳的资源化利用及封存 二氧化碳资源化利用及封存技术是应对气候变化的关键路径。资源化方面，通过催化转化将CO₂制备甲醇等高附加值化学品，或通过电化学还原实现碳循环利用；封存技术包括地质封存和矿物封存。当前挑战在于降低捕集能耗、提高转化效率及确保封存安全性，需政策支持与技术创新协同推进。 【典例3】CO2作为一种碳资源，被广泛应用于工农业生产。 I．植物气肥 （1）在蔬菜大棚内增大CO2浓度，有利于植物进行 ，促进生长。 II．生产化肥 （2）二氧化碳和氨气可以生产尿素和碳酸氢铵。 ①合成尿素的反应为CO2+2NH3═CO（NH2）2+X，X的化学式是 。 ②合成碳酸氢铵的反应为CO2+NH3+H2O═NH4HCO3，该反应需在较 （填“高”或“低”）温度下进行。 （3）理论上，相同质量的NH3分别生产CO（NH2）2和NH4HCO3，消耗CO2的质量比为 。 III．催化重整 （4）CH4与CO2在催化剂作用下可得到合成气（CO和H2），反应过程中催化剂表面还同时存在积碳反应和消碳反应，原理如图1所示。 ①消碳反应的产物“”是 。 ②其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图2所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是 。 【变式3-1】碳捕获与封存是实现“碳中和”目标的重要途径之一。 （1）物理固碳∶重庆合川实验基地通过将气态CO2压入地下变为液态CO2，实现CO2的封存。从微观的角度解释主要是分子之间的间隔在 （填“增大”或“减小”）。 （2）化学固碳：加压水洗法固定CO2，发生反应的化学方程式是 。 （3）生物固碳：绿色植物光合作用吸收CO2生成葡萄糖与氧气。从能量转化的角度看，该反应是将光能转化为 能。 （4）减少碳排放，树立“低碳”理念。写出“低碳交通出行”的一种具体做法 。 【变式3-2】海上二氧化碳封存是指将采油过程中伴生的二氧化碳“捕获”并且“封存”在海底的工程，其原理是通过高碳原油生产井、生产处理系统、二氧化碳压缩机等设备，将油田开发伴生的二氧化碳捕获、分离，进行加压和干燥，使之变成介于气体和液体之间的超临界状态（超临界状态二氧化碳密度高，接近液态二氧化碳，粘度小，流动快，接近气态二氧化碳）。最后通过回注井将二氧化碳回注至海床之下的咸水层中，实现长期稳定封存。 （1）我国宣布在2060年前实现“碳中和”，“碳封存”与“碳转化”是实现“碳中和”目标不可或缺的重要技术选择。“碳中和”中的“碳”是指 （写化学式）。海上二氧化碳封存示范工程项目属于 （填“碳中和”“碳封存”或“碳转化”） （2）下列对超临界二氧化碳的理解正确的是_____（填序号）。 A．超临界二氧化碳与二氧化碳的组成不同 B．超临界二氧化碳容易燃烧 C．同等条件下，超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大 D．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变 （3）利用二氧化碳资源开发化工原料，合成化工产品，有着广阔的前景。在一定条件下，利用新型电解装置将二氧化碳和水转化为甲酸（HCOOH），同时生成氧气，该反应的化学方程式为 。 【变式3-3】（24-25九年级上·江苏南京·期末）我国提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和的战略目标。“碳达峰”“碳中和”中的“碳”一般指二氧化碳。 【知识回顾】二氧化碳对环境的影响。 （1）人和动植物的呼吸、化石燃料的燃烧消耗氧气，产生二氧化碳;而绿色植物等的 吸收二氧化碳，释放氧气。自然界中存在碳循环，大气中二氧化碳的含量相对稳定。 （2）近几十年来，大气中二氧化碳的含量不断上升，导致 ，全球变暖。 【资料卡片】采用物理、化学等方法，能够捕集、利用与封存二氧化碳。 （3）海水能吸收二氧化碳，其原理比较复杂。其中，二氧化碳与水反应的化学方程式为 。 （4）一些科学家利用太阳能加热的反应器捕集空气中的二氧化碳并将其释放（流程如下图所示）。图中A、B、C三处气体中，二氧化碳的含量由高到低依次是 （填字母）。 （5）澄清石灰水和氢氧化钠溶液都能吸收二氧化碳，主要是因为它们所含的氢氧根离子能与二氧化碳发生反应。3.7g氢氧化钙固体和xg氢氧化钠固体中含有相同质量的氢氧根离子，x＝ 。 【提出问题】 在澄清石灰水和氢氧化钠溶液中，实验室更适宜用哪一种试剂吸收二氧化碳？某化学学习小组的同学进行了以下探究。 【查阅资料】 物质 氢氧化钙 氢氧化钠 20℃时的溶解度/g 0.165 109 【配制溶液】 （6）20℃时，称取3.7g氢氧化钙固体和上述计算出的xg氢氧化钠固体，分别放入两个盛有100g水的烧杯中，用玻璃棒充分搅拌，使固体溶解并恢复至20℃，此时观察到的现象是 。 （7）再经过一步过滤操作，得到澄清石灰水。把配制好的澄清石灰水和氢氧化钠溶液分别装入试剂瓶中，备用。关于上述两种溶液，下列说法不正确的是_______（填字母）。 A．两种溶液都是20℃时的饱和溶液 B．两种溶液中含有相同质量的氢氧根离子 C．如果加热澄清石灰水，澄清石灰水不会变浑浊 D．如果向氢氧化钠溶液中继续加入氢氧化钠固体，会出现吸热现象 【实验探究】 用注射器分别吸取20mL上述两种溶液，进行下图所示实验。 已知：等体积的两种溶液中溶剂吸收二氧化碳的量大致相等。 （8）快速推动注射器活塞，向集气瓶内分别注入20mL上述两种溶液，得到瓶内气体压强随时间变化的两条曲线如图所示。请在图中方框内填写曲线所对应的实验序号 。 【得出结论】 （9）根据以上实验，在澄清石灰水和氢氧化钠溶液中，实验室更适宜用哪一种试剂吸收二氧化碳？请写出答案，并从溶解度的角度进一步说明理由： 。 【拓展提升】 据报道，我国科学家在国际上首次实现了二氧化碳在温和条件下与氢气通过一步反应近100%选择性转化为乙醇。基于该研究成果，学习小组的同学设计了如图所示二氧化碳资源化利用的流程。 【进行计算】 （10）该流程中，每加入81kg水，理论上最多能将 kg二氧化碳转化为乙醇。 题型04 双碳目标的大国担当及实现 为体现中国在应对气候变化问题上的大国担当，我国宣布提高国家自主贡献力度，二氧化碳排放力争于 2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。为实现我国的“双碳”目标，我国同世界各国签署限制二氧化碳排放的国际公约，并严格执行。减少使用化石燃料，更多地利用太阳能、风能等清洁能源。促进节能产品和技术的进一步开发和普及，提高能源的生产效率和使用效率。大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林。 【典例4】我国力争在2060年前实现“碳中和”。“碳中和”，即通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的CO2排放，实现CO2 “零排放”。 （1）“碳”排放：减少排放，你还有哪些做法 （写一种）。 （2）“碳”吸收：自然界有多种途径吸收CO2 ①绿色植物通过 吸收CO2 ②写出海水能吸收二氧化碳的化学方程式 。 ③下列做法符合“低碳”理念的有 （填序号）。 a.骑自行车出行    b.纸张双面打印    c.使用一次性餐具 （3）“碳”利用：①将CO2作为资源是实现碳中和的有效方法。以CO2和H2为原料，在一定条件可合成C2H6O和水，参加反应的CO2和H2的质量比为 。 ②从化学性质角度看，二氧化碳能用来灭火的原因是 。 【变式4-1】2020年，我国提出碳达峰、碳中和的战略目标，为人类社会可持续发展贡献中国力量。为此我们应该加入低碳行动行列，理解低碳行动原理。 （1）识碳：自然界中二氧化碳增加的主要途径是 等（填一种即可）。 （2）控碳：①低碳行动主要应对的重大环境问题是 ，碳替代、碳减排、碳封存、碳循环是实现“双碳”目标的主要途径。它们对全球碳中和的贡献率，如图-1所示。 ②对全球碳中和贡献率最大的途径是 。 ③碳替代：用清洁能源替代传统的化石能源。下列可用于碳替代的能源是 （填字母）。 a.石油    b.天然气    c.风能    d.太阳能 （3）循碳：结合生物学和地理课程的学习，回顾梳理自然界中的碳循环如图-2所示。 ①生物圈中，二氧化碳通过 转化为葡萄糖和氧气。 ②水圈中，二氧化碳主要通过 吸收。 ③岩石圈中，石灰岩（主要成分是碳酸钙）在二氧化碳和水的作用下经化合反应转化为碳酸氢钙，该反应的化学方程式为 。 （4）吸碳：碱性吸收剂（氢氧化钠）能与反应。同学们设计了图-3所示的两种吸收装置。 请在A、B两种装置中，选择一种你认为较好的装置进行推广，该装置是 ，并简要说明理由 。 （5）用碳：工业上将捕集的气体甲烷化的流程如图-4所示。 【资料卡片】 a.恒温流化床反应器出口温度在230℃到355℃之间。 b.标准状况下，甲烷的沸点是-161.5℃，水的沸点是100℃。 ①“设备A”可实现和的分离，方法是 。 ②甲烷化的反应中， 。 【变式4-2】（24-25九年级上·江苏连云港·阶段练习）助力“碳中和”， CO2的产生、捕集与资源化利用是重要研究课题。 （1）CO2的产生： ①化石燃料的燃烧排放大量CO2。日常生活中低碳行动有 （任写一条）。 ②实验室里用如图所示装置制取二氧化碳，并研究二氧化碳的性质。 Ⅰ：实验室制取CO2的原理是用块状大理石（大理石的主要成分 “填化学式”）和稀盐酸反应，装置B中观察到实验现象是 。 Ⅱ：若用装置C来检验二氧化碳，则C中应加入的试剂为澄清石灰水，反应的化学方程式为 。 （2）CO2的捕集：用氧化钙可捕集CO2。 ①图中分解所得的CaO疏松多孔，有利于捕集CO2。 写出反应Ⅰ的化学方程式： 。 ②草酸钙分解的化学方程式为。这种方法获得的CaO捕集CO2的性能 （填“高于”或“低于”）分解所得的CaO。 （3）CO2的利用：CO2和在表面发生反应生成的原理如图所示。 生成的总反应化学方程式为 。 【变式4-3】碳在地壳中的含量不高，但它的单质及其化合物数目众多，而且分布极广。对碳及其化合物的研究，一直备受科学工作者的关注。 任务一、下图是碳原子结构示意图和三种碳单质的结构图。 （1）图①为碳原子的结构示意图，碳的化学性质与 密切相关。图②、③、④对应三种碳单质，图②单质的名称是 ，②③④物理性质有很大差异。其原因是 。 任务二、自然界中的“碳” 碳在自然界中的循环变化，对于生态环境有极为重要的意义。 随着工业生产的高速发展，每年排放的二氧化碳（CO2）越来越多，近一半存留在大气层，其它被陆地和海洋吸收。减少CO2排放，实现碳中和，已成为全球共识。碳替代、碳减排、碳封存、碳循环是实现碳中和的4种主要途径。科学家预测，到2050年，4种途径对全球碳中和的贡献率如图1所示。 CO2的吸收是碳封存的首要环节，常选用氢氧化钠、氨水、一乙醇胺等作吸收剂。在研究膜吸收法吸收CO2时，研究人员通过实验比较了一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸钾3种吸收剂对烟气中CO2的脱除效果，其结果如图2所示。 我国提出2060年前实现碳中和，彰显了大国的担当。实现碳中和人人有责，让我们从衣食住行点滴做起，节约能源，低碳生活。依据上述内容回答下列问题。 （2）所谓实现碳中和是指减少 的排放。 （3）由图1可知，到2050年，对全球碳中和贡献率最大的途径是 。 （4）对比图2中三条曲线，得出CO2脱除率的结论是 。 （5）实现碳中和，请说说你在校园中的低碳行为： （写出一条即可）。 （6）一氧化碳和二氧化碳分别与氢气催化生成甲烷（CH4），一氧化碳转化为甲烷的原理可以表示为：CO+3H2CH4+H2O。 ①仿照上述方程式，写出二氧化碳与氢气转化的甲烷的原理为 （填化学方程式）； ②利用CH4和H2O进行催化重整制氢气，反应前后分子变化的微观示意图如图所示。其中反应物分子数目比为 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 自然界中的碳循环 题型01 自然界中的碳循环 题型02 二氧化碳在自然环境中的作用 题型03 二氧化碳的资源化利用及封存 题型04 双碳目标的大国担当及实现 题型01 自然界中的碳循环 二氧化碳在自然界中的循环: 二氧化碳的产生途径:动植物的呼吸作用、微生物的分解作用、化石燃料的燃烧。  二氧化碳的消耗途径:绿色植物的光合作用。  【典例1】 “碳循环”和“氧循环”是自然界中的重要循环，下列有关分析中，其中正确的    A．变化观：“碳循环”和“氧循环”主要发生物理变化 B．守恒观：“碳循环”和“氧循环”的过程中分子种类不变 C．微粒观：绿色植物的光合作用使自然界中的碳原子总数减少 D．平衡观：“碳循环”和“氧循环”有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 【答案】D 【详解】A、自然界中的碳循环和氧循环主要通过动植物的呼吸，化石燃料的燃烧，植物的光合作用等，这些过程中均有新物质生成，属于化学变化，选项说法错误； B、“碳循环”和“氧循环”的过程中发生了化学变化，分子种类改变，选项说法错误； C、光合作用有新物质氧气生成，属于化学变化，根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变，故绿色植物的光合作用不能使自然界中的氧原子总数增加，氧原子总数不变，选项说法不正确； D、碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，选项说法正确。 故选D。 【变式1-1】（24-25九年级上·江苏宿迁·期末）“碳循环”、“氧循环”和“水循环”是自然界存在的三大重要循环。已知图1反应条件为常温，图2反应是植物的光合作用，下列说法正确的是 A．平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 B．守恒观：图一中物质X和图二中物质Y为同种物质 C．微粒观：绿色植物发生的光合作用产生氧气会使自然界中的氧原子总数增加 D．变化观：“水循环”主要是由于水分子的运动引起的，循环中水分子的数目改变 【答案】A 【详解】A、植物光合作用消耗二氧化碳，产生氧气，动植物呼吸、化石燃料燃烧消耗氧气，产生二氧化碳，因此碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，故选项说法正确； B、图1中，转化1表示水吸收二氧化碳的过程，该反应是由二氧化碳与水反应生成碳酸，所以X是碳酸；图2反应是植物的光合作用，该反应是由二氧化碳与水反应生成葡萄糖和氧气，所以Y是葡萄糖，X和Y不是同种物质，故选项说法不正确； C、根据质量守恒定律，化学反应前后中原子的种类与数目保持不变，因此绿色植物发生的光合作用产生氧气不会使自然界中的氧原子总数增加，故选项说法不正确； D、“水循环”主要是由于水分子的运动引起的，只是水分子间的间隔发生改变，而水分子的数目没有改变，故选项说法不正确。 故选A。 【变式1-2】（23-24九年级上·江苏·期中）“氧循环”、“碳循环”、“水循环”是自然界存在的三大本要循环。 请结合图示回答相关问题： （1）从物质分类角度看，属于 。 （2）从物质变化及分子角度看， 循环与另外两种循环有本质区别。 （3）绿色植物通过光合作用将太阳能转化为 能；在⑤、⑦两个反应中，反应物相同，产物不同的原因是 。 （4）从空气中捕捉二氧化碳并转化为燃料，是实现“碳中和”的一个研究方向。一种纳米纤维催化剂可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如图所示： 则反应的化学方程式为 。 【答案】（1）氧化物/化合物/纯净物） （2）水 （3）化学 反应条件不同 （4） 【详解】（1）从物质种类来看，二氧化碳只有一种物质组成，属于纯净物；从元素种类来看，二氧化碳由不同种元素组成的纯净物，属于化合物；它又是由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物，属于氧化物，故填：氧化物或化合物或纯净物； （2）从图中可见，自然界“碳循环”中的“碳”是指含碳元素的物质：二氧化碳和有机物之间发生转化的化学变化过程；“氧循环”是指氧气的生成和氧气的消耗的化学变化过程。以上两个循环发生的都是化学变化，而“水循环”是由水分子的运动引起的，发生的是物理变化。所以从物质变化及分子角度看，水循环与另外两种循环有本质区别。故填：水； （3）光合作用主要是绿色植物中的叶绿体在光照条件下，将空气中的二氧化碳和水转化成植物生长所需要的养分，同时释放氧气的过程，因此植物光合作用是将太阳能转化为化学能，故填：化学； 图中⑤表示的是绿色植物中的叶绿体在光照条件下，将空气中的二氧化碳和水转化成植物生长所需要的养分，同时释放氧气的过程；图中⑦表示二氧化碳在常温下和水反应生成碳酸的过程，即⑤、⑦两个反应中，反应物都是二氧化碳和水，但产物不同，其原因主要是它们反应的条件不同。故填：反应条件不同； （4）由反应微观示意图可知，甲是H2，乙是CO2，丙是CH3OH，丁是H2O。即H2与CO2在催化剂作用下，生成CH3OH和H2O，反应的化学方程式为：。 【变式1-3】“氧循环”、“碳循环”、“水循环”是自然界存在的三大重要循环。 （1）从物质变化及分子角度看， 循环与另外两种循环有本质区别。 （2）过程⑤为绿色植物的光合作用，其化学方程式为，则X= ，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为 能；过程⑦为海水吸收，其反应的化学方程式是 ；该反应与绿色植物吸收相比，反应物相同而产物不同的原因是 。 （3）结合图示，下列关于碳、氧循环的认识正确的是_________（填序号）。 A．能吸收二氧化碳的自然资源主要有海洋、森林 B．碳、氧循环过程中各元素守恒，碳、氧元素质量和化合价均不变 C．碳循环是自然界物质和能量循环的重要组成部分 D．空气中的二氧化碳和氧气处于动态平衡 【拓展视野】“碳中和”是指二氧化碳的排放和吸收要实现“收支相抵”。 （4）从空气中捕捉二氧化碳并转化为燃料，是实现“碳中和”的一个研究方向。一种纳米纤维催化剂可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如图所示： 二氧化碳转化为甲醇的化学方程式为 。 【答案】（1）水（或H2O） （2） 6 化学 反应条件不同 （3）ACD （4） 【详解】（1）物质变化及分子角度看，三种循环中水的循环与另外两种在变化上有本质的区别，水循环主要是由水分子的运动引起的，分子种类没有改变，属于物理变化，而碳循环与氧循环过程中，分子种类发生了改变，发生的属于化学变化； （2）根据质量守恒定律，在反应前后，原子种类以及原子个数不发生改变，反应前C、H、O原子个数为6、12、18，反应后C、H、O原子个数为6、12、6+2X，6+2X=18 ，则X=6；绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能；过程⑦为海水吸收 CO2 ，二氧化碳和水反应生成碳酸，其反应的化学方程式是：；该反应与绿色植物吸收 CO2 相比，反应物相同而产物不同，是因为反应条件不同；　　　 （3）A、二氧化碳和水反应生成碳酸，二氧化碳是绿色植物进行光合作用的原料，则能吸收二氧化碳的自然资源主要有海洋、森林，选项说法正确；B、根据质量守恒定律，反应前后元素种类和质量不变，则碳、氧循环过程中各元素守恒，碳、氧元素质量不变，化合价可能发生变化，选项说法错误；C、碳循环是自然界物质和能量循环的重要组成部分，选项说法正确；D、空气中的二氧化碳和氧气处于动态平衡，选项说法正确；故选：ACD； （4）根据图示，氢气和二氧化碳在催化剂作用下反应生成甲醇和水，化学方程式为：。 题型02 二氧化碳在自然环境中的作用 有利的方面：促进绿色植物进行光合作用，满足人和动物所需的有机物（主要是淀粉）的合成和对氧气的需求；以及空气中氧气含量的相对稳定和自然界的碳、氧的循环，等等； 不利的方面 （1）二氧化碳本身没有毒性，但它不能供给呼吸，当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响（因此，在人群密集的地方应该注意通风换气）。 （2）由于人类活动（如化石燃料燃烧、森林遭到破坏等）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应、全球气候变暖、冰川融化、海平面升高等。为防止温室效应等气候问题的进一步加剧，人类应该减少使用煤、石油、天然气等化石燃料，更多地利用太阳能、风能、地热等清洁能源；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林等。 【典例2】2021年11月，第26届联合国气候大会在英国格拉斯哥召开，讨论的核心物质仍是（二氧化碳），如何降低大气中CO2浓度，是人类一直在研究的重要议题。 全球碳循环如图所示： 对二氧化碳的综合利用是国际研究的热点，如：工业上可以将CO2转化成尿素、甲醇等资源；科学家还发现了一种镍与有机物组成的混合催化剂，利用太阳光能，可将水中溶解的CO2转化成一氧化碳和氧气；我国科学家在实验室首次实现了利用CO2直接人工合成淀粉，这是中国科学家在人工合成淀粉方面取得的颠覆性、原创性突破。 （1）在全球碳循环中，大气中二氧化碳的来源有 （写一条）。 （2）CO2在一定条件下生成一氧化碳和氧气，该反应的基本反应类型是 。 （3）“我国科学家利用二氧化碳直接人工合成淀粉”的意义： （写一条）。 【答案】（1）化石燃料的燃烧、动植物的呼吸、工业生产、汽车尾气等； （2）分解反应 （3）缓解温室效应 【详解】（1）由全球碳循环图可知：在全球碳循环中，大气中二氧化碳的来源有化石燃料的燃烧、动植物的呼吸、工业生产、汽车尾气等； （2）二氧化碳在一定条件下反应生成一氧化碳和氧气，一种物质参与反应生成多种物质的反应叫做分解反应，该反应属于分解反应； （3）“我国科学家利用二氧化碳直接人工合成淀粉”可以减少二氧化碳的排放，可以缓解温室效应。 【变式2-1】（2024·贵州毕节·一模）阅读短文，回答下列问题： 自然界中绿色植物在光照的条件下可将大气中的二氧化碳转化为储存能量的有机物，并释放出氧气。人类对二氧化碳的捕获和封存主要采用的做法有：①海洋封存，即利用二氧化碳在水等溶剂中的溶解性来吸收二氧化碳；②地质封存，即直接将二氧化碳压入地下的地质构造当中；③矿石碳化，指的是二氧化碳与金属氧化物反应生成稳定的碳酸盐，从而将二氧化碳永久性地固化起来，如氧化钙可与二氧化碳反应生成碳酸钙；④工业利用，即将二氧化碳作为反应物来生产含碳的化工用品而达到封存的目的，如生成尿素、甲醇等，也可以用于冷藏冷冻、食品包装、饮料和灭火材料等。 （1）写出一种产生二氧化碳的途径： 。当大气中二氧化碳气体的含量升高时，会导致的环境问题是 。 （2）海洋封存二氧化碳造成海洋酸化的原因是 。 （3）地质封存时，二氧化碳分子之间的间隔会 。 （4）矿石碳化时，氧化钙与二氧化碳反应的基本反应类型为 。 （5）如图所示是二氧化碳转化为甲醇的微观示意图，该反应的化学方程式为 。 【答案】（1）化石燃料燃烧（合理即可） 加剧温室效应 （2）二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸显酸性 （3）减小 （4）化合反应 （5） 【详解】（1）化石燃料的燃烧、呼吸作用、微生物分解等都能产生二氧化碳；二氧化碳含量升高时，会导致温室效应加剧，引起全球变暖、海平面上升； （2）海洋封存二氧化碳造成海洋酸化的原因是二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸显酸性； （3）地质封存，即直接将二氧化碳压入地下的地质构造当中，二氧化碳所受压强增大，在加压的作用下，二氧化碳分子间的间隔会变小； （4）矿石碳化时，氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙，两种物质反应生成一种物质即多变一，基本反应类型为化合反应； （5）由图示可知：二氧化碳和氢气反应生成甲醇和水，反应方程式为：。 【变式2-2】下图是自然界中的碳氧循环示意图，根据下图和所学知识回答相关问题： （1）上图途径⑦臭氧在一定条件下产生氧气属于 变化（填“物理”或“化学”），氧气和臭氧的化学性质 （填“相同”或“不同”）。 （2）下列过程中消耗氧气产生二氧化碳的有 （选填序号，下同），属于缓慢氧化的是 。 A化石燃料燃烧     B动植物呼吸作用     C光合作用 （3）随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，空气中的二氧化碳含量呈上升趋势，造成的一种全球性环境问题是 ，造成二氧化碳含量升高的主要原因是 。 A人和动植物的呼吸 B煤、石油、天然气等化石燃料消耗量急剧增加 C森林减少，植被破坏 【答案】（1）化学 不同 （2）AB B （3）温室效应 BC 【详解】（1）臭氧在一定条件下产生氧气，有新物质生成，属于化学变化；氧气由氧分子构成，臭氧由臭氧分子构成，分子构成不同，故氧气和臭氧的化学性质不同； （2）A、化石燃料燃烧，消耗氧气，产生二氧化碳，燃烧属于剧烈的氧化反应；B、动植物呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳，且进行的比较缓慢，属于缓慢氧化；C、光合作用消耗二氧化碳，生成氧气。故消耗氧气产生二氧化碳的有AB；属于缓慢氧化的是B； （3）随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，空气中的二氧化碳含量呈上升趋势，造成的一种全球性环境问题是温室效应；A、人和动植物的呼吸消耗氧气，产生二氧化碳，但是产生二氧化碳的量有限，不符合题意；B、煤、石油、天然气等化石燃料消耗量急剧增加，产生大量的二氧化碳，符合题意；C、森林减少，植被破坏，减少了二氧化碳的消耗，增加了二氧化碳的含量，符合题意。故选BC； 【变式2-3】我国力争在2060年前实现“碳中和”，并发展氢气新能源。体现了中国对解决气候问题的大国担当，某中学展开了实验进行探究。 （1）“碳”吸收。自然界有多种途径吸收CO2 ①绿色植物通过 吸收CO2。 ②风化的岩石（主要成分：CaCO3）粉来吸收空气中的CO2和H2O，发生化合反应后生成Ca（HCO3）2，该反应的化学方程式为 。 （2）“碳”利用。将CO2作为资源是实现碳中和的有效方法。以CO2和H2为原料，在一定条件可合成C2H6O和水，该反应的化学方程式为 。 （3）二氧化碳的储存：2023年6月1日，我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目成功投入使用。其原理是将油井开采产生的油气混合物注入高碳分离器，再将分离出的二氧化碳通入压缩机加压和干燥、使其变成介于气态和液态之间的超临界状态，深圳市聚龙科学中学的学生展开了研究： ①从微观角度分析，二氧化碳被压缩过程中变化的是 。 ②下列对超临界二氧化碳的理解正确的是 （填字母）。 A．超临界二氧化碳与二氧化碳的组成元素相同 B．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变 C．超临界二氧化碳容易燃烧 （4）新能源开发：利用太阳能将水转化为氢能是一种理想途径。某种光分解水的过程如图甲所示。 ①该转化中循环利用的物质有Fe3O4和 （填化学式）； ②与电解水相比，该方法的优点是 。 ③CH4-H2O催化重整是目前大规模制取H2的重要方法，生产过程中涉及的重要反应有： ， 。向催化重整体系中投入一定量的CaO可吸收二氧化碳，从而提高H2的百分含量，如图乙所示，投入纳米CaO时，H2的百分含量最大，其原因是 。 【答案】（1）光合作用 （2） （3）分子之间的间隔 AB （4） FeO 节约能源（合理即可） 增大了与二氧化碳的接触面积，吸收二氧化碳更彻底（合理即可） 【详解】（1）①绿色植物通过光合作用吸收CO2；②碳酸钙、二氧化碳能与水反应生成碳酸氢钙，其化学方程式为CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2； （2）以CO2和H2为原料，在一定条件可合成C2H6O和水，该反应的化学方程式为：； （3）①从微观角度分析，二氧化碳被压缩过程中变化的是分子之间的间隔；②A、超临界二氧化碳是二氧化碳的一种特殊状态，与二氧化碳的组成元素相同，故选项说法正确；B、超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变，故选项说法正确；C、二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，则超临界二氧化碳不能燃烧，故选项说法不正确；故选AB； （4）①由图可知，该反应是水和FeO反应生成氢气与Fe3O4，Fe3O4反应生成FeO与氧气，则该转化中循环利用的物质有Fe3O4和FeO；②该流程与电解水相比，减少了电能的消耗，能耗较低；③如图乙所示，投入纳米CaO时，H2的百分含量最大，原因是纳米CaO的表面积较大，增大了与二氧化碳的接触面积，吸收二氧化碳更彻底。 题型03 二氧化碳的资源化利用及封存 二氧化碳资源化利用及封存技术是应对气候变化的关键路径。资源化方面，通过催化转化将CO₂制备甲醇等高附加值化学品，或通过电化学还原实现碳循环利用；封存技术包括地质封存和矿物封存。当前挑战在于降低捕集能耗、提高转化效率及确保封存安全性，需政策支持与技术创新协同推进。 【典例3】CO2作为一种碳资源，被广泛应用于工农业生产。 I．植物气肥 （1）在蔬菜大棚内增大CO2浓度，有利于植物进行 ，促进生长。 II．生产化肥 （2）二氧化碳和氨气可以生产尿素和碳酸氢铵。 ①合成尿素的反应为CO2+2NH3═CO（NH2）2+X，X的化学式是 。 ②合成碳酸氢铵的反应为CO2+NH3+H2O═NH4HCO3，该反应需在较 （填“高”或“低”）温度下进行。 （3）理论上，相同质量的NH3分别生产CO（NH2）2和NH4HCO3，消耗CO2的质量比为 。 III．催化重整 （4）CH4与CO2在催化剂作用下可得到合成气（CO和H2），反应过程中催化剂表面还同时存在积碳反应和消碳反应，原理如图1所示。 ①消碳反应的产物“”是 。 ②其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图2所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是 。 【答案】（1）光合作用 （2） H2O 低 （3）1：2 （4）一氧化碳 温度升高，消碳反应所消耗的碳的量多于积碳反应产生的碳 【详解】（1）在蔬菜大棚内增大CO2浓度，有利于植物进行光合作用，促进生长； （2）①合成尿素的反应为CO2+2NH3═CO（NH2）2+X，反应物中有1个碳原子、2个氧原子、2个氮原子、6个氢原子，生成物中有1个碳原子、1个氧原子、2个氮原子、4个氢原子，所以X的化学式是H2O； ②合成碳酸氢铵的反应为CO2+NH3+H2O═NH4HCO3，碳酸氢铵在加热的条件下生成氨气、水和二氧化碳，该反应需在较低温度下进行； （3）由CO2+2NH3=CO（NH2）2+H2O、CO2+NH3+H2O=NH4HCO3可知，生产尿素的反应中，参加反应的二氧化碳和氨气的分子个数比为：1：2，生产碳酸氢铵的反应中，参加反应的二氧化碳和氨气的分子个数比为1：1，则理论上，相同质量的氨气分别生产尿素和碳酸氢铵，消耗二氧化碳的质量比为：1：2； （4）①通过分析微观图示可知，消碳的反应是二氧化碳和碳在催化剂的作用下生成一氧化碳，故消碳反应的产物“”是一氧化碳，②其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图-2所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是：温度升高，消碳反应所消耗的碳的量多于积碳反应产生的碳。 【变式3-1】碳捕获与封存是实现“碳中和”目标的重要途径之一。 （1）物理固碳∶重庆合川实验基地通过将气态CO2压入地下变为液态CO2，实现CO2的封存。从微观的角度解释主要是分子之间的间隔在 （填“增大”或“减小”）。 （2）化学固碳：加压水洗法固定CO2，发生反应的化学方程式是 。 （3）生物固碳：绿色植物光合作用吸收CO2生成葡萄糖与氧气。从能量转化的角度看，该反应是将光能转化为 能。 （4）减少碳排放，树立“低碳”理念。写出“低碳交通出行”的一种具体做法 。 【答案】（1）减小 （2） （3）化学 （4）骑自行车/乘坐公共交通工具/步行（合理即可） 【详解】（1）CO2由气态变为液态，分子间间隔减小。 （2）加压水洗法固定CO2，是CO2与水反应生成碳酸，化学方程式为。 （3）绿色植物光合作用吸收CO2生成葡萄糖与氧气，将光能转化为化学能（储存在葡萄糖中）。 （4）“低碳交通出行” 的具体做法，如骑自行车出行（或乘坐公共交通工具、步行等合理即可）。 【变式3-2】海上二氧化碳封存是指将采油过程中伴生的二氧化碳“捕获”并且“封存”在海底的工程，其原理是通过高碳原油生产井、生产处理系统、二氧化碳压缩机等设备，将油田开发伴生的二氧化碳捕获、分离，进行加压和干燥，使之变成介于气体和液体之间的超临界状态（超临界状态二氧化碳密度高，接近液态二氧化碳，粘度小，流动快，接近气态二氧化碳）。最后通过回注井将二氧化碳回注至海床之下的咸水层中，实现长期稳定封存。 （1）我国宣布在2060年前实现“碳中和”，“碳封存”与“碳转化”是实现“碳中和”目标不可或缺的重要技术选择。“碳中和”中的“碳”是指 （写化学式）。海上二氧化碳封存示范工程项目属于 （填“碳中和”“碳封存”或“碳转化”） （2）下列对超临界二氧化碳的理解正确的是_____（填序号）。 A．超临界二氧化碳与二氧化碳的组成不同 B．超临界二氧化碳容易燃烧 C．同等条件下，超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大 D．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变 （3）利用二氧化碳资源开发化工原料，合成化工产品，有着广阔的前景。在一定条件下，利用新型电解装置将二氧化碳和水转化为甲酸（HCOOH），同时生成氧气，该反应的化学方程式为 。 【答案】（1） 碳封存 （2）CD （3） 【详解】（1）“碳中和”的核心是二氧化碳的排放与吸收达到平衡，所以“碳中和”中的“碳”指的是CO2；海上二氧化碳封存示范工程项目是将二氧化碳捕获并封存在海底，属于“碳封存”； （2）A、超临界二氧化碳只是二氧化碳的一种特殊状态，与二氧化碳组成相同，都是由碳元素和氧元素组成，故A错误；B、二氧化碳本身不可燃也不助燃，超临界二氧化碳同样不易燃烧，故B错误；C、因为超临界状态二氧化碳密度高，接近液态二氧化碳，所以同等条件下，超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大，故C正确；D、超临界二氧化碳存在于特定的条件下，当条件改变时，其状态也会改变，故D正确； 故选：CD； （3）已知在一定条件下，二氧化碳和水反应生成甲酸和氧气，反应的化学方程式为：。 【变式3-3】（24-25九年级上·江苏南京·期末）我国提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和的战略目标。“碳达峰”“碳中和”中的“碳”一般指二氧化碳。 【知识回顾】二氧化碳对环境的影响。 （1）人和动植物的呼吸、化石燃料的燃烧消耗氧气，产生二氧化碳;而绿色植物等的 吸收二氧化碳，释放氧气。自然界中存在碳循环，大气中二氧化碳的含量相对稳定。 （2）近几十年来，大气中二氧化碳的含量不断上升，导致 ，全球变暖。 【资料卡片】采用物理、化学等方法，能够捕集、利用与封存二氧化碳。 （3）海水能吸收二氧化碳，其原理比较复杂。其中，二氧化碳与水反应的化学方程式为 。 （4）一些科学家利用太阳能加热的反应器捕集空气中的二氧化碳并将其释放（流程如下图所示）。图中A、B、C三处气体中，二氧化碳的含量由高到低依次是 （填字母）。 （5）澄清石灰水和氢氧化钠溶液都能吸收二氧化碳，主要是因为它们所含的氢氧根离子能与二氧化碳发生反应。3.7g氢氧化钙固体和xg氢氧化钠固体中含有相同质量的氢氧根离子，x＝ 。 【提出问题】 在澄清石灰水和氢氧化钠溶液中，实验室更适宜用哪一种试剂吸收二氧化碳？某化学学习小组的同学进行了以下探究。 【查阅资料】 物质 氢氧化钙 氢氧化钠 20℃时的溶解度/g 0.165 109 【配制溶液】 （6）20℃时，称取3.7g氢氧化钙固体和上述计算出的xg氢氧化钠固体，分别放入两个盛有100g水的烧杯中，用玻璃棒充分搅拌，使固体溶解并恢复至20℃，此时观察到的现象是 。 （7）再经过一步过滤操作，得到澄清石灰水。把配制好的澄清石灰水和氢氧化钠溶液分别装入试剂瓶中，备用。关于上述两种溶液，下列说法不正确的是_______（填字母）。 A．两种溶液都是20℃时的饱和溶液 B．两种溶液中含有相同质量的氢氧根离子 C．如果加热澄清石灰水，澄清石灰水不会变浑浊 D．如果向氢氧化钠溶液中继续加入氢氧化钠固体，会出现吸热现象 【实验探究】 用注射器分别吸取20mL上述两种溶液，进行下图所示实验。 已知：等体积的两种溶液中溶剂吸收二氧化碳的量大致相等。 （8）快速推动注射器活塞，向集气瓶内分别注入20mL上述两种溶液，得到瓶内气体压强随时间变化的两条曲线如图所示。请在图中方框内填写曲线所对应的实验序号 。 【得出结论】 （9）根据以上实验，在澄清石灰水和氢氧化钠溶液中，实验室更适宜用哪一种试剂吸收二氧化碳？请写出答案，并从溶解度的角度进一步说明理由： 。 【拓展提升】 据报道，我国科学家在国际上首次实现了二氧化碳在温和条件下与氢气通过一步反应近100%选择性转化为乙醇。基于该研究成果，学习小组的同学设计了如图所示二氧化碳资源化利用的流程。 【进行计算】 （10）该流程中，每加入81kg水，理论上最多能将 kg二氧化碳转化为乙醇。 【答案】（1）光合作用 （2）温室效应增强 （3） （4）CAB （5）4 （6）氢氧化钙固体有剩余，氢氧化钠固体全部溶解 （7）ABCD （8） （9）氢氧化钠溶液；氢氧化钠易溶于水，氢氧化钙微溶于水/20℃时，氢氧化钠的溶解度远大于氢氧化钙（合理即可） （10）132 【详解】（1）人和动植物的呼吸、化石燃料的燃烧消耗氧气，产生二氧化碳，而绿色植物等的光合作用吸收二氧化碳，释放氧气； （2）近几十年来，大气中二氧化碳的含量不断上升，导致温室效应增强，全球变暖； （3）二氧化碳与水反应生成碳酸，反应的化学方程式为CO2+H2O=H2CO3； （4）A处为二氧化碳含量高的空气，400℃时，氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙，则B处为二氧化碳含量低的空气，碳酸钙在900℃时分解生成氧化钙和二氧化碳，则C处为高浓度的二氧化碳，故图中A、B、C三处气体中，二氧化碳的含量由高到低依次是CAB； （5）3.7g氢氧化钙固体中氢氧根的质量为3.7g××100%=1.7g，xg氢氧化钠固体中氢氧根的质量为xg××100%=g，由于3.7g氢氧化钙固体和xg氢氧化钠固体中含有相同质量的氢氧根离子，则有=1.7g，x=4； （6）20℃时，氢氧化钙的溶解度为0.165g，氢氧化钠的溶解度为109g，20℃时，称取3.7g氢氧化钙固体和4g氢氧化钠固体，分别放入两个盛有100g水的烧杯中，用玻璃棒充分搅拌，使固体溶解并恢复至20℃，此时观察到的现象是氢氧化钙固体有剩余，氢氧化钠固体全部溶解； （7）A、20℃时，得到的氢氧化钙是饱和溶液，得到的氢氧化钠溶液是不饱和溶液，故A错误； B、氢氧化钠溶液中的氢氧根离子质量大于氢氧化钙溶液中氢氧根离子质量，故B错误； C、如果加热澄清石灰水，澄清石灰水会变浑浊，是因为氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小，故C错误； D、氢氧化钠固体溶于水会放出热量，如果向氢氧化钠溶液中继续加入氢氧化钠固体，会出现放热现象，故D错误；故选ABCD； （8）氢氧化钙微溶于水，氢氧化钠易溶于水，氢氧化钠溶液吸收二氧化碳比较多，压强减小得很明显，则实验1压强减小得不明显，实验2，压强减小得很明显，故在图中方框内填写曲线所对应的实验序号为； （9）由于20℃时，氢氧化钠的溶解度远大于氢氧化钙，等质量的水中能溶解的氢氧化钠的质量远大于氢氧化钙，则形成的氢氧化钠溶液能吸收更多的二氧化碳，所以实验室更适宜用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳； （10）电解81kg水生成氢气的质量为81kg××100%=9kg，由题意可知，二氧化碳在温和条件下与氢气反应生成乙醇和水，反应的化学方程式为，由方程式可以看出，只有50%的氢气转化为乙醇，则关系式为2CO2～3H2，设理论上转化为乙醇的二氧化碳的质量为y， y=132kg， 即该流程中，每加入81kg水，理论上最多能将132kg二氧化碳转化为乙醇。 题型04 双碳目标的大国担当及实现 为体现中国在应对气候变化问题上的大国担当，我国宣布提高国家自主贡献力度，二氧化碳排放力争于 2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。为实现我国的“双碳”目标，我国同世界各国签署限制二氧化碳排放的国际公约，并严格执行。减少使用化石燃料，更多地利用太阳能、风能等清洁能源。促进节能产品和技术的进一步开发和普及，提高能源的生产效率和使用效率。大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林。 【典例4】我国力争在2060年前实现“碳中和”。“碳中和”，即通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的排放，实现“零排放”。 （1）“碳”排放：减少排放，你还有哪些做法 （写一种）。 （2）“碳”吸收：自然界有多种途径吸收 ①绿色植物通过 吸收 ②写出海水能吸收二氧化碳的化学方程式 。 ③下列做法符合“低碳”理念的有 （填序号）。 a.骑自行车出行    b.纸张双面打印    c.使用一次性餐具 （3）“碳”利用：①将作为资源是实现碳中和的有效方法。以和为原料，在一定条件可合成和水，参加反应的和的质量比为 。 ②从化学性质角度看，二氧化碳能用来灭火的原因是 。 【答案】（1）乘坐公共交通工具出行/随手关灯（合理即可） （2）光合作用 ab （3） 二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧 【详解】（1）减少CO2排放的做法：乘坐公共交通工具出行（或随手关灯等）。 （2）①绿色植物通过光合作用吸收CO2。 ②海水吸收二氧化碳生成碳酸，化学方程式为。 ③a、骑自行车出行，不消耗化石燃料，不会产生CO2，符合 “低碳” 理念；b、纸张双面打印，能减少纸张使用量，而纸张生产需要消耗木材等资源，且生产过程有碳排放，双面打印可降低碳排放，符合 “低碳” 理念；c、使用一次性餐具，会增加资源消耗和垃圾产生，生产一次性餐具过程会有较多碳排放，不符合 “低碳” 理念。故选ab。 （3）①CO2和H2在一定条件下反应生成C2H6O和水，化学方程式为，参加反应的CO2和H2的质量比为。②二氧化碳能用来灭火的化学性质原因是不能燃烧也不支持燃烧。 【变式4-1】2020年，我国提出碳达峰、碳中和的战略目标，为人类社会可持续发展贡献中国力量。为此我们应该加入低碳行动行列，理解低碳行动原理。 （1）识碳：自然界中二氧化碳增加的主要途径是 等（填一种即可）。 （2）控碳：①低碳行动主要应对的重大环境问题是 ，碳替代、碳减排、碳封存、碳循环是实现“双碳”目标的主要途径。它们对全球碳中和的贡献率，如图-1所示。 ②对全球碳中和贡献率最大的途径是 。 ③碳替代：用清洁能源替代传统的化石能源。下列可用于碳替代的能源是 （填字母）。 a.石油    b.天然气    c.风能    d.太阳能 （3）循碳：结合生物学和地理课程的学习，回顾梳理自然界中的碳循环如图-2所示。 ①生物圈中，二氧化碳通过 转化为葡萄糖和氧气。 ②水圈中，二氧化碳主要通过 吸收。 ③岩石圈中，石灰岩（主要成分是碳酸钙）在二氧化碳和水的作用下经化合反应转化为碳酸氢钙，该反应的化学方程式为 。 （4）吸碳：碱性吸收剂（氢氧化钠）能与反应。同学们设计了图-3所示的两种吸收装置。 请在A、B两种装置中，选择一种你认为较好的装置进行推广，该装置是 ，并简要说明理由 。 （5）用碳：工业上将捕集的气体甲烷化的流程如图-4所示。 【资料卡片】 a.恒温流化床反应器出口温度在230℃到355℃之间。 b.标准状况下，甲烷的沸点是-161.5℃，水的沸点是100℃。 ①“设备A”可实现和的分离，方法是 。 ②甲烷化的反应中， 。 【答案】（1）化石燃料的燃烧（或人和动植物的呼吸）（合理即可） （2） ①温室效应/全球变暖 ②碳替代 ③cd/dc （3） ①光合作用 ②海水 ③ （4） 装置B 氢氧化钠溶液以喷雾的形式，增大了接触面积，在装置B中能与二氧化碳充分反应 （5） ①降低温度（冷却）至100℃以下 ② 【详解】（1）自然界中二氧化碳增加的主要途径是化石燃料的燃烧、动植物的呼吸等； （2）①低碳是指较低的二氧化碳排放，低碳行动主要应对的重大环境问题是温室效应； ②由表中数据可知，对全球碳中和贡献率最大的途径是碳替代； ③碳替代：用清洁能源替代传统的化石能源，石油、天然气是化石燃料，风能、太阳能是清洁能源，则可用于碳替代的能源是风能、太阳，故选：cd； （3）①绿色植物通过光合作用可以将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气，则生物圈中，二氧化碳通过光合作用转化为葡萄糖（C6H12O6）和氧气； ②二氧化碳和水反应生成碳酸，则水圈中，二氧化碳主要通过水吸收CO2； ③碳酸钙、二氧化碳和水反应生成碳酸氢钙，反应的化学方程式为CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2； （4）选择装置B进行推广，理由是氢氧化钠溶液以喷雾的形式，增大了接触面积，在装置B中能与二氧化碳充分反应； （5）①“设备A”可通过降低温度（冷却）至100℃以下，使水蒸气变为液态，实现CH4和H2O的分离； ②根据流程图可知，捕集的气体甲烷化发生的反应是二氧化碳与氢气在一定条件下生在甲烷和水，反应的化学方程式CO2+4H2CH4+2H2O，则有：。 【变式4-2】（24-25九年级上·江苏连云港·阶段练习）助力“碳中和”， CO2的产生、捕集与资源化利用是重要研究课题。 （1）CO2的产生： ①化石燃料的燃烧排放大量CO2。日常生活中低碳行动有 （任写一条）。 ②实验室里用如图所示装置制取二氧化碳，并研究二氧化碳的性质。 Ⅰ：实验室制取CO2的原理是用块状大理石（大理石的主要成分 “填化学式”）和稀盐酸反应，装置B中观察到实验现象是 。 Ⅱ：若用装置C来检验二氧化碳，则C中应加入的试剂为澄清石灰水，反应的化学方程式为 。 （2）CO2的捕集：用氧化钙可捕集CO2。 ①图中分解所得的CaO疏松多孔，有利于捕集CO2。 写出反应Ⅰ的化学方程式： 。 ②草酸钙分解的化学方程式为。这种方法获得的CaO捕集CO2的性能 （填“高于”或“低于”）分解所得的CaO。 （3）CO2的利用：CO2和在表面发生反应生成的原理如图所示。 生成的总反应化学方程式为 。 【答案】（1） 出门多坐公交车（合理即可） CaCO3 溶液变红 （2） 高于 （3） 【详解】（1）①日常生活中低碳行动有：出门多坐公交车、减少使用一次性用品、随手关灯等。 ②Ⅰ、实验室制取的原理是用块状大理石（大理石的主要成分CaCO3）和稀盐酸反应，CO2能与水反应生成碳酸，碳酸能使石蕊溶液变红，所以装置B中观察到实验现象是溶液变红。 Ⅱ、CO2能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀、水，化学方程式为：。 （2）①根据图像，反应Ⅰ是CaO、CO2在560~700℃条件下反应生成CaCO3，化学方程式为：。 ②根据，草酸钙分解得到CaO的同时会产生CO2、CO，而碳酸钙分解生成CaO的化学方程式为，可知生成相同质量CaO时，草酸钙分解生成的气体更多，因此所得的CaO更为疏松多孔，则捕集CO2的性能高于CaCO3分解所得的CaO。 （3）根据图像，总反应是CO2、H2在Ni/CaO催化剂作用下生成CH4、H2O，化学方程式为：。 【变式4-3】碳在地壳中的含量不高，但它的单质及其化合物数目众多，而且分布极广。对碳及其化合物的研究，一直备受科学工作者的关注。 任务一、下图是碳原子结构示意图和三种碳单质的结构图。 （1）图①为碳原子的结构示意图，碳的化学性质与 密切相关。图②、③、④对应三种碳单质，图②单质的名称是 ，②③④物理性质有很大差异。其原因是 。 任务二、自然界中的“碳” 碳在自然界中的循环变化，对于生态环境有极为重要的意义。 随着工业生产的高速发展，每年排放的二氧化碳（CO2）越来越多，近一半存留在大气层，其它被陆地和海洋吸收。减少CO2排放，实现碳中和，已成为全球共识。碳替代、碳减排、碳封存、碳循环是实现碳中和的4种主要途径。科学家预测，到2050年，4种途径对全球碳中和的贡献率如图1所示。 CO2的吸收是碳封存的首要环节，常选用氢氧化钠、氨水、一乙醇胺等作吸收剂。在研究膜吸收法吸收CO2时，研究人员通过实验比较了一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸钾3种吸收剂对烟气中CO2的脱除效果，其结果如图2所示。 我国提出2060年前实现碳中和，彰显了大国的担当。实现碳中和人人有责，让我们从衣食住行点滴做起，节约能源，低碳生活。依据上述内容回答下列问题。 （2）所谓实现碳中和是指减少 的排放。 （3）由图1可知，到2050年，对全球碳中和贡献率最大的途径是 。 （4）对比图2中三条曲线，得出CO2脱除率的结论是 。 （5）实现碳中和，请说说你在校园中的低碳行为： （写出一条即可）。 （6）一氧化碳和二氧化碳分别与氢气催化生成甲烷（CH4），一氧化碳转化为甲烷的原理可以表示为：CO+3H2CH4+H2O。 ①仿照上述方程式，写出二氧化碳与氢气转化的甲烷的原理为 （填化学方程式）； ②利用CH4和H2O进行催化重整制氢气，反应前后分子变化的微观示意图如图所示。其中反应物分子数目比为 。 【答案】（1）最外层电子数 金刚石 碳原子的排列方式不同 （2）CO2/二氧化碳 （3）碳替代 （4）在实验研究的烟气流速范围内，当烟气流速相同时，氨基乙酸钾对烟气中二氧化碳的脱除效果更好 （5）双面使用纸张 （6） 1:1 【详解】（1）①元素的化学性质与原子的最外层电子数密切相关，所以碳的化学性质与最外层电子数密切相关。 ②图②碳原子的排列方式为正八面体结构，对应的碳单质是金刚石。③三种碳单质物理性质有很大差异的原因是碳原子的排列方式不同。 （2）由题干内容可知，实现碳中和是指减少二氧化碳的排放。 （3）由图1可知，对全球碳中和贡献率最大的途径是碳替代。 （4）对比图2中三条曲线，得出CO2脱除率的结论是：在实验研究的烟气流速范围内，当烟气流速相同时，氨基乙酸钾对烟气中二氧化碳的脱除效果更好。 （5）实现碳中和，在校园中可以双面使用纸张。 （6）①根据题意可知，二氧化碳与氢气在高温、高压和催化剂的催化下生成甲烷和水，化学方程式为： ②由微观示意图知，化学方程式为：，化学反应中反应物的微粒个数比等于化学计量数之比，该反应中CH4和H2O化学计量数为1:1，所以反应物的分子数目比是1:1。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $