第5章 第3节 自然界中的碳循环&跨学科实践活动4 探寻低碳生活的行动方案-【通成学典】2026-2027学年九年级上册化学拔尖特训(沪教版·新教材)

拔尖特训：化学（沪教版）九年级上 第3节自然界中的碳循环 自一阶·基础通关 融通新授知识，夯实双基 1.[2025湖北]湖北武汉推动碳普惠机制，建立个人“碳账本”，将碳减排量以积分方式可视化，激励 公众积极参与减碳行动。下列行为中，能为个人“碳账本”积分的是 ) A.使用一次性餐具 B.乘坐公交车上学 C.用煤生火做饭 D.单面打印纸质材料 2.化石燃料燃烧产生的二氧化碳是加剧温室效应的主要原因。中国承诺在2030年前实现碳达峰， 2060年前实现碳中和。根据所给的信息，分析并回答下列问题。 (1)“碳达峰”与“碳中和”中的“碳”是指 (填字母)。 生物固碳 A.碳元素 B.二氧化碳 C.碳单质 燃烧 碳 化石燃料 化学固碳 和 (2)图甲是“碳中和”所采用的三种方法。绿色植物可以通过光合 物理固碳 作用把二氧化碳转化为葡萄糖和供给人们呼吸的 ;这种 (第2题图甲) “碳中和”的方法既属于化学固碳，也属于 固碳。 (3)CO2在催化作用下可转化为汽油，过程如图乙所示。反应①中CO2和CO的分子个数比为1：1， 则另一种生成物是 (填化学式)。反应②生成的(CH2)n中碳、氢元素的质量比为 H H 。氢原子 C0,→C0 Co-(CH.> 000+o催化剂c0+品 O氧原子 ① ② CH以回汽油 ○碳原子 乙 丙 (第2题图) (4)将二氧化碳转化为清洁的液体燃料甲醇(CH3OH)的微观示意图如图丙所示，反应的化学方 程式为 月二阶·素能攀升 强化运用能力，提升素能▲ 3.新青境航空航天中国空间科学研究已进入世界先进行列。空间站中常用水气整合系统来实现 CO2的清除和O2的再生，流程如图所示。下列说法中，不正确的是 () A.航天员呼吸属于缓慢氧化并放出热量 B.O2再生系统内发生的反应是分解反应 C.CO2清除系统内发生的反应是化合反应 D.循环系统中没有被利用的物质是CH HO H,O 0,再生系统H,c0,清除系统 转化1 转化1 C0,+H,0 C0,+H,0 Y+0, 102 斯天员呼吸]0 C02 ~转化2 转化2 CH, 甲 乙 (第3题图) (第4题图) 4.[2025宿迁期中]“碳循环“氧循环”和“水循环”是自然界存在的三大重要循环。已知图甲中的转 化在常温进行，图乙中的转化1是植物的光合作用。下列说法中，正确的是 () A.平衡观：碳、氧循环均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：图甲中X和图乙中Y为同种物质 C.微粒观：绿色植物的光合作用会使自然界中的氧原子总数增加 D.变化观：“水循环”主要是由水分子的运动引起的，属于化学变化 76 第5章奇妙的二氧化碳 5.[2025荆门期中]依据文章内容回答下列问题。 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和 人们生活水平的提高，每年排放的二氧化碳越来越多，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，这 4种途径对全球碳中和的贡献率如图甲所示。 (1)排入大气中的CO2越来越多，导致 效 烟气中的CO 应增强。 碳循环 17% 碳封存 碳替代 560~700℃ 反应I (2)过量的二氧化碳进人海洋，使海洋酸化，发生 15% 47% CaO CaCO 、碳减排 飞反应Ⅱ 反应的化学方程式为 0 21% c0,870℃ (3)由图甲可知，到2050年，对全球碳中和贡献率 甲 乙 最大的途径是 (第5题图)》 (4)二氧化碳的捕集也是实现“碳中和”的重要途径 ①物理吸附：可以利用固态吸附剂来分离回收二氧化碳，吸附剂可能具有 (填“疏松多 孔”或“坚实致密”)的结构。 ②化学吸附：CO可以通过图乙所示的流程进行二氧化碳的捕集与释放，反应Ⅱ中发生反应的化 学方程式为 道门三阶·思维拓展 深度探究创新，拓展思维▲ 6.二氧化碳的捕集和资源化利用是“碳中和”领域的研究热点。 I.碳捕集 捕捉烟气中的CO2,再将其释放出可实现资源化利用，相关物质转化如图甲所示。 查阅资料：A.氢氧化钠与氢氧化钙的化学性质相似。B.Ca(OH)2+NaCO3一CaCO3Y十 2NaOH。C.CaO+HO-Ca(OH)2。 (1)“捕捉室”中发生反应的化学方程式为 (2)在该流程中，可循环使用的物质有 (填化学式)。 氢氧化钠溶液石灰乳 烟气 (含C0,一捕捉室一颗粒反应室→煅烧炉 的废气) 氧化钙 C0,阶段甲醇阶段Ⅱ甲醛→→葡萄糖+→淀粉 溶液X 高浓度C0, 分 乙 (第6题图) Ⅱ.碳的资源化利用 我国科学家已实现由CO2到淀粉的人工全合成，主要过程如图乙所示。 (3)绿色植物实现CO2到葡萄糖的转化过程称为 (4)阶段Ⅱ的物质转化如图丙所示。反应a中四种物质的化学计量数均甲醛、 HO, 为1。 反应a 反应b ①推测分子中氢原子数目：甲醇 (填“>”“<”或“=”)甲醛。 甲醇 0 H,0 ②为了使甲醇能够持续转化为甲醛，反应b需要补充H2O2,则理论上需要 (第6题图丙) N(需要补充的H2O2) 补充的H,0,与反应a中生成的H,0的分子个数比v(反应1中生成的H,0,)≥ “答案与解析”见P42 77 拔尖特训：化学（沪教版）九年级上 跨学科实践活动4 探寻低碳生活的行动方案 1.[2025南宁期末]为了保护地球的生态环境，我国向全世界庄 燃烧 C0 生物固碳 化石燃料 碳 严宣告，争取在2060年前实现“碳中和”的目标。如图所示为 化学固碳 “碳中和”部分过程示意图。请回答下列问题： 氢能源 HO 和 物理固碳 (1)大气中CO2含量的不断上升，会导致 效应增强， (第1题图) 使全球气候变暖。 (2)减少CO2排放：我国科学家研究的一种储氢、释氢材料为AH3,其释氢原理是利用A1H与 H,O发生反应生成A1(OH)3和H2,反应的化学方程式为 (3)为了控制大气中CO2的含量相对稳定，下列措施中可行的是 (填字母)。 A.积极开展绿化国土的行动，建立绿色家园 B.提高煤炭产量，增加火力发电在电力生产中所占的比例 C.鼓励使用电动汽车，加快充电桩的配套设施建设 D.积极开发利用风能、太阳能、地热能和潮汐能等新能源 2.[2025永州质检]我国明确提出努力争取在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，充 分体现了解决气候问题的大国担当。“双碳”活动小组开展了“低碳有我”实践活动，请回答下列 问题： 任务一：探究“碳捕捉”“碳利用”和“碳封存” 根据二氧化碳的性质，可以用水和碱溶液来“捕捉”二氧化碳。为比较“捕捉”效果，小组同学设计 了如图I所示实验，装置连接压强传感器，测得烧瓶内压强与时间的关系曲线如图Ⅱ所示（已知： CO,+2NaOH-Na,CO3+H2O) 150H 30 mL 30 mL 100 50f Co 0 丙 2004006008001000 丙 时间/s ￠ (第2题图) (1)图I中，甲、乙、丙注射器内的试剂分别是水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液，x的数值为 ;分析图Ⅱ可知“捕捉”二氧化碳效果最好的是 (填“甲“乙”或“丙”)。 (2)“碳封存”技术也是实现“碳中和”的重要途径之一。某实验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 任务二：聚力助“低碳” (3)实现“碳中和”需要世界各国的共同关注和努力，当然也离不开你和我。“低碳”是一种生活理 念，也是一种生活态度，作为一名初中学生，我们也应积极助力“低碳”，你的做法是 (写一条即可)。 78 >“答案与解析”见P432.A检查装置的气密性时，不用夹紧a管，只需上下移动 c管，导致左侧装置内气压和外界大气压不同，观察b、c管 中是否有稳定的液面差，若形成的液面差稳定，则说明左 侧装置和外界不连通，装置气密性良好，A错误；因为稀硫 酸和碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在石灰石表 面，阻止反应的进行，所以不能用稀硫酸代替盐酸，B正确： 石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化 钙、二氧化碳和水，反应产生的二氧化碳进入b管，使得b 管内压强增大，C正确：a管可以平衡试管和分液漏斗内压 强，便于液体流下，D正确。 3.(1)反应速率较快，产生气泡持续时间长(2)CaCO,+ 2HC1CaC2+H2O+CO2(3)二氧化碳的密度大 于空气的密度(4)50%(5)在木条熄灭后，再通入二 氧化碳一段时间 解析)(1)结合题表可知，选择块状石灰石和稀盐酸作为 制备CO2的理由是反应速率较快，产生气泡持续时间长。 (2)碳酸钙与稀盐酸反应得到氯化钙和二氧化碳、水，组别 3反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2十H2O十 CO2↑。(3)选择向上排空气法收集二氧化碳的依据是二 氧化碳的密度大于空气的密度。(4)100s时，氧气体积分 数为10%，因为氧气约占空气体积的五分之一，此时瓶内 空气的体积分数约为50%，则收集到的二氧化碳体积分数 约为50%。(5)结合数据分析，当燃着的木条熄灭时二氧 化碳体积分数仍较低，故用向上排空气法收集二氧化碳 时，为了使收集到的气体纯度更高，可以采取的方法是在 木条熄灭后，再通入二氧化碳气体一段时间。 4.(1)试管集气瓶(2)AF(3)能够控制反应的发 生和停止42H,0,02H,0+0,↑(5)AC (6)AH 〔解析)(1)由图可知，①是试管，②是集气瓶。(2)加热氯 酸钾和二氧化锰混合物制取氧气；该反应应选择固体加热 型发生装置，所以发生装置选择A:因为要在收集氧气时检 验蜡烛燃烧实验的产物，所以可以选择装置F来收集。 (3)实验室用大理石或石灰石和稀盐酸反应制取二氧化 碳，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，装置 C相对于装置B的优点是能够控制反应的发生和停止。 (4)装置B和F连接之后，实验时蜡烛燃烧得更加剧烈，说 明装置F中通入的是氧气，因为装置B是固液常温型发生 装置，所以装置B中发生的反应是过氧化氢在二氧化锰作 催化剂的条件下分解生成氧气和水，据此写出化学方程 式。(5)二氧化碳的密度比空气大，所以需要从a端通人 二氧化碳，使得空气从b端排出，A正确：若装置内装水用 于医疗中给病人提供氧气，则提供氧气的钢瓶应该与a端 连接，这样能够观察氧气的输送速率且将氧气润湿，B错 误；收集难溶于水的气体时需要从b端通入，这样水从a端 流出，才能收集到气体，C正确。(6)因为制备氨气需要用 加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物，所以应该选择装置A 制备；由于氨气的密度比空气小，且极易溶于水，所以应该 选择装置H收集。 方法归纳 密闭容器收集气体的方法 实验室可用如图所示的装置收集气体，具体方法 如下： (1)排空气法。 ①收集密度比空气大且常温下不与空气中成分反 应的气体，应从m端通入，如O2、CO2等。 ②收集密度比空气小且常温下不与空气中成分反 应的气体，应从n端通入，如H2、NH、CH,等。 (2)排水法。 收集气体时，先在集气瓶中装满水，再将气体从端 通入，瓶中的水从m端排出。 第3节自然界中的碳循环 1.B能够减少二氧化碳排放的生活方式就能为个人“碳 账本”积分。一次性餐具在生产，运输等过程中会消耗资源 和能源，增加二氧化碳的排放，A错误；用煤生火做饭，会增 加二氧化碳的排放，C错误；单面打印纸质材料不利于资源 的充分利用，会增加二氧化碳的排放，D错误。 2.(1)B(2)氧气生物(3)HO6:1(4)3H2+ CO,雀化剂CH,OH+H,0 〔解析)(3)反应①的反应物为CO2和H2,CO2和CO的 分子个数比为1：1，C0为一种生成物，根据质量守恒定律 可推出另一种生成物是HO:反应②生成的(CH)中， 碳、氢元素的质量比为(12×1×n):(1×2×n)=6:1。 3.C呼吸是进行缓慢且不易察觉的氧化反应，属于缓慢 氧化并放出热量，A正确；O2再生系统内将水分解生成氢 气和氧气，是“一变多”的反应，是分解反应，B正确；CO2清 除系统将二氧化碳和氢气转化为水和甲烷，生成物有两 种，不是化合反应，C错误；从图中可知，生成的甲烷没有被 利用，水、氧气、二氧化碳都被循环利用，D正确。 4.A题图甲中，转化1表示二氧化碳与水反应生成碳酸， X是碳酸：题图乙中转化1是植物的光合作用，是二氧化碳 与水反应生成葡萄糖和氧气，Y是葡萄糖，X和Y不是同 种物质，B错误：根据质量守恒定律，化学反应前后原子的 种类和数目不变，绿色植物不能使自然界中的氧原子总 数增加，C错误；自然界的水循环过程中，发生改变的只 是水分子的状态，水分子本身没有发生改变，属于物理 变化，D错误。 5.(1)温室(2)H2O+C02一HCO2(3)碳替代 4①疏松多孔②CaC0,s70℃Ca0+C0,+ 〔解析)(1)二氧化碳是温室气体，排入大气中的CO2越来 越多，导致温室效应增强。(2)过量的二氧化碳进入海洋， 使海洋酸化，是由于二氧化碳与水反应生成碳酸。(3)由 图甲可知，到2050年，对全球碳中和贡献率最大的途径是 碳替代，占47%。(4)①疏松多孔的结构比坚实致密的结 构更容易吸附物质，故吸附剂可能具有疏松多孔的结构。 ②图乙中反应Ⅱ是碳酸钙在870℃下分解生成氧化钙与 二氧化碳。 6.(1)CO.+2NaOHNa,CO+HO (2)NaOH, CaO[或NaOH,Ca(OH)2](3)光合作用(4)①> ②1 〔解析)(1)由题图甲中信息可知，“捕捉室”中发生反应的 化学方程式为CO2+2NaOH-NaCO3+HO,NaCO 进人“颗粒反应室”中与加人的Ca(OH)2反应生成CaCO 沉淀和NaOH。(2)分析题图甲可知，“颗粒反应室”中生 成的NaOH可以重新加入“捕捉室”中，“煅烧炉”中生成的 CaO和水反应生成的Ca(OH)2可以重新加入“颗粒反应 室”中，故它们都可以循环使用。(3)绿色植物通过光合作 用把CO2转化为葡萄糖。(4)①根据反应a中四种物质 的化学计量数均为1，可知反应前只有甲醇分子中含有氢 原子，而反应后过氧化氢分子中也含有氢原子，由反应前 后原子的个数不变可知，甲醇分子中的氢原子数目比甲醛 分子中的多。②过氧化氢分解时，过氧化氢与生成氧气的 分子个数关系为2HO2~O2,由反应a中四种物质的化学 计量数均为1可知，反应a中氧气与生成过氧化氢的分子 个数关系为O2~HO2,为了使甲醇能够持续转化为甲醛 侧理论上需要补充的过氧化氢的分子个数应大于或等于 反应a中生成的过氧化氢的分子个数，即 N(需要补充的H2O2) N(反应a中生成的LO,)≥1。 跨学科实践活动4探寻低碳 生活的行动方案 1.(1)温室(2)AIH+3HO一A1(OH)3+3H (3)ACD 〔解析)(3)积极开展绿化国土的行动，建立绿色家园，可 以增加二氧化碳的吸收：提高煤炭产量，增加火力发电在 电力生产中所占的比例，会产生大量的二氧化碳：鼓励使 用电动汽车，加快充电桩的配套设施建设，可以减少化石 燃料的使用，减少二氧化碳的排放；积极开发利用风能、太 阳能、地热能和潮汐能等，可以减少化石燃料的使用，减少 二氧化碳的排放。 2.(1)30丙(2)二氧化碳分子间有间隔，压强增大，分 子间的间隔变小(3)双面使用纸张（合理答案均可） 〔解析)(1)根据控制变量法，对比实验要控制变量的唯一 性，图I中，甲、乙、丙注射器内的试剂分别是水、饱和石灰 水、氢氧化钠浓溶液，x的数值应为30：实验最后烧瓶内压 强越小，说明“捕捉”二氧化碳效果越好，则分析图Ⅱ可知。 “捕捉”二氧化碳效果最好的是丙。(2)从微观角度分析， 二氧化碳是由分子构成的，则将二氧化碳压缩存入地下， 实现二氧化碳的封存，这一技术能够实现的原因是二氧化 碳分子间有间隔，压强增大，分子间的间隔变小。(3)积极 助力“低碳”的做法是节水节电、双面使用纸张等。 第5章拔尖自主测评 1.C生活污水若直接排人水体中会造成水体污染，应处 理达标后再排放，C错误。 2.C碳在氧气中完全燃烧生成二氧化碳，反应的化学方 程式为C+0,点燃C0,其中碳、氧气、二氧化碳的质量比 为12：32：44，则12g碳与32g氧气完全反应可生成44g 二氧化碳，A正确。金刚石和石墨都由碳原子构成，但是碳 原子的排列方式不同，则石墨在一定条件下转化为金刚 石，是碳原子的排列方式发生了变化，B正确。由分子构成 的物质，分子是保持物质化学性质的最小微观粒子，C由 C6,分子构成，则保持C化学性质的最小微观粒子是Cm 分子，C不正确。C0和CO,的化学性质不同，是因为它们 的分子构成不同，D正确。 3.B氮气的相对分子质量为28，与空气密度非常相近， 氯气的相对分子质量为71，大于29，氮气、氯气不能用向下 排空气法收集，A不符合题意。甲烷和氢气的相对分子质 量都小于29，都可以用向下排空气法收集，B符合题意。 二氧化碳的相对分子质量大于29，故不能用向下排空气法