第16讲 自然界中的碳循环（暑假预习讲义）新九年级化学新教材沪教版

第16讲 自然界中的碳循环 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.能利用二氧化碳的性质分析、说明其对自然界和人类生产生活的影响； 2.能以自然界中的碳循环为例，认识物质在自然界中可以相互转化及其对维持人类生活与生态平衡的重要意义； 3.了解“碳达峰”“碳中和”目标，形成资源回收、保护环境的意识。 4.能初步形成资源回收、保护环境的意识，践行节能减排、绿色低碳的生活方式。 预习重点 1.自然界中二氧化碳的产生途径与消耗途径。 2.碳循环对维持生态平衡的意义。 3.温室效应的成因及应对策略。 预习难点 1.理解碳循环过程中各环节之间的相互作用关系。 2.从科学角度分析与评价应对碳循环失衡的策略。 情｜境｜启｜思 问题1：对比约270年前（工业革命前）与当前大气中二氧化碳的含量。 设问：“同学们，从这张图中，你们发现了什么变化？大气中二氧化碳的浓度为什么会在短短数百年间上升？这多出来的二氧化碳去了哪里，又来自何方？” 问题2：太阳光穿过大气层到达地面，地面辐射的热量部分被大气中的二氧化碳等温室气体吸收，导致地球温度升高。 设问：“大家有没有想过，为什么月球离太阳的距离和地球差不多，但昼夜温差却高达三百多度，而地球的温度却相对适宜？这与大气中的什么成分有关？二氧化碳扮演了什么角色？” 问题3：“原来，自然界本身就存在一套调节二氧化碳的‘天平’！请同学们观察，天平的左右两端分别是什么？如果其中一边发生了变化，天平会怎样？” 问题4：一边是工厂林立的烟囱、拥堵的汽车排放尾气，另一边是森林被大面积砍伐。 设问：“现在，我们再把人类活动放到这个天平上。请同学们思考，工业革命以来，人类哪些行为给这个碳循环天平增加了新的‘砝码’？这些行为如何导致了图一中二氧化碳浓度的上升？” 深｜研｜精｜炼 知识点01 自然界中的二氧化碳 自然界中的二氧化碳 1、自然界的二氧化碳循环：大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物通过光合作用吸收，转变为氧气；然后通过生物或地质过程以及人类活动（例如，生物呼吸、岩石圈中的碳酸盐分解或酸化、可燃物燃烧和物质缓慢氧化等），又以二氧化碳的形式 。 （1）产生二氧化碳： 、 等。 （2）消耗二氧化碳：植物的 ，海水吸收二氧化碳。 2、二氧化碳对人体健康的影响 二氧化碳本身没有毒性，但空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体产生一定的影响，例如，久未开启的菜窖和深井中二氧化碳含量可能较高，人在进入之前要检测其中的二氧化碳含量，避免损害健康。人群密集的地方，应注意通风换气。 空气中二氧化碳的体积分数 对人体的影响 1%  气闷、头晕、心悸 4%∼5%  气喘、头痛、眩晕 8% 以上 神志不清，呼吸逐渐停止，以致死亡 3、 二氧化碳对环境的影响 (1)有利的方面：促进绿色植物进行 ，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； (2)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 ，会 （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 、 等）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致 、 、 、 等。天 【特别提醒】 课外拓展： 地球上的碳——氧循环，是指碳和氧两种元素在大气圈、生物圈、水圈和岩石圈之间，通过一系列生物、物理和化学过程不断循环转化的过程。其核心环节是光合作用和呼吸作用——二者互为逆过程，共同维持着大气中氧气和二氧化碳浓度的相对稳定。 简单来说： ①植物进行光合作用，吸收空气中的二氧化碳和水，合成自身所需的有机物，同时向大气中释放氧气。 ②动植物进行呼吸作用，以及微生物分解有机物和化石燃料的燃烧，则消耗大气中的氧气，将碳以二氧化碳的形式重新释放回大气。 ③此外，大气中的部分二氧化碳会溶解于海水，或经过漫长的地质作用形成碳酸盐岩石（如石灰岩），将碳长期固定；而火山喷发等活动又会将岩石中的碳释放出来。 正是这种吸收与释放之间的动态平衡，构成了地球上生生不息的碳氧循环。然而，人类大量燃烧化石燃料和过度砍伐森林，打破了这一平衡，导致大气中二氧化碳浓度持续上升，引发温室效应等全球性环境问题。 【例1】（2026·甘肃平凉·一模）自然界中存在着“水循环”“碳循环”和“氧循环”三大循环。下列说法正确的是（ ） A．三大循环过程中元素守恒，元素的化合价不变 B．碳循环中的“碳”是指一氧化碳 C．水循环过程中发生的是化学变化 D．每个人都在参与碳循环和氧循环 【即练1】（2026·云南文山·一模）碳达峰碳中和绿色发展论坛，让人们切身体会到了双碳理念的重要性。自然界中碳循环、氧循环如图所示，下列说法正确的是（ ） A．植物呼吸作用放出氧气 B．氧元素未参与自然界中的碳循环过程 C．光合作用可将大气中的全部吸收 D．碳、氧循环失衡会导致人类生存环境恶化 【即练2】（2026·湖南·模拟预测）我国提出努力争取2060年前实现碳中和，充分体现了解决气候问题的大国担当，兴趣小组以“助力碳中和”为主题，设计并开展了如下项目式学习。 (1)“碳”循环。从碳循环视角看，会导致大气中二氧化碳含量增多的原因有______（写1个）。 (2)“碳”吸收。假如一棵树平均每天最多吸收二氧化碳，私家车消耗1升汽油约排放二氧化碳。某人上下班开车消耗3升汽油，则需要一棵树______天来吸收这些汽油的碳排放量。 (3)“碳”转化。如图2是生产二氧化碳并利用，最终进行捕获吸收的转化关系图（部分生成物略去）。 ①在过程Ⅱ中消耗和生成的分子个数比为，则的化学式为______。 ②过程Ⅲ中发生反应的化学方程式为______。 知识点02 碳达峰碳中和目标的实现 碳达峰碳中和目标的实现 1．中国担当——“双碳”目标：二氧化碳排放力争2030年前达到 ,努力争取2060年前实现 。  2．低碳行动的措施 控制大气中 的含量，防止温室效应进一步增强。 (1)世界各国签署限制二氧化碳排放的国际公约，并严格执行； 《巴黎协定》的长期目标是将本世纪全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃度以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5℃以内。  (2)减少使用 ，更多地利用太阳能、风能等清洁能源； (3)促进节能产品和技术的进一步开发和普及，提高能源的 效率和 效率； (4)大力 ，严禁乱砍滥伐森林； (5)采用物理、化学等方法，捕集、利用与封存二氧化碳。 二氧化碳的捕集、利用与封存，是指将排放源产生的二氧化碳捕获、压缩后，作为工业原料利用，或输送到选定地点长期封存，而不是释放到大气中。这一过程主要利用了二氧化碳的物理性质和化学性质。 【特别提醒】 教材拓展：现在地球上气温越来越高，主要是因为二氧化碳增多造成的，因为二氧化碳就像温室的玻璃或塑料薄膜那样，具有保温的作用，使地面吸收的太阳光的热量不易散失，从而使全球变暖，这种现象叫温室效应。 除二氧化碳外，现在这一群体的成员越来越多，还有臭氧、甲烷、氟氯代烷--氟利昂等，使温度升高，近100年，全球气温升高0.6℃，照这样下去，预计到21世纪中叶，全球气温将升高1.5-4.5℃；还有，海平面升高也是二氧化碳增多造成的，近100年，海平面上升14厘米，到21世纪中叶，海平面将会上升25-140厘米，海平面的上升，亚马逊雨林将会消失，两极海洋的冰块也将全部融化，淹没部分沿海城市，以及使土地沙漠化、农业减产等。 虽然大气中的水蒸气、云量、颗粒物有可能抵消温室效应，但对温室效应及其长期影响还需要人们进一步研究；为了保护人类赖以生存的环境，我们应该共同采取措施，防止温室效应进一步增强；例如，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。。 【例2】（2026·河北石家庄·模拟预测）资源、能源利用和环境保护是人类共同关注的问题。下列说法错误的是（ ） A．化工厂可通过加高烟囱排放废气达到环保目的 B．煤、石油、天然气是不可再生的化石能源 C．将CO2作为资源进一步利用是实现碳中和的有效方法 D．氢气是一种清洁高能燃料 【即练3】（2026·湖南长沙·一模）“低碳行动与可持续发展”已成为全球共识，我国力争在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。化学兴趣小组在老师的协助下开项目式探究。 任务一：自然界“碳循环” (1)图1生物圈中，二氧化碳通过________转化为葡萄糖（）。 任务二：实验室“捕碳” 小组同学设计了如下实验，认识到可以利用水或碱溶液“捕集”二氧化碳。 (2)如图2甲所示，分别加入等体积的水和氢氧化钠溶液，不断振荡，容器内二氧化碳的浓度降低情况如图2乙所示。图2乙中对应加入氢氧化钠溶液的曲线是________（填字母）。 (3)已知：①如图3实验条件下，溶液的，溶液的； ②溶液能与、进一步反应生成。 实验装置如图3甲所示，装置C中溶液随时间变化如图3乙所示，则50s时装置C溶液中的溶质是________。 任务三：实践中“封碳” (4)封存是将捕集到的气态压入地层深处或注入海底。加压“封存”过程中，二氧化碳由气态转变为液态或固态，请你从微观角度解释该变化：________。 任务四：智慧“用碳” 小组同学通过查阅资料，了解到我国某研究团队研制的Cu-CuI复合催化剂，实现了二氧化碳高效制备乙烯（），如图4为反应的微观示意图。 (5)该反应中，两种生成物分子的个数比为________。 任务五：设计低碳行动方案 (6)在老师指导下，同学们初步确定低碳行动方案如下： 低碳途径 个人行为 国家工程 减少排放 ________ 加快能源转型 增加吸收 种花、种树等 积极实施碳汇 【即练4】（23-24九年级下·湖南永州·期中）为应对全球气候危机，中国宣布将提高“国家自主贡献”力度，力争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。 (1)由此“十四五”规划纲要中提出了重点控制化石能源消费的能源战略。下列不属于化石能源的是 。 A．煤 B．石油 C．风能 D．天然气 (2)我国科研人员研制出一种新型多功能复合催化剂，在这种催化剂作用下，二氧化碳可以转化为汽油，转化过程如下图所示。 已知X是一种单质，在一定条件下，I中反应生成的另外一种物质为生活中常见的氧化物，则X是_____(填化学式)。 (3)碳中和必须做好“加减法”，一手减少二氧化碳等温室气体排放。一手发展碳捕集和封存技术等，实现排放量和吸收量的平衡。碳捕捉技术(CCUS)常用NaOH溶液来捕捉二氧化碳，工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)。 上述转化关系中可以循环使用的物质是____ 、_____（填化学式） 1．（2025·广东清远·一模）设计低碳行动方案。以下方案不合理的是（ ） A．禁止使用化石能源 B．大力提倡植树造林 C．推广使用节能家电 D．开发低成本碳捕集技术 2．（23-24九年级上·湖北黄石·阶段检测）为使我国能在2060年前实现“碳中和”，下列做法不可取的是（ ） A．工业废气高空排放 B．开发清洁能源 C．沙漠上多植树种草 D．车辆尾气处理后排放 3．（25-26九年级上·江西吉安·阶段检测）结合下图分析，下列说法错误的是（ ） A．植物光合作用是自然界吸收二氧化碳的主要途径 B．化石燃料燃烧是氧气参与二氧化碳循环的唯一途径 C．二氧化碳在自然界中的循环主要是通过化学变化实现的 D．增大气体压强有利于海水吸收更多的二氧化碳 4．（2026·河南信阳·二模）能源的利用和发展关乎社会的发展。下列说法正确的是（ ） A．燃料充分燃烧，能节约资源，减少污染 B．在化学反应中只有燃烧反应才能放出热量 C．煤、石油、天然气属于可再生能源 D．加大化石燃料的开发，以满足不断增长的能源需求 5．（2026·山东淄博·二模）关于碳循环和氧循环，下列说法正确的是（ ） A．循环过程中只有物理变化，没有化学变化 B．循环过程中碳、氧元素的种类和质量均不变 C．空气中氧气越多，越有利于动植物生存 D．碳循环和氧循环是两个独立的过程，没有关联 6．（2026·广东肇庆·二模）一定条件下，CO2经光催化转化为CH4的反应机理如图1。催化剂的催化效率和CH4的生成速率随温度的变化关系如图2。下列说法不正确的是 （ ） A．该转化助力“碳中和”目标实现 B．从能耗角度分析，该反应的适宜温度为250℃ C．参加反应的CO2与生成的O2质量比为11∶8 D．在100～400℃范围内，催化剂的催化效率先增大后减小 7．（2026·江苏苏州·三模）“氧循环”和“碳循环”是自然界存在的重要循环。下列关于碳、氧循环的认识不正确的是（ ） A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指碳元素 B．微粒观：植物的光合作用会使自然界中的氧原子总数增多 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．守恒观：碳、氧循环过程中各元素质量守恒 8．（2026·广东江门·二模）小组同学设计了水草鱼缸的二氧化碳自动补给装置如图所示。下列说法错误的是（ ） A．乙瓶中的水既可以净化二氧化碳，也可以观察二氧化碳的产生速率 B．乙瓶中液体滴加紫色石蕊溶液后会变成红色 C．为使水草更好地生长，导管口应置于水草鱼缸内“2”处 D．在光照下，水草鱼缸内能实现动植物生存所需要的碳氧循环 9．（2026·湖南长沙·模拟预测）碳捕集利用与封存技术是实现“碳中和”的有效方式。湖南积极参与国家CCUS(碳捕集利用与封存)标准体系建设，2026年7月1日起将实施一批新的CCUS国家标准，涵盖捕集、输送、封存等环节。下列说法正确的是（ ） A．二氧化碳是一种空气污染物 B．捕集二氧化碳后可以有效减少酸雨形成 C．自然界消耗二氧化碳的途径有动植物的呼吸作用 D．二氧化碳能用作气体肥料 10．（2026·山东淄博·一模）自然界中存在着“水循环”“碳循环”“氧循环”三大循环。下列说法错误的是（ ） A．三大循环过程中元素守恒，而碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生 B．水的天然循环既实现了水的自身净化，又完成了水资源的重新分配 C．碳、氧循环有利于维持大气中二氧化碳和氧气含量的相对稳定 D．水的天然循环过程中降温结冰后水分子静止不动 11．（25-26九年级下·山东淄博·期中）人工智能（AI）深度融入科学研究与生活实践，下列说法不正确的是（ ） A．AI模拟反应条件合成药物，用来抑制细菌和病毒 B．AI大数据和算法模拟，设计出能提高生成物质量的催化剂 C．AI模拟光合作用，研究将二氧化碳、水转化为有机物 D．AI精准调控温度、pH等，优化发酵产品的工艺 12．（25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）如图所示，“氧循环”和“碳循环”是自然界中的重要循环。下列说法错误的是（ ） A．大气中的二氧化碳含量上升，会导致温室效应增强，全球气候变暖 B．碳、氧循环过程中各元素质量守恒 C．化石燃料的燃烧会使自然界中的氧原子总数减少 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 13．（25-26八年级下·黑龙江大庆·期中）化学观念和科学思维是化学学科核心素养的重要内容。下列认识不正确的是（ ） A．守恒观：化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不变，所以反应前后物质的总质量不变 B．微粒观：金刚石、石墨、C60，均是由碳原子构成的单质 C．转化观：“碳循环”和“氧循环”有利于维持大气中二氧化碳和氧气含量的相对稳定 D．组成观：物质都是由元素组成的 14．（24-25八年级下·山东泰安·期末）“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)关于三大重要循环，下列说法不正确的是_____（填字母序号）。 A．变化观：“水循环”主要是由于水分子的运动引起的 B．守恒观：每个人都在参与碳、氧循环，循环过程中各元素守恒 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：绿色植物的光合作用能使自然界中的氧原子总数增加 (2)“碳循环”和“碳中和”中的“碳”，含义_____（填“相同”或“不相同”）。图中①至⑧消耗氧气的途径有_____（填序号）。 (3)对比①⑥可知，同样是二氧化碳和水反应，产物不同的原因是_____。 (4)关于煤、石油和天然气等三大化石燃料，下列说法错误的是_____（填字母序号）。 A．化石燃料都是混合物，均属于不可再生能源 B．属于化合物，点燃前需检验其纯度 C．开发太阳能、氢能等新型能源有利于减少二氧化碳的排放量 D．煤燃烧时排放出等气体，其中能引发酸雨的气体有和 15．（2025·广东江门·二模）化石燃料的燃烧、森林砍伐和工业发展等造成CO2过度排放已成为全球性问题。将CO2转化为高附加值燃料或化学品已被认为是缓解能源短缺和温室效应等问题最有前景的方法。 上海科研团队成功开发出一种用锌修饰的氮化镓（Zn﹣GaN）纳米线催化剂，实现了人工光合作用下CO2高效转化为甲烷，原理与反应部分路径图如图1，助力实现碳中和。团队通过大量实验证明，产生甲烷速率的影响因素如图2。（摘自Science Bulletin） 依据上文，回答问题： (1)造成CO2过度排放的原因_________。 (2)图1发生的化学反应方程式_________。 (3)由图2推测，该实验至少设置_________组对照实验；光照越强，催化作用越_________（填“强”或“弱”），提高甲烷产生速率的方法有_________（写一条）。 (4)实现上述转化的意义是_________（写一条）。 16．（25-26九年级上·湖北武汉·期末）二氧化碳的捕集和资源化利用，对实现可持续发展具有重要意义。中科院大连化学物理研究所科研团队研发的“液态太阳燃料合成”项目的工艺流程如图1所示： 已知：“捕集”发生的反应为： 回答下列问题： (1)“电解”步骤涉及的能量形式转化为：太阳能→电能→________能。 (2)“合成”所发生反应的化学方程式为________（注明“一定条件”）。 (3)流程中可循环利用的物质有________。 (4)流程中体现可持续发展理念的内容有________（写出1点）。 (5)实验发现，用一定量吸收，其它条件不变，从时刻开始，的消耗速率逐渐减慢，最后CaO基本失效（如图2），推测失效的可能原因是________。 17．（25-26九年级上·河北秦皇岛·期末）CO2等温室气体的大量排放加剧了温室效应，因此控制CO2的排放对于减缓温室效应具有重要的意义。如图为富氧燃烧技术的工艺流程图，富氧燃烧技术产生的烟气中，CO2的浓度高达95%，不需要分离可直接液化回收，有效地减少了CO2的排放。 (1)设备1的作用是分离液态空气，利用的原理是氮气和氧气的________不同。 (2)设备2中加入的煤要提前粉碎，目的是________，设备2中主要发生反应的化学方程式为________。 (3)在液化处理以CO2为主的烟气时，SO2也被液化回收，这样又可以缓解________的环境问题。 (4)为了控制大气中CO2的含量，以下建议可行的是________（填序号）。 A．开发太阳能、水能、风能、地热能等清洁能源 B．禁止使用化石燃料 C．大量植树造林，禁止乱砍滥伐 D．大力发展公共交通 18．（24-25九年级下·辽宁抚顺·阶段检测）“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)从物质变化和分子的角度看，水循环与另外两种循环有本质的区别是： 。 (2)自然界“氧循环”过程中消耗氧气的主要途径有动植物的呼吸和 。从微观的角度解释为什么氧气和臭氧的性质不同 。 (3)自然界中的碳循环主要是通过二氧化碳来实现的。图中消耗二氧化碳的途径有 (填数字序号)。近年来，大气中二氧化碳含量增加，导致温室效应，因此人类要积极采取措施维持循环体系中二氧化碳的相对平衡。 (4)氧循环和水循环都是自然界中的重要循环。关于氧循环与水的天然循环说法正确的是_________。 ①氧循环指得是氧气的循环，主要是物理变化； ②水的天然循环是通过水的三态变化实现的； ③呼吸作用和燃料燃烧都是氧气的消耗途径； ④水的天然循环是自然界中水分子运动的结果； ⑤绿色植物的光合作用能使自然界中的氧原子总数增加 A．②③④ B．①②③④ C．②③④⑤ D．①②③④⑤ 19．（25-26八年级下·上海·阶段检测）“水循环”“氧循环”和“碳循环”是自然界存在的三大重要循环，图1、图2是自然界中碳、氧循环简图，图3是水循环简图，结合你所学的化学知识回答下面有关问题： (1)从物质变化的角度看，三大循环中有一种循环与另外两种循环有本质的区别，这一循环是___________，你的依据是___________。 (2)在碳、氧循环简图中，转化1都是消耗二氧化碳的途径： ①图1中，转化1表示水吸收二氧化碳的过程，写出该反应的文字表达式___________。 ②图1、图2中的转化1分别发生的两个化学反应的反应物相同，但产物却完全不同，原因是___________。 (3)下列关于三大循环的说法中正确的是___________。(不定项) A．植物的光合作用使空气中的氧气含量逐年提升 B．每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指二氧化碳 C．水的天然循环是通过其三态变化实现的 D．水的天然循环实现了水资源的重新分配 20．（2026·福建泉州·一模）我国提出了“双碳”目标，碳减排和碳循环是实现该目标的主要路径。 (1)综合各学科知识。回顾并梳理自然界中的碳循环过程如下图。 ①生物圈中，转化为(葡萄糖)的主要途径是___________。 ②水圈中，吸收的反应的化学方程式为___________。 ③岩石圈中，碳酸钙与和水反应转化为碳酸氢钙，该反应属于___________(选填“化合”“分解”或“复分解”)反应。 (2)在镍基双金属催化剂作用下，与发生重整反应生成两种气体燃料，其反应的微观示意图如下图所示。 ①生成的两种气体燃料是___________。 ②随着反应进行，催化剂的催化能力因其表面积碳而下降。若要恢复催化剂的催化能力，可适当增加原料气中的___________。 (3)低碳生活从我做起。你的低碳行动是___________(写一条即可)。 21．（2026·陕西商洛·一模）同学们进行了“基于碳中和理念设计低碳行动方案”的跨学科实践活动。 任务一：说碳。 (1)下列做法不符合“低碳行动”的是________（填字母）。 A．多使用一次性餐具 B．乘坐公共交通工具出行 C．及时关闭不使用的电器 任务二：固碳。 (2)可利用绿色植物的________作用，吸收，释放。 (3)某基地通过一定技术将二氧化碳压缩存入地下，实现二氧化碳的封存。从微观角度分析，这一技术能够实现的原因是分子间有________。 任务三：用碳。 我国科研人员研究出二氧化碳转化为工业原料甲酸（HCOOH）的新方法，反应的微观示意图如图所示。 (4)该反应中共有________种氧化物。保持丁化学性质的最小粒子是________（填化学符号）。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第16讲 自然界中的碳循环 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.能利用二氧化碳的性质分析、说明其对自然界和人类生产生活的影响； 2.能以自然界中的碳循环为例，认识物质在自然界中可以相互转化及其对维持人类生活与生态平衡的重要意义； 3.了解“碳达峰”“碳中和”目标，形成资源回收、保护环境的意识。 4.能初步形成资源回收、保护环境的意识，践行节能减排、绿色低碳的生活方式。 预习重点 1.自然界中二氧化碳的产生途径与消耗途径。 2.碳循环对维持生态平衡的意义。 3.温室效应的成因及应对策略。 预习难点 1.理解碳循环过程中各环节之间的相互作用关系。 2.从科学角度分析与评价应对碳循环失衡的策略。 情｜境｜启｜思 问题1：对比约270年前（工业革命前）与当前大气中二氧化碳的含量。 设问：“同学们，从这张图中，你们发现了什么变化？大气中二氧化碳的浓度为什么会在短短数百年间上升？这多出来的二氧化碳去了哪里，又来自何方？” 问题2：太阳光穿过大气层到达地面，地面辐射的热量部分被大气中的二氧化碳等温室气体吸收，导致地球温度升高。 设问：“大家有没有想过，为什么月球离太阳的距离和地球差不多，但昼夜温差却高达三百多度，而地球的温度却相对适宜？这与大气中的什么成分有关？二氧化碳扮演了什么角色？” 问题3：“原来，自然界本身就存在一套调节二氧化碳的‘天平’！请同学们观察，天平的左右两端分别是什么？如果其中一边发生了变化，天平会怎样？” 问题4：一边是工厂林立的烟囱、拥堵的汽车排放尾气，另一边是森林被大面积砍伐。 设问：“现在，我们再把人类活动放到这个天平上。请同学们思考，工业革命以来，人类哪些行为给这个碳循环天平增加了新的‘砝码’？这些行为如何导致了图一中二氧化碳浓度的上升？” 深｜研｜精｜炼 知识点01 自然界中的二氧化碳 自然界中的二氧化碳 1、自然界的二氧化碳循环：大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物通过光合作用吸收，转变为氧气；然后通过生物或地质过程以及人类活动（例如，生物呼吸、岩石圈中的碳酸盐分解或酸化、可燃物燃烧和物质缓慢氧化等），又以二氧化碳的形式返回大气中。 （1）产生二氧化碳：动植物呼吸、化石燃料的燃烧等。 （2）消耗二氧化碳：植物的光合作用吸收二氧化碳并放出氧气，海水吸收二氧化碳。 2、二氧化碳对人体健康的影响 二氧化碳本身没有毒性，但空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体产生一定的影响，例如，久未开启的菜窖和深井中二氧化碳含量可能较高，人在进入之前要检测其中的二氧化碳含量，避免损害健康。人群密集的地方，应注意通风换气。 空气中二氧化碳的体积分数 对人体的影响 1%  气闷、头晕、心悸 4%∼5%  气喘、头痛、眩晕 8% 以上 神志不清，呼吸逐渐停止，以致死亡 3、 二氧化碳对环境的影响 (1)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； (2)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。天 【特别提醒】 课外拓展： 地球上的碳——氧循环，是指碳和氧两种元素在大气圈、生物圈、水圈和岩石圈之间，通过一系列生物、物理和化学过程不断循环转化的过程。其核心环节是光合作用和呼吸作用——二者互为逆过程，共同维持着大气中氧气和二氧化碳浓度的相对稳定。 简单来说： ①植物进行光合作用，吸收空气中的二氧化碳和水，合成自身所需的有机物，同时向大气中释放氧气。 ②动植物进行呼吸作用，以及微生物分解有机物和化石燃料的燃烧，则消耗大气中的氧气，将碳以二氧化碳的形式重新释放回大气。 ③此外，大气中的部分二氧化碳会溶解于海水，或经过漫长的地质作用形成碳酸盐岩石（如石灰岩），将碳长期固定；而火山喷发等活动又会将岩石中的碳释放出来。 正是这种吸收与释放之间的动态平衡，构成了地球上生生不息的碳氧循环。然而，人类大量燃烧化石燃料和过度砍伐森林，打破了这一平衡，导致大气中二氧化碳浓度持续上升，引发温室效应等全球性环境问题。 【例1】（2026·甘肃平凉·一模）自然界中存在着“水循环”“碳循环”和“氧循环”三大循环。下列说法正确的是（ ） A．三大循环过程中元素守恒，元素的化合价不变 B．碳循环中的“碳”是指一氧化碳 C．水循环过程中发生的是化学变化 D．每个人都在参与碳循环和氧循环 【答案】D 【详解】A、三大循环过程中元素守恒，但存在元素化合价变化，如光合作用中氧元素化合价由-2价变为0价，错误； B、碳循环中的“碳”是指碳元素，不是一氧化碳，错误； C、水循环过程是水的固、液、气三态转化，无新物质生成，属于物理变化，错误； D、人体通过呼吸作用消耗氧气、排出二氧化碳，因此每个人都在参与碳循环和氧循环，正确。 【即练1】（2026·云南文山·一模）碳达峰碳中和绿色发展论坛，让人们切身体会到了双碳理念的重要性。自然界中碳循环、氧循环如图所示，下列说法正确的是（ ） A．植物呼吸作用放出氧气 B．氧元素未参与自然界中的碳循环过程 C．光合作用可将大气中的全部吸收 D．碳、氧循环失衡会导致人类生存环境恶化 【答案】D 【详解】A、植物呼吸作用放出二氧化碳，吸收氧气，错误。 B、氧元素参与了自然界中的碳循环，错误。 C、植物光合作用只能吸收部分，不能全部吸收，错误。 D、碳、氧循环失衡会导致温室效应等环境问题，正确。 【即练2】（2026·湖南·模拟预测）我国提出努力争取2060年前实现碳中和，充分体现了解决气候问题的大国担当，兴趣小组以“助力碳中和”为主题，设计并开展了如下项目式学习。 (1)“碳”循环。从碳循环视角看，会导致大气中二氧化碳含量增多的原因有______（写1个）。 (2)“碳”吸收。假如一棵树平均每天最多吸收二氧化碳，私家车消耗1升汽油约排放二氧化碳。某人上下班开车消耗3升汽油，则需要一棵树______天来吸收这些汽油的碳排放量。 (3)“碳”转化。如图2是生产二氧化碳并利用，最终进行捕获吸收的转化关系图（部分生成物略去）。 ①在过程Ⅱ中消耗和生成的分子个数比为，则的化学式为______。 ②过程Ⅲ中发生反应的化学方程式为______。 【答案】(1)化石燃料的燃烧（合理即可） (2)5 (3) 【详解】（1）由图1碳循环可知，化石燃料燃烧、动植物呼吸、微生物分解作用都会向大气排放二氧化碳，任选其一即可。 （2）先计算总排放量：，再计算天数：。 （3）①根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变，1个含1个、2个，2个含2个、2个，因此X需提供1个，化学式为。 ②过程Ⅲ为加热条件下一氧化碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳，配平得到对应方程式。 知识点02 碳达峰碳中和目标的实现 碳达峰碳中和目标的实现 1．中国担当——“双碳”目标：二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。  2．低碳行动的措施 控制大气中二氧化碳的含量，防止温室效应进一步增强。 (1)世界各国签署限制二氧化碳排放的国际公约，并严格执行； 《巴黎协定》的长期目标是将本世纪全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃度以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5℃以内。  (2)减少使用化石燃料，更多地利用太阳能、风能等清洁能源； (3)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； (4)大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林； (5)采用物理、化学等方法，捕集、利用与封存二氧化碳。 二氧化碳的捕集、利用与封存，是指将排放源产生的二氧化碳捕获、压缩后，作为工业原料利用，或输送到选定地点长期封存，而不是释放到大气中。这一过程主要利用了二氧化碳的物理性质和化学性质。 【特别提醒】 教材拓展：现在地球上气温越来越高，主要是因为二氧化碳增多造成的，因为二氧化碳就像温室的玻璃或塑料薄膜那样，具有保温的作用，使地面吸收的太阳光的热量不易散失，从而使全球变暖，这种现象叫温室效应。 除二氧化碳外，现在这一群体的成员越来越多，还有臭氧、甲烷、氟氯代烷--氟利昂等，使温度升高，近100年，全球气温升高0.6℃，照这样下去，预计到21世纪中叶，全球气温将升高1.5-4.5℃；还有，海平面升高也是二氧化碳增多造成的，近100年，海平面上升14厘米，到21世纪中叶，海平面将会上升25-140厘米，海平面的上升，亚马逊雨林将会消失，两极海洋的冰块也将全部融化，淹没部分沿海城市，以及使土地沙漠化、农业减产等。 虽然大气中的水蒸气、云量、颗粒物有可能抵消温室效应，但对温室效应及其长期影响还需要人们进一步研究；为了保护人类赖以生存的环境，我们应该共同采取措施，防止温室效应进一步增强；例如，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。。 【例2】（2026·河北石家庄·模拟预测）资源、能源利用和环境保护是人类共同关注的问题。下列说法错误的是（ ） A．化工厂可通过加高烟囱排放废气达到环保目的 B．煤、石油、天然气是不可再生的化石能源 C．将CO2作为资源进一步利用是实现碳中和的有效方法 D．氢气是一种清洁高能燃料 【答案】A 【详解】A、化工厂加高烟囱排放废气，只是将废气排到高空中，并没有减少废气中污染物的含量，不能从根本上达到环保目的，该说法错误； B、煤、石油、天然气是古代生物遗体经过漫长地质年代形成的，在短期内不能再生，属于不可再生的化石能源，该说法正确； C、将CO2作为资源进一步利用，比如用于生产化工产品等，可减少大气中二氧化碳的含量，是实现碳中和的有效方法，该说法正确； D、氢气燃烧只生成水，无污染，且热值高，是一种清洁高能燃料，该说法正确。 故选A。 【即练3】（2026·湖南长沙·一模）“低碳行动与可持续发展”已成为全球共识，我国力争在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。化学兴趣小组在老师的协助下开项目式探究。 任务一：自然界“碳循环” (1)图1生物圈中，二氧化碳通过________转化为葡萄糖（）。 任务二：实验室“捕碳” 小组同学设计了如下实验，认识到可以利用水或碱溶液“捕集”二氧化碳。 (2)如图2甲所示，分别加入等体积的水和氢氧化钠溶液，不断振荡，容器内二氧化碳的浓度降低情况如图2乙所示。图2乙中对应加入氢氧化钠溶液的曲线是________（填字母）。 (3)已知：①如图3实验条件下，溶液的，溶液的； ②溶液能与、进一步反应生成。 实验装置如图3甲所示，装置C中溶液随时间变化如图3乙所示，则50s时装置C溶液中的溶质是________。 任务三：实践中“封碳” (4)封存是将捕集到的气态压入地层深处或注入海底。加压“封存”过程中，二氧化碳由气态转变为液态或固态，请你从微观角度解释该变化：________。 任务四：智慧“用碳” 小组同学通过查阅资料，了解到我国某研究团队研制的Cu-CuI复合催化剂，实现了二氧化碳高效制备乙烯（），如图4为反应的微观示意图。 (5)该反应中，两种生成物分子的个数比为________。 任务五：设计低碳行动方案 (6)在老师指导下，同学们初步确定低碳行动方案如下： 低碳途径 个人行为 国家工程 减少排放 ________ 加快能源转型 增加吸收 种花、种树等 积极实施碳汇 【答案】(1)光合作用 (2)b (3)、 (4)分子间间隔变小 (5)1:3/3:1 (6)绿色出行、节约用电等 【详解】（1）图1生物圈中，二氧化碳通过光合作用转化为葡萄糖； （2）二氧化碳在水中溶解度较小，而氢氧化钠能与二氧化碳发生化学反应，相同条件下氢氧化钠吸收二氧化碳更多，容器内二氧化碳浓度下降更快更低，因此对应曲线b； （3）二氧化碳通入氢氧化钠溶液，先生成碳酸钠（，pH≈11.6），继续通入二氧化碳，碳酸钠会和二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠（，pH≈8.3），50s时溶液pH在8.3~11.6之间，说明同时存在碳酸钠和碳酸氢钠，因此溶质为、； （4）从微观角度看，加压时二氧化碳分子间间隔变小，因此由气态转变为液态或固态； （5）根据微观示意图可知，该反应是二氧化碳和水在Cu-CuI复合催化剂作用下反应生成乙烯和氧气，反应的化学方程式为：，该反应中，两种生成物分子的个数比为C2H4:H2O=1:3； （6）个人减少二氧化碳排放的行为，符合低碳理念即可，例如绿色出行、节约用电等。 【即练4】（23-24九年级下·湖南永州·期中）为应对全球气候危机，中国宣布将提高“国家自主贡献”力度，力争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。 (1)由此“十四五”规划纲要中提出了重点控制化石能源消费的能源战略。下列不属于化石能源的是 。 A．煤 B．石油 C．风能 D．天然气 (2)我国科研人员研制出一种新型多功能复合催化剂，在这种催化剂作用下，二氧化碳可以转化为汽油，转化过程如下图所示。 已知X是一种单质，在一定条件下，I中反应生成的另外一种物质为生活中常见的氧化物，则X是_____(填化学式)。 (3)碳中和必须做好“加减法”，一手减少二氧化碳等温室气体排放。一手发展碳捕集和封存技术等，实现排放量和吸收量的平衡。碳捕捉技术(CCUS)常用NaOH溶液来捕捉二氧化碳，工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)。 上述转化关系中可以循环使用的物质是____ 、_____（填化学式） 【答案】(1)C (2)H2 (3) NaOH CaO 【详解】（1）煤、石油、天然气属于化石燃料，风能不属于化石能源，故选C； （2）由Ⅱ可知生成物中含有碳氢元素，所以反应物中一定含有碳氢元素，一氧化碳只能提供碳、氧元素，故X一定含有氢元素，又因为X为单质，故X为氢气，化学式为：H2； （3）由图可知，氢氧化钠和氧化钙既是反应物，又是生成物，可以循环利用。 1．（2025·广东清远·一模）设计低碳行动方案。以下方案不合理的是（ ） A．禁止使用化石能源 B．大力提倡植树造林 C．推广使用节能家电 D．开发低成本碳捕集技术 【答案】A 【详解】A、化石燃料的使用可以产生大量的二氧化碳，应该合理使用化石燃烧，禁止使用化石燃料是不现实的，故A符合题意； B、大力提倡植树造林，利用植物的光合作用可以有效的吸收空气中的二氧化碳，符合低碳的理念，故B不符合题意； C、推广使用节能家电，减少化石燃料的使用，可以有效的减少二氧化碳的生成，符合低碳的理念，故C不符合题意； D、开发低成本碳捕集技术，能有效的减少大气中二氧化碳的含量，符合低碳的理念，故D不符合题意。 故选A。 2．（23-24九年级上·湖北黄石·阶段检测）为使我国能在2060年前实现“碳中和”，下列做法不可取的是（ ） A．工业废气高空排放 B．开发清洁能源 C．沙漠上多植树种草 D．车辆尾气处理后排放 【答案】A 【详解】A、工业废气高空排放，废气虽然排放到了高空中，还是会污染空气，符合题意； B、开发清洁能源，可以减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，实现“碳中和”，不符合题意； C、沙漠上多植树种草，可以改善空气质量，增加二氧化碳的吸收，有利于实现“碳中和”，不符合题意； D、车辆尾气处理后排放，可以减少污染物的排放，保护环境，不符合题意。 故选A。 3．（25-26九年级上·江西吉安·阶段检测）结合下图分析，下列说法错误的是（ ） A．植物光合作用是自然界吸收二氧化碳的主要途径 B．化石燃料燃烧是氧气参与二氧化碳循环的唯一途径 C．二氧化碳在自然界中的循环主要是通过化学变化实现的 D．增大气体压强有利于海水吸收更多的二氧化碳 【答案】B 【详解】A、植物光合作用是自然界吸收二氧化碳的主要途径，故说法正确； B、动植物的呼吸也是氧气参与二氧化碳循环的途径，故说法错误； C、生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从空气中吸收二氧化碳，经光合作用转化为葡萄糖，并放出氧气有新物质生成，属于化学变化，故说法正确； D、增大压强能使二氧化碳溶解度增大，有利于海水吸收二氧化碳，故说法正确； 故选B 4．（2026·河南信阳·二模）能源的利用和发展关乎社会的发展。下列说法正确的是（ ） A．燃料充分燃烧，能节约资源，减少污染 B．在化学反应中只有燃烧反应才能放出热量 C．煤、石油、天然气属于可再生能源 D．加大化石燃料的开发，以满足不断增长的能源需求 【答案】A 【详解】A、燃料充分燃烧，能节约资源，减少一氧化碳等污染，故A说法正确； B、在化学反应中不是只有燃烧反应才能放出热量，例如氧化钙和水反应生成氢氧化钙，会放出热量，镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，也会放出热量，故B说法不正确； C、煤、石油、天然气属于三大化石燃料，在短期内不能得到补充，属于不可再生能源，故C说法不正确； D、化石燃料是不可再生能源，加大化石燃料的开发，不利于能源的保护，且会加重环境污染，故D说法不正确。 故选：A。 5．（2026·山东淄博·二模）关于碳循环和氧循环，下列说法正确的是（ ） A．循环过程中只有物理变化，没有化学变化 B．循环过程中碳、氧元素的种类和质量均不变 C．空气中氧气越多，越有利于动植物生存 D．碳循环和氧循环是两个独立的过程，没有关联 【答案】B 【详解】A.循环过程中存在光合作用、呼吸作用等有新物质生成的反应，属于化学变化，因此循环中有化学变化，错误。 B.根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类、质量均不改变，碳、氧循环本质是碳、氧元素在不同物质间的转化，因此元素种类和总质量均不变，正确。 C.氧气浓度过高会导致动植物氧中毒，并非氧气越多越有利于生存，错误。 D.两个循环相互关联，例如光合作用同时参与两类循环：消耗二氧化碳（碳循环）、产生氧气（氧循环），并非独立过程，错误。 6．（2026·广东肇庆·二模）一定条件下，CO2经光催化转化为CH4的反应机理如图1。催化剂的催化效率和CH4的生成速率随温度的变化关系如图2。下列说法不正确的是 （ ） A．该转化助力“碳中和”目标实现 B．从能耗角度分析，该反应的适宜温度为250℃ C．参加反应的CO2与生成的O2质量比为11∶8 D．在100～400℃范围内，催化剂的催化效率先增大后减小 【答案】C 【分析】根据反应机理，反应物为和，生成物为和，配平得：。 【详解】A.反应消耗，可降低大气中含量，助力“碳中和”目标，正确。 B.250℃时催化剂催化效率最高，反应速率快、加热能耗低，为反应适宜温度，正确。 C.参加反应的与生成的质量比为，不是11:8，错误。 D.由图2可知，100~400℃范围内催化剂催化效率先随温度升高而增大，250℃达到峰值后逐渐减小，正确。 7．（2026·江苏苏州·三模）“氧循环”和“碳循环”是自然界存在的重要循环。下列关于碳、氧循环的认识不正确的是（ ） A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指碳元素 B．微粒观：植物的光合作用会使自然界中的氧原子总数增多 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．守恒观：碳、氧循环过程中各元素质量守恒 【答案】B 【详解】A.人体通过呼吸作用消耗氧气、释放二氧化碳，参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”指代碳元素而非碳单质，表述正确； B.所有化学反应均遵循质量守恒定律，满足，反应前后原子的种类、数目、质量均不变，即同种原子数目满足，光合作用属于化学变化，氧原子仅在反应物和生成物之间转化，总数不会增多，表述错误； C.碳、氧循环中，光合作用消耗二氧化碳、产生氧气，呼吸作用、化石燃料燃烧等消耗氧气、产生二氧化碳，可维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，表述正确； D.化学变化过程中元素种类、质量均守恒，碳、氧循环的转化均为化学变化，各元素质量守恒，表述正确。 8．（2026·广东江门·二模）小组同学设计了水草鱼缸的二氧化碳自动补给装置如图所示。下列说法错误的是（ ） A．乙瓶中的水既可以净化二氧化碳，也可以观察二氧化碳的产生速率 B．乙瓶中液体滴加紫色石蕊溶液后会变成红色 C．为使水草更好地生长，导管口应置于水草鱼缸内“2”处 D．在光照下，水草鱼缸内能实现动植物生存所需要的碳氧循环 【答案】C 【详解】A. 甲装置制取的CO2中混有挥发的HCl杂质，乙瓶的水可溶解HCl净化CO2，同时通过观察乙瓶中气泡的产生快慢，可判断CO2的生成速率，正确。 B. CO2能和水发生反应，生成的碳酸呈酸性，可使紫色石蕊溶液变红，正确。 C. CO2需要溶解在水中才能被水草吸收利用，若导管口置于水面处的“2”位置，大部分CO2会直接逸散到空气中，无法充分溶于水供给水草，因此该说法错误。 D. 光照下，水草进行光合作用吸收CO2、释放O2，鱼缸内的动物进行呼吸作用消耗O2、释放CO2，可实现动植物生存所需的碳氧循环，正确。 9．（2026·湖南长沙·模拟预测）碳捕集利用与封存技术是实现“碳中和”的有效方式。湖南积极参与国家CCUS(碳捕集利用与封存)标准体系建设，2026年7月1日起将实施一批新的CCUS国家标准，涵盖捕集、输送、封存等环节。下列说法正确的是（ ） A．二氧化碳是一种空气污染物 B．捕集二氧化碳后可以有效减少酸雨形成 C．自然界消耗二氧化碳的途径有动植物的呼吸作用 D．二氧化碳能用作气体肥料 【答案】D 【详解】A.二氧化碳是空气的正常组成成分，不属于空气污染物。 B.酸雨由二氧化硫、氮氧化物等过量排放导致，二氧化碳过量主要引发温室效应，捕集二氧化碳无法减少酸雨形成。 C.动植物呼吸作用消耗氧气、产生二氧化碳，自然界消耗二氧化碳的主要途径是植物的光合作用。 D.二氧化碳是植物光合作用的原料，适量补充二氧化碳可提升光合效率，因此可用作气体肥料。 10．（2026·山东淄博·一模）自然界中存在着“水循环”“碳循环”“氧循环”三大循环。下列说法错误的是（ ） A．三大循环过程中元素守恒，而碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生 B．水的天然循环既实现了水的自身净化，又完成了水资源的重新分配 C．碳、氧循环有利于维持大气中二氧化碳和氧气含量的相对稳定 D．水的天然循环过程中降温结冰后水分子静止不动 【答案】D 【详解】A. 所有变化过程都遵循元素守恒；碳循环、氧循环过程中存在光合作用、呼吸作用等有新物质生成的变化，属于化学变化，正确。 B. 水的天然循环通过蒸发、沉降、降水等过程，既可以除去水中部分杂质实现水的自身净化，也可以通过降水完成水资源的重新分配，正确。 C. 碳、氧循环通过二氧化碳、氧气的消耗和生成过程，有利于维持大气中二者含量的相对稳定，正确。 D. 分子总是在不断运动的，水结冰后水分子仍在不断运动，并非静止不动，错误。 11．（25-26九年级下·山东淄博·期中）人工智能（AI）深度融入科学研究与生活实践，下列说法不正确的是（ ） A．AI模拟反应条件合成药物，用来抑制细菌和病毒 B．AI大数据和算法模拟，设计出能提高生成物质量的催化剂 C．AI模拟光合作用，研究将二氧化碳、水转化为有机物 D．AI精准调控温度、pH等，优化发酵产品的工艺 【答案】B 【详解】A. AI可通过模拟反应条件辅助合成抑制细菌、病毒的药物，该应用符合实际科研方向，说法正确； B. 催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量，生成物质量由参与反应的反应物质量决定，说法错误； C. 光合作用的反应物为二氧化碳和水，产物为有机物和氧气，可通过AI模拟该过程研究转化，说法正确； D. 发酵过程需要适宜的温度、pH等反应条件，AI可精准调控上述条件，优化发酵产品的生产工艺，说法正确。 12．（25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）如图所示，“氧循环”和“碳循环”是自然界中的重要循环。下列说法错误的是（ ） A．大气中的二氧化碳含量上升，会导致温室效应增强，全球气候变暖 B．碳、氧循环过程中各元素质量守恒 C．化石燃料的燃烧会使自然界中的氧原子总数减少 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 【答案】C 【详解】A.二氧化碳是主要温室气体，大气中二氧化碳含量上升会加剧温室效应，导致全球气候变暖，正确。 B.碳、氧循环中的变化都遵循质量守恒定律，反应前后各元素的质量保持守恒，正确。 C.根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目、质量均不变。化石燃料燃烧属于化学变化，氧原子只是从单质形态转化为化合物形态，自然界中氧原子总数不会减少，错误。 D.碳、氧循环通过光合作用、呼吸作用、化石燃料燃烧等过程实现氧气和二氧化碳的相互转化，可维持大气中二者含量的相对稳定，正确。 13．（25-26八年级下·黑龙江大庆·期中）化学观念和科学思维是化学学科核心素养的重要内容。下列认识不正确的是（ ） A．守恒观：化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不变，所以反应前后物质的总质量不变 B．微粒观：金刚石、石墨、C60，均是由碳原子构成的单质 C．转化观：“碳循环”和“氧循环”有利于维持大气中二氧化碳和氧气含量的相对稳定 D．组成观：物质都是由元素组成的 【答案】B 【详解】A、质量守恒定律的微观本质就是化学反应前后原子的种类、数目、质量均不改变，因此反应前后所有物质的总质量守恒，该认识正确； B、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的碳单质，但C60是由C60分子构成的，每个C60分子由60个碳原子构成，并非直接由碳原子构成，该认识错误； C、碳循环、氧循环过程中，光合作用消耗二氧化碳产生氧气，呼吸作用、化石燃料燃烧等消耗氧气产生二氧化碳，可维持大气中二者含量的相对稳定，该认识正确； D、从宏观组成角度，所有物质均由元素组成，该认识正确。 14．（24-25八年级下·山东泰安·期末）“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)关于三大重要循环，下列说法不正确的是_____（填字母序号）。 A．变化观：“水循环”主要是由于水分子的运动引起的 B．守恒观：每个人都在参与碳、氧循环，循环过程中各元素守恒 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：绿色植物的光合作用能使自然界中的氧原子总数增加 (2)“碳循环”和“碳中和”中的“碳”，含义_____（填“相同”或“不相同”）。图中①至⑧消耗氧气的途径有_____（填序号）。 (3)对比①⑥可知，同样是二氧化碳和水反应，产物不同的原因是_____。 (4)关于煤、石油和天然气等三大化石燃料，下列说法错误的是_____（填字母序号）。 A．化石燃料都是混合物，均属于不可再生能源 B．属于化合物，点燃前需检验其纯度 C．开发太阳能、氢能等新型能源有利于减少二氧化碳的排放量 D．煤燃烧时排放出等气体，其中能引发酸雨的气体有和 【答案】(1)D (2) 不相同 ⑦⑧ (3)反应条件不同 (4)D 【详解】（1）A、“水循环”是水的固、液、气三态变化，主要是由于水分子的运动引起的，说法正确，不符合题意； B、每个人都要进行呼吸，吸收氧气并放出二氧化碳，因此每个人都在参与碳、氧循环，在碳、氧循环过程中各元素守恒，说法正确，不符合题意； C、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，说法正确，不符合题意； D、根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和数目不变，则绿色植物的光合作用不能使自然界中的氧原子总数增加，说法错误，符合题意。 故选：D； （2）“碳循环”中的“碳”是指碳元素，“碳中和”中的“碳”是指二氧化碳，故“碳循环”和“碳中和”中的“碳”的含义不相同； 图中①至⑧消耗氧气的途径有⑦呼吸、⑧燃烧； （3）①是二氧化碳与水反应生成碳酸，⑥是二氧化碳与水在光照的条件下，在叶绿体内反应生成葡萄糖和氧气，对比①⑥可知，同样是二氧化碳和水反应，产物不同的原因是反应条件不同； （4）A、煤、石油和天然气等三大化石燃料都含有多种物质，均属于混合物；煤、石油和天然气等三大化石燃料均在短期内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源，说法正确，不符合题意； B、甲烷是由多种元素组成的纯净物，属于化合物；甲烷具有可燃性，点燃前需检验其纯度，防止发生爆炸，说法正确，不符合题意； C、开发太阳能、氢能等新型能源有利于减少二氧化碳的排放量，说法正确，不符合题意； D、煤燃烧时排放出等气体，其中能引发酸雨的气体有和，说法错误，符合题意。 故选：D。 15．（2025·广东江门·二模）化石燃料的燃烧、森林砍伐和工业发展等造成CO2过度排放已成为全球性问题。将CO2转化为高附加值燃料或化学品已被认为是缓解能源短缺和温室效应等问题最有前景的方法。 上海科研团队成功开发出一种用锌修饰的氮化镓（Zn﹣GaN）纳米线催化剂，实现了人工光合作用下CO2高效转化为甲烷，原理与反应部分路径图如图1，助力实现碳中和。团队通过大量实验证明，产生甲烷速率的影响因素如图2。（摘自Science Bulletin） 依据上文，回答问题： (1)造成CO2过度排放的原因_________。 (2)图1发生的化学反应方程式_________。 (3)由图2推测，该实验至少设置_________组对照实验；光照越强，催化作用越_________（填“强”或“弱”），提高甲烷产生速率的方法有_________（写一条）。 (4)实现上述转化的意义是_________（写一条）。 【答案】(1)化石燃料的燃烧、森林砍伐、工业发展 (2) (3) 3 强 增加水蒸气含量（合理即可） (4)缓解温室效应/缓解能源短缺/助力实现碳中和 【详解】（1）化石燃料的燃烧、森林砍伐和工业发展等造成CO2过度排放已成为全球性问题。直接提取题干第一段明确给出的CO2过度排放的原因。 （2）反应物为CO2和H2O，生成物为CH4和O2，反应条件是光照和Zn-GaN催化剂，根据原子守恒配平得到反应方程式，该反应化学方程式为。 （3）D组为全条件对照组，分别与A（变量为水蒸气）、B（变量为催化剂）、C（变量为光照）形成3组对照实验； 从图2可知增加水蒸气、有合适的光照、使用合适的催化剂等都能提高甲烷产生速率，这里写一条可以是：增加水蒸气的量； （4）该反应将温室气体CO2转化为燃料甲烷，既可以减少大气中CO2含量缓解温室效应，也能获得燃料补充能源，符合碳中和的发展要求。 16．（25-26九年级上·湖北武汉·期末）二氧化碳的捕集和资源化利用，对实现可持续发展具有重要意义。中科院大连化学物理研究所科研团队研发的“液态太阳燃料合成”项目的工艺流程如图1所示： 已知：“捕集”发生的反应为： 回答下列问题： (1)“电解”步骤涉及的能量形式转化为：太阳能→电能→________能。 (2)“合成”所发生反应的化学方程式为________（注明“一定条件”）。 (3)流程中可循环利用的物质有________。 (4)流程中体现可持续发展理念的内容有________（写出1点）。 (5)实验发现，用一定量吸收，其它条件不变，从时刻开始，的消耗速率逐渐减慢，最后CaO基本失效（如图2），推测失效的可能原因是________。 【答案】(1)化学 (2) (3)CaO、H2O (4)使用太阳能等清洁能源 (5)生成的碳酸钙覆盖在氧化钙表面，阻止其与二氧化碳进一步反应 【详解】（1）水电解生成氢气，氢气和二氧化碳反应生成液态燃料甲醇，在此过程中，电能转化为化学能。 （2）该反应的反应物是二氧化碳和氢气，在一定条件下生成水和甲醇，化学方程式为：。 （3）CaO和二氧化碳反应生成CaCO3，CaCO3分解产生的CaO又可以用于CO2的捕集，二氧化碳与氢气反应生成水，水通电又发生分解反应，故CaO和H2O可以循环利用。 （4）流程中将太阳能转化为电能，减少了环境污染；将工业烟气中的CO2转化为甲醇，体现了废物利用，同时减少二氧化碳的释放。 （5）该反应中，生成的固体产物碳酸钙会覆盖在固体反应物氧化钙的表面，阻碍了二氧化碳与内部的氧化钙接触，导致反应速率逐渐减慢，最终基本停止。 17．（25-26九年级上·河北秦皇岛·期末）CO2等温室气体的大量排放加剧了温室效应，因此控制CO2的排放对于减缓温室效应具有重要的意义。如图为富氧燃烧技术的工艺流程图，富氧燃烧技术产生的烟气中，CO2的浓度高达95%，不需要分离可直接液化回收，有效地减少了CO2的排放。 (1)设备1的作用是分离液态空气，利用的原理是氮气和氧气的________不同。 (2)设备2中加入的煤要提前粉碎，目的是________，设备2中主要发生反应的化学方程式为________。 (3)在液化处理以CO2为主的烟气时，SO2也被液化回收，这样又可以缓解________的环境问题。 (4)为了控制大气中CO2的含量，以下建议可行的是________（填序号）。 A．开发太阳能、水能、风能、地热能等清洁能源 B．禁止使用化石燃料 C．大量植树造林，禁止乱砍滥伐 D．大力发展公共交通 【答案】(1)沸点 (2) 增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分（合理即可） (3)酸雨 (4)ACD 【详解】（1）设备1的作用是分离液态空气，利用的原理是氮气和氧气的沸点不同，氮气的沸点低，故升温过程中，氮气先分离出来； （2）设备2中加入的煤要提前粉碎，目的是：增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分； 设备2中主要发生反应为碳和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，该反应的化学方程式为：； （3）二氧化硫能与水反应生成酸性物质，导致酸雨的发生，故这样又可以缓解酸雨的环境问题； （4）A、开发太阳能、水能、风能、地热能等清洁能源，可以减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，故符合题意； B、煤、石油，天然气等矿物燃料是目前主要的能源，不能禁止使用，可合理使用，故不符合题意； C、大量植树造林，禁止乱砍滥伐，可以增加二氧化碳的吸收，减慢大气中二氧化碳含量的增加，故符合题意； D、公共交通能够提高运输效率，减少道路上的车辆数量，从而降低能源消耗和尾气排放，有助于改善城市的空气质量，故符合题意； 故选ACD。 18．（24-25九年级下·辽宁抚顺·阶段检测）“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)从物质变化和分子的角度看，水循环与另外两种循环有本质的区别是： 。 (2)自然界“氧循环”过程中消耗氧气的主要途径有动植物的呼吸和 。从微观的角度解释为什么氧气和臭氧的性质不同 。 (3)自然界中的碳循环主要是通过二氧化碳来实现的。图中消耗二氧化碳的途径有 (填数字序号)。近年来，大气中二氧化碳含量增加，导致温室效应，因此人类要积极采取措施维持循环体系中二氧化碳的相对平衡。 (4)氧循环和水循环都是自然界中的重要循环。关于氧循环与水的天然循环说法正确的是_________。 ①氧循环指得是氧气的循环，主要是物理变化； ②水的天然循环是通过水的三态变化实现的； ③呼吸作用和燃料燃烧都是氧气的消耗途径； ④水的天然循环是自然界中水分子运动的结果； ⑤绿色植物的光合作用能使自然界中的氧原子总数增加 A．②③④ B．①②③④ C．②③④⑤ D．①②③④⑤ 【答案】(1)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) 燃烧 分子构成不同 (3)①、⑥ (4)A 【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）自然界“氧循环”过程中消耗氧气的主要途径有动植物的呼吸和燃烧； 氧气是由氧分子构成的，臭氧是由臭氧分子构成的，氧气与臭氧的分子构成不同，所以氧气和臭氧的性质不同； （3）由图可知，海洋等水体能够溶解二氧化碳，光合作用中有二氧化碳参加反应，这些途径能够消耗空气中的二氧化碳，故选：①⑥； （4）①氧循环指得是氧元素的循环，有新物质生成，主要是化学变化，故错误； ②水的天然循环主要是由水分子的运动引起的，即通过水的三态变化实现的，故正确； ③呼吸作用和燃料燃烧都是氧气的消耗途径，故正确； ④水的天然循环是自然界中水分子运动的结果，故正确； ⑤由质量守恒定律可知，反应前后原子种类和数目不变，故绿色植物的光合作用并不能使自然界中的氧原子总数增加，故错误； 故选：A。 19．（25-26八年级下·上海·阶段检测）“水循环”“氧循环”和“碳循环”是自然界存在的三大重要循环，图1、图2是自然界中碳、氧循环简图，图3是水循环简图，结合你所学的化学知识回答下面有关问题： (1)从物质变化的角度看，三大循环中有一种循环与另外两种循环有本质的区别，这一循环是___________，你的依据是___________。 (2)在碳、氧循环简图中，转化1都是消耗二氧化碳的途径： ①图1中，转化1表示水吸收二氧化碳的过程，写出该反应的文字表达式___________。 ②图1、图2中的转化1分别发生的两个化学反应的反应物相同，但产物却完全不同，原因是___________。 (3)下列关于三大循环的说法中正确的是___________。(不定项) A．植物的光合作用使空气中的氧气含量逐年提升 B．每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指二氧化碳 C．水的天然循环是通过其三态变化实现的 D．水的天然循环实现了水资源的重新分配 【答案】(1) 水循环 水循环过程中没有新物质生成，碳循环和氧循环过程中有新物质生成 (2) 反应条件不同 (3)CD 【详解】（1）从物质变化的角度看，三大循环中有一种变化与另外两种变化有本质的区别，这一循环是水循环，这种循环主要是由水分子运动引起的,发生的是物理变化，依据是水循环过程中没有新物质生成，碳循环和氧循环过程中有新物质生成； （2）①图1中，转化1表示水吸收二氧化碳反应生成碳酸，反应的文字表达式为：； ②图1、图2中的转化1分别发生的两个反应的反应物相同，但得到的产物却完全不同，原因是反应条件不同； （3）A、植物的光合作用会产生氧气，但生物的呼吸作用、化石燃料的燃烧等过程会消耗氧气，空气中的氧气含量处于动态平衡，不会逐年提升，A错误。 B、每个人的呼吸、饮食等活动都会参与碳循环和氧循环；但循环中的“碳”指的是碳元素（以二氧化碳、有机物等形式存在），不是二氧化碳，B错误。 C、水的天然循环是通过水的液态、气态、固态三态变化（蒸发、凝结、降水等）实现的，C正确。 D、水的天然循环通过蒸发、降水、径流等环节，将水资源在不同地区重新分配，D正确。 故选CD。 20．（2026·福建泉州·一模）我国提出了“双碳”目标，碳减排和碳循环是实现该目标的主要路径。 (1)综合各学科知识。回顾并梳理自然界中的碳循环过程如下图。 ①生物圈中，转化为(葡萄糖)的主要途径是___________。 ②水圈中，吸收的反应的化学方程式为___________。 ③岩石圈中，碳酸钙与和水反应转化为碳酸氢钙，该反应属于___________(选填“化合”“分解”或“复分解”)反应。 (2)在镍基双金属催化剂作用下，与发生重整反应生成两种气体燃料，其反应的微观示意图如下图所示。 ①生成的两种气体燃料是___________。 ②随着反应进行，催化剂的催化能力因其表面积碳而下降。若要恢复催化剂的催化能力，可适当增加原料气中的___________。 (3)低碳生活从我做起。你的低碳行动是___________(写一条即可)。 【答案】(1) 光合作用 化合 (2) 一氧化碳、氢气(或) (或二氧化碳) (3)绿色出行、节约用电等一条即可 【详解】（1）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（）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； 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，符合“多变一”的特点，属于化合反应； （2）①根据微观示意图，与在镍基双金属催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气，这两种都是气体燃料，故填：一氧化碳、氢气(或)； ②催化剂表面积碳会降低催化能力，可适当增加原料中的二氧化碳，让二氧化碳与积碳反应生成一氧化碳，从而恢复催化剂的催化能力。 （3）低碳行动有：绿色出行（如骑自行车、乘坐公共交通工具）、节约用电、减少一次性餐具等。 21．（2026·陕西商洛·一模）同学们进行了“基于碳中和理念设计低碳行动方案”的跨学科实践活动。 任务一：说碳。 (1)下列做法不符合“低碳行动”的是________（填字母）。 A．多使用一次性餐具 B．乘坐公共交通工具出行 C．及时关闭不使用的电器 任务二：固碳。 (2)可利用绿色植物的________作用，吸收，释放。 (3)某基地通过一定技术将二氧化碳压缩存入地下，实现二氧化碳的封存。从微观角度分析，这一技术能够实现的原因是分子间有________。 任务三：用碳。 我国科研人员研究出二氧化碳转化为工业原料甲酸（HCOOH）的新方法，反应的微观示意图如图所示。 (4)该反应中共有________种氧化物。保持丁化学性质的最小粒子是________（填化学符号）。 【答案】(1)A (2)光合 (3)间隔 (4) 2/二/两 【详解】（1）A、多使用一次性餐具，会造成资源的浪费，增加碳排放，不符合“低碳行动”，符合题意； B、乘坐公共交通工具出行，可以减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，符合“低碳行动”，不符合题意； C、及时关闭不使用的电器，可以节约能源，符合“低碳行动”，不符合题意。 故选A； （2）光合作用是二氧化碳和水在光和叶绿体的作用下反应生成有机物和氧气，可利用光合作用吸收二氧化碳，放出氧气； （3）某基地通过一定技术将二氧化碳压缩存入地下，实现二氧化碳的封存。从微观角度分析，这一技术能够实现的原因是分子间有间隔，受压后，分子之间的间隔变小； （4）该反应涉及的物质为二氧化碳、水、甲酸和氧气，二氧化碳是由C、O元素组成的化合物，属于氧化物，水是由H、O元素组成的化合物，属于氧化物，甲酸是由C、H、O元素组成的化合物，不属于氧化物，氧气是由氧元素组成的纯净物，属于单质，故该反应中共有两种氧化物； 丁为氧气，氧气由氧分子构成，则保持氧气化学性质的最小粒子是氧分子，分子用化学式表示，故填：O2。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $