5.3 自然界中的碳循环(分层作业)化学新教材沪教版九年级上册
2026-08-25
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摘要:
**基本信息**
聚焦碳循环核心知识,通过基础认知-综合应用-拓展探究三层设计,实现从概念理解到实际问题解决的能力进阶,渗透化学观念与科学态度。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础层|二氧化碳性质、来源与环保措施|以选择题为主(1-10题),考查低碳行为、碳循环途径等基础概念,强化物质组成与变化观|
|提升层|碳循环转化与实验探究|填空题(11-13题),涉及光合作用转化、碳中和原理及实验现象分析,培养证据推理能力|
|拓展层|跨情境综合应用|中考真题(如2025山东烟台题),结合人工合成淀粉、空间站氧循环等真实情境,提升科学探究与社会责任意识|
内容正文:
分层作业
第3节 自然界中的碳循环
1.下列做法不利于控制二氧化碳排放的是
A. 提倡公共出行 B. 植树造林
C. 推广燃油汽车 D. 利用二氧化碳制氧气
2.(25-26九年级下·北京·学情自测)下列关于二氧化碳的说法不正确的是
A. 二氧化碳能引起温室效应,属于空气污染物
B. 二氧化碳可用于灭火
C. 干冰可用于人工降雨
D. 光合作用可以消耗二氧化碳,产生氧气
3.(25-26九年级下·广东广州·学情自测)我国向世界承诺,在2030年实现碳达峰,2060年实现碳中和。下列行为不利于实现碳中和的是
A. 使用新技术提高传统能源的利用效率 B. 研发新工艺将二氧化碳转化为化工产品
C. 植树造林扩大绿化面积 D. 露天焚烧垃圾
4.自然界中能减少大气中含量的途径是
A. 火山喷发 B. 森林着火 C. 光合作用 D. 食物腐败
5.我国向世界宣布2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,实现“双碳”目标,彰显大国责任与担当。其中的“碳”与大自然中的碳循环中的“碳”分别是指
A. 二氧化碳、碳元素 B. 碳元素、二氧化碳
C. 碳原子、碳单质 D. 所有含碳物质、碳原子
6.(25-26九年级下·江西宜春·学情自测)保护环境,共建美丽地球家园。下列行为符合低碳理念的是
A. 燃煤取暖 B. 步行上学 C. 焚烧纸质垃圾 D. 大量使用一次性筷子
7.自然界中存在氧循环和碳循环,其中能将二氧化碳转化为氧气的是
A. 动植物的呼吸 B. 水的吸收 C. 绿色植物的光合作用 D. 煤和石油的燃烧
8.用学科观点分析碳循环和氧循环,其中错误的是
A. 变化观:每个人都在参与碳循环
B. 守恒观:碳、氧循环过程中各元素守恒
C. 微粒观:绿色植物的作用是使自然界中的二氧化碳分子总数增加
D. 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
9.2022年北京将举办冬奥会。为办成绿色奥运会,下列措施不可行的是
A. 发展公共交通,提倡绿色出行 B. 改进燃煤锅炉烟囱,将废气排到高空
C. 增加使用太阳能、核能等新能源 D. 城市生活垃圾定点存放、集中处理
10.(25-26九年级上·湖南·期末)自然界中的“水循环”、“氧循环”和“碳循环”是维持生态平衡的重要过程。下列说法错误的是
A. 能量观:绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B. 变化观:水循环与氧循环在变化上有本质的区别
C. 微粒观:绿色植物通过光合作用使自然界中的氧原子总数增加
D. 元素观:“氧循环”和“碳循环”过程中,元素种类不发生改变
11.碳达峰与碳中和中的“碳”指的是 气体,大气中该气体含量的不断上升,会导致 增强,使全球气候变暖。
12.(25-26九年级上·贵州铜仁·期末)二氧化碳是空气中不可缺少的一种物质。
(1)空气中的二氧化碳通过绿色植物的 作用转变为氧气。
(2)应对全球气候问题我国作出庄严承诺: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。请回答:
①“碳中和”中的“碳”的含义与下列名词中“碳”的含义与相同的是 。
A.碳单质 B.碳酸钙 C.低碳生活 D.碳元素
②空气中的二氧化碳过多容易引发的环境问题是 。为控制空气中 CO2 的含量,以下建议可行的是 (填字母序号)
A.推广充电汽车,逐步减少燃油汽车
B.开展植树造林,提高城市绿地面积
C.大力发展公共交通,提倡绿色出行
(3)按图所示装置探究二氧化碳的性质。
①由A实验的现象可说明CO2的性质有 。
②图B装置中观察到的现象是 ,发生反应的化学方程式为 。
13.(25-26九年级上·湖南长沙·期末)我国明确提出了二氧化碳的减排目标:力争在2030年前做到碳达峰, 2060年前实现碳中和。
(1)植树造林是达成碳中和目标的重要途径之一,其原理是利用绿色植物的 作用吸收二氧化碳并释放氧气。
(2)物理吸附:可以利用固态吸附剂来分离回收二氧化碳,吸附剂应该具有 (填“疏松多孔”或“坚实致密”)的结构。
(3)实验室检验二氧化碳的方法:二氧化碳使澄清石灰水变浑浊。请写出该反应的化学反应方程式 。
1.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
2.下列有关碳达峰、碳中和的说法中,不正确的是
A. 2030年我国实现碳达峰目标后,二氧化碳排放量和吸收量将保持相等
B. 践行低碳行动,有助于实现碳达峰目标
C. 二氧化碳捕集和封存技术是实现碳中和的有效手段
D. 植树造林有助于增加二氧化碳的吸收
3.(25-26九年级上·山东·期末)在地球的大气层中,因二氧化碳含量的增加而使气候温度升高的现象称为温室效应。引起二氧化碳含量增加的主要原因是
A. 植物的光合作用 B. 人口增长后呼出的二氧化碳
C. 含碳燃料的燃烧 D. 碳酸饮料中的二氧化碳放出
4.中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉人工合成方面取得突破性进展,在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成。下列有关说法不正确的是
A. 该过程中发生的变化为物理变化 B. 该过程的实现可节约耕地和淡水资源
C. 该过程的实现会提高粮食安全水平 D. 该过程的实现会促进碳中和目标的实现
5.自然界中的碳氧循环如图所示。下列说法错误的是
A. 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. 绿色植物的光合作用是光能转化为化学能
6.(25-26九年级上·云南昭通·期末)氧循环和碳循环是自然界存在的两大重要循环。结合如图,下列关于碳、氧循环的认识错误的是
A. 碳循环是自然界物质和能量循环的重要组成部分
B. 能吸收二氧化碳的自然资源主要有海洋、森林
C. 绿色植物的生长过程,既涉及碳循环,又涉及氧循环
D. 碳、氧循环过程中各元素质量和化合价均不变
7.(25-26九年级上·安徽六安·期末)下图是燃料在使用过程中的碳循环示意图。
(1)除了燃料燃烧释放大量CO2外,常见释放CO2的途径还有 ,空气中的CO2含量增多导致的后果是 。
(2)利用海水进行碳储存,可以缓解空气中CO2过多的问题,写出水吸收CO2发生反应的化学方程式 ;
(3)科学家采取“组合转化”技术,将CO2转化为化工原料,其反应的化学方程为,则X的化学式为 。
8.(25-26九年级上·陕西咸阳·期末)我国致力推进新质生产力发展,某科研团队在二氧化碳资源化利用方面使用新型催化剂,将捕集的二氧化碳与氢气反应生成甲醇和水,实现了“绿色低碳”,该过程的部分反应微观示意图如下。
(1)该反应中,属于氧化物的物质有 (填化学式)。
(2)从物质分类角度看,甲醇属于 (填“单质”或“化合物”)。
(3)参加反应的反应物的分子个数比为 。
(4)践行“绿色低碳”生活,你可以在日常生活中采取的一项具体措施是: 。
1.(25-26九年级上·江苏扬州·期末)近期中科院化学研究所光化学实验室盛桦课题组在空气CO2的直接光催化转化方面取得了新的突破。搭建了可在自然环境中运行的漂浮式光催化平台。该平台能够在太阳光照射和开放空气条件下,将空气中的CO2和水中的氨(NH3)转化为尿素[CO(NH2)2],其原理(如图)。对此理解不正确的是
A. 该技术有利于实现“碳中和”
B. 该转化过程中CO2和NH3反应的产物只有CO(NH2)2
C. 漂浮多孔载体除了携载催化剂外还能提高反应物的接触面积
D. 利用该技术,理论上每产生60kg CO(NH2)2,可以吸收44kgCO2
2.(25-26九年级上·江西南昌·期末)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:1克碳与1克氧气充分反应,生成2克二氧化碳
B. 微粒观:变瘪的乒乓球放在热水中鼓起来,原因是分子间隔发生改变
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
3.(2026·四川成都·中考真题)在Co-TiO2催化作用下,CO2氧化乙烷脱氢制乙烯可在较低温度下实现高效转化。该转化有助于实现“双碳”目标。反应的微观示意图如下。该反应的相关说法正确的是
A. 分子的种类和数目都发生改变 B. 三种元素的化合价都没有改变
C. 化学方程式为 D. “双碳”中的“碳”指的是碳单质
4.(2025·山东烟台·中考真题)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,元素化合价不变
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. 水的天然循环是通过其三态变化实现的,而碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生
5.知识的系统性构建是一种重要的学习方法。下面是某学习小组对二氧化碳的知识体系的梳理。
【认识二氧化碳】
(1)存在:①存在于空气中,参与自然界的碳、氧循环。光合作用是二氧化碳和 (填化学式)在光照与叶绿素的作用下转化为葡萄糖和氧气的过程,该过程是将太阳能转化为 能进行储存。
②存在于水中,正常的雨水因 (填写化学方程式)而呈酸性。
(2)二氧化碳物理性质:①密度:用如图1所示装置收集三瓶二氧化碳(瓶容积为500mL),当用燃着的木条放置在D处时, (填现象)证明气体已经集满。可以采用此方法收集的原因是 。三瓶气体传感器所测定数值一样。
②取其中一瓶二氧化碳,50s内匀速的从C处注入20mL水,测得瓶内二氧化碳浓度如图2所示。a~b段曲线上升的原因是 ;150s后曲线基本保持水平,由此可知该条件下,1L水中溶解的二氧化碳的量 (选填“大于”“小于”或“等于”)1L。
(3)二氧化碳与澄清石灰水的反应:取另外两瓶二氧化碳,50s内匀速从C处注入20mL澄清石灰水。一瓶采用直接滴加的方式,另一瓶采用喷雾的方式加入,大概130s后二氧化碳浓度保持不变。从数据分析,能证明二氧化碳能与Ca(OH)2反应的理由是 。采用喷雾方式加入的是曲线 (选填“①”或“②”)。曲线②先变小后变大的原因可能是 。
【二氧化碳与气候的关系】
(4)图3是2024年四川某地全年日照时间与温度变化(温度变化与日照时间基本保持一致)示意图及二氧化碳浓度变化示意图,分析图中曲线变化。
①7、8月份二氧化碳浓度较低的理由是 。
②结合日照对生物生长的影响,可以减少大气中二氧化碳含量的措施是 。
6.(2024·黑龙江大庆·中考真题)2024年4月25日,神舟十八号载人飞船发射成功,航天员将在中国空间站完成各项任务,保障航天员的氧气需求至关重要。那么,空间站的氧气从哪里来?
I、从地球带上去
(1)实验室常用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物的方法制氧气,写出该反应的化学方程式: ;工业上选择空气为原料制氧气的主要原因是 。
(2)分离液态空气获得氧气的模拟实验过程如图1所示:
浸入液氮一段时间后,试管内产生一定体积的液态空气。取出试管,液态空气沸腾,伸入燃着的木条,木条熄灭,导致木条熄灭的原因是 ;1分钟后伸入带火星的木条,观察到木条复燃,导致木条复燃的原因是 。
(3)利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去,氮分子不能通过分子筛,从而获得高浓度的氧气。其原理如图,由此可知两种分子的大小:N2 O2(填“>”或“<”)。
Ⅱ、在天宫制出来
(4)早期空间站利用二氧化碳和过氧化钠Na2O2反应制氧气,同时生成碳酸钠,请写出化学方程式: 。
(5)空间站内二氧化碳的主要来源是 。
(6)科学家设计了生命保障系统,实现了“水-氧-碳”的循环转化。下列叙述正确的是 (填字母)。
a.“水-氧-碳”的循环转化,减少了氧气的携带量,减轻了火箭和飞船的载重
b.若在产生氧气的同时产生其他气体,系统需要对其进行处理
c.人体代谢产物中的水既有气态又有液态,设计系统时应考虑水的冷凝与净化
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分层作业
第3节 自然界中的碳循环
1.下列做法不利于控制二氧化碳排放的是
A. 提倡公共出行 B. 植树造林
C. 推广燃油汽车 D. 利用二氧化碳制氧气
【答案】C
【详解】A、提倡公共出行,能减少私家车的使用,能减少二氧化碳的排放,故选项错误;
B、植树造林,树木可以通过光合作用吸收二氧化碳,有利于更多的吸收二-氧化碳,故选项错误;
C、推广燃油汽车,会产生大量的二氧化碳,故选项正确;
D、利用二氧化碳制氧气,能减少二氧化碳的排放,故选项错误。
故选: C。
2.(25-26九年级下·北京·学情自测)下列关于二氧化碳的说法不正确的是
A. 二氧化碳能引起温室效应,属于空气污染物
B. 二氧化碳可用于灭火
C. 干冰可用于人工降雨
D. 光合作用可以消耗二氧化碳,产生氧气
【答案】A
【详解】A、二氧化碳能引起温室效应,但二氧化碳是空气的成分之一,不属于空气污染物,选项A错误;
B、二氧化碳密度比空气大,不可燃、不助燃,常用于灭火,选项B正确;
C、干冰可用于人工降雨,是利用干冰升华吸热,使周围温度降低,水蒸气冷凝成水滴,选项C正确;
D、光合作用可以消耗二氧化碳,生成葡萄糖和氧气,选项D正确。
故选:A。
3.(25-26九年级下·广东广州·学情自测)我国向世界承诺,在2030年实现碳达峰,2060年实现碳中和。下列行为不利于实现碳中和的是
A. 使用新技术提高传统能源的利用效率 B. 研发新工艺将二氧化碳转化为化工产品
C. 植树造林扩大绿化面积 D. 露天焚烧垃圾
【答案】D
【详解】A、使用新技术提高传统能源的利用效率,有利于实现碳中和;
B、研发新工艺将二氧化碳转化为化工产品,有利于实现碳中和;
C、植树造林扩大绿化面积,植物进行光合作用吸收二氧化碳释放氧气,有利于实现碳中和;
D、露天焚烧垃圾,有二氧化碳生成,不利于实现碳中和;
答案:D。
4.自然界中能减少大气中含量的途径是
A. 火山喷发 B. 森林着火 C. 光合作用 D. 食物腐败
【答案】C
【详解】A、火山喷发会释放CO2,增加大气中CO2含量,故选项不符合题意;
B、森林着火时燃烧会产生CO2,增加CO2含量,故选项不符合题意;
C、光合作用是植物吸收CO2并转化为有机物和氧气的过程,能直接减少大气中CO2,故选项符合题意;
D、食物腐败分解有机物释放CO2,增加CO2含量,故选项不符合题意;
故选:C。
5.我国向世界宣布2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,实现“双碳”目标,彰显大国责任与担当。其中的“碳”与大自然中的碳循环中的“碳”分别是指
A. 二氧化碳、碳元素 B. 碳元素、二氧化碳
C. 碳原子、碳单质 D. 所有含碳物质、碳原子
【答案】A
【详解】“碳中和”是指某个地区在一定时间内,人类活动直接和间接排放的碳总量,与通过植树造林、工业固碳等方式吸收的碳总量相互抵消,实现碳“净零排放”,这里的“碳”指的是二氧化碳;而大自然中的碳循环中的“碳”指的是碳元素,故选:A。
6.(25-26九年级下·江西宜春·学情自测)保护环境,共建美丽地球家园。下列行为符合低碳理念的是
A. 燃煤取暖 B. 步行上学 C. 焚烧纸质垃圾 D. 大量使用一次性筷子
【答案】B
【详解】A、燃煤取暖,会产生大量的二氧化碳,不符合低碳生活理念,不符合题意;
B、步行上学,能耗低,符合低碳理念,符合题意;
C、焚烧纸质垃圾能产生大量的空气污染物、二氧化碳等,不符合题意;
D、大量使用一次性筷子浪费资源,生产和使用过程增加碳排放,不符合题意;
故选:B。
7.自然界中存在氧循环和碳循环,其中能将二氧化碳转化为氧气的是
A. 动植物的呼吸 B. 水的吸收 C. 绿色植物的光合作用 D. 煤和石油的燃烧
【答案】C
【详解】A、动植物的呼吸,是将氧气在体内发生缓慢氧化释放出二氧化碳,是将氧气转化为二氧化碳,故选项错误;
B、水能吸收部分二氧化碳,但不能放出氧气,故选项错误;
C、植物的光合作用是吸收植物吸收二氧化碳释放氧气的过程,能将二氧化碳转化为氧气,故选项正确;
D、燃料的燃烧,是燃料与氧气反应生成二氧化碳,是将氧气转化为二氧化碳,故选项错误。
故选:C。
8.用学科观点分析碳循环和氧循环,其中错误的是
A. 变化观:每个人都在参与碳循环
B. 守恒观:碳、氧循环过程中各元素守恒
C. 微粒观:绿色植物的作用是使自然界中的二氧化碳分子总数增加
D. 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
【答案】C
【详解】A.变化观:每个人都在呼吸,都参与碳循环,说法正确;
B.守恒观:根据质量守恒定律,碳、氧循环过程中各元素守恒,说法正确;
C.微粒观:绿色植物通过光合作用能将二氧化碳转化为氧气,则绿色植物的作用是使自然界中的氧分子总数增加,二氧化碳分子总数减少,说法错误;
D.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,说法正确;
故选:C。
9.2022年北京将举办冬奥会。为办成绿色奥运会,下列措施不可行的是
A. 发展公共交通,提倡绿色出行 B. 改进燃煤锅炉烟囱,将废气排到高空
C. 增加使用太阳能、核能等新能源 D. 城市生活垃圾定点存放、集中处理
【答案】B
【详解】A、发展公共交通,提倡绿色出行,能减少私家车的使用,降低汽车尾气排放,有助于环境保护,是可行的绿色措施;
B、改进燃煤锅炉烟囱,将废气排到高空,只是改变了废气的排放位置,并没有减少废气中的污染物,废气依然会对大气环境造成污染,该措施不可行;
C、增加使用太阳能、核能等新能源,这些能源属于清洁能源,相比传统化石能源,使用过程中几乎不产生污染物,有利于实现绿色奥运,是可行的措施;
D、城市生活垃圾定点存放、集中处理,可以避免垃圾随意丢弃造成的环境污染,还能通过合理的处理方式实现垃圾的资源化利用或无害化处理,是可行的绿色措施。
故选:B。
10.(25-26九年级上·湖南·期末)自然界中的“水循环”、“氧循环”和“碳循环”是维持生态平衡的重要过程。下列说法错误的是
A. 能量观:绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B. 变化观:水循环与氧循环在变化上有本质的区别
C. 微粒观:绿色植物通过光合作用使自然界中的氧原子总数增加
D. 元素观:“氧循环”和“碳循环”过程中,元素种类不发生改变
【答案】C
【详解】A、光合作用中,绿色植物将太阳能转化为储存在有机物中的化学能,此选项说法正确;
B、水循环以物理变化为主,如:蒸发、凝结,氧循环涉及化学变化,如:呼吸作用、光合作用,两者本质不同,此选项说法正确;
C、根据质量守恒定律可知,化学反应中原子总数不变。光合作用中氧原子仅重新组合,氧原子总数未增加,此选项说法错误;
D、根据质量守恒定律,反应前后元素种类不变可知,碳、氧循环过程中元素种类不变,此选项说法正确。
故选C。
11.碳达峰与碳中和中的“碳”指的是 气体,大气中该气体含量的不断上升,会导致 增强,使全球气候变暖。
【答案】① ② 温室效应
12.(25-26九年级上·贵州铜仁·期末)二氧化碳是空气中不可缺少的一种物质。
(1)空气中的二氧化碳通过绿色植物的 作用转变为氧气。
(2)应对全球气候问题我国作出庄严承诺: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。请回答:
①“碳中和”中的“碳”的含义与下列名词中“碳”的含义与相同的是 。
A.碳单质 B.碳酸钙 C.低碳生活 D.碳元素
②空气中的二氧化碳过多容易引发的环境问题是 。为控制空气中 CO2 的含量,以下建议可行的是 (填字母序号)
A.推广充电汽车,逐步减少燃油汽车
B.开展植树造林,提高城市绿地面积
C.大力发展公共交通,提倡绿色出行
(3)按图所示装置探究二氧化碳的性质。
①由A实验的现象可说明CO2的性质有 。
②图B装置中观察到的现象是 ,发生反应的化学方程式为 。
【答案】(1)光合 (2)① C ② 温室效应 ③ ABC (3)① 密度比空气大,不能燃烧也不支持燃烧 ② 干燥的石蕊纸花不变色,湿润的石蕊纸花变红 ③ CO2+H2O=H2CO3
【详解】(1)空气中的二氧化碳通过绿色植物的光合作用转变为氧气。
(2)①“碳中和”中的“碳”指的是二氧化碳,A、碳单质中的“碳”指的是碳元素,故A选项不符合题意;B、碳酸钙 中的“碳”指的是碳元素,故B选项不符合题意;C、低碳生活中的“碳”指的是二氧化碳,故C选项符合题意;D、“碳中和”中的“碳”指的不是碳元素,故D选项不符合题意。故选C。
②二氧化碳是产生温室效应的主要气体,空气中的二氧化碳过多容易引发温室效应增强,全球气候变暖。
A、推广充电汽车,逐步减少燃油汽车,从而减少二氧化碳的排放,故A选项符合题意;
B、开展植树造林,提高城市绿地面积,能有效的吸收二氧化碳,故B选项符合题意;
C、大力发展公共交通,提倡绿色出行,减少了私家车的使用,减少了汽车尾气的排放,从而减少二氧化碳的排放,故C选项符合题意。
故选ABC。
(3)①A中的实验现象为蜡烛由下至上依次熄灭,由此可以说明二氧化碳密度比空气大,不燃烧,也不支持燃烧。
②二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红,故图B装置中可以看到:干紫色石蕊纸花不变色,湿紫色石蕊纸花变红;水和二氧化碳反应生成碳酸,化学方程式为H2O+CO2=H2CO3。
13.(25-26九年级上·湖南长沙·期末)我国明确提出了二氧化碳的减排目标:力争在2030年前做到碳达峰, 2060年前实现碳中和。
(1)植树造林是达成碳中和目标的重要途径之一,其原理是利用绿色植物的 作用吸收二氧化碳并释放氧气。
(2)物理吸附:可以利用固态吸附剂来分离回收二氧化碳,吸附剂应该具有 (填“疏松多孔”或“坚实致密”)的结构。
(3)实验室检验二氧化碳的方法:二氧化碳使澄清石灰水变浑浊。请写出该反应的化学反应方程式 。
【答案】(1)光合 (2)疏松多孔 (3)
【详解】(1)绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳,将其转化为有机物并释放氧气,从而减少大气中的二氧化碳含量。
(2)物理吸附需要吸附剂具有较大的比表面积,因此吸附剂应具有疏松多孔的结构,以增大与二氧化碳的接触面积。
(3)二氧化碳与澄清石灰水(氢氧化钙溶液)反应生成碳酸钙沉淀和水,化学方程式为。
1.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
【详解】A、低碳中的“碳”指二氧化碳,故选项说法错误;
B、要想实现“碳中和”,既要减少碳排放,又要增加碳吸收,故选项说法正确;
C、根据图示可知,自然界中光合作用能消耗二氧化碳,故选项说法正确;
D、捕集能源使用过程中生成的二氧化碳,进行封存处理,能减少二氧化碳的排放,故选项说法正确。
故选:A。
2.下列有关碳达峰、碳中和的说法中,不正确的是
A. 2030年我国实现碳达峰目标后,二氧化碳排放量和吸收量将保持相等
B. 践行低碳行动,有助于实现碳达峰目标
C. 二氧化碳捕集和封存技术是实现碳中和的有效手段
D. 植树造林有助于增加二氧化碳的吸收
【答案】A
【详解】A、碳达峰是指二氧化碳排放量达到峰值后开始下降,但并非立即与吸收量相等,碳中和才是排放量与吸收量相等,该选项说法不正确;
B、践行低碳行动有助于减少排放,实现碳达峰,该选项说法正确;
C、二氧化碳捕集和封存技术可减少净排放,实现碳中和,该选项说法正确;
D、植树造林通过光合作用增加二氧化碳吸收,该选项说法正确。
故选A。
3.(25-26九年级上·山东·期末)在地球的大气层中,因二氧化碳含量的增加而使气候温度升高的现象称为温室效应。引起二氧化碳含量增加的主要原因是
A. 植物的光合作用 B. 人口增长后呼出的二氧化碳
C. 含碳燃料的燃烧 D. 碳酸饮料中的二氧化碳放出
【答案】C
【详解】A、植物的光合作用吸收二氧化碳,而不是释放二氧化碳,故A错误;
B、呼吸作用虽能产生二氧化碳,但自从地球上有生命就有了呼吸,但过去二氧化碳的含量却能保持平衡,故造成大气中二氧化碳含量增加的主要原因不是呼吸作用,故B错误;
C、含碳燃料的燃烧会产生大量的二氧化碳,随着工业的发展,人类使用的含碳燃料大量增加,这正是造成大气中二氧化碳含量增加的主要原因之一,故C正确;
D、碳酸分解的二氧化碳很少,不足以影响大气中二氧化碳的含量,故D错误。
故选C。
4.中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉人工合成方面取得突破性进展,在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成。下列有关说法不正确的是
A. 该过程中发生的变化为物理变化 B. 该过程的实现可节约耕地和淡水资源
C. 该过程的实现会提高粮食安全水平 D. 该过程的实现会促进碳中和目标的实现
【答案】A
【详解】A、从二氧化碳到淀粉,物质的种类发生了改变,有新物质生成,属于化学变化,故选项说法错误;
B、传统的淀粉生产依赖耕地种植农作物,该过程实现了二氧化碳合成淀粉,无需大量耕地种植相关作物,可节约耕地;同时也减少了农业生产中对大量淡水资源的需求,可节约淡水资源,故选项说法正确;
C、通过二氧化碳合成淀粉,增加了淀粉的来源途径,即使在耕地资源有限等情况下也能保障淀粉类粮食的供应,提高了粮食安全水平,故选项说法正确;
D、二氧化碳是主要的温室气体,将二氧化碳转化为淀粉,减少了二氧化碳在大气中的含量,促进了碳中和目标的实现,故选项说法正确;
故选:A。
5.自然界中的碳氧循环如图所示。下列说法错误的是
A. 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. 绿色植物的光合作用是光能转化为化学能
【答案】A
【详解】A、动植物的呼吸作用消耗氧气,放出二氧化碳,故A错误;
B、碳循环和氧循环过程中均有新物质生成,则都是化学变化,故B正确;
C、绿色植物的光合作用是光能转化为化学能,故C正确。
故选A。
6.(25-26九年级上·云南昭通·期末)氧循环和碳循环是自然界存在的两大重要循环。结合如图,下列关于碳、氧循环的认识错误的是
A. 碳循环是自然界物质和能量循环的重要组成部分
B. 能吸收二氧化碳的自然资源主要有海洋、森林
C. 绿色植物的生长过程,既涉及碳循环,又涉及氧循环
D. 碳、氧循环过程中各元素质量和化合价均不变
【答案】D
【详解】A、碳、氧循环可以消耗空气中的二氧化碳产生氧气和有机物,氧气的消耗可以产生热量和二氧化碳,对维持自然界中的物质、能量及生态平衡具有重要意义,该选项认识正确;
B、绿色植物光合作用能吸收二氧化碳,且二氧化碳能溶于水、且和水反应,则能吸收二氧化碳的自然资源主要有海洋、森林,该选项认识正确;
C、绿色植物光合作用能将二氧化碳转化为氧气,呼吸作用能将氧气转化为二氧化碳,既涉及碳循环,又涉及氧循环,该选项认识正确;
D、氧气中氧元素化合价为0,化合物中氧元素化合价为-2价,且二氧化碳中碳元素化合价为+4价,但在有机物中则多为负价或零价等,因此化合价并非不变,该选项认识错误。
故选D。
7.(25-26九年级上·安徽六安·期末)下图是燃料在使用过程中的碳循环示意图。
(1)除了燃料燃烧释放大量CO2外,常见释放CO2的途径还有 ,空气中的CO2含量增多导致的后果是 。
(2)利用海水进行碳储存,可以缓解空气中CO2过多的问题,写出水吸收CO2发生反应的化学方程式 ;
(3)科学家采取“组合转化”技术,将CO2转化为化工原料,其反应的化学方程为,则X的化学式为 。
【答案】(1)① 动植物呼吸 ② 加剧温室效应 (2) (3)
【详解】(1)二氧化碳释放来源多,如动植物呼吸释放等,故填动植物呼吸;
二氧化碳数温室气体,空气中二氧化碳增多会加剧温室效应。故填加剧温室效应;
(2)水和二氧化碳反应生成碳酸,其化学方程式为 ,故填;
(3)根据质量守恒定律可知,化学反应前后原子种类和数目保持不变。根据化学方程式,反应前原子有C、O,数量分别为2、4;反应后原子种类为C、H、O,数目分别为2、12、4,则6X含有12个氢原子,则X的化学式为 ,故填;
8.(25-26九年级上·陕西咸阳·期末)我国致力推进新质生产力发展,某科研团队在二氧化碳资源化利用方面使用新型催化剂,将捕集的二氧化碳与氢气反应生成甲醇和水,实现了“绿色低碳”,该过程的部分反应微观示意图如下。
(1)该反应中,属于氧化物的物质有 (填化学式)。
(2)从物质分类角度看,甲醇属于 (填“单质”或“化合物”)。
(3)参加反应的反应物的分子个数比为 。
(4)践行“绿色低碳”生活,你可以在日常生活中采取的一项具体措施是: 。
【答案】(1)H2O、CO2 (2)化合物 (3) (4)乘坐公共交通工具出行
【分析】根据反应的微观示意图,该反应的化学方程式为:CO2+3H2CH3OH+H2O。
【详解】(1)氧化物是由两种元素组成的化合物,其中一种元素是氧元素。该反应中,属于氧化物的物质有H2O、CO2。
(2)由不同种元素组成的纯净物是化合物,从物质分类角度看,甲醇属于化合物。
(3)根据反应的化学方程式可知,参加反应的反应物的分子个数比为1:3(或3:1)。
(4)践行“绿色低碳”生活,你可以在日常生活中采取的一项具体措施是:乘坐公共交通工具出行。
1.(25-26九年级上·江苏扬州·期末)近期中科院化学研究所光化学实验室盛桦课题组在空气CO2的直接光催化转化方面取得了新的突破。搭建了可在自然环境中运行的漂浮式光催化平台。该平台能够在太阳光照射和开放空气条件下,将空气中的CO2和水中的氨(NH3)转化为尿素[CO(NH2)2],其原理(如图)。对此理解不正确的是
A. 该技术有利于实现“碳中和”
B. 该转化过程中CO2和NH3反应的产物只有CO(NH2)2
C. 漂浮多孔载体除了携载催化剂外还能提高反应物的接触面积
D. 利用该技术,理论上每产生60kg CO(NH2)2,可以吸收44kgCO2
【答案】B
【详解】A.该技术将空气中的CO₂转化为尿素,减少了空气中的CO₂含量,有利于实现“碳中和”,该项正确
B.二氧化碳中碳、氧元素质量比为:12:32=3:8,尿素中碳、氧元素质量比为:12:16=3:4;氨气中氮、氢元素的质量比为:14:3,尿素中氮、氢元素的质量比为:28:4=7:1(14:2),结合质量守恒定律,化学反应前后元素质量不变,如果只能生成尿素,碳元素质量是守恒的,而氧元素质量和氢元素质量都是减小的,这与质量守恒定律相违背,所以还有另外的含有氢元素和氧元素的物质生成,该项错误;
C.漂浮多孔载体除了负载催化剂外,还能增大反应物的接触面积,使反应更充分,该项正确
D.由B选项分析可知,二氧化碳和氨气反应生成尿素和另外的物质,另外的物质只含有碳元素和氢元素,不再含有碳元素,再根据质量守恒定律,化学反应前后元素质量不变,可知尿素中碳元素的质量等于参加反应的二氧化碳中碳元素的质量。60kg尿素中碳元素的质量为:,所以二氧化碳的质量为:,该项正确;
故选B。
2.(25-26九年级上·江西南昌·期末)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:1克碳与1克氧气充分反应,生成2克二氧化碳
B. 微粒观:变瘪的乒乓球放在热水中鼓起来,原因是分子间隔发生改变
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】A
【详解】A、根据碳与氧气反应的化学方程式,碳与氧气的质量比为12:32=3:8。1克碳需要约2.667克氧气才能完全反应,但只有1克氧气,氧气不足,生成二氧化碳的质量为1×()=1.375克,不是2克,错误。
B、变瘪的乒乓球放在热水中鼓起,是因为温度升高,分子之间的间隔变大,气体体积膨胀。正确。
C、“碳循环”(如光合作用吸收二氧化碳、呼吸作用释放二氧化碳)和 “氧循环”(如光合作用释放氧气、呼吸作用消耗氧气)可以维持大气中二氧化碳和氧气含量的相对稳定。正确。
D、从组成上看,所有物质都是由元素组成的,比如水由氢、氧元素组成。正确。
故选A。
3.(2026·四川成都·中考真题)在Co-TiO2催化作用下,CO2氧化乙烷脱氢制乙烯可在较低温度下实现高效转化。该转化有助于实现“双碳”目标。反应的微观示意图如下。该反应的相关说法正确的是
A. 分子的种类和数目都发生改变 B. 三种元素的化合价都没有改变
C. 化学方程式为 D. “双碳”中的“碳”指的是碳单质
【答案】A
【详解】A. 首先根据微观示意图和原子守恒,写出正确的反应化学方程式:。化学反应的本质是分子拆分、原子重组,因此分子种类一定改变;该反应反应物分子总数为2,生成物分子总数为3,分子数目也发生改变,说法正确。
B. 反应前后C元素化合价发生变化(例如中C为+4价,中C为+2价),说法错误。
C. 给出的化学方程式缺少生成物,不符合质量守恒,说法错误。
D. “双碳”指碳达峰、碳中和,其中的“碳”指二氧化碳,不是碳单质,说法错误。
4.(2025·山东烟台·中考真题)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,元素化合价不变
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. 水的天然循环是通过其三态变化实现的,而碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生
【答案】A
【详解】A、三大循环中,“水循环”只是状态的改变,无新物质生成,属于物理变化,各元素守恒,元素化合价不变,“碳循环”、“氧循环”中发生了化学变化,如光合作用等,根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类不变,元素守恒,但是“碳循环”、“氧循环”中化合价可能发生改变,如光合作用中氧元素化合价发生改变,符合题意;
B、水的天然循环通过蒸发、降水等物理过程净化水并重新分配水资源。不符合题意;
C、碳、氧循环通过光合作用(吸收二氧化碳,放出氧气)与呼吸作用(吸收氧气,放出二氧化碳)等动态平衡维持二氧化碳和氧气含量稳定,不符合题意;
D、水循环以物理变化(三态变化)为主,而碳、氧循环涉及化学反应(如光合作用、燃烧),不符合题意。
故选A。
5.知识的系统性构建是一种重要的学习方法。下面是某学习小组对二氧化碳的知识体系的梳理。
【认识二氧化碳】
(1)存在:①存在于空气中,参与自然界的碳、氧循环。光合作用是二氧化碳和 (填化学式)在光照与叶绿素的作用下转化为葡萄糖和氧气的过程,该过程是将太阳能转化为 能进行储存。
②存在于水中,正常的雨水因 (填写化学方程式)而呈酸性。
(2)二氧化碳物理性质:①密度:用如图1所示装置收集三瓶二氧化碳(瓶容积为500mL),当用燃着的木条放置在D处时, (填现象)证明气体已经集满。可以采用此方法收集的原因是 。三瓶气体传感器所测定数值一样。
②取其中一瓶二氧化碳,50s内匀速的从C处注入20mL水,测得瓶内二氧化碳浓度如图2所示。a~b段曲线上升的原因是 ;150s后曲线基本保持水平,由此可知该条件下,1L水中溶解的二氧化碳的量 (选填“大于”“小于”或“等于”)1L。
(3)二氧化碳与澄清石灰水的反应:取另外两瓶二氧化碳,50s内匀速从C处注入20mL澄清石灰水。一瓶采用直接滴加的方式,另一瓶采用喷雾的方式加入,大概130s后二氧化碳浓度保持不变。从数据分析,能证明二氧化碳能与Ca(OH)2反应的理由是 。采用喷雾方式加入的是曲线 (选填“①”或“②”)。曲线②先变小后变大的原因可能是 。
【二氧化碳与气候的关系】
(4)图3是2024年四川某地全年日照时间与温度变化(温度变化与日照时间基本保持一致)示意图及二氧化碳浓度变化示意图,分析图中曲线变化。
①7、8月份二氧化碳浓度较低的理由是 。
②结合日照对生物生长的影响,可以减少大气中二氧化碳含量的措施是 。
【答案】(1)① H2O ② 化学 ③ CO2+H2O=H2CO3 (2)① 木条熄灭 ② 二氧化碳密度比空气大 ③ 注入水时,瓶内气体被压缩,二氧化碳浓度增大 ④ 小于 (3)① 注入澄清石灰水后,二氧化碳浓度明显下降 ② ② ③ 刚开始二氧化碳与氢氧化钙反应,浓度下降,后来随着反应结束,未反应的二氧化碳重新扩散均匀,导致传感器检测值回升,使二氧化碳浓度又有所上升(合理即可) (4)① 7、8 月份气温较高,日照时间长,植物光合作用强,消耗二氧化碳增多 ② 植树造林,增加植被面积(合理即可)
【详解】(1)①光合作用是二氧化碳和H2O在光照与叶绿素的作用下转化为葡萄糖和氧气的过程,该过程是将太阳能转化为化学能进行储存;
②正常的雨水因二氧化碳与水反应生成碳酸而呈酸性,反应的化学方程式为:CO2+H2O=H2CO3;
(2)①用如图 1 所示装置收集三瓶二氧化碳(瓶容积为 500mL),当用燃着的木条放置在 D 处时,木条熄灭,证明气体已经集满。可以采用此方法收集的原因是二氧化碳密度比空气大;
②取其中一瓶二氧化碳,50s 内匀速的从 C 处注入 20mL 水,测得瓶内二氧化碳浓度如图 2 所示。a - b 段曲线上升的原因是注入水时,瓶内气体被压缩,二氧化碳浓度增大;150s 后曲线基本保持水平,由此可知该条件下,1L 水中溶解的二氧化碳的量小于 1L。因为若 1L 水中溶解 1L 二氧化碳,二氧化碳浓度应降为接近 0,而此时浓度基本保持在一定值,说明溶解量小于 1L;
(3)从数据分析,能证明二氧化碳能与Ca(OH)2反应的理由是注入澄清石灰水后,二氧化碳浓度明显下降。采用喷雾方式加入的是曲线②,因为喷雾方式使石灰水与二氧化碳接触更充分,反应更快,二氧化碳浓度下降更明显。曲线②先变小后变大的原因可能是刚开始二氧化碳与氢氧化钙反应,浓度下降,后来随着反应结束,未反应的二氧化碳重新扩散均匀,导致传感器检测值回升,使二氧化碳浓度又有所上升;
(4)①7、8 月份气温较高,日照时间长,植物光合作用强,消耗二氧化碳增多,所以二氧化碳浓度较低;
②结合日照对生物生长的影响,可以减少大气中二氧化碳含量的措施是植树造林,增加植被面积。因为植物通过光合作用吸收二氧化碳,植被增多可吸收更多二氧化碳。
6.(2024·黑龙江大庆·中考真题)2024年4月25日,神舟十八号载人飞船发射成功,航天员将在中国空间站完成各项任务,保障航天员的氧气需求至关重要。那么,空间站的氧气从哪里来?
I、从地球带上去
(1)实验室常用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物的方法制氧气,写出该反应的化学方程式: ;工业上选择空气为原料制氧气的主要原因是 。
(2)分离液态空气获得氧气的模拟实验过程如图1所示:
浸入液氮一段时间后,试管内产生一定体积的液态空气。取出试管,液态空气沸腾,伸入燃着的木条,木条熄灭,导致木条熄灭的原因是 ;1分钟后伸入带火星的木条,观察到木条复燃,导致木条复燃的原因是 。
(3)利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去,氮分子不能通过分子筛,从而获得高浓度的氧气。其原理如图,由此可知两种分子的大小:N2 O2(填“>”或“<”)。
Ⅱ、在天宫制出来
(4)早期空间站利用二氧化碳和过氧化钠Na2O2反应制氧气,同时生成碳酸钠,请写出化学方程式: 。
(5)空间站内二氧化碳的主要来源是 。
(6)科学家设计了生命保障系统,实现了“水-氧-碳”的循环转化。下列叙述正确的是 (填字母)。
a.“水-氧-碳”的循环转化,减少了氧气的携带量,减轻了火箭和飞船的载重
b.若在产生氧气的同时产生其他气体,系统需要对其进行处理
c.人体代谢产物中的水既有气态又有液态,设计系统时应考虑水的冷凝与净化
【答案】(1)① ② 氧气占空气体积的21%,空气是廉价易得的原料,所以航天工业以空气为原料制氧。 (2)① 液氮的沸点低,先从液态空气中扩散出来,且氮气不能助燃 ② 液氧的沸点高,后从液态空气中扩散出来,且氧气具有助燃性 (3)> (4) (5)宇航员的呼吸作用 (6)abc
【详解】(1)氯酸钾在二氧化锰作催化剂的条件下分解产生氯化钾和氧气,故方程式为:;
氧气占空气体积的21%,空气是廉价易得的原料,所以工业制取大量氧气以空气为原料;
(2)液氮的沸点低,先从液态空气中扩散出来,且氮气不能助燃,液氧的沸点高,后从液态空气中扩散出来,且氧气具有助燃性,所以取出试管,液态空气沸腾,伸入燃着的木条,木条熄灭,1分钟后伸入带火星的木条,观察到木条复燃;
(3)利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去,从而获得高浓度的氧气,由图可知,除去了大分子的氮气,所以氮气分子大于氧气分子;
(4)二氧化碳和过氧化钠Na2O2反应制氧气,同时生成碳酸钠,方程式为:;
(5)呼吸作用吸收氧气释放二氧化碳,所以空间站内二氧化碳的主要来源是宇航员的回呼吸作用;
(6)a.“水-氧-碳”的循环转化,不需要携带大量氧气,减少了氧气的携带量,减轻了火箭和飞船的载重,符合题意;
b.生物再生生命保障系统中不需要氢气,电解水在产生氧气的同时产生氢气,系统需要对氢气进行转化,符合题意;
c.人体代谢产物中的水既有气态又有液态,设计系统时应考虑水的冷凝与净化,如尿液中的水需要净化处理后循环利用,符合题意。
故填abc。
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分层作业
第3节 自然界中的碳循环
1.C
2.A
3.D
4.C
5.A
6.B
7.C
8.C
9.B
10.C
11.① ② 温室效应
12.(1)光合 (2)① C ② 温室效应 ③ ABC (3)① 密度比空气大,不能燃烧也不支持燃烧 ② 干燥的石蕊纸花不变色,湿润的石蕊纸花变红 ③ CO2+H2O=H2CO3
13.(1)光合 (2)疏松多孔 (3)
1.A
2.A
3.C
4.A
5.A
6.D
7.(1)① 动植物呼吸 ② 加剧温室效应 (2) (3)
8.(1)H2O、CO2 (2)化合物 (3) (4)乘坐公共交通工具出行
1.B
2.A
3.A
4.A
5.(1)① H2O ② 化学 ③ CO2+H2O=H2CO3 (2)① 木条熄灭 ② 二氧化碳密度比空气大 ③ 注入水时,瓶内气体被压缩,二氧化碳浓度增大 ④ 小于 (3)① 注入澄清石灰水后,二氧化碳浓度明显下降 ② ② ③ 刚开始二氧化碳与氢氧化钙反应,浓度下降,后来随着反应结束,未反应的二氧化碳重新扩散均匀,导致传感器检测值回升,使二氧化碳浓度又有所上升(合理即可) (4)① 7、8 月份气温较高,日照时间长,植物光合作用强,消耗二氧化碳增多 ② 植树造林,增加植被面积(合理即可)
6.(1)① ② 氧气占空气体积的21%,空气是廉价易得的原料,所以航天工业以空气为原料制氧。 (2)① 液氮的沸点低,先从液态空气中扩散出来,且氮气不能助燃 ② 液氧的沸点高,后从液态空气中扩散出来,且氧气具有助燃性 (3)> (4) (5)宇航员的呼吸作用 (6)abc
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