内容正文:
5.3自然界中的碳循环
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快速定位题型
题 型 目 录
【题型1】自然界的碳循环 1
【题型2】二氧化碳对生活和环境的影响 5
【题型3】碳达峰、碳中和目标的实现 13
【题型4】一氧化碳、二氧化碳性质的比较 18
【题型5】碳三角及其转化关系 22
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夯实必备知识
新 知 梳 理
【题型1】自然界的碳循环
【典型例题】我国努力争取在2060年前实现“碳中和”,充分体现了解决气候问题的大国担当。某校化学小组开展了“低碳有我”实践活动。根据下图,下列说法错误的是( )
A.低碳中的“碳”指碳元素
B.实现“碳中和”可从两方面进行:a.减少碳排放;b.增加消耗
C.通过绿色植物的光合作用可以消耗
D.要减少能源使用对大气中含量的影响,可以捕集能源使用过程中产生的,进行封存处理
【答案】A
【举一反三1】氧循环和碳循环是自然界中的重要循环(如图)。分析两种循环,其中不正确的是( )
A.碳循环和氧循环有利于维持自然界中氧气和二氧化碳含量的相对稳定
B.碳循环和氧循环过程中均发生了化学反应
C.通过减少化石燃料的使用和大力植树造林,以控制二氧化碳的排放量
D.植物的光合作用将化学能转化为光能
【答案】D
【解析】由图示可知,碳循环和氧循环有利于维持自然界中氧气和二氧化碳含量的相对稳定,故A正确;碳循环和氧循环过程中都有新物质生成,均发生了化学反应,故B正确;化石燃料燃烧会产生大量的二氧化碳,树木可以通过光合作用吸收二氧化碳,所以通过减少化石燃料的使用和大力植树造林来控制二氧化碳的排放量,故C正确;植物的光合作用将光能转化为化学能,故D错误。
【举一反三2】自然界中碳氧循环如图所示。下列说法正确的是( )
A.动植物的呼吸作用放出氧气
B.碳氧循环过程均发生了化学变化
C.绿色植物光合作用过程没有元素化合价的变化
D.氧气只能通过含碳物质燃烧才能进入碳氧循环
【答案】B
【解析】动植物的呼吸作用吸收氧气,放出二氧化碳,故A错误;碳氧循环过程中,均有新物质生成,如光合作用生成氧气等,呼吸作用生成二氧化碳等,均发生了化学变化,故B错误;绿色植物光合作用为二氧化碳和水在光、叶绿体的作用下反应生成有机物和氧气,化合物中元素化合价不是零,氧气中氧元素化合价为0,则氧元素的化合价一定发生了改变,故C错误;氧气不是只能通过含碳物质燃烧进入碳氧循环,还能通过呼吸作用等进入碳氧循环,故D错误。
【举一反三3】“固碳”是指将二氧化碳从大气中捕获并储存起来,以减缓全球气候变暖的过程。
(1)海洋是重要“固碳”之地,贝壳、珊瑚等海洋生物将碳元素以 (填化学式)物质的形式沉积起来。
(2)氢氧化钙吸收可以“固碳”,反应的原理是 (用化学方程式表示)。
(3)如图1,将二氧化碳长期储存在开采过的油气井、煤层里实现技术“固碳”。此过程中二氧化碳分子的间隔 (填“增大”“不变”或“减小”)。
(4)科研人员制备了一种纳米催化剂实现了催化“固碳”,反应的微观示意图如图2所示。
①图中表示的是 分子。
②参加反应的两种反应物的分子个数比为 。
【答案】(1)
(2)
(3)减小
(4)(或水) 1:3(或3:1)
【解析】(1)海洋生物贝壳、珊瑚等主要成分是碳酸钙,所以海洋生物将碳元素以物质的形式沉积起来;
(2)氢氧化钙吸收二氧化碳“固碳”,氢氧化钙与二氧化碳反应会生成碳酸钙沉淀和水,化学方程式为;
(3)将二氧化碳长期储存在开采过的油气井、煤层里,二氧化碳由气态变为液态或固态,气体分子间隔最大,液体次之,固体最小,所以此过程中二氧化碳分子的间隔减小;
(4)①从微观示意图可以看出,图中表示的物质是由一个氧原子和两个氢原子构成,则说明是水分子;
②根据微观示意图可知,二氧化碳和氢气在催化剂作用下反应生成甲醇和水,化学方程式为,则参加反应的两种反应物的分子个数比为1:3或3:1。
【举一反三4】二氧化碳是与人类生产和生活息息相关的一种物质。
(1)二氧化碳是由 (填“分子”“原子”或“离子”)构成的物质。
(2)动物呼吸、燃料的燃烧等都会产生二氧化碳;绿色植物的 作用会吸收二氧化碳,因此大气中二氧化碳的含量是相对稳定的。
(3)我国科学家以二硫化钼(MoS2)为催化剂,利用CO2和H2高效制取甲醇的微观反应如图所示。
①补画方框内物质的微观模型。
②从守恒关系看,该反应前后 (写一点即可)没有发生改变。
③写出该反应的化学方程式 。
【答案】(1)分子;(2)光合;(3)①;②原子的种类;③CO2+3H2CH3OH+H2O。
【解析】(1)二氧化碳是由非金属元素组成的化合物,二氧化碳是由分子构成的物质;
(2)动物呼吸、燃料的燃烧等都会产生二氧化碳;绿色植物的光合作用会吸收二氧化碳,放出氧气,因此大气中二氧化碳的含量是相对稳定的;
(3)①根据质量守恒定律,化学反应前后,原子的种类和数目不变,反应物中含H、O的个数分别是1、6、2,生成物中含H、O的个数分别是1、4、1,故生成物中还应含2个H、1个O,每个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成,故应补充1个水分子,图为;
②根据质量守恒定律,化学反应前后,原子的种类、数目、质量不变;
③由图可知,该反应为二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成甲醇和水,该反应的化学方程式为:CO2+3H2CH3OH+H2O。
【题型2】二氧化碳对生活和环境的影响
【典型例题】“碳中和”是指在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体通过各种形式进行抵消,达到二氧化碳或温室气体相对“零排放”。以下行为中有利于实现“碳中和”的是( )
A.燃煤取暖
B.植树造林
C.高炉炼铁
D.生物呼吸
【答案】B
【解析】燃煤取暖会产生大量的二氧化碳,不利于实现“碳中和”,A不合题意;植树造林能增大二氧化碳的吸收量,有利于实现“碳中和”,B符合题意;高炉炼铁会产生大量的二氧化碳,不利于实现“碳中和”,C不合题意;生物呼吸会产生大量的二氧化碳,不利于实现“碳中和”,D不合题意;
【举一反三1】2024年我国将继续加强生态文明建设,推进绿色低碳发展。深入践行绿水青山就是金山银山的理念,协同推进降碳、减污、扩绿、增长,建设人与自然和谐共生的美丽中国。下列做法不符合这一理念的是( )
A.加高烟囱排放工业废气
B.在黄河沿岸大力植树造林
C.开发太阳能、水能、风能等新型能源
D.外卖、网购等包装用品分类回收,综合利用
【答案】A
【解析】加高烟囱排放工业废气,不能减少空气污染物总量、二氧化碳的排放,不符合绿色低碳的理念,故A正确;在黄河沿岸大力植树造林,能增加二氧化碳的消耗量,符合绿色低碳的理念,故B错误;开发太阳能、水能、风能等新型能源,能减少二氧化碳的排放等,符合绿色低碳的理念,故C错误;外卖、网购等包装用品分类回收,综合利用,能节约资源、减少二氧化碳的排放等,符合绿色低碳的理念,故D错误。
【举一反三2】近零碳是通过计算温室气体(主要是二氧化碳)排放,设计方案抵减“碳足迹”、减少碳排放,达到碳排放接近零。下列做法不符合这一全新概念的是( )
A.打造低能耗产业
B.使用一次性筷子
C.推广新能源汽车
D.减少天然气使用
【答案】B
碳及其氧化物在生产、生活和科学技术领域有着广泛的应用,与碳有关的化学研究正在不断深入和发展。
【举一反三3】I、碳的多样性
(1)金刚石是天然存在的最硬的物质;石墨很软,有滑腻感。它们物理性质存在着明显差异,原因是 。
(2)从石墨中分离出的单层石墨片(石墨烯)是目前人工制得最薄的材料,单层石墨片属于
(填“单质”或“化合物”)。
(3)我国古代书法家、画家用墨书写或绘制的字画,能够保存至今不变色,原因是 。
II,“碳中和”的实现
人类只有一个地球!2020年,我国提出“碳达峰,碳中和”的战略目标:力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现“碳中和”。
[碳减排]
(4)二氧化碳的过度排放会导致 。
(5)请你写出一条减少二氧化碳排放的具体措施: 。
[碳吸收]
二氧化碳的捕集可以采用化学吸收法。
(6)请写出用澄清石灰水吸收二氧化碳的化学方程式: 。
[碳转化]
(7)二氧化碳在一定条件下可以转化为甲烷(反应过程如图3所示,虚线处部分中间产物略去),可实现二氧化碳的再利用。请结合图中信息写出该反应的化学方程式: 。
【答案】(1)碳原子的排列方式不同
(2)单质
(3)常温下碳的化学性质稳定
(4)温室效应加剧
(5)开发利用新能源
(6)
(7)
【解析】(2)从石墨中分离出的单层石墨片(石墨烯)是目前人工制得最薄的材料,单层石墨片是由碳元素组成的纯净物,属于单质;
(6)用澄清石灰水吸收二氧化碳的反应为二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,该反应的化学方程式为:;
(7)由题图可知,该反应为二氧化碳和氢气在催化剂的作用下反应生成甲烷和水,该反应的化学方程式为:。
【举一反三4】“水循环”“氧循环”和“碳循环”是自然界存在的三大重要循环。请结合下图回答问题:
(1)图中①——⑧消耗的途径有 (填序号)。
(2)三种循环中,发生化学变化的是 。
(3)随着大气中二氧化碳含量的增加,会导致 。
(4)用学科观点分析碳循环和氧循环,其中不正确的是 (填字母)。
A.守恒观:碳、氧循环过程中各元素守恒,其化合价不变
B.变化观:每个人都在参与碳、氧循环
C.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
D.微粒观:绿色植物的作用是使自然界中的氧原子总数增加
(5)地质封存的方法之一是将和水在低温、高压条件下形成一种固态的二氧化碳水合物封存。该过程分子的间隔 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(6)生活中,请举例说明减少二氧化碳的排放量的做法? (举一例即可)。
【答案】(1)①⑥
(2)氧循环、碳循环
(3)温室效应加剧
(4)AD
(5)变小
(6)乘坐公共交通工具出行(合理即可)
【解析】(1)由题图可知,①-⑧消耗二氧化碳的途径有①二氧化碳溶解在海水中和⑥绿色植物吸收二氧化碳进行化合作用,故填:①⑥;
(2)水循环:主要是由水分子的运动引起的,没有新物质的生成,属于物理变化;氧循环:生物通过呼吸作用消耗氧气生成二氧化碳,物质燃烧消耗氧气生成二氧化碳、二氧化硫等物质,又会随植物的光合作用消耗二氧化碳生成氧气,有新物质生成,属于化学变化;碳循环:物质通过燃烧生成二氧化碳,二氧化碳又通过光合作用生成氧气,有新物质生成,属于化学变化;则三种循环中,发生化学变化的是氧循环、碳循环;
(4)守恒观:碳、氧循环过程中各元素守恒,但化合价改变(如人吸入氧气,呼出二氧化碳,反应前后氧元素的化合价由0价变为价,A错误;
变化观:人吸入氧气,呼出二氧化碳,每个人都在参与碳、氧循环,B正确;
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,C正确;
微粒观:绿色植物的作用是使自然界中的氧气增加,氧原子的总数不变,D错误。
(5)将和水在低温、高压条件下形成一种固态的二氧化碳水合物封存,压强增大,二氧化碳分子之间的间隔会减小。
【举一反三5】依据下文,回答下列问题。
N2O是一种温室气体,由于N2O在大气中的存留时间长,大气中N2O含量过高会加剧全球变暖。在大棚蔬菜、农产品生产中施用石灰氮(CaCN2),能减少土壤中N2O的排放。石灰氮在土壤中与水反应生成氢氧化钙和氰氨(H2CN2),氰氨可进一步与水反应生成尿素
CO2是另一种温室气体,减少CO2的排放,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所示。
(1)写出一种温室气体 。
(2)氰氨与水反应生成尿素 的化学方程式为 。
(3)由图可知,到2050年,4种途径中对全球碳中和的贡献率排在第一位的是 。
(4)碳封存:自然界吸收二氧化碳的主要途径是 作用;海水吸收二氧化碳使其酸性增强的原因 (填化学方程式)。
(5)碳中和需要每一个人的努力,请你列举一条生产生活中减少碳排放的措施: 。
【答案】(1)CO2
(2)H2CN2+H2O=CO(NH2)2
(3)碳替代
(4)光合 CO2+H2O=H2CO3
(5)步行上学
【解析】(2)氰氨和水反应生成尿素,化学方程式为H2CN2+H2O=CO(NH2)2;
(4)自然界吸收二氧化碳的主要途径是光合作用;海水吸收二氧化碳使其酸性增强的原因是水与二氧化碳反应生成碳酸,该反应的化学方程式为:CO2+H2O=H2CO3;
(5)生产生活中减少碳排放的措施:选择公共交通工具、骑行或步行代替私家车出行;植树种草等。
【举一反三6】CO2的捕集与资源化利用是化学研究热点,我国力争在2060年实现“碳中和”。化学实验小组的同学基于该思路,围绕“碳中和”的一系列内容展开了项目式学习活动。
I:含水层封存CO2一项比植物封存有前景的手段。含水层是在多孔岩石中含有盐水的地质构造,CO2被压至200-800千克/立方米的密度后泵入岩石中封存。
(1)“碳中和”的“碳”指的是 (填“碳元素”“碳单质”或“二氧化碳”)。
(2)含水层封存CO2所得溶液能使紫色石蕊溶液变红,此现象的原因是 (用化学方程式表示)。
II.实验室模拟CO2吸收和释放
步骤①:按图1连接好装置,向外拉动任一注射器的活塞,一段时间后松开手,活塞回到0刻度。
步骤②:在三颈瓶中收集满二氧化碳,将盛有足量石灰水和足量稀盐酸的注射器固定在三颈瓶上,并安装压强传感器。
步骤③:关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,将注射器M中液体全部注入三颈瓶中,充分反应直至压强不再改变为止。
步骤④:关闭弹簧夹1,打开弹簧夹2,将注射器N中液体全部快速压进三颈瓶中,再关闭弹簧夹 2,充分反应至压强不再改变。
步骤⑤:打开两个弹簧夹,将两个注射器的活塞都拉回原位,再关闭两个弹簧夹,继续测量压强变化。
步骤③-⑤实验过程中装置内压强的变化如图2所示。
(3)实验步骤①的目的是 ;
(4)分析图2可知,步骤③中推入的注射器M中试剂时发生反应的化学方程式为 。
Ⅲ.CO2的资源化利用
(5)已知一定条件下CO2与H2以质量比11:2反应可生成CH4和水。与该反应类似,不同条件下,CO2与H2反应也能生成甲醇(CH4O)和水。生成甲醇时参加反应的CO2与H2的质量比为 。
(6)自然界化学固碳:绿色植物通过 作用吸收 CO2。
【答案】(1)二氧化碳
(2)
(3)检查装置的气密性
(4)
(5)22:3
(6)光合
【解析】(1)“碳中和”是指通过节能减排、植树造林等方式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”,可以判断这里的“碳”指的是“二氧化碳”;
(2)含水层封存CO2所得溶液能使紫色石蕊溶液变红是因为二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸显酸性,能使紫色石蕊溶液变红,反应的化学方程式为;
(3)实验步骤①按图1连接好装置,向外拉动任一注射器的活塞,一段时间后松开手,活塞回到0刻度,说明装置气密性良好,这个操作的目的是检查装置气密性;
(4)由图可知,步骤③中推入注射器M中的试剂时装置中的压强减小,看到此现象说明加入试剂与二氧化碳反应,那么先推入的注射器M中的试剂为氢氧化钙溶液,二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,化学方程式为;
(5)由已知条件可知CO2与H2以11:2的质量比反应生成CH4,根据质量守恒定律,另一产物为H2O,所以在一定条件下,CO2与H2反应也能生成甲醇和水,化学方程式为,则参加反应的CO2与H2的质量比为44:(1×2×3)=22:3。
【题型3】碳达峰、碳中和目标的实现
【典型例题】今年全国低碳日的主题是“绿色低碳 美丽中国”。下列做法与这一主题不相符的是( )
A.随意焚烧废旧纸屑
B.积极参与植树造林
C.减少使用化石燃料
D.大力倡导节约用电
【答案】A
【解析】随意焚烧废旧纸屑,会产生大量的空气污染物、二氧化碳等,不符合绿色低碳的理念,A正确。积极参与植树造林,能净化空气,增加二氧化碳的吸收,促进植物的光合作用等,符合绿色低碳的理念,B错误。减少使用化石燃料,能减少空气污染,减少二氧化碳的排放,符合绿色低碳的理念,C错误。大力倡导节约用电,能节约电能,减少二氧化碳的排放,符合绿色低碳的理念,D错误。
【举一反三1】今年“中国旅游日”主题为“美好中国,幸福旅程”,活动中发布了首个中国省级旅游目的地“低碳旅行报告”。下列不符合“低碳旅行”行为的是( )
A.乘坐电瓶车观光
B.尽可能设置步行道
C.提倡全民自驾游
D.大力发展绿色住宿
【答案】C
【解析】乘坐电瓶车观光,能减少化石燃料的使用,减少二氧化碳的排放,A符合“低碳旅行”;尽可能设置步行道,能减少化石燃料的使用,减少二氧化碳的排放,B符合“低碳旅行”;提倡全民自驾游,增加能源消耗,增加二氧化碳的排放,C不符合“低碳旅行”;大力发展绿色住宿,能减少能源的消耗,减少二氧化碳的排放,D符合“低碳旅行”。
【举一反三2】2021年两会期间,“碳中和”成为热词。“碳中和”是指通过节能减排、植树造林等形式,抵消二氧化碳或温室气体的排放,达到相对“零排放”。下列说法错误的是( )
A.二氧化碳的大量排放会加剧“温室效应”
B.生态园林建设有利于吸收二氧化碳
C.加大石油、煤、天然气等能源的开采使用,有利于“碳中和”
D.采用合适的技术将含碳温室气体转换为含碳固体,是科学研究的方向之一
【答案】C
【解析】二氧化碳的大量排放,会加剧温室效应,A正确;植物的光合作用吸收二氧化碳,生态园林建设有利于吸收二氧化碳,B正确;加大石油、煤、天然气等能源的开采使用,会排放大量的二氧化碳,不利于“碳中和”,C错误;采用合适的技术将含碳温室气体转换为含碳固体,有利于实现“碳中和”,是科学研究的方向之一,D正确。
【举一反三3】 “低碳节能,从我做起”,作为中学生的下列做法不符合“低碳生活”理念的是( )
A.草稿纸双面使用
B.矿泉水瓶丢进可回收垃圾桶
C.废旧书籍焚烧处理
D.减少使用一次性餐具
【答案】C
【解析】废旧书籍做焚烧处理,燃烧生成二氧化碳,且浪费资源。
【举一反三4】 “碳中和”是指通过植树造林、节能减排、碳捕集与封存等形式,抵消生产生活中产生的CO2,从而达到CO2相对“零排放”。
回答下列问题:
(1)“碳中和”的“碳”是指_____________________。
(2)化石燃料的过度使用会加剧的环境问题是_____________________。
(3)转化法是实现“碳中和”的措施之一,将CO2和H2在催化剂的作用下转化成甲醇(CH3OH)和水是目前研究的热点。写出该反应的化学方程式_____________________。
(4)在日常生活中,你如何践行“碳中和”理念______________ (写一条即可)。
【答案】(1)二氧化碳
(2)温室效应
(3)CO2+3H2CH3OH+H2O
(4)积极植树造林(合理即可)
【解析】(1)“碳中和”的目的是实现二氧化碳的有效排放与有效吸收,避免造成温室效应,全球气候变暖,“碳”指的是二氧化碳。(2)化石燃料的燃烧会生成二氧化碳、二氧化硫等,二氧化碳会加剧温室效应。(3)反应物是二氧化碳和氢气,生成物是甲醇和水,所以化学方程式是 CO2+3H2CH3OH+H2O。 (4)实现“碳中和”,一方面要减少二氧化碳的排放,另一方面要增加二氧化碳的吸收,有利于实现“碳中和”的措施有积极植树造林等。
【举一反三5】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,其他被陆地和海洋吸收。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。
(1)所谓低碳生活是指减少 _______________的排放。自然界碳的循环中,CO2释放主要来源于__________________,排入大气中的CO2越来越多,导致 _______________,自然界中吸收二氧化碳的主要途径是______________________。
(2)过量的CO2进入海洋生成碳酸,使海洋酸化,其反应的化学方程式为_______________。
(3)由图1可知,到2050年,对全球碳中和贡献率最大的途径是_______________,下列举措能从根本上达到目的的是_______________(填字母)。
A.天然气采暖
B.使用乙醇汽油
C.光伏发电
D.植树造林
(4)对比图2中三条曲线,得出CO2脱除率的结论是 ______________________________。在该实验中,从控制变量的角度来看,我们应该使用_______________的一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸钾等吸收剂。
(5)请根据实验室制取二氧化碳的反应原理,若在家中制取CO2,应选取下列哪两种物质来获得CO2, _____________________(填字母,写出一种组合即可)。
A.柠檬汁 B.食醋
C.白酒 D.玻璃
E.鸡蛋壳 F.苏打粉(主要成分为碳酸钠)
(6)实现碳中和,请说说你在校园中的低碳行为:_______________(写出一条即可)。
【答案】(1)二氧化碳 化石燃料的燃烧 温室效应加剧 植物的光合作用
(2)CO2+H2O══H2CO3
(3)碳替代 CD
(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CO2的脱除效果最好 相同浓度
(5)AE(或AF或BE或BF)
(6)随手关灯(合理即可)
【解析】(5)鸡蛋壳中含有碳酸钙,可以与柠檬汁或食醋反应生成二氧化碳;苏打粉也可以与柠檬汁或食醋反应生成二氧化碳。(6)实现碳中和,在校园中的低碳行为有随手关灯、纸张双面使用等。
【举一反三6】我国力争在2060年前实现“碳中和”。实现“碳中和”可采取如下措施:
(1)“碳”减排:控制二氧化碳的排放,主要是为了减缓 _______(填字母)。
A.温室效应加剧
B.白色污染
C.空气污染
(2)“碳”捕捉:实际生产中常采用足量的氢氧化钠溶液来“捕捉”二氧化碳,其原理如下:CO2+2NaOH══Na2CO3+X,其中X的化学式为_____________。
(3)“碳”利用:本次杭州亚运会的主火炬所用燃料是首次采用废碳再生的甲醇(CH3OH),二氧化碳转化为甲醇的原理是CO2+3H2CH3OH+H2O。若要制得64 t甲醇,请计算理论上需要多少吨二氧化碳?(写出计算过程)
【答案】(1)A
(2)H2O
(3)解:设理论上需要二氧化碳的质量为x。
x=88 t
答:理论上需要88 t二氧化碳。
【解析】(1)二氧化碳是空气的成分,不是空气污染物,但是二氧化碳含量的增加,会使全球温度升高,使温室效应加剧;白色污染是由废弃塑料制品引起的。
(2)根据质量守恒定律,反应前后原子的种类、个数不变,由化学方程式可推知X的化学式为H2O。
【题型4】一氧化碳、二氧化碳性质的比较
【典型例题】下列有关碳和碳的氧化物的说法,错误的是( )
A.金刚石和石墨物理性质差异大的原因是碳原子的排列方式不同
B.CO和CO2都具有还原性,都可用于冶炼金属
C.CO难溶于水,CO2能溶于水
D.不可以通过闻气味的方法区分CO和CO2
【答案】B
【解析】金刚石和石墨均是由碳原子构成,但是碳原子的排列方式不同,故物理性质差异很大,该A正确;碳和一氧化碳均具有还原性,均可用于冶炼金属,二氧化碳不具有还原性,不能用于冶炼金属,该B错误;一氧化碳难溶于水,二氧化碳能溶于水,且能与水反应,该C正确;一氧化碳和二氧化碳均是无味的,闻气味无法区分,该D正确。
【举一反三1】“归纳与比较”是化学学习的主要方法。下列是关于CO2与CO的比较中错误的是( )
A.CO2与CO性质差别大是因为两种物质的分子构成不同
B.CO2能溶于水,生成碳酸;CO难溶于水,能燃烧
C.CO2可用于光合作用、灭火;CO可做气体燃料、还可用于人工降雨
D.CO2会造成温室效应;CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒
【答案】C
【解析】物质的结构决定物质的性质,CO2与CO性质差别大是因为两种物质的分子构成不同,故A正确;CO2能溶于水,生成碳酸;CO难溶于水,能燃烧,故B正确;CO2可用于光合作用、灭火;CO 可做气体燃料、不可用于人工降雨,故C错误;CO2会造成温室效应;CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒,故D正确。
【举一反三2】下列有关碳和碳的氧化物的说法正确的是( )
A.CO和CO2都具有可燃性
B.金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同
C.C60单质是由碳原子直接构成的
D.CO具有毒性
【答案】D
【举一反三3】科学家首次在跨海王星天体上观测到二氧化碳和一氧化碳冰,这一发现有助于进一步了解太阳系的形成和天体的迁移。下列关于二氧化碳和一氧化碳的说法正确的是( )
A.二者分子构成相同
B.二者都具有毒性
C.一定条件下能相互转化
D.二者都可以用作燃料
【答案】C
【解析】一个二氧化碳分子中含有两个氧原子,一个一氧化碳分子中只含一个氧原子,两者分子构成不同;一氧化碳具有毒性,二氧化碳不具有毒性;一氧化碳燃烧生成二氧化碳,二氧化碳和碳在高温条件下反应生成一氧化碳,两者能相互转化;一氧化碳具有可燃性,可作燃料,但二氧化碳不可燃也不助燃,也不能作燃料。
【举一反三4】以典型物质为核心,进行问题的设置与整合,使我们全面认识物质的有效途径。整合小组在学完碳的氧化物后对所学知识,完成了结构化的梳理与整合。根据实际解决问题:
(1)一氧化碳和二氧化碳都是由 组成的。
(2)一氧化碳和二氧化碳性质不同的原因是 。
(3)在一定条件下,一氧化碳和二氧化碳可以相互转化,请写出一个化学方程式 。
(4)若将二氧化碳通入澄清石灰水中,反应的化学方程式为 。
(5)二氧化碳在生产和生活中具有广泛的用途,请举一例 。
【答案】(1)碳元素、氧元素
(2)分子构成不同
(3)、
(4)
(5)灭火(合理即可)
【解析】(1)一氧化碳的化学式为:CO,二氧化碳的化学式为:CO2,由化学式可知,一氧化碳和二氧化碳均是由碳元素和氧元素组成的;
(2)由分子构成的物质,分子是保持物质化学性质的最小粒子,一氧化碳和二氧化碳元素组成相同,但是分子构成不同,故性质不同;
(3)一氧化碳燃烧生成二氧化碳,该反应的化学方程式为:,二氧化碳能与碳在高温下反应生成一氧化碳,该反应的化学方程式为:;
(5)二氧化碳不燃烧、不支持燃烧,密度比空气大,可用于灭火。
【举一反三5】碳和碳的化合物是一个重要的大家族。
(1)金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,但是它们的物理性质有较大差异,原因是__________。
(2)在日常生活中,为保护地球尽一份责任,我们要倡导“低碳”生活,这里的“碳”指的是______。
(3)一氧化碳和二氧化碳像孪生兄弟,这是因为________________。
(4)不能用于区别一氧化碳和二氧化碳的方法是____________(填字母)。
A.闻气味 B.通入澄清石灰水
C.看颜色 D.燃着的木条
E.通入紫色石蕊溶液
【答案】(1)碳原子排列方式不同
(2)二氧化碳
(3)组成元素相同
(4)AC
【解析】(1)从微观角度看,碳单质的物理性质差别很大的原因是碳原子的排列方式不同。
(2)低碳生活,这里低碳的“碳”是指二氧化碳,通常指减少二氧化碳的排放量。
(3)一氧化碳的化学式为CO,二氧化碳化学式为CO2,两气体都是由C、O两种元素组成。
(4)CO和CO2均没有气味,且CO有毒,不能用闻气味的方法鉴别;CO与氢氧化钙不反应,CO2与氢氧化钙反应产生白色沉淀,现象不同,通入澄清石灰水可以鉴别;CO和CO2都是无色气体,观察颜色的方法不能鉴别;CO具有可燃性,能燃烧,CO2不能,燃着的木条可以鉴别;分别通入紫色石蕊溶液中,CO2能与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊溶液变红色,CO不能,通入紫色石蕊溶液可以鉴别。
判断下列说法是否正确。
【举一反三6】(1)一氧化碳和二氧化碳分子构成不同,化学性质不同 。
(2)一氧化碳和二氧化碳元素组成相同,所以化学性质相同 。
【答案】(1)正确
(2)错误
【题型5】碳三角及其转化关系
【典型例题】构建知识网络能提高学习的效率。如图所示为有关CO2知识网络,以下判断错误的是( )
A.物质①中碳元素的化合价为+4
B.物质②中阳离子符号为 Ca+2
C.物质③由两种元素组成
D.物质③一定与含有氧元素的物质反应转化为物质①
【答案】B
【解析】物质①是CO2根据化合物中各元素正负化合价的代数和为0,其中氧元素为-2价,可推出碳元素为+4价,A正确;物质②为CaCO3,其阳离子为钙离子,符号为Ca²⁺,B错误;物质③为CH4,由 C、H两种元素组成,C正确;物质③一定与含有氧元素的物质反应转化为物质①,D正确。
【举一反三1】如图所示物质及变化均是初中化学常见的纯净物及反应。其中“→”表示一种物质通过一步反应可以转化为另一种物质。(反应条件、部分反应物、生成物已略去)。以下说法不正确的是( )
A.若A和B均为化合物且组成元素相同,D可能是非金属单质
B.若A和C均为化合物且组成元素相同,D常温下可能是固体
C.若A为单质,B和C是氧化物且组成元素相同,D可能是金属单质
D.D可能含有同种元素
【答案】C
【解析】A和B均为化合物且组成元素相同,A能转化为C,B与C能相互转化,则A为过氧化氢,B为水,C为氧气;B与D能相互转化,则D为氢气或碳酸;A和C均为化合物且组成元素相同,A能转化为C,B与C能相互转化,则A为过氧化氢,C为水, B为氧气;B与D能相互转化,则D为二氧化碳或氧化汞;A为单质,B和C是氧化物且组成元素相同,A能转化为C,B与C能相互转化,则A为碳或氧气,C为二氧化碳和一氧化碳中的一种,但二氧化碳和一氧化碳不能与金属单质相互转化;若A为过氧化氢,B为水,C为氧气,D为碳酸,它们都含有氧元素且符合上述转化。
【举一反三2】如图为一个正在燃烧的煤炉的示意图,请回答下列问题。
(1)煤炉中煤层上方的蓝色火焰是__________ (填物质名称)燃烧产生的,其反应的化学方程式为____________________。
(2)煤炉的进气口在煤炉的下方,在进气口,煤的燃烧一般都很充分,其反应的化学方程式为____________________。
(3)煤炉中一氧化碳有两个来源:①煤的不充分燃烧,反应的化学方程式为____________________;②______________________________ (写化学方程式)。
【答案】(1)一氧化碳 2CO+O22CO2
(2)C+O2CO2
(3)①2C+O22CO ②CO2+C2CO
【解析】煤的主要成分是碳,碳在氧气充足时燃烧生成二氧化碳,在氧气不充足时燃烧生成一氧化碳。在煤炉进气口,煤充分燃烧生成的二氧化碳在煤炉内由下往上升的过程中与灼热的碳反应生成一氧化碳。一氧化碳在煤层上方与氧气反应生成二氧化碳,产生蓝色火焰。
【举一反三3】是初中化学常见的物质,四种物质均含有同一种元素,它们之间有如图所示的转化关系(“→”表示反应一步实现,部分物质和反应条件已略去)。
已知A为固体单质,D是大理石的主要成分。
(1)C转化为D的化学方程式为 。
(2)B的用途是 。
(3)从微观角度解释性质有差异的原因是 。
【答案】(1)
(2)作燃料
(3)分子构成不同
【解析】D是大理石的主要成分,则D为碳酸钙;D(碳酸钙)与C能相互转化,B与C能相互转化,A能转化为C,A为固体单质且四种物质均含有同一种元素,碳酸钙在高温条件下分解生成二氧化碳和氧化钙,二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,碳在氧气中充分燃烧生成二氧化碳、不充分燃烧生成一氧化碳,一氧化碳在氧气中燃烧生成二氧化碳,二氧化碳与碳在高温条件下反应生成一氧化碳,则A为碳、B为一氧化碳、C为二氧化碳。
(1)C为二氧化碳、D为碳酸钙,则C转化为D表示二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,化学方程式为;
(2)B为一氧化碳,一氧化碳具有可燃性,可用作燃料;
(3)B为一氧化碳、C为二氧化碳,两者性质有差异的原因是分子构成不同,一氧化碳由一氧化碳分子构成,二氧化碳由二氧化碳分子构成,由分子构成的物质,分子是保持其化学性质的最小粒子。
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5.3自然界中的碳循环
xix
快速定位题型
题 型 目 录
【题型1】自然界的碳循环 1
【题型2】二氧化碳对生活和环境的影响 3
【题型3】碳达峰、碳中和目标的实现 8
【题型4】一氧化碳、二氧化碳性质的比较 11
【题型5】碳三角及其转化关系 13
xix
夯实必备知识
新 知 梳 理
【题型1】自然界的碳循环
【典型例题】我国努力争取在2060年前实现“碳中和”,充分体现了解决气候问题的大国担当。某校化学小组开展了“低碳有我”实践活动。根据下图,下列说法错误的是( )
A.低碳中的“碳”指碳元素
B.实现“碳中和”可从两方面进行:a.减少碳排放;b.增加消耗
C.通过绿色植物的光合作用可以消耗
D.要减少能源使用对大气中含量的影响,可以捕集能源使用过程中产生的,进行封存处理
【举一反三1】氧循环和碳循环是自然界中的重要循环(如图)。分析两种循环,其中不正确的是( )
A.碳循环和氧循环有利于维持自然界中氧气和二氧化碳含量的相对稳定
B.碳循环和氧循环过程中均发生了化学反应
C.通过减少化石燃料的使用和大力植树造林,以控制二氧化碳的排放量
D.植物的光合作用将化学能转化为光能
【举一反三2】自然界中碳氧循环如图所示。下列说法正确的是( )
A.动植物的呼吸作用放出氧气
B.碳氧循环过程均发生了化学变化
C.绿色植物光合作用过程没有元素化合价的变化
D.氧气只能通过含碳物质燃烧才能进入碳氧循环
【举一反三3】“固碳”是指将二氧化碳从大气中捕获并储存起来,以减缓全球气候变暖的过程。
(1)海洋是重要“固碳”之地,贝壳、珊瑚等海洋生物将碳元素以 (填化学式)物质的形式沉积起来。
(2)氢氧化钙吸收可以“固碳”,反应的原理是 (用化学方程式表示)。
(3)如图1,将二氧化碳长期储存在开采过的油气井、煤层里实现技术“固碳”。此过程中二氧化碳分子的间隔 (填“增大”“不变”或“减小”)。
(4)科研人员制备了一种纳米催化剂实现了催化“固碳”,反应的微观示意图如图2所示。
①图中表示的是 分子。
②参加反应的两种反应物的分子个数比为 。
【举一反三4】二氧化碳是与人类生产和生活息息相关的一种物质。
(1)二氧化碳是由 (填“分子”“原子”或“离子”)构成的物质。
(2)动物呼吸、燃料的燃烧等都会产生二氧化碳;绿色植物的 作用会吸收二氧化碳,因此大气中二氧化碳的含量是相对稳定的。
(3)我国科学家以二硫化钼(MoS2)为催化剂,利用CO2和H2高效制取甲醇的微观反应如图所示。
①补画方框内物质的微观模型。
②从守恒关系看,该反应前后 (写一点即可)没有发生改变。
③写出该反应的化学方程式 。
【题型2】二氧化碳对生活和环境的影响
【典型例题】“碳中和”是指在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体通过各种形式进行抵消,达到二氧化碳或温室气体相对“零排放”。以下行为中有利于实现“碳中和”的是( )
A.燃煤取暖
B.植树造林
C.高炉炼铁
D.生物呼吸
【举一反三1】2024年我国将继续加强生态文明建设,推进绿色低碳发展。深入践行绿水青山就是金山银山的理念,协同推进降碳、减污、扩绿、增长,建设人与自然和谐共生的美丽中国。下列做法不符合这一理念的是( )
A.加高烟囱排放工业废气
B.在黄河沿岸大力植树造林
C.开发太阳能、水能、风能等新型能源
D.外卖、网购等包装用品分类回收,综合利用
【举一反三2】近零碳是通过计算温室气体(主要是二氧化碳)排放,设计方案抵减“碳足迹”、减少碳排放,达到碳排放接近零。下列做法不符合这一全新概念的是( )
A.打造低能耗产业
B.使用一次性筷子
C.推广新能源汽车
D.减少天然气使用
碳及其氧化物在生产、生活和科学技术领域有着广泛的应用,与碳有关的化学研究正在不断深入和发展。
【举一反三3】I、碳的多样性
(1)金刚石是天然存在的最硬的物质;石墨很软,有滑腻感。它们物理性质存在着明显差异,原因是 。
(2)从石墨中分离出的单层石墨片(石墨烯)是目前人工制得最薄的材料,单层石墨片属于
(填“单质”或“化合物”)。
(3)我国古代书法家、画家用墨书写或绘制的字画,能够保存至今不变色,原因是 。
II,“碳中和”的实现
人类只有一个地球!2020年,我国提出“碳达峰,碳中和”的战略目标:力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现“碳中和”。
[碳减排]
(4)二氧化碳的过度排放会导致 。
(5)请你写出一条减少二氧化碳排放的具体措施: 。
[碳吸收]
二氧化碳的捕集可以采用化学吸收法。
(6)请写出用澄清石灰水吸收二氧化碳的化学方程式: 。
[碳转化]
(7)二氧化碳在一定条件下可以转化为甲烷(反应过程如图3所示,虚线处部分中间产物略去),可实现二氧化碳的再利用。请结合图中信息写出该反应的化学方程式: 。
【举一反三4】“水循环”“氧循环”和“碳循环”是自然界存在的三大重要循环。请结合下图回答问题:
(1)图中①——⑧消耗的途径有 (填序号)。
(2)三种循环中,发生化学变化的是 。
(3)随着大气中二氧化碳含量的增加,会导致 。
(4)用学科观点分析碳循环和氧循环,其中不正确的是 (填字母)。
A.守恒观:碳、氧循环过程中各元素守恒,其化合价不变
B.变化观:每个人都在参与碳、氧循环
C.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
D.微粒观:绿色植物的作用是使自然界中的氧原子总数增加
(5)地质封存的方法之一是将和水在低温、高压条件下形成一种固态的二氧化碳水合物封存。该过程分子的间隔 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(6)生活中,请举例说明减少二氧化碳的排放量的做法? (举一例即可)。
【举一反三5】依据下文,回答下列问题。
N2O是一种温室气体,由于N2O在大气中的存留时间长,大气中N2O含量过高会加剧全球变暖。在大棚蔬菜、农产品生产中施用石灰氮(CaCN2),能减少土壤中N2O的排放。石灰氮在土壤中与水反应生成氢氧化钙和氰氨(H2CN2),氰氨可进一步与水反应生成尿素
CO2是另一种温室气体,减少CO2的排放,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所示。
(1)写出一种温室气体 。
(2)氰氨与水反应生成尿素 的化学方程式为 。
(3)由图可知,到2050年,4种途径中对全球碳中和的贡献率排在第一位的是 。
(4)碳封存:自然界吸收二氧化碳的主要途径是 作用;海水吸收二氧化碳使其酸性增强的原因 (填化学方程式)。
(5)碳中和需要每一个人的努力,请你列举一条生产生活中减少碳排放的措施: 。
【举一反三6】CO2的捕集与资源化利用是化学研究热点,我国力争在2060年实现“碳中和”。化学实验小组的同学基于该思路,围绕“碳中和”的一系列内容展开了项目式学习活动。
I:含水层封存CO2一项比植物封存有前景的手段。含水层是在多孔岩石中含有盐水的地质构造,CO2被压至200-800千克/立方米的密度后泵入岩石中封存。
(1)“碳中和”的“碳”指的是 (填“碳元素”“碳单质”或“二氧化碳”)。
(2)含水层封存CO2所得溶液能使紫色石蕊溶液变红,此现象的原因是 (用化学方程式表示)。
II.实验室模拟CO2吸收和释放
步骤①:按图1连接好装置,向外拉动任一注射器的活塞,一段时间后松开手,活塞回到0刻度。
步骤②:在三颈瓶中收集满二氧化碳,将盛有足量石灰水和足量稀盐酸的注射器固定在三颈瓶上,并安装压强传感器。
步骤③:关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,将注射器M中液体全部注入三颈瓶中,充分反应直至压强不再改变为止。
步骤④:关闭弹簧夹1,打开弹簧夹2,将注射器N中液体全部快速压进三颈瓶中,再关闭弹簧夹 2,充分反应至压强不再改变。
步骤⑤:打开两个弹簧夹,将两个注射器的活塞都拉回原位,再关闭两个弹簧夹,继续测量压强变化。
步骤③-⑤实验过程中装置内压强的变化如图2所示。
(3)实验步骤①的目的是 ;
(4)分析图2可知,步骤③中推入的注射器M中试剂时发生反应的化学方程式为 。
Ⅲ.CO2的资源化利用
(5)已知一定条件下CO2与H2以质量比11:2反应可生成CH4和水。与该反应类似,不同条件下,CO2与H2反应也能生成甲醇(CH4O)和水。生成甲醇时参加反应的CO2与H2的质量比为 。
(6)自然界化学固碳:绿色植物通过 作用吸收 CO2。
【题型3】碳达峰、碳中和目标的实现
【典型例题】今年全国低碳日的主题是“绿色低碳 美丽中国”。下列做法与这一主题不相符的是( )
A.随意焚烧废旧纸屑
B.积极参与植树造林
C.减少使用化石燃料
D.大力倡导节约用电
【举一反三1】今年“中国旅游日”主题为“美好中国,幸福旅程”,活动中发布了首个中国省级旅游目的地“低碳旅行报告”。下列不符合“低碳旅行”行为的是( )
A.乘坐电瓶车观光
B.尽可能设置步行道
C.提倡全民自驾游
D.大力发展绿色住宿
【举一反三2】2021年两会期间,“碳中和”成为热词。“碳中和”是指通过节能减排、植树造林等形式,抵消二氧化碳或温室气体的排放,达到相对“零排放”。下列说法错误的是( )
A.二氧化碳的大量排放会加剧“温室效应”
B.生态园林建设有利于吸收二氧化碳
C.加大石油、煤、天然气等能源的开采使用,有利于“碳中和”
D.采用合适的技术将含碳温室气体转换为含碳固体,是科学研究的方向之一
【举一反三3】 “低碳节能,从我做起”,作为中学生的下列做法不符合“低碳生活”理念的是( )
A.草稿纸双面使用
B.矿泉水瓶丢进可回收垃圾桶
C.废旧书籍焚烧处理
D.减少使用一次性餐具
【举一反三4】 “碳中和”是指通过植树造林、节能减排、碳捕集与封存等形式,抵消生产生活中产生的CO2,从而达到CO2相对“零排放”。
回答下列问题:
(1)“碳中和”的“碳”是指_____________________。
(2)化石燃料的过度使用会加剧的环境问题是_____________________。
(3)转化法是实现“碳中和”的措施之一,将CO2和H2在催化剂的作用下转化成甲醇(CH3OH)和水是目前研究的热点。写出该反应的化学方程式_____________________。
(4)在日常生活中,你如何践行“碳中和”理念______________ (写一条即可)。
【举一反三5】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,其他被陆地和海洋吸收。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。
(1)所谓低碳生活是指减少 _______________的排放。自然界碳的循环中,CO2释放主要来源于__________________,排入大气中的CO2越来越多,导致 _______________,自然界中吸收二氧化碳的主要途径是______________________。
(2)过量的CO2进入海洋生成碳酸,使海洋酸化,其反应的化学方程式为_______________。
(3)由图1可知,到2050年,对全球碳中和贡献率最大的途径是_______________,下列举措能从根本上达到目的的是_______________(填字母)。
A.天然气采暖
B.使用乙醇汽油
C.光伏发电
D.植树造林
(4)对比图2中三条曲线,得出CO2脱除率的结论是 ______________________________。在该实验中,从控制变量的角度来看,我们应该使用_______________的一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸钾等吸收剂。
(5)请根据实验室制取二氧化碳的反应原理,若在家中制取CO2,应选取下列哪两种物质来获得CO2, _____________________(填字母,写出一种组合即可)。
A.柠檬汁 B.食醋
C.白酒 D.玻璃
E.鸡蛋壳 F.苏打粉(主要成分为碳酸钠)
(6)实现碳中和,请说说你在校园中的低碳行为:_______________(写出一条即可)。
【举一反三6】我国力争在2060年前实现“碳中和”。实现“碳中和”可采取如下措施:
(1)“碳”减排:控制二氧化碳的排放,主要是为了减缓 _______(填字母)。
A.温室效应加剧
B.白色污染
C.空气污染
(2)“碳”捕捉:实际生产中常采用足量的氢氧化钠溶液来“捕捉”二氧化碳,其原理如下:CO2+2NaOH══Na2CO3+X,其中X的化学式为_____________。
(3)“碳”利用:本次杭州亚运会的主火炬所用燃料是首次采用废碳再生的甲醇(CH3OH),二氧化碳转化为甲醇的原理是CO2+3H2CH3OH+H2O。若要制得64 t甲醇,请计算理论上需要多少吨二氧化碳?(写出计算过程)
【题型4】一氧化碳、二氧化碳性质的比较
【典型例题】下列有关碳和碳的氧化物的说法,错误的是( )
A.金刚石和石墨物理性质差异大的原因是碳原子的排列方式不同
B.CO和CO2都具有还原性,都可用于冶炼金属
C.CO难溶于水,CO2能溶于水
D.不可以通过闻气味的方法区分CO和CO2
【举一反三1】“归纳与比较”是化学学习的主要方法。下列是关于CO2与CO的比较中错误的是( )
A.CO2与CO性质差别大是因为两种物质的分子构成不同
B.CO2能溶于水,生成碳酸;CO难溶于水,能燃烧
C.CO2可用于光合作用、灭火;CO可做气体燃料、还可用于人工降雨
D.CO2会造成温室效应;CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒
【举一反三2】下列有关碳和碳的氧化物的说法正确的是( )
A.CO和CO2都具有可燃性
B.金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同
C.C60单质是由碳原子直接构成的
D.CO具有毒性
【举一反三3】科学家首次在跨海王星天体上观测到二氧化碳和一氧化碳冰,这一发现有助于进一步了解太阳系的形成和天体的迁移。下列关于二氧化碳和一氧化碳的说法正确的是( )
A.二者分子构成相同
B.二者都具有毒性
C.一定条件下能相互转化
D.二者都可以用作燃料
【举一反三4】以典型物质为核心,进行问题的设置与整合,使我们全面认识物质的有效途径。整合小组在学完碳的氧化物后对所学知识,完成了结构化的梳理与整合。根据实际解决问题:
(1)一氧化碳和二氧化碳都是由 组成的。
(2)一氧化碳和二氧化碳性质不同的原因是 。
(3)在一定条件下,一氧化碳和二氧化碳可以相互转化,请写出一个化学方程式 。
(4)若将二氧化碳通入澄清石灰水中,反应的化学方程式为 。
(5)二氧化碳在生产和生活中具有广泛的用途,请举一例 。
【举一反三5】碳和碳的化合物是一个重要的大家族。
(1)金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,但是它们的物理性质有较大差异,原因是__________。
(2)在日常生活中,为保护地球尽一份责任,我们要倡导“低碳”生活,这里的“碳”指的是______。
(3)一氧化碳和二氧化碳像孪生兄弟,这是因为________________。
(4)不能用于区别一氧化碳和二氧化碳的方法是____________(填字母)。
A.闻气味 B.通入澄清石灰水
C.看颜色 D.燃着的木条
E.通入紫色石蕊溶液
判断下列说法是否正确。
【举一反三6】(1)一氧化碳和二氧化碳分子构成不同,化学性质不同 。
(2)一氧化碳和二氧化碳元素组成相同,所以化学性质相同 。
【题型5】碳三角及其转化关系
【典型例题】构建知识网络能提高学习的效率。如图所示为有关CO2知识网络,以下判断错误的是( )
A.物质①中碳元素的化合价为+4
B.物质②中阳离子符号为 Ca+2
C.物质③由两种元素组成
D.物质③一定与含有氧元素的物质反应转化为物质①
【举一反三1】如图所示物质及变化均是初中化学常见的纯净物及反应。其中“→”表示一种物质通过一步反应可以转化为另一种物质。(反应条件、部分反应物、生成物已略去)。以下说法不正确的是( )
A.若A和B均为化合物且组成元素相同,D可能是非金属单质
B.若A和C均为化合物且组成元素相同,D常温下可能是固体
C.若A为单质,B和C是氧化物且组成元素相同,D可能是金属单质
D.D可能含有同种元素
【举一反三2】如图为一个正在燃烧的煤炉的示意图,请回答下列问题。
(1)煤炉中煤层上方的蓝色火焰是__________ (填物质名称)燃烧产生的,其反应的化学方程式为____________________。
(2)煤炉的进气口在煤炉的下方,在进气口,煤的燃烧一般都很充分,其反应的化学方程式为____________________。
(3)煤炉中一氧化碳有两个来源:①煤的不充分燃烧,反应的化学方程式为____________________;②______________________________ (写化学方程式)。
【举一反三3】是初中化学常见的物质,四种物质均含有同一种元素,它们之间有如图所示的转化关系(“→”表示反应一步实现,部分物质和反应条件已略去)。
已知A为固体单质,D是大理石的主要成分。
(1)C转化为D的化学方程式为 。
(2)B的用途是 。
(3)从微观角度解释性质有差异的原因是 。
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