内容正文:
1
2
空气和氧气
第二单元
3
知识体系建构
知识全面梳理
核心考点突破
目
录
重点实验探究
跨学科实践活动
4
5
1.有O2生成的化学方程式:
①_____________________;
②_____________________________;
③_____________________;
④___________________;
⑤6CO2+6H2O C6H12O6+6O2。
2H2O2 2H2O+O2↑
====
MnO2
2KMnO4 K2MnO4 +MnO2+O2↑
====
△
2H2O 2H2↑+O2↑
====
通电
2HgO 2Hg+O2↑
====
△
6
2.有O2参加的化学方程式:
①______________;
②______________;
③__________________;
④________________;
⑤_________________;
⑥___________________;
C+O2 CO2
S+O2 SO2
4P+5O2 2P2O5
2H2+O2 2H2O
2Mg+O2 2MgO
====
点燃
====
点燃
====
点燃
====
点燃
====
点燃
4Al+3O2====2Al2O3
7
⑦___________________;
⑧________________;
⑨________________;
⑩____________________;
⑪________________________;
⑫C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O。
3Fe+2O2 Fe3O4
====
点燃
2Cu+O2 2CuO
====
△
2CO+O2 2CO2
CH4+2O2 CO2+2H2O
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
====
点燃
====
点燃
====
点燃
8
知识点1 空气的主要成分及用途
1.科学史:二百多年前,法国化学家_________ 用定量方法研究了空气的
成分。得出结论:空气由__________和__________组成,其中__________
约占空气总体积的。
拉瓦锡
氮气
氧气
氧气
9
2.空气中主要成分及用途
成分(填化学式) 体积分数 主要性质及用途
氮气
(____) _____
(最大) a.作保护气,如焊接金属、灯泡填充气、食品防腐等→化学性质不活泼
b.液氮作制冷剂、冷冻麻醉等→沸点低
c.制硝酸和氮肥的重要原料→含氮元素
d.超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能
N2
78%
10
氧气
(____) ______ a.动植物呼吸、潜水、登山、医疗急救等→供给呼吸
b.作助燃剂,用于炼钢、化工生产、气割、气焊和航空航天等→支持燃烧
稀有气体 _______ a.作保护气→化学性质很不活泼
b.制成多种用途的电光源,如航标灯、霓虹灯等→__________(填“物理”或“化学”)性质
c.氦气填充探空气球→密度比空气的____,化学性质不活泼
O2
21%
0.94%
物理
小
11
二氧化碳
(______) _____ a.用于灭火→不燃烧,不支持燃烧,密度比空气的大
b.固态二氧化碳叫作“干冰”,用作制冷剂,如人工增雨→干冰升华时吸收热量(物理性质)
c.作气体肥料→光合作用原料
d.用于制汽水→能与水反应生成碳酸
其他气体和杂质 0.03% —
CO2
0.03%
12
【口诀记忆】
空气的组成
空气组成别忘记,主要成分氮氧气;
氮七八、氧二一,零点九四是稀气;
还有两个点零三,二氧化碳和杂气;
体积分数要记清,莫要当成质量比。
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3.空气中氧气含量的测定(详见重点实验探究栏目)
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知识点2 空气的污染与防治
1.空气污染物的来源
(1)化石燃料、垃圾、农作物秸秆和烟花爆竹等的燃烧。
(2)工业排放的废气、汽车尾气等。
(3)因植被减少造成的浮尘、建筑扬尘等。
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2.空气污染的防治
(1)使用清洁能源;禁止燃放烟花爆竹;禁止露天焚烧垃圾和农作物秸秆。
(2)减少化石燃料燃烧,工业废气处理达标后再排放。
(3)积极植树造林,加强空气质量监测。
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【即学即练】
1.微型空气质量检测系统用于实时、准确检测室外空气污染物,下列物质不属于其检测范围的是( )
A.二氧化碳 B.臭氧
C.PM2.5 D.一氧化碳
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2.推动绿色发展,建设美丽家乡是我们共同的追求。下列做法不利于实现这一目标的是( )
A.积极植树造林,防沙降尘
B.大力推广使用一次性餐具
C.回收废旧电器,节约资源
D.农业上合理施用化学肥料
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知识点3 氧气的性质
1.物理性质(标准状况)
颜色 气味 密度 溶解性 三态变化
______ ______ 比空气密
度______ ______溶于水 气 → 液 → 固
无色→淡蓝色→淡蓝色
无色
无味
略大
不易
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2.化学性质
不是可燃性,不能作可燃物
(1)氧气的助燃性
带火星的木条在氧气中能够复燃,说明氧气具有____________。
助燃性
20
(2)常见物质在空气中或氧气中的燃烧现象
反应物 反应现象(均放热)及化学方程式 注意事项及示意图
木炭 空气中:木炭在空气中持续红热,无烟无焰,放热;
氧气中:木炭剧烈燃烧,发出____光,放热
完全燃烧:______________
不完全燃烧:_______________ 用坩埚钳将燃着的木炭自上而下慢慢地插入集气瓶中
白
C+O2 CO2
2C+O2 2CO
====
点燃
====
点燃
21
硫 空气中:①发出微弱的________火焰;
②生成无色、__________气味的气体
氧气中:①发出明亮的________火焰,放热;
②生成无色、__________气味的气体
化学方程式:S+O2 SO2
反应前在集气瓶底放少量NaOH溶液或水,用于吸收反应生成的SO2,防止污染空气
淡蓝色
有刺激性
蓝紫色
有刺激性
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磷 燃烧放出大量的热,产生大量______化学方程式:_________________________
生成物是固态P2O5,故现象是“白烟”不能描述成“白雾”
白烟
4P+5O2 2P2O5
====
点燃
23
铁 空气中:只能红热,不能燃烧
氧气中:①剧烈燃烧;
②火星四射;
③放出大量的热;
④生成________色固体;
化学方程式:_________________________
①铁丝绕成螺旋状的目的是增大和O2的接触面积及受热面积,提高铁丝的局部温度
②集气瓶底部加少量水或铺一层细沙的目的是防止溅落的高温物质使集气瓶炸裂
黑
3Fe+2O2 Fe3O4
====
点燃
24
镁 ①在氧气中剧烈燃烧;
②发出________________;
③生成一种____色固体;
化学方程式:2Mg+O2 2MgO
实验前用砂纸将镁条打磨干净,除去表面的氧化物薄膜
铜 不能燃烧,加热后由____色
变成____色;
化学方程式:_________________________ 反应条件为加热
耀眼的白光
白
红
黑
2Cu+O2 2CuO
====
△
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氢气 ①燃烧产生__________色火焰;
②干燥的烧杯内壁产生__________;
化学方程式:_________________________ 可燃性气体点燃前要验纯
一氧化碳 产生蓝色火焰
化学方程式:___________________
甲烷 产生蓝色火焰
化学方程式:____________________
乙醇 化学方程式:C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O 禁止在密闭空间内喷洒酒精,以免发生火灾
淡蓝
无色液滴
2H2+O2 2H2O
====
点燃
2CO+O2 2CO2
====
点燃
CH4+2O2 CO2+2H2O
====
点燃
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【归纳总结】
有关氧气性质的四个不同点
①实验现象≠实验结论:不要错把“实验结论”当成“实验现象”。例如:“木炭燃烧生成二氧化碳”描述的是实验结论而不是实验现象,实验现象描述中不能出现生成物的名称。
②烟≠雾:烟是固体小颗粒,雾是小液滴。
③光≠火焰:光是固体燃烧产生的,如镁条燃烧产生强光;火焰是气体燃烧产生的,如固体硫受热转化为硫蒸气之后燃烧产生火焰。
④可燃性≠助燃性:可燃性是指物质本身可以燃烧;助燃性是指物质可支持可燃物燃烧,而本身不具有可燃性,如氧气具有助燃性,而无可燃性。
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3.氧化反应和缓慢氧化
(1)氧化反应:许多物质都可以与氧气发生化学反应,这类反应属于氧化反应。
(2)缓慢氧化:进行得非常缓慢,甚至不容易被察觉的氧化反应叫作缓慢氧化。例如:金属锈蚀,食物腐烂,动植物呼吸,醋的酿造,农家肥的腐熟等。
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【即学即练】
判断下列说法的正误。
(1)带火星的木条在含有氧气的集气瓶中一定能复燃( )
(2)木炭燃烧放出热量,产生大量白雾( )
(3)铁丝在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热,生
成黑色四氧化三铁固体( )
(4)硫在空气中和氧气中的燃烧产物相同( )
(5)氧化反应一定属于化合反应( )
✕
✕
✕
✕
√
29
知识点4 氧气的制取
1.氧气的工业制法
(1)原理:利用液态空气中液态氧和液态氮的__________不同,采用低温蒸发的方法,此法属于______变化。
(2)过程:
沸点
物理
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2.氧气的实验室制取(详见微专题五)
3.催化剂与催化作用
定 义 在化学反应里能__________其他物质的化学反应速率,而本身的__________和______________在反应前后都没有发生变化的物质,叫作催化剂
催化作用 催化剂在化学反应中所起的作用
注 意 a.催化剂不能增加或减少生成物的质量;
b.反应前后,催化剂的“化学性质”不变,“物理性质”可能改变
改变
质量
化学性质
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【归纳总结】
影响化学反应速率的其他因素
①温度:升高温度,可以加快反应速率,如食物在夏天比在冬天更易变质。
②反应物的浓度:增大反应物的浓度,可以加快反应速率,如可燃物在氧气中燃烧比在空气中燃烧得更剧烈。
③反应物的接触面积:增大反应物的接触面积,可以加快反应速率,如在相同条件下,煤粉比煤块燃烧得更快。
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【即学即练】
判断下列说法的正误。
(1)催化剂本身的质量和化学性质在反应前后不发生改变( )
(2)催化剂能增加生成物的质量( )
(3)MnO2可以作所有反应的催化剂( )
√
✕
✕
33
命题点1 空气的成分及污染
1.(2024·滨州)下列关于空气的说法错误的是 ( )
A.空气中氮气的质量分数为78%
B.稀有气体可用于制造电光源
C.氧气能供给生物呼吸
D.植树造林可以改善空气质量
思维导引:空气中各组分含量→以体积分数计算。
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2.(2025·东营广饶一模)下列说法正确的是( )
A.岳麓山是一个巨大的“植物博物馆”,空气清新怡人,是因为其中的氧气含量高于氮气
B.空气质量指数级别越高,空气质量状况越差
C.凤凰磁浮是世界首条磁浮旅游专线,列车中利用氮气的化学性质来保持超导体低温
D.“一江两岸”的灯光秀是利用稀有气体通电时能发出不同颜色光的化学性质
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3. (2025·吉林)如图为我国某地环境监测站2012年和2022年记录的大气中SO2的浓度数据,下列说法正确的是( )
A.2022年该地大气中已经没有SO2
B.2012年2月和2022年2月SO2浓度差异最小
C.2012年冬季大气中SO2浓度明显高于其他季节
D.煤的使用有利于减少SO2的排放
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命题点2 空气中氧气含量的测定(2025山东13)
1.【新考法·数字化】(2025·山东)兴趣小组利用图1装置进行实验,测量木条和蜡烛燃烧至熄灭过程中集气瓶内O2的体积分数,数据如图2。下列说法不正确的是( )
37
A.实验开始时,两集气瓶内O2的体积分数均约为21%
B.木条、蜡烛均熄灭后,集气瓶内O2的体积分数:甲<乙
C.70 s时,甲集气瓶内CO2的体积分数为88.3%
D.可以通过调节O2的体积分数调控燃烧
38
思维导引:重点分析图2中两物质燃烧时氧气体积分数的变化→联系数据分析各选项。
39
2.根据铁在空气中生锈的原理设计如图实验装置,测定空气中氧气含量。装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈。测得实验数据如表。
测量项目 实验前 实验后
烧杯中水
的体积 烧杯中剩余
水的体积 集气瓶(扣除内容物)和导
管的容积
体积/mL 80.0 54.5 126.0
40
(1)铁生锈过程发生复杂的化学反应,首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚
铁[Fe(OH)2],写出该反应的化学方程式:________________________。
(2)根据上表数据计算,改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是_______
(计算结果精确到0.1%)。
(3)从实验原理角度分析,改进后的实验结果比红磷集气瓶模型准确度更高的
原因是______________________________________________________________
__________________________________________________________________
(写两点即可)。
2Fe+2H2O+O2====2Fe(OH)2
20.2%
铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更为彻底,使实验结果更准确;
测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积,使实验结果更准确
41
命题点3 氧气的性质
1.(2024·枣庄)关于氧气性质的实验,下列现象与化学方程式均正确的是( )
选项 实验 现象 化学方程式
A 木炭在氧气中燃烧 发出红光,生成黑色固体 C+O2 CO2
B 铁丝在氧气中燃烧 火星四射,生成黑色固体 3Fe+2O2 Fe3O4
C 镁带在空气中燃烧 发出耀眼的白光,生成白色固体 Mg+O2 MgO2
D 红磷在空气中燃烧 产生黄色火焰,生成黄烟 4P+3O2 2P2O3
42
思维导引:描述物质燃烧的现象→注意光和火焰、烟和雾、实验结论和实验现象的区别。
43
2.(2025·威海一模改编)下列有关实验现象的描述中,正确的是( )
A.硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,放出热量
B.石蜡在空气中燃烧,有水和二氧化碳生成
C.打开装有浓盐酸试剂瓶的瓶塞,瓶口上方有白烟产生
D.铁丝在空气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
44
命题点4 氧气的实验室制取
1. (2024·临沂)如图是初中化学常用的实验室制取气体装置,请回答下列
问题:
(1)仪器a的名称是________。
(2)若用加热高锰酸钾的方法制取一瓶干燥的氧气,应选择的发生装置和
收集装置是_____(填字母),该反应的化学方程式是_____________________
__________。
锥形瓶
AE
====
△
2KMnO4 K2MnO4 +
MnO2+O2↑
45
2.(2025·烟台)实验探究是学习化学的重要方法。请根据下列实验装置图回答问题。
46
(1)装置A中仪器a的名称是________。
(2)实验室用过氧化氢溶液制取O2,用大理石和稀盐酸制取CO2。二者都
可以选用的发生装置是____(填装置序号,下同),用排空气法收集两种气
体都可以选用的收集装置是___。
铁架台
B
D
47
(3)实验室用过氧化氢溶液和MnO2制取O2,反应的化学方程式是____________ __________, 用装置C收集生成的O2纯度偏低,原因可能是_____(填序号)。
①制取装置气密性不好
②收集前,集气瓶中未注满水
③收集完成时,集气瓶中仍有少量水
(4)向盛有80 ℃热水的装置F的试管中放入白磷,然后将O2通入试管中与白
磷接触,白磷燃烧(白磷着火点为40 ℃)。水能灭火,但试管中的白磷却在
水中燃烧,请从可燃物燃烧的条件分析,原因是________________________
________________________。
====
MnO2
②
2H2O2
2H2O+O2↑
白磷是可燃物,温度达到
其着火点,且与氧气接触
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命题点5 催化剂与催化作用 (2025山东11)
1.【人教版九上习题改编】 下列有关催化剂的说法中,不正确的是( )
A.能改变化学反应速率
B.在化学反应前后其性质不变
C.在化学反应前后其质量不变
D.同一化学反应的催化剂可能有多种
思维导引: 催化剂→“一变两不变”。
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2.【核心素养·科学探究与实践】 (2025·济南节选)化学小组的同学利用实验室制取氧气进行实验探究。请根据题目要求,回答下列问题:
催化剂对H2O2分解的影响。小组同学设计的实验装置如图1所示,用电子秤称量0.04 g、0.08 g、0.12 g的MnO2粉末,分别加入三只锥形瓶中,用注射器各量取8 mL 3%的H2O2溶液,连接装置,将H2O2溶液注入锥形瓶中,用压强传感器测量各锥形瓶中压强,压强随时间(前100 s)的变化曲线如图2。
50
(1)根据图2提供的信息,从控制合适的反应速率和节约试剂的角度分析,催
化分解8 mL 3%的H2O2溶液制氧气时,MnO2的最佳用量为________(填“0.04 g”
“0.08 g”“0.12 g”之一)。
(2)MnO2催化H2O2制氧气时,氧气的最终产量与MnO2的用量______(填“有关”
或“无关”)。
0.08 g
无关
51
(3)金属铂也可以催化H2O2制氧气。小组同学设计如图3所示装置制取氧气,
实验过程中,若观察到安全管内液面不断上升,说明锥形瓶内压强过大,此
时可采取的合理安全措施是_____________________________________(写出
两条即可)。
打开弹簧夹;向上抽动铂丝(合理即可)
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实验1 测定空气中氧气含量
1.实验原理:物质在密闭的容器中燃烧,消耗空气中的__________,使容器中压强__________,由于压强差,烧杯中的水进入集气瓶内,进入集气瓶内水的体积约等于消耗氧气的体积。
2.反应原理:红磷燃烧,化学方程式为__________________。
氧气
减小
4P+5O2 2P2O5
====
点燃
53
3.实验装置
4.实验现象
(1)红磷燃烧,放出热量,产生______________。
(2)装置冷却到室温后,打开弹簧夹,烧杯中的水进入集气瓶内,进入集
气瓶内的水的体积约占原集气瓶剩余容积的____。
大量白烟
54
5.实验结论
(1)空气中氧气的体积约占空气总体积的____。
(2)氮气不能燃烧,也不支持燃烧,且难溶于水。
55
6.误差分析
误差 原因 分析
测量结
果偏小 红磷不足 氧气不能耗尽,因此红磷一定要过量
装置漏气 装置外的空气进入集气瓶,导致进入瓶中水的体积偏小
装置未冷却至室温就打开弹簧夹并读数 装置内温度偏高,压强偏大,导致进入瓶中水的体积偏小
56
测量结
果偏大 红磷点燃后伸入过慢 装置内的气体受热逸出,导致进入瓶中的水的体积偏大
弹簧夹未夹紧 红磷燃烧时瓶内气体受热,顺着导管逸出,导致进入瓶中的水的体积偏大
57
7.红磷替代品的选择
(1)物质能够在空气中燃烧。不能选用铁丝代替红磷,因为________________
________。
(2)物质在空气中燃烧时只能与氧气反应,不与其他气体反应。不能选用镁
代替红磷,因为在点燃的条件下,镁不仅能与空气中的氧气反应,还能与
空气中的二氧化碳、氮气反应,使集气瓶内减少的气体体积不全是氧气的
体积。
(3)物质燃烧时只能生成固体,不能产生气体。不能用木炭、硫代替红磷,
因为________________________________。
注意:①上述三个条件必须同时满足;②若把水换成NaOH溶液,可用硫代
替红磷。
铁丝在空气中不
能燃烧
木炭、硫在空气中燃烧会产生气体
58
8.装置改进
该实验中存在两个不足:一是在空气中点燃红磷会污染空气;二是实验过程中,点燃红磷时需打开装置,容易造成装置漏气,导致出现实验误差。实验装置可进行如下改进。
59
【思路与方法】
60
【基础训练】
1. (2025·淄博张店一模)拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。后人仿照其实验原理测定空气中氧气含量(如图)。实验过程中,逐渐减少的气体和逐渐增多的物质是( )
A.O2、P2O5 B.P、P2O5
C.O2、P D.N2、P2O5
61
【能力训练】
2.(2025·吉林长春一模)为探究空气中氧气的含量,某学校的同学们利用科学技术进行了实验改进。回答下列问题:
62
(1)该反应的化学方程式为__________________。
(2)图甲中使用的密闭容器体积为200 mL,实验结束后进入集气瓶中水的
体积约为30 mL。通过计算,氧气的体积分数约为_____ (用百分数表示)。
(3)图甲装置相比教材实验装置的优点是________________________。
(4)瓶内气压用气体压强传感器测定,其变化如图乙所示,t1到t2时刻间曲线有
一段上升过程,t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加,原因是________
______________________。
4P+5O2 2P2O5
====
点燃
15%
更环保,实验数据更准确
打开止
水夹,水流入集气瓶中
63
3.【新考法·物质创新】 为探究铜的化学性质,某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行如图所示实验,观察实验现象并分析氧气含量随时间变化的曲线图。其中终点D(203,6.15%)表示时间为203秒时,装置中氧气含量为6.15%。结合图示判断下列说法错误的是( )
64
A.加热前的空气样品中氧气含量为20.99%
B.铜在加热条件下能与氧气发生化学反应
C.拐点C至终点D所对应的时间范围内,装置内物质的总质量逐渐减小
D.通过现象证据和数据证据,可以从定性和定量的视角分析得出合理解释
65
活动1 微型空气质量“检测站”的组装与使用
随着环保意识的增强,人们对空气质量越来越关注。某实践活动小组在老师的带领下,对空气质量检测等展开了一系列项目式学习。
66
项目一:空气质量监测
(1)兴趣小组在老师的带领下组装了小型空气质量“检测站”,用于监测
当地某日空气中的主要污染物,相关数据如图1。下列说法错误的是
________(填标号)。
A.空气中NO2、SO2过多会造成酸雨
B.除已经检测到的污染物外,还需监测N2的数据
C.当日O3对空气造成的污染比SO2严重
D.减少化石燃料的使用有利于提高空气质量
B
67
项目二:探究硫酸型酸雨的形成
(2)同学们调研发现附近工厂长期燃煤(含硫),使得废气中含有二氧化硫。
【查阅资料】二氧化硫是有刺激性气味的气体,能使澄清石灰水变浑浊,
也能使品红溶液褪色。
68
【设计并进行实验】
形成硫酸型酸雨的大致过程:
请写出反应③的化学方程式:____________________。酸雨过后,用________
(填“生石灰”“熟石灰”或“烧碱”)改良酸性土壤。
实验操作 实验现象 实验结论
收集一瓶工厂附近的空气,加入品红溶液,振荡 ______________ 空气中含有二氧化硫
品红溶液褪色
2H2SO3+O2==== 2H2SO4
熟石灰
69
项目三:低碳减排,持续发展
(3)“节能减排、低碳生活”的主题旨在倡导节约能源和利用清洁能源,减
少温室气体二氧化碳的排放。下列措施中不符合该主题的是____(填标号)。
A.鼓励用水力、风力发电
B.汽车燃料中汽油改用压缩天然气作燃料
C.将废纸收集起来,一次性焚烧
D.减少使用私家车,多乘公交车或骑自行车
C
70
(4)我国承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,体现大国担当。
研究表明碳中和是让人为排放的CO2被人为努力和自然过程所吸收。工业
上一种利用NaOH溶液实现碳捕集技术的流程如图2所示。
反应、分离室中发生的复分解反应的化学方程式为____________________
______________。
Na2CO3+Ca(OH)2====
CaCO3↓+2NaOH
71
(5)我国科学家在实验室实现以CO2和H2为原料人工合成淀粉[(C6H10O5)n]。
若用44 g CO2人工合成淀粉(假设反应过程中无含碳物质的加入和损失),
理论上制得淀粉的质量为____g。
27
72
73
$