5.3 自然界中的碳循环（举一反三题型专练，江苏专用）化学新教材沪教版九年级上册

第3节 自然界中的碳循环（题型突破·举一反三） 题型01 自然界中的碳循环 【典例1】B 【变式1-1】C 【变式1-2】B 【变式1-3】B 题型02 二氧化碳对环境的影响   没有 通风换气 【典例2】 【答案】(1)A (2) 氮气（或） (3) 增大煤粉与氧气的接触面积，使燃烧更充分 (4) 变小 (5)AC 【变式2-1】D 【变式2-2】 【答案】(1)ACD (2) (3)AB (4)二氧化碳/CO2 【变式2-3】 (1)油气田封存或咸水层封存 (2)CH4、N2 (3)CO2+H2O=H2CO3 (4)无烟 (5)a 题型03 碳达峰碳中和目标的实现 二氧化碳 植树造林 循环利用 综合利用 化学原理和方法 捕集 燃料 【典例3】B 【变式3-1】A 【变式3-2】 (1)分子之间存在间隔 (2)Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O (3)AC (4)多乘坐公共交通（合理即可） 【变式3-3】 (1)二氧化碳 (2)ABCD (3)b (4) +1 N2 a (5) 250 温度越高，分子运动得越快，分子碰撞结合生成甲烷分子的几率增大 题型04 资源综合利用和新能源开发的重要意义 【典例4】A 【变式4-1】D 【变式4-2】 (1)光合作用 (2) H2O 17:22 (3)低 (4)1/一 (5)需要 (6)1:3 【变式4-3】 (1) B (2) 温室 (3)吸附 (4) 分子间的间隔发生了改变 干冰升华吸热，使气体遇冷凝结成小液滴（答到干冰升华吸热就给分） (5) (6) 气温及光合有效辐射 水分含量 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 自然界中的碳循环（题型突破·举一反三） 题型01 自然界中的碳循环 题型02 二氧化碳对环境的影响 题型03 碳达峰碳中和目标的实现 题型04 资源综合利用和新能源开发的重要意义 ▌题型01 自然界中的碳循环 【典例1】（26-27九年级上·江苏苏州·阶段检测）下图为自然界中“碳循环”“氧循环”简图。下列说法不正确的是 A．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 B．碳、氧循环过程中只发生物理变化 C．水循环与氧循环在变化上有本质的区别 D．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 【答案】B 【解析】A.碳、氧循环通过光合作用、呼吸作用、燃烧等过程，实现和的消耗与生成，可维持二者在大气中含量的相对稳定，正确； B.碳、氧循环中的光合作用、呼吸作用、化石燃料燃烧过程均有新物质生成，属于化学变化，并非只发生物理变化，错误； C.水循环主要是水的三态变化，无新物质生成，属于物理变化；氧循环有新物质生成，属于化学变化，二者变化本质有区别，正确； D.绿色植物通过光合作用将太阳能转化为有机物中储存的化学能，正确。 【变式1-1】（2024·江苏扬州·中考真题）自然界存在多种元素及物质的循环。下图表示的是自然界中的 A．氮循环 B．硫循环 C．碳循环 D．水循环 【答案】C 【解析】由图可知，化石燃料燃烧产生二氧化碳，动植物呼吸作用生成二氧化碳，动植物的遗体和排泄物通过缓慢氧化生成二氧化碳，绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，故该图表示的是自然界中的碳循环。 故选C。 【变式1-2】（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 【解析】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。 【变式1-3】（25-26九年级上·江苏徐州·阶段检测）如图所示是自然界存在的三大重要循环——“水循环”“氧循环”和“碳循环”。用学科观点分析碳循环和氧循环，其中正确的是 A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指二氧化碳 B．守恒观：碳、氧循环过程中各元素守恒 C．平衡观：碳、氧循环使得大气中氧气增加和二氧化碳减少 D．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 【答案】B 【解析】A、人类每时每刻都在进行呼吸作用以及其他各项生理活动，进行其他工作与劳动，所以每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”指的是碳元素，不符合题意； B、由质量守恒定律可知，碳、氧循环过程中各元素守恒，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，不符合题意； D、由质量守恒定律可知，化学反应的过程中，原子的种类与数目均保持不变，所以自然界中的氧原子总数不变，不符合题意。 故选B。 ▌题型02 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）二氧化碳没有(填“有”或“没有”)毒性，空气中二氧化碳超过正常含量,会使人感到气闷、眩晕等,甚至会导致人死亡。人群密集的地方，应注意及时通风换气。  （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，现在地球上气温越来越高，为防止温室效应进一步增强，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。 【典例2】（26-27九年级上·江苏无锡·阶段检测）煤的主要成分是碳，含有少量硫。工厂锅炉采用富氧燃烧技术能起到节能减排的作用，该技术的主要流程如图所示。 (1)富氧空气中氧气与其他气体的体积比可能是______(填序号)。 A．1∶3 B．1∶4 C．1∶5 D．1∶6 (2)膜分离器是在一定压力下让空气通过一种致密的透氧膜，在膜的另一侧得到较纯的氧气将空气分离，其他气体的主要成分是________________。 (3)工厂锅炉中发生的主要反应的符号表达式为________________，加入的煤要先进行粉碎的目的是________________。 (4)二氧化碳压缩储存过程中，二氧化碳分子间的间隙______。(填“变大”或“变小”) (5)关于富氧燃烧技术，下列说法合理的是______(填序号)。 A．煤粉燃烧过程中可能会产生有害气体二氧化硫 B．煤粉普通燃烧时比富氧燃烧更剧烈 C．通过回收再利用改善环境问题 【答案】(1)A (2) 氮气（或） (3) 增大煤粉与氧气的接触面积，使燃烧更充分 (4) 变小 (5)AC 【解析】（1）普通空气中氧气与其他气体体积比约为1:4，富氧空气的氧气含量高于普通空气，因此二者体积比需大于1:4，只有A选项符合要求。 （2）空气主要由氮气和氧气组成，透氧膜仅允许氧气透过，因此剩余其他气体的主要成分为氮气。 （3）煤的主要成分为碳，碳在氧气中点燃生成二氧化碳；反应物接触面积越大，燃烧越充分、速率越快，粉碎煤粉可提高燃料利用率。 （4）气体被压缩时压强增大，分子间的间隙会减小。 （5）A.煤含少量硫元素，燃烧会生成有害气体二氧化硫，说法正确。 B.富氧空气氧气浓度更高，煤粉富氧燃烧比普通燃烧更剧烈，B错误。 C.回收再利用可减少温室气体排放，缓解温室效应，说法正确。 【变式2-1】（24-25九年级上·江苏苏州·期中）2024年3月，“绿色化工”研讨会在上海举办，下列做法对环境保护不利的是 A．增加绿化面积 B．使用清洁能源 C．发展公共交通 D．就地深埋垃圾 【答案】D 【解析】A、增加绿化面积，可以美化环境、净化空气，有利于保护环境，故A不符合题意； B、使用清洁能源，减少化石燃料的使用，减少有害气体排放，利于环境保护，故B不符合题意； C、发展公共交通，提倡绿色出行，有利于保护环境，故C不符合题意； D、就地深埋垃圾，会造成环境污染，不利于保护环境，故D符合题意。 故选D。 【变式2-2】（24-25九年级上·江苏无锡·阶段检测）保护空气，提倡“低碳”，减少温室效应，是我们必须关注的问题。科学家正在研究如图所示的二氧化碳新的循环体系。    (1)从图中分析得出的下列结论中，正确的是___________(填字母序号)。 A．二氧化碳也是一种重要的资源 B．利用降温、加压将二氧化碳分离是化学变化 C．二氧化碳与氢气在复合催化剂下反应产物是混合物 D．液化石油气、汽油、甲醇等物质燃烧都有二氧化碳产生 (2)写出水电解反应的化学方程式：___________。 (3)“绿色化学”的特点之一是“零排放”。一定条件下，一氧化碳和氢气可以按照不同比例反应，若只生成一种产物就能实现“零排放”，符合这一要求的产物是___________(填序号)。 A．甲醇(CH4O) B．甲醛(CH2O) C．乙醇(C2H6O) D．乙醛(C2H4O) (4)该流程中可以循环利用的物质是___________。 【答案】(1)ACD (2) (3)AB (4)二氧化碳/CO2 【解析】（1）A 、从图中可知二氧化碳可参与制备多种物质，所以二氧化碳是一种重要的资源，A 正确。 B、利用降温、加压将二氧化碳分离，只是状态改变，没有新物质生成，是物理变化，B 错误。 C、二氧化碳与氢气在复合催化剂下反应产物是液化石油气、汽油、甲醇等多种物质，属于混合物，C 正确。 D、液化石油气、汽油、甲醇等物质都含碳元素，根据质量守恒定律，燃烧都有二氧化碳产生，D 正确。 故选ACD。 （2）水电解生成氢气和氧气，化学方程式为。 （3）“零排放” 要求反应前后原子种类和数目不变，一氧化碳和氢气反应，若只生成一种产物，产物中C、O原子个数比应与CO中C、O原子个数比（1:1 ）相同。 A、甲醇（CH4O）中C、O原子个数比1:1 ，符合。 B、甲醛（CH2O）中C、O原子个数比1:1 ，符合。 C、乙醇（C2H6O）中C、O原子个数比2:1 ，不符合。 D、乙醛（C2H4O）中C、O原子个数比2:1 ，不符合。 故选AB 。 （4）观察流程图，二氧化碳既是反应物又是生成物，所以可以循环利用的物质是二氧化碳（或CO2）。 【变式2-3】（2026·江苏无锡·二模）阅读下列短文，回答相关问题。 CO2地质封存技术 在“碳达峰、碳中和”的大背景下，CO2地质封存技术是当前减缓温室气体排放最有效的工程措施，也将成为推进碳中和进程的关键支撑。地质封存是通过专用管道将工业捕集的CO2注入到油气田、咸水层或不可采煤层的密闭地质构造中，实现长时间甚至永久性的安全封存。三种碳封存途径中，煤层CO2封存技术成本更低，同时可显著提高煤层气(主要含CH4)采出率，兼顾环保与经济收益，高度契合国家绿色低碳发展理念。 典型煤层CO2封存过程如图甲所示，主要包含注入和采出两大系统。烟气注入到煤层后，由于煤对气体的吸附能力CO2 >CH4 >N2，CH4和N2逐渐被CO2驱替并脱附，再通过采出井抽出。 研究人员为了找吸附能力最强的煤，对不同的煤在相同条件下吸附CO2的能力进行研究，结果如图乙所示。然而，煤层CO2封存也涉及多种安全风险。如CO2注入后，易引发地质体结构失稳，导致CO2泄露，使土壤、水酸化，破坏周围的生态环境，对人类健康产生影响。 (1)CO2地质封存的途径主要有煤层封存、_____。(写一条) (2)图甲中煤层CO2封存过程中采出的气体是____。 (3)若CO2在地质封存中泄漏，会使地下水酸化的原因是____。(用化学方程式表示) (4)对比图乙中的曲线，可以得出的结论是在实验研究的压强范围内，相同条件下____煤对CO2的吸附能力最强。 (5)下列说法不正确的是___。 a．CO2对环境的危害是形成酸雨，使土壤、水酸化。 b．碳循环和氧循环分别是指碳元素和氧元素的循环。 c．不可采煤层在封存CO2的同时可实现煤层气高效采收。 d．空气中CO2的产生途径主要有化石燃料燃烧、动植物呼吸。 【答案】(1)油气田封存或咸水层封存 (2)CH4、N2 (3)CO2+H2O=H2CO3 (4)无烟 (5)a 【解析】（1）由题干‘地质封存是通过专用管道将工业捕集的注入到油气田、咸水层或不可采煤层的密闭地质构造中’可知，地质封存的途径有油气田封存、咸水层封存和煤层封存； （2）烟气注入到煤层后，由于煤对气体的吸附能力CO2 >CH4 >N2，CH4和N2逐渐被CO2驱替并脱附，再通过采出井抽出； （3）CO2使水酸化的原因是水与二氧化碳反应生成碳酸，反应的化学方程式为：CO2+H2O=H2CO3； （4）图乙中相同压强下，无烟煤对应的吸附量最高，因此吸附能力最强； （5）a.酸雨主要由、氮氧化物等污染物导致，是造成温室效应的主要气体，不会形成酸雨，说法错误； b.碳循环、氧循环的本质是碳、氧元素的循环，说法正确； c.煤层封存可提高煤层气采出率的描述，说法正确； d.化石燃料燃烧、动植物呼吸是空气中的主要产生途径，说法正确。 ▌题型03 碳达峰碳中和目标的实现 1．碳达峰指二氧化碳排放量达到历史最高点。 2．碳中和是通过植树造林、循环利用以及用技术手段对二氧化碳进行捕获与封存,达到相对“零排放”。  3．【观念建构】实现“双碳”目标中化学科学的新使命 科学家高度关注二氧化碳的转化和综合利用，尝试运用化学原理和方法，积极研究如何使二氧化碳资源化,促进自然界中碳的循环,寻求低成本的捕集方法，把二氧化碳转变为燃料，使二氧化碳在促进人类可持续发展中发挥更大的作用。  【典例3】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）为积极应对全球气候变化，我国政府宣布了“双碳”目标，2030年前确保碳达峰，力争在2060年前实现碳中和（平衡）。下列叙述不符合这一主题的是 A．节假日用电子烟花，增加喜庆气氛 B．使用一次性碗筷，树立健康意识 C．积极植树造林，改善空气质量 D．教室不开“无人灯”，节约用电 【答案】B 【分析】“双碳”目标旨在减少碳排放和增加碳吸收。 【解析】A.节假日用电子烟花，增加喜庆气氛，减少空气污染，符合“双碳”目标，故不符合题意； B.使用一次性碗筷会加大木材砍伐和资源消耗，增加碳排放，不符合主题，故符合题意； C.积极植树造林，改善空气质量，符合“双碳”目标，故不符合题意； D.教室不开“无人灯”，节约用电能节约能源，从而减少碳排放，符合“双碳”目标，故不符合题意，故选B。 【变式3-1】（25-26九年级上·江苏常州·期末）下列措施不利于达成碳达峰碳中和目标的是 A．垃圾露天焚烧处理 B．广泛应用节能技术 C．严禁乱砍乱伐树木 D．乘坐公交工具上学 【答案】A 【解析】A、垃圾露天焚烧会产生大量二氧化碳，增加二氧化碳排放，不利于目标，符合题意； B、广泛应用节能技术能减少能源消耗，从而减少二氧化碳排放，有利于目标，不符合题意； C、保护树木能减少能源消耗，从而减少二氧化碳排放，有利于目标，不符合题意； D、乘坐公交能减少能源消耗，从而减少二氧化碳排放，有利于目标，不符合题意； 故选A。 【变式3-2】（25-26九年级上·江苏宿迁·阶段检测）我国承诺2030年前“碳达峰”，2060年前“碳中和”，体现大国责任担当。 (1)“碳达峰”、“碳中和”中的“碳”指的是二氧化碳，从微观角度解释二氧化碳气体能被压缩封存的原因______。 (2)利用澄清石灰水捕捉CO2时，发生反应的化学方程式为______。 (3)科学家对到2050年四种途径对全球碳中和的贡献率做出了预测，详见如图。下列说法中正确的是______(填字母)。 A．为实现碳替代，应开发新能源 B．为实现碳减排，应加高烟囱排放工业废气 C．人类通过呼吸作用参与碳循环 (4)为了响应“低碳行动”，我们在生活中可以做的是______(任答一点)。 【答案】(1)分子之间存在间隔 (2)Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O (3)AC (4)多乘坐公共交通（合理即可） 【解析】（1）二氧化碳能被压缩封存的原因是：分子之间存在间隔，二氧化碳分子在压缩时分子之间的间隔变小。 （2）利用澄清石灰水捕捉CO2时发生反应为二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，该反应的化学方程式为：。 （3）A、为实现碳替代，应开发新能源，减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，符合题意； B、加高烟囱排放工业废气，废气还是排放到了空气中，不能实现碳减排，不符合题意； C、呼吸作用消耗氧气，生成二氧化碳，人类可通过呼吸作用参与碳循环，符合题意。 故选AC。 （4）为了响应“低碳行动”，在生活中我们可以多乘坐公共交通，积极植树造林，增加二氧化碳的吸收，或是开发利用新能源，减少二氧化碳的排放等（合理即可）。 【变式3-3】（25-26九年级上·江苏淮安·期中）化学兴趣小组以“助力碳中和”为主题，设计并开展了如下项目或探究活动。 探究一：碳中和 (1)“碳中和”中的“碳”是指__________（填“碳元素”或“二氧化碳”）。 (2)我国政府提出在2060年前实现“碳中和”，下列做法符合“碳中和”理念的是__________。 A．植树造林 B．集体供暖 C．节能减排 D．发展光伏 探究二：碳封存 将注入地壳油气层起到驱油作用，既提高油的采收率，又实现碳封存。 (3)用如图（图1）模拟油气田封存，连接A、B装置，将从A_______端（填“a”或“b”）通入装有油的广口瓶中封存，油被压入烧杯中。 (4)化学链燃烧技术可以避免燃料与空气的直接接触，提供了一种低成本的碳捕集方法。某“化学链燃烧”的过程上图2所示，该化学链通过作为载氧体将空气中的氧传递给燃料。 ①中铜元素的化合价为________。 ②X的主要成分是________（填化学式）。 ③气体X中的体积分数随反应温度的变化情况如图3所示。为了提高氧气利用率，空气反应器中最适宜的反应温度范围是________（填字母）。 a.800~900℃    b.900~1000℃    c.1000~1100℃ 探究三：碳利用 (5)使用催化转化法可以将二氧化碳和水转化为甲烷和氧气，催化剂的催化效率和甲烷的生成速率随温度的变化关系如图4。 ①催化剂的催化效率受温度影响，最佳的温度约为________℃。 ②300~400℃之间，甲烷生成速率加快的原因可能是________。 【答案】(1)二氧化碳 (2)ABCD (3)b (4) +1 N2 a (5) 250 温度越高，分子运动得越快，分子碰撞结合生成甲烷分子的几率增大 【解析】（1）“碳中和” 是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳 “零排放”。“碳中和” 中的 “碳” 是指二氧化碳。 （2）A、绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，有助于减少大气中二氧化碳的含量，符合 “碳中和” 理念，符合题意。 B、相较于分散供暖，集体供暖能更高效地利用能源，减少能源浪费，降低二氧化碳排放，符合 “碳中和” 理念，符合题意。 C、直接减少能源消耗和二氧化碳等温室气体的排放，符合 “碳中和” 理念，符合题意。 D、太阳能光伏发电是清洁能源，减少对传统化石能源的依赖，降低二氧化碳排放，符合 “碳中和” 理念，符合题意。 故选ABCD。 （3）二氧化碳的密度比油小，应从b端通入，气体聚集在油层上方，增大气压，从而将油从导管压入烧杯中。 （4）①在Cu2O中，氧元素显−2价，设铜元素的化合价为x，根据化合物中各元素正负化合价代数和为零，则2x+(−2)=0，解得x=+1，所以Cu2O中铜元素的化合价为+1。 ②空气的主要成分是氧气与氮气，该化学链中将氧气传递给燃料，故剩余X气体的主要成分为氮气，化学式为N2。 ③由图 3 可知，在800~900℃时，气体X中O2的体积分数最低，说明在这个温度范围内氧气利用率最高，所以为了提高氧气利用率，空气反应器中最适宜的反应温度范围是a。 （5）①由图可知，催化剂的催化效率受温度影响，最佳的温度约为250℃，此时催化剂的催化效率最高； ②300～400℃之间，甲烷生成速率加快的原因可能是温度越高，分子运动的越快，分子碰撞结合生成甲烷分子的几率增大。 ▌题型04 资源综合利用和新能源开发的重要意义 资源综合利用和新能源开发的重要意义：节约资源、提高资源利用率、减少污染。 【典例4】（25-26九年级上·江苏常州·阶段检测）碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是实现“碳中和”的重要手段。下列关于二氧化碳的说法或做法中，正确的是 A．久未开启的菜窖中CO2含量可能过高，进入前应进行灯火实验 B．干冰可用于冷藏运输食品，是利用了CO2的氧化性 C．将CO2注入海底封存，是实现碳中和的唯一途径 D．应全面普及CO2的捕集与封存技术，彻底消除温室效应 【答案】A 【解析】A、久未开启的菜窖中，植物呼吸作用会产生大量CO2，CO2不能供给呼吸且密度比空气大，进入前进行灯火实验（若火焰熄灭，说明CO2​含量过高），可避免危险，做法正确。 B、干冰用于冷藏运输食品，是利用干冰升华吸热的物理性质，与氧化性无关，说法错误。 C、实现碳中和的途径有多种（如节能减排、植树造林等），将CO2​注入海底封存不是唯一途径，说法错误。 D、CO2​是温室气体之一，但温室效应是多种气体共同作用的结果，CO2的捕集与封存技术不能 “彻底消除” 温室效应；另外，CO2是光合作用的原料，不能将CO2全部捕集和封存，应控制在适当浓度，说法错误。 故选A。 【变式4-1】（25-26九年级上·江苏宿迁·阶段检测）含量增多会导致全球气候变暖。的低能捕集、转化和利用受到世界各国的关注。如图是以为原料制取炭黑(C)的太阳能工艺简易流程图。下列说法错误的是 A．该工艺实现了由太阳能向化学能的转化 B．生产过程中可以循环使用 C．该方法有利于减弱全球气候变暖 D．反应I中和FeO的质量比为1：3 【答案】D 【解析】A、反应 Ⅰ 利用太阳能使分解，将太阳能转化为化学能，该说法正确。 B、反应 Ⅰ 消耗、生成FeO；反应 Ⅱ 消耗FeO、生成，因此可循环使用，该说法正确。 C、该工艺消耗将其转化为C，减少了大气中含量，有利于减弱全球气候变暖，该说法正确。 D、反应 Ⅱ 的化学方程式为，质量比需结合相对分子质量计算：的相对分子质量为232，FeO的相对分子质量为72，因此质量比为(2×232):(6×72)=464:432≠1:3，该说法错误。 故选D。 【变式4-2】（2025·江苏镇江·模拟预测）CO2作为一种碳资源，被广泛应用于工农业生产。 Ⅰ．植物气肥 (1)在蔬菜大棚内增大 CO2浓度，有利于植物进行___________，促进生长。 Ⅱ．生产化肥 二氧化碳和氨气可以生产尿素【CO(NH2)2】和碳酸氢铵。 (2)合成尿素的反应为2NH3+CO2 =CO(NH2)2+X，X的化学式是___________。消耗NH3与CO2 质量比为___________。 (3)合成碳酸氢铵，该反应需在较___________(填“高”或“低”)温度下进行。 Ⅲ．催化重整 中国科学家已实现由CO2 到淀粉的全人工合成，主要过程如图1： 阶段Ⅱ的物质转化如图2所示。反应a中四种物质的化学计量数均为1。 (4)推测一个分子中氢原子数目：甲醇比甲醛多___________个。 (5)为使甲醇持续转化为甲醛，反应b___________(填“需要”或“不需要”)补充H2O2。 (6)用CO2 与H2反应生成甲醇CH4O，该反应中CO2 与H2的化学计量数比为___________。 【答案】(1)光合作用 (2) H2O 17:22 (3)低 (4)1/一 (5)需要 (6)1:3 【解析】（1）二氧化碳是植物光合作用的原料，在蔬菜大棚内增大二氧化碳浓度，有利于植物进行光合作用，促进生长，故填：光合作用； （2）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C、O、N、H的个数分别是1、2、2、6，生成物中含C、O、N、H的个数分别是1、1、2、4，则生成物X中还应含1个O、2个H，X的化学式为H2O；由反应的化学方程式可知，消耗NH3与CO2 质量比为(2×17):(12+16×2)=17:22，故填：H2O；17:22； （3）碳酸氢铵受热易分解，因此该反应需要在较低温度下进行，故填：低； （4）由图2可知，反应a为甲醇与氧气反应生成甲醛和过氧化氢，根据质量守恒定律可知，化学反应前后原子种类及数目不变，已知反应a中四种物质的化学计量数均为1，则反应物甲醇、氧气中共有1个碳原子、4个氢原子和3个氧原子，生成物过氧化氢中含有2个氢原子和2个氧原子，则生成物甲醛中含有1个碳原子、2个氢原子和1个氧原子，甲醛的化学式为CH2O，甲醇的化学式为CH3OH，因此一个分子中氢原子数目：甲醇比甲醛多1个，故填：1或一； （5）根据反应a的化学方程式CH3OH+O2=CH2O+H2O2可知，1个甲醇分子转化为1个甲醛分子，会生成1个过氧化氢分子，根据反应b的化学方程式可知，反应a每生成1个过氧化氢分子，反应b需要补充1个过氧化氢分子，则理论上每完成一个甲醇分子到甲醛分子的转化，至少需要补充1个H2O2分子，故填：需要； （6）根据质量守恒定律，CO2 与H2反应生成甲醇CH4O外，还有水生成，反应的化学方程式为CO2 +3H2CH4O+H2O，则该反应中CO2 与H2的化学计量数比为1:3，故填：1:3。 【变式4-3】（25-26九年级上·江苏扬州·阶段检测）CO2的捕集与资源化利用是化学研究的热点 (1)以石灰石为原料的钙循环捕集废气中CO2的流程如下： ①写出煅烧炉中发生的反应方程式_____。 ②图中，CO2含量较高的是______（填“A”或“B”）处。 (2)控制CO2的排放，是为了减缓______效应，加压水洗法可捕集CO2，对应的方程式是_____。 (3)石灰石循环法可用于捕集烟气中的CO2，该方法以CaO捕集CO2，将所得产物在高温下煅烧可重新获得CaO，生成的CaO疏松多孔，结构与活性炭相似，其在捕集过程中对CO2具有良好的_____性。 (4)对CO2气体加压、降温，可获得干冰。从构成物质的微粒视角分析，该过程主要改变的是______。干冰能用于人工降雨，是因为______。 (5)已知一定条件下CO2与H2以质量比11:2反应可生成CH4。与该反应类似，不同条件下，CO2与H2反应也能生成甲醇（CH4O）。生成甲醇时参加反应的CO2与H2的质量比______。 (6)为研究某公园中植物与大气间的碳交换，对该公园一年内每天的气温及光合有效辐射进行测量，结果见图2和图3.通过测量其一年内每天空气中CO2含量等数据，分析所得碳交换的结果见图4.碳交换以每月每平方米植物吸收或释放CO2的质量表示，正值为净吸收CO2，负值为净释放CO2。 ①由如图可推测，影响公园中植物与大气碳交换的因素有_____。 ②为进一步研究环境因素对公园中植物与大气碳交换的影响，从光合作用的角度出发，还需测量的重要因素是其一年内每天______的变化。 【答案】(1) B (2) 温室 (3)吸附 (4) 分子间的间隔发生了改变 干冰升华吸热，使气体遇冷凝结成小液滴（答到干冰升华吸热就给分） (5) (6) 气温及光合有效辐射 水分含量 【解析】（1）①煅烧炉中碳酸钙分解，发生的反应方程式。 ②A处二氧化碳被吸收，B处煅烧释放更多二氧化碳，图中，CO2含量较高的是B处。 （2）产生温室效应的气体有二氧化碳、臭氧、甲烷、氟氯烃，则控制CO2的排放，是为了减缓温室效应；加压水洗法可捕集CO2，水和二氧化碳反应生成碳酸，对应的方程式是。 （3）结构决定性质，疏松多孔的结构决定了氧化钙具有吸附性。 （4）干冰是二氧化碳的固体，物质本身没有改变，只是分子间的间隔发生了改变；干冰能用于人工降雨，是因为干冰升华吸热，使气体遇冷凝结成小液滴。 （5）若一定条件下CO2与H2以质量比11:2，则二者的粒子个数比为1:4，根据质量守恒定律，则该反应为CO2+4H2CH4+2H2O；与该反应类似，不同条件下，CO2与H2反应也能生成甲醇（CH4O），化学方程式为 CO2+3H2CH4O+H2O。生成甲醇时参加反应的CO2与H2的质量比。 （6）①由上图可推测，影响公园中植物与大气碳交换的因素有气温及光合有效辐射。 ②水是植物光合作用的原料之一，所以为进一步研究环境因素对公园中植物与大气碳交换的影响，从光合作用的角度出发，还需测量的重要因素是其一年内每天水分含量的变化。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 自然界中的碳循环（题型突破·举一反三） 题型01 自然界中的碳循环 题型02 二氧化碳对环境的影响 题型03 碳达峰碳中和目标的实现 题型04 资源综合利用和新能源开发的重要意义 ▌题型01 自然界中的碳循环 【典例1】（26-27九年级上·江苏苏州·阶段检测）下图为自然界中“碳循环”“氧循环”简图。下列说法不正确的是 A．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 B．碳、氧循环过程中只发生物理变化 C．水循环与氧循环在变化上有本质的区别 D．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 【变式1-1】（2024·江苏扬州·中考真题）自然界存在多种元素及物质的循环。下图表示的是自然界中的 A．氮循环 B．硫循环 C．碳循环 D．水循环 【变式1-2】（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 【变式1-3】（25-26九年级上·江苏徐州·阶段检测）如图所示是自然界存在的三大重要循环——“水循环”“氧循环”和“碳循环”。用学科观点分析碳循环和氧循环，其中正确的是 A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指二氧化碳 B．守恒观：碳、氧循环过程中各元素守恒 C．平衡观：碳、氧循环使得大气中氧气增加和二氧化碳减少 D．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 ▌题型02 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 (填“有”或“没有”)毒性，空气中二氧化碳超过正常含量,会使人感到气闷、眩晕等,甚至会导致人死亡。人群密集的地方，应注意及时 。  （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，现在地球上气温越来越高，为防止温室效应进一步增强，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。 【典例2】（26-27九年级上·江苏无锡·阶段检测）煤的主要成分是碳，含有少量硫。工厂锅炉采用富氧燃烧技术能起到节能减排的作用，该技术的主要流程如图所示。 (1)富氧空气中氧气与其他气体的体积比可能是______(填序号)。 A．1∶3 B．1∶4 C．1∶5 D．1∶6 (2)膜分离器是在一定压力下让空气通过一种致密的透氧膜，在膜的另一侧得到较纯的氧气将空气分离，其他气体的主要成分是________________。 (3)工厂锅炉中发生的主要反应的符号表达式为________________，加入的煤要先进行粉碎的目的是________________。 (4)二氧化碳压缩储存过程中，二氧化碳分子间的间隙______。(填“变大”或“变小”) (5)关于富氧燃烧技术，下列说法合理的是______(填序号)。 A．煤粉燃烧过程中可能会产生有害气体二氧化硫 B．煤粉普通燃烧时比富氧燃烧更剧烈 C．通过回收再利用改善环境问题 【变式2-1】（24-25九年级上·江苏苏州·期中）2024年3月，“绿色化工”研讨会在上海举办，下列做法对环境保护不利的是 A．增加绿化面积 B．使用清洁能源 C．发展公共交通 D．就地深埋垃圾 【变式2-2】（24-25九年级上·江苏无锡·阶段检测）保护空气，提倡“低碳”，减少温室效应，是我们必须关注的问题。科学家正在研究如图所示的二氧化碳新的循环体系。    (1)从图中分析得出的下列结论中，正确的是___________(填字母序号)。 A．二氧化碳也是一种重要的资源 B．利用降温、加压将二氧化碳分离是化学变化 C．二氧化碳与氢气在复合催化剂下反应产物是混合物 D．液化石油气、汽油、甲醇等物质燃烧都有二氧化碳产生 (2)写出水电解反应的化学方程式：___________。 (3)“绿色化学”的特点之一是“零排放”。一定条件下，一氧化碳和氢气可以按照不同比例反应，若只生成一种产物就能实现“零排放”，符合这一要求的产物是___________(填序号)。 A．甲醇(CH4O) B．甲醛(CH2O) C．乙醇(C2H6O) D．乙醛(C2H4O) (4)该流程中可以循环利用的物质是___________。 【变式2-3】（2026·江苏无锡·二模）阅读下列短文，回答相关问题。 CO2地质封存技术 在“碳达峰、碳中和”的大背景下，CO2地质封存技术是当前减缓温室气体排放最有效的工程措施，也将成为推进碳中和进程的关键支撑。地质封存是通过专用管道将工业捕集的CO2注入到油气田、咸水层或不可采煤层的密闭地质构造中，实现长时间甚至永久性的安全封存。三种碳封存途径中，煤层CO2封存技术成本更低，同时可显著提高煤层气(主要含CH4)采出率，兼顾环保与经济收益，高度契合国家绿色低碳发展理念。 典型煤层CO2封存过程如图甲所示，主要包含注入和采出两大系统。烟气注入到煤层后，由于煤对气体的吸附能力CO2 >CH4 >N2，CH4和N2逐渐被CO2驱替并脱附，再通过采出井抽出。 研究人员为了找吸附能力最强的煤，对不同的煤在相同条件下吸附CO2的能力进行研究，结果如图乙所示。然而，煤层CO2封存也涉及多种安全风险。如CO2注入后，易引发地质体结构失稳，导致CO2泄露，使土壤、水酸化，破坏周围的生态环境，对人类健康产生影响。 (1)CO2地质封存的途径主要有煤层封存、_____。(写一条) (2)图甲中煤层CO2封存过程中采出的气体是____。 (3)若CO2在地质封存中泄漏，会使地下水酸化的原因是____。(用化学方程式表示) (4)对比图乙中的曲线，可以得出的结论是在实验研究的压强范围内，相同条件下____煤对CO2的吸附能力最强。 (5)下列说法不正确的是___。 a．CO2对环境的危害是形成酸雨，使土壤、水酸化。 b．碳循环和氧循环分别是指碳元素和氧元素的循环。 c．不可采煤层在封存CO2的同时可实现煤层气高效采收。 d．空气中CO2的产生途径主要有化石燃料燃烧、动植物呼吸。 ▌题型03 碳达峰碳中和目标的实现 1．碳达峰 排放量达到历史最高点。 2．碳中和是通过 、 以及用技术手段对二氧化碳进行捕获与封存,达到相对“零排放”。  3．【观念建构】实现“双碳”目标中化学科学的新使命 科学家高度关注二氧化碳的转化和 ，尝试运用 ，积极研究如何使二氧化碳资源化,促进自然界中碳的循环,寻求低成本的 方法，把二氧化碳转变为 ，使二氧化碳在促进人类可持续发展中发挥更大的作用。  【典例3】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）为积极应对全球气候变化，我国政府宣布了“双碳”目标，2030年前确保碳达峰，力争在2060年前实现碳中和（平衡）。下列叙述不符合这一主题的是 A．节假日用电子烟花，增加喜庆气氛 B．使用一次性碗筷，树立健康意识 C．积极植树造林，改善空气质量 D．教室不开“无人灯”，节约用电 【变式3-1】（25-26九年级上·江苏常州·期末）下列措施不利于达成碳达峰碳中和目标的是 A．垃圾露天焚烧处理 B．广泛应用节能技术 C．严禁乱砍乱伐树木 D．乘坐公交工具上学 【变式3-2】（25-26九年级上·江苏宿迁·阶段检测）我国承诺2030年前“碳达峰”，2060年前“碳中和”，体现大国责任担当。 (1)“碳达峰”、“碳中和”中的“碳”指的是二氧化碳，从微观角度解释二氧化碳气体能被压缩封存的原因______。 (2)利用澄清石灰水捕捉CO2时，发生反应的化学方程式为______。 (3)科学家对到2050年四种途径对全球碳中和的贡献率做出了预测，详见如图。下列说法中正确的是______(填字母)。 A．为实现碳替代，应开发新能源 B．为实现碳减排，应加高烟囱排放工业废气 C．人类通过呼吸作用参与碳循环 (4)为了响应“低碳行动”，我们在生活中可以做的是______(任答一点)。 【变式3-3】（25-26九年级上·江苏淮安·期中）化学兴趣小组以“助力碳中和”为主题，设计并开展了如下项目或探究活动。 探究一：碳中和 (1)“碳中和”中的“碳”是指__________（填“碳元素”或“二氧化碳”）。 (2)我国政府提出在2060年前实现“碳中和”，下列做法符合“碳中和”理念的是__________。 A．植树造林 B．集体供暖 C．节能减排 D．发展光伏 探究二：碳封存 将注入地壳油气层起到驱油作用，既提高油的采收率，又实现碳封存。 (3)用如图（图1）模拟油气田封存，连接A、B装置，将从A_______端（填“a”或“b”）通入装有油的广口瓶中封存，油被压入烧杯中。 (4)化学链燃烧技术可以避免燃料与空气的直接接触，提供了一种低成本的碳捕集方法。某“化学链燃烧”的过程上图2所示，该化学链通过作为载氧体将空气中的氧传递给燃料。 ①中铜元素的化合价为________。 ②X的主要成分是________（填化学式）。 ③气体X中的体积分数随反应温度的变化情况如图3所示。为了提高氧气利用率，空气反应器中最适宜的反应温度范围是________（填字母）。 a.800~900℃    b.900~1000℃    c.1000~1100℃ 探究三：碳利用 (5)使用催化转化法可以将二氧化碳和水转化为甲烷和氧气，催化剂的催化效率和甲烷的生成速率随温度的变化关系如图4。 ①催化剂的催化效率受温度影响，最佳的温度约为________℃。 ②300~400℃之间，甲烷生成速率加快的原因可能是________。 ▌题型04 资源综合利用和新能源开发的重要意义 资源综合利用和新能源开发的重要意义：节约资源、提高资源利用率、减少污染。 【典例4】（25-26九年级上·江苏常州·阶段检测）碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是实现“碳中和”的重要手段。下列关于二氧化碳的说法或做法中，正确的是 A．久未开启的菜窖中CO2含量可能过高，进入前应进行灯火实验 B．干冰可用于冷藏运输食品，是利用了CO2的氧化性 C．将CO2注入海底封存，是实现碳中和的唯一途径 D．应全面普及CO2的捕集与封存技术，彻底消除温室效应 【变式4-1】（25-26九年级上·江苏宿迁·阶段检测）含量增多会导致全球气候变暖。的低能捕集、转化和利用受到世界各国的关注。如图是以为原料制取炭黑(C)的太阳能工艺简易流程图。下列说法错误的是 A．该工艺实现了由太阳能向化学能的转化 B．生产过程中可以循环使用 C．该方法有利于减弱全球气候变暖 D．反应I中和FeO的质量比为1：3 【变式4-2】（2025·江苏镇江·模拟预测）CO2作为一种碳资源，被广泛应用于工农业生产。 Ⅰ．植物气肥 (1)在蔬菜大棚内增大 CO2浓度，有利于植物进行___________，促进生长。 Ⅱ．生产化肥 二氧化碳和氨气可以生产尿素【CO(NH2)2】和碳酸氢铵。 (2)合成尿素的反应为2NH3+CO2 =CO(NH2)2+X，X的化学式是___________。消耗NH3与CO2 质量比为___________。 (3)合成碳酸氢铵，该反应需在较___________(填“高”或“低”)温度下进行。 Ⅲ．催化重整 中国科学家已实现由CO2 到淀粉的全人工合成，主要过程如图1： 阶段Ⅱ的物质转化如图2所示。反应a中四种物质的化学计量数均为1。 (4)推测一个分子中氢原子数目：甲醇比甲醛多___________个。 (5)为使甲醇持续转化为甲醛，反应b___________(填“需要”或“不需要”)补充H2O2。 (6)用CO2 与H2反应生成甲醇CH4O，该反应中CO2 与H2的化学计量数比为___________。 【变式4-3】（25-26九年级上·江苏扬州·阶段检测）CO2的捕集与资源化利用是化学研究的热点 (1)以石灰石为原料的钙循环捕集废气中CO2的流程如下： ①写出煅烧炉中发生的反应方程式_____。 ②图中，CO2含量较高的是______（填“A”或“B”）处。 (2)控制CO2的排放，是为了减缓______效应，加压水洗法可捕集CO2，对应的方程式是_____。 (3)石灰石循环法可用于捕集烟气中的CO2，该方法以CaO捕集CO2，将所得产物在高温下煅烧可重新获得CaO，生成的CaO疏松多孔，结构与活性炭相似，其在捕集过程中对CO2具有良好的_____性。 (4)对CO2气体加压、降温，可获得干冰。从构成物质的微粒视角分析，该过程主要改变的是______。干冰能用于人工降雨，是因为______。 (5)已知一定条件下CO2与H2以质量比11:2反应可生成CH4。与该反应类似，不同条件下，CO2与H2反应也能生成甲醇（CH4O）。生成甲醇时参加反应的CO2与H2的质量比______。 (6)为研究某公园中植物与大气间的碳交换，对该公园一年内每天的气温及光合有效辐射进行测量，结果见图2和图3.通过测量其一年内每天空气中CO2含量等数据，分析所得碳交换的结果见图4.碳交换以每月每平方米植物吸收或释放CO2的质量表示，正值为净吸收CO2，负值为净释放CO2。 ①由如图可推测，影响公园中植物与大气碳交换的因素有_____。 ②为进一步研究环境因素对公园中植物与大气碳交换的影响，从光合作用的角度出发，还需测量的重要因素是其一年内每天______的变化。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $