跨学科实践活动5 基于碳中和理念设计低碳行动方案（培优讲义）化学新教材人教版九年级上册

第六单元   碳和碳的氧化物 跨学科实践活动5  基于碳中和理念设计低碳行动方案 【活动目标】 基于碳中和理念，结合生物学、地理、物理等课程的学习，从物质的性质和转化角度认识二氧化碳的排放和吸收，理解低碳行动原理。设计并评价低碳行动方案，从个人、国家和国际层面体会低碳行动的意义和价值。 任务 1 了解相关概念，聚集核心物质 一、核心概念界定 要设计低碳行动方案，首先需要理解三个层层递进的关键词： 低碳行动：指通过创新技术与机制，采用低碳经济模式和低碳生活方式，实现社会可持续发展的一系列行动总称。 碳达峰：指某个地区或行业的年度碳排放量达到历史最高值，之后由增转降的拐点。这标志着发展模式从高能耗高排放向清洁低碳转变。 碳中和：指在一定时间内，人为直接和间接排放的二氧化碳，通过植树造林、节能减排、碳捕捉等方式全部抵消，实现二氧化碳的“净零排放”。 化学学科要点：上述概念中的“碳”，在初中化学语境下特指二氧化碳。因此，后续所有分析和方案设计，都应围绕二氧化碳这一核心物质展开。 二、聚焦核心物质：二氧化碳的转化视角 从化学的“元素观”和“转化观”出发，碳中和的本质是实现二氧化碳的“收支平衡”。需要引导学生梳理出以下两个对立的转化方向： 1. 碳排放途径（产生CO₂） ①化石燃料燃烧：煤、石油、天然气等燃烧是人为碳排放的主要来源。 ②动植物的呼吸作用：生物体通过呼吸作用将有机物转化为二氧化碳和水。 ③工业生产过程：如水泥生产、钢铁冶炼等工业过程会释放大量二氧化碳。 2. 碳吸收途径（消耗CO₂） ①绿色植物光合作用：植物吸收二氧化碳，转化为有机物和氧气，是自然界最主要的碳汇。 ②海水吸收：海洋是巨大的碳库，每年吸收人类排放二氧化碳的近四分之一。 ③岩石风化吸收：二氧化碳与岩石发生化学反应，被长期固定下来。 三、结合二氧化碳对生活和环境的影响，说明低碳行动的意义，尝试列举一些低碳做法。 （1）意义：能控制大气中二氧化碳的含量，防止温室效应进一步增强，实现人类社会可持续发展。 （2）做法： ①减少二氧化碳排放：如使用新能源，减少化石燃料的使用；改变生活方式，在日常学习、生活中骑自行车上学、双面使用作业本、使用节能灯、夏天空调温度设定为27 ℃左右等。 ②增加对二氧化碳的吸收与转化：如植树造林，用碱性吸收剂吸收，转化为甲醇等。 任务 2 测定不同环境中二氧化碳的含量 1.设计测定二氧化碳含量的方法，并测定不同环境中二氧化碳的含量。 【提出问题】不同环境中二氧化碳的含量是否相同? 【查阅资料】二氧化碳能溶于水，可以被氢氧化钠、氢氧化钙等碱性吸收剂较快吸收。 【设计实验】 （1）配制吸收二氧化碳的测试液：取50 mL蒸馏水，滴入2滴酚酞溶液，一边搅拌，一边慢慢滴入澄清石灰水至溶液变为浅红色。 （2）测定不同环境中二氧化碳的含量：①用50 mL注射器吸取10 mL测试液，在测试环境中抽气到50 mL刻度处，堵住注射器的吸入口，用力振荡注射器2~3分钟；②将注射器吸入口向上，小心将余气排出；③重复上述操作若干次，直至注射器内测试液恰好褪色，记下抽气的次数。 【实验记录】 测试地段 校园绿苑 保持通风的刚下课的教室 门窗紧闭的刚下课的教室 校园运动场 抽气次数 13 11 7 12 【得出结论】在校内测量点测出空气中二氧化碳相对含量较多的区域是门窗紧闭的刚下课的教室。 2.围绕人类活动是否会影响空气中二氧化碳的含量提出假设，运用适当的方法进行验证。 （1）提出假设：人类活动会造成空气中二氧化碳含量增大。 （2）查证资料 资料1:化石燃料燃烧会产生大量的二氧化碳，自工业革命以来，随着工业的发展，人类使用的化石燃料大量增加，大气中二氧化碳含量也增加。 资料2：据联合国估计，全球每年有近1300万公顷的森林被砍伐，相当于希腊或尼加拉瓜的国土面积。森林光合作用吸收二氧化碳，人类大面积砍伐森林是导致大气中的二氧化碳含量增加的一个主要因素。 任务 3 梳理自然界中的碳循环 1.二氧化碳在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈间的转化关系 ①生物圈：二氧化碳通过光合作用转化为葡萄糖(C6H12O6)和氧气；生物呼吸过程：葡萄糖+氧气→二氧化碳+水。 ②水圈：二氧化碳溶于水与水反应生成碳酸；碳酸分解生成二氧化碳和水。 ③岩石圈：石灰岩(主要成分是碳酸钙)在二氧化碳和水的作用下经化合反应转化为碳酸氢钙[CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2]。一定条件下，碳酸氢钙分解生成碳酸钙、水和二氧化碳。 2.回顾二氧化碳的性质与转化，从二氧化碳的排放与吸收的角度，对涉及的反应进行汇总。 （1）二氧化碳的排放： ①煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧；②一氧化碳等含碳燃料的燃烧；③人和动植物的呼吸；④煅烧石灰石等。 （2）二氧化碳的吸收： ①植物的光合作用；②海水吸收；③对排出的CO2进行分离、回收，即二氧化碳的捕集、利用与封存 3.将涉及二氧化碳的物质转化关系与自然界中的碳循环联系起来，利用图示等方式说明二氧化碳的排放与吸收途径及相关原理。 （1）二氧化碳的排放： ①煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧； 煤的燃烧：C+O2CO2 天然气[主要成分甲烷(CH4)]的燃烧：CH4+2O2CO2+2H2O ②一氧化碳的燃烧：2CO+O22CO2 ③人和动植物的呼吸作用：葡萄糖+氧气二氧化碳+水 ④煅烧石灰石：CaCO3CaO+CO2↑ （2）二氧化碳的吸收： ①植物的光合作用：二氧化碳+水淀粉+氧气 ②海水吸收：CO2+H2O===H2CO3 任务 4 设计低碳行动方案 1.设计低碳行动方案。 （1）减少CO₂的排放： ①衣——尽可能选择环保的面料； ②食——提倡光盘行动，降低食物垃圾的产生和处理等； ③住——及时关闭待机电源，使用节能家电等； ④行——选择乘坐公共交通工具，短途出行尽量步行或骑自行车等。 （2）植树造林促进二氧化碳的吸收。 2.结合涉及二氧化碳的物质转化关系，查阅资料，了解减少二氧化碳排放与增加二氧化碳吸收的相关政策和创新技术等。在此基础上对低碳行动方案进行补充。 3.参观当地相关展览，就低碳行动与工作人员交流，进一步完善小组方案。 【展示与交流】 1.展示小组形成的低碳行动方案，经全班讨论形成评价标准。 2.全班达成共识，形成一套低碳行动方案，制作展板或开展讲座，在学校和社区等地宣讲并践行低碳行动。 1．（2026年河北唐山市迁西县自主招生考试化学试卷）2026年河北省将携手京津共同建设美丽中国先行区，下列做法不符合这一主题要求的是（ ） A．综合治理大气污染 B．固体废物综合利用 C．超量采集地下水 D．能源绿色低碳转型 2．（2026·山东滨州·一模）我国科研人员研制出一种新型催化剂，在该催化剂作用下，二氧化碳可以转化为汽油，主要转化过程如图所示。下列有关说法错误的是（ ） A．反应I属于化合反应 B．反应I中氢元素的化合价升高 C．该成果将二氧化碳变废为宝 D．该成果有利于达成碳中和的目标 3．（2026·四川德阳·一模）二氧化氮是空气污染物之一，可用尿素[CO(NH2)2]吸收，其反应的化学方程式为：6NO2+4CO(NH2)2=4CO2+7X+8H2O，下列说法正确的是（ ） A．CO(NH2)2的相对分子质量是60g B．该反应有利于促进“碳中和” C．二氧化氮是由一个氮原子和两个氧原子构成的 D．X的化学式为N2 4．（2026·云南昆明·模拟预测）我国科学家以和为原料，在构筑的纳米“蓄水”膜反应器中实现了二氧化碳在温和条件下一步转化为乙醇()的反应，该反应微观示意图如下。有关说法正确的是（ ） A．该反应中涉及3种氧化物 B．参加反应的和分子个数比为 C．该反应中参加反应的和生成的的质量比为 D．该反应有助于缓解温室效应并制得液体燃料，有利于实现“碳中和” 5．（2026·内蒙古呼和浩特·二模）科学家一直梦想将太阳装进口袋里。利用太阳光、新型催化剂，高效分解水后再将转化为乙烯，反应的微观变化过程如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．反应①中各元素化合价都有变化 B．反应②中参加反应的甲、乙分子个数比为 C．反应②前后原子个数不变 D．此成果有利于推动化工行业绿色低碳转型 6．（25-26九年级上·云南·期末）的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径。下列有关含碳物质说法不正确的是（ ） A．减少化石燃料的使用可减少碳排放 B．和CO均具有可燃性 C．和CO在一定条件下可以相互转化 D．利用人工合成淀粉对解决粮食危机和实现“碳中和”意义重大 7．（25-26九年级上·江西南昌·阶段检测）下列行为符合“低碳”理念的是（ ） A．农作物秸秆就地焚烧 B．复印纸单面使用 C．废旧金属回收利用 D．使用一次性餐具 8．（2025·四川乐山·中考真题）我国提出2060年前实现碳中和。碳减排、碳利用是实现碳中和的重要途径，我国科学家研究出利用In2O3作催化剂，将二氧化碳转化为化工原料甲醇的微观图示如下，下列说法正确的是（ ） A．反应前后分子的数目不变 B．此反应是CO2利用的一种方式 C．甲醇中氢元素质量分数最大 D．反应后碳元素的质量减少 9．（25-26九年级上·重庆·阶段检测）某研究团队研制的复合催化剂，实现了二氧化碳和水高效制备乙烯和氧气，下列有关说法正确的是（ ） A．该复合催化剂能够提高制备乙烯的速率，增加乙烯的产量 B．该复合催化剂能高效地吸收空气污染物二氧化碳，净化空气 C．该复合催化剂在化学反应前后的化学性质不变 D．该反应属于分解反应 10．（2026·江苏宿迁·三模）为实现二氧化碳“零排放”。科学家们将二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成甲醇(一种重要的化工原料)和水，实现这一反应的微观示意图如下。下列有关说法正确的是（ ） A．反应前后元素的化合价都没有发生改变 B．该反应可以作为减少二氧化碳排放的研究方向 C．参加反应的两种物质的分子个数比为1：4 D．甲醇中碳、氢、氧三种元素的质量为1：4：1 11．（24-25九年级上·四川雅安·期末）作为一种碳资源，被广泛应用于工农业生产。 Ⅰ、植物气肥 （1）在蔬菜大棚内增大浓度，有利于植物进行__________，促进生长。 Ⅱ、生产化肥 【查阅资料】碳酸氢铵（）受热易分解。 （2）二氧化碳和氨气可以作为生产尿素和碳酸氢铵的原料。 ①合成尿素的反应为，X的化学式是__________。 ②合成碳酸氢铵的反应为，该反应需在较__________（填“高”或“低”）温度下进行。 Ⅲ、催化重整 （3）与在催化剂作用下可得到合成气（CO和），反应过程中催化剂表面还同时存在积碳反应和消碳反应，原理如图-1所示。 ①消碳反应的化学方程式__________。 ②合成气（CO和）都具有的化学性质是__________。 ③其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图-2所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是__________。 12．（2026·湖北襄阳·二模）全球气候变暖问题日益严重，实现碳中和开展低碳行动是应对全球变暖的有效措施。某化学学习小组开展基于碳中和理念设计低碳行动方案的实践活动。 （1）小组同学查阅资料了解到大气中二氧化碳来源有_______(任写一种即可)。 （2）测定不同环境中的二氧化碳含量。 小组同学利用课外时间用二氧化碳浓度传感器分别测定了相同时间段(下午15时)教室内，森林中，以及燃煤发电厂的废气中二氧化碳含量如图甲所示： 图示三个环境中，森林中二氧化碳浓度最低的原因是_______。 （3）了解工厂低碳新技术：小组同学通过查阅资料了解到目前有一种新技术可有效分离工厂烟气中的二氧化碳，得到纯净的二氧化碳。技术过程如图乙所示： 图中吸收塔中吸收二氧化碳的化学方程式为_______。 （4）从再生塔中获得的纯净的二氧化碳可以用来________(任写一种即可)。 （5）举出一种在日常生活中符合低碳行动的行为_________。 13．（2026·云南丽江·一模）科普阅读题。 氢能是一种绿色低碳、应用广泛的二次能源。目前，按照制取方式，制氢的过程可分为三种，通过化石燃料燃烧产生氢气，生产过程中会有二氧化碳的排放，叫做灰氢；利用天然气制氢，在产生温室气体的同时，会使用碳捕捉、碳封存等技术，从而实现低碳排放生产，叫做蓝氢；通过核能、可再生能源发电进行电解水制氢，完全没有碳排放，叫做绿氢。炼厂制氢技术的碳排放及制氢成本关系如图1所示。 （1）利用化石燃料燃烧生成灰氢属于_____（选填“物理变化”或“化学变化”）。 （2）结合图1分析，普通电解水制氢尚未普及的主要原因是_____。 （3）图2是甲醇（）和水蒸气重整制氢的微观反应示意图。写出反应的化学方程式：______。 （4）相比于灰氢，发展绿氢的意义在于_____。 14．某活动小组开展了“低碳有我”的实践活动，请回答下列问题： 活动一：调查碳循环 （1）基于碳循环视角，实现碳中和可以从两方面进行：①减少碳排放；②______。 活动二：了解碳封存 （2）碳封存技术是实现碳中和的重要途径。某实验基地通过图1中的技术将压入地下实现的封存。该封存过程属于______（填“物理”或“化学”）变化，此过程中分子间间隔______（填“增大”“不变”或“减小”）。 活动三：探究碳转化 （3）转化法是实现碳中和的措施之一。请结合图2所示的碳的转化关系图，回答下列问题： ①若甲为单质，自然界通过光合作用完成转化Ⅰ，则甲为______。 ②转化Ⅱ反应的化学方程式为______。 ③利用二氧化碳与碳反应完成转化Ⅲ，其化学方程式为______。 15．（2025·辽宁沈阳·三模）阅读下列材料，回答相关问题。 化石燃料的燃烧释放出大量的。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，4种途径对全球碳中和的贡献率如图所示。 将转变为高附加值的燃料和化学品，是兼顾解决能源与环境问题的有效途径，开发有效的催化剂能实现多种转化。我国科学家通过单原子铜催化剂实现了由制备甲烷的研究突破，甲烷具有较高的热值，同时也是制造许多化工产品的重要原料，该方法为能源和环境问题提供了一种可持续的解决方案。 （1）“碳中和”中的“碳”指的是___________。 （2）根据上图分析，到2050年，对全球碳中和贡献率最大的途径是___________。举出现实生活中碳替代的一个常见例子：___________。 （3）海洋封存是指将二氧化碳通过管道运输到深海海底进行封存，写出“海水封存二氧化碳”可能对环境造成的负面影响：___________。 （4）单原子铜在催化转化为前后化学性质___________(填“变化”或“不变”)，该转化反应还需要另一种反应物，该物质不可能是___________(填字母)。 A．    B．    C．CO    D． （5）二氧化碳收集起来再利用也是碳中和的措施之一，固态的二氧化碳俗称干冰，干冰的用途很多，请列举出一种：___________。 （6）碳及其化合物之间的转化可用如下的“价类图”来表示。 ①a点对应的物质有多种，但它们的物理性质存在明显差异，原因是：___________；其中能制作铅笔芯的是___________(写名称)。 ②c点对应的物质可转化为e点对应的物质，写一个符合条件的化学方程式：___________。 1．（2026·安徽合肥·三模）某校兴趣小组的同学开展以“基于碳中和理念设计低碳行动方案”为主题的跨学科实践活动。 【任务一】探秘低碳行动 大力发展清洁能源，逐步降低煤炭等化石能源在能源消费结构中的占比，有效减少碳排放，发展“低碳经济”，提倡“低碳生活”，已成为社会发展的总趋势。 （1）写出一种清洁能源：_______。 【任务二】解锁碳封存的密码 我国海上二氧化碳封存工程项目已经投入使用。该技术是将二氧化碳变成介于气体与液体之间的超临界状态，超临界状态二氧化碳的密度大、黏度小、流动快。输送超临界状态二氧化碳的管道材料要采用不锈钢、低铬钢等，为了防止对输送管道内部造成腐蚀，需要对CO2进行干燥处理，这是因为CO2遇到水能生成碳酸。 （2）低铬钢属于_______（填“金属”“无机非金属”或“有机高分子”）材料。 （3）下列对超临界二氧化碳的理解正确的是 （填字母序号）。 A．超临界二氧化碳与二氧化碳的化学性质不同 B．同等条件下，超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大 C．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，其分子间的间隔比气态二氧化碳的大 【任务三】探寻碳吸收的奥秘 如图所示是一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸钾三种吸收剂对烟气中的脱除效果的曲线。 （4）对比图中三条曲线可知，在实验研究的烟气流速范围内，当烟气流速相同时，对烟气中脱除效果最好的是______。 （5）自然界中消耗二氧化碳的途经有_______（写一种即可）。 2．（2026·广东广州·三模）我国提出2060年前实现“碳中和”的目标，彰显大国担当。 （1）关于实现“碳中和”，下列说法正确的是___________。 A．所谓“低碳”就是较低的碳单质的排放 B．实现“碳中和”可以从植树造林等方面着手 C．动物、植物遗骸被微生物分解可产生 D．加大石油、煤、天然气等能源的开采使用，有利于“碳中和” 某化学兴趣小组围绕“基于碳中和理念设计低碳行动方案”，开展了“低碳有我”实践活动。以下是他们在“寻碳”与“捕碳”两个活动中的探究成果。 【活动一】寻碳：小组同学通过查阅资料，归纳出以下自然环境中的碳循环图。 （2）生物圈中，绿色植物通过光合作用将转化为葡萄糖和氧气。该过程实现的能量转化是将___________能转化为化学能。 （3）岩石圈中，碳酸氢钙受热会发生分解反应生成碳酸钙、二氧化碳和水。该反应的化学方程式为___________，这一过程在自然界中常与石灰岩地貌（如溶洞）的形成有关。 【活动二】捕碳：探究植物固碳能力的影响因素。 小组同学为探究影响植物吸收的因素，设计了以下实验。选用生长状况相同的植株，在密闭透明容器中测定2小时内容器内浓度的下降值（初始浓度均为800ppm）。 注：1.叶面积指数叶片总面积÷占地面积，数值越大表示叶片越茂密。 2.单位叶面积固碳量浓度下降值÷叶面积指数，数值越大表示固碳能力越强。 实验结果如下表： 实验编号 植物种类 光照强度（Lux） 温度（℃） 叶面积指数 浓度下降值（ppm） 单位叶面积固碳量 ① 绿萝 5000 25 2.5 156 62.4 ② 绿萝 5000 20 2.5 118 47.2 ③ 绿萝 5000 15 2.5 92 36.8 ④ 绿萝 3000 25 2.5 112 44.8 ⑤ 绿萝 1000 25 2.5 78 31.2 ⑥ 吊兰 5000 25 3.2 190 59.3 ⑦ 常春藤 5000 25 2.8 168 60.0 ⑧ 芦荟 5000 25 1.8 85 47.2 （4）对比实验①②③数据，可得出的结论是_________________________________________。 （5）为探究光照强度对植物固碳能力的影响，应选择的实验编号是___________________。 （6）对比实验①和⑧，绿萝的叶面积指数约是芦荟的1.4倍，但浓度下降值却约是芦荟的1.8倍，结合数据分析，出现该现象的原因可能是：绿萝单位叶面积吸收的能力更___________（填“强”或“弱”）。 （7）根据实验⑥、⑦、⑧的数据，若要提高城市绿地的固碳总量，除了选择单位叶面积固碳量高的植物外，还可以选择叶面积指数大的植物，原因是________________________________________。 【活动总结】同学们通过“寻碳”认识碳循环，通过“捕碳”探究固碳途径，将科学认知转化为低碳行动，为实现“碳中和”贡献了青春的力量。 3．（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）为了实现“碳中和”“碳达峰”，我国不断努力，展现大国担当。 (一)在自然界有多种吸收方式 （1）绿色植物通过______将转化为，该过程______(填“吸收”或“释放”)能量。 （2）岩石可以吸收，发生反应：，其基本反应类型是_______。 (二)利用化学方法，捕集、转化的方法越来越多样 （3）常温常压下，氧化铜可以吸附反应物分子，从而催化聚合成聚碳酸酯，实现的捕集。试推测氧化铜的结构特点：_______。 （4）石灰石煅烧后获得的氧化钙可以用来捕集。不同温度下煅烧石灰石，获得氧化钙的产率随时间变化如图，可知最佳煅烧温度和时间为_______℃和_______h。 （5）与在催化剂作用下可得到合成气(CO和)，反应过程中催化剂表面还同时存在积碳反应和消碳反应，原理如图所示。 【资料】i积碳反应：；消碳反应：。ii催化剂的效果一般会受到温度和接触面积的影响。 ①CO和都是可燃性气体，为保证安全，在点燃前应先_______。 ②反应一段时间后，温度没有发生明显改变，催化剂的催化效果降低的原因是_______。 ③其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是_______。 （6）助力“碳中和”，减少排放，生活中我们可以怎么做：_______(任写一条)。 4．（2026·广东汕头·三模）低碳行动是人类应对全球变暖的重要举措，二氧化碳的资源化利用有多种途径。 I．CO2转化为甲醇(CH3OH) 我国科研人员已实现CO2和H2在加热和MoS2催化剂的条件下合成甲醇，反应如下：。 （1）合成甲醇是人工合成淀粉[(C6H10O5)n]的关键一步，反应原理示意图如图1所示。X的化学式___________。 （2）CO2和H2可合成甲醇，甲醇燃烧又生成CO2、氢气、甲醇都被认为是“零碳”燃料，甲醇被认为是“零碳”燃料的理由是___________。 II．CO2转化为葡萄糖(C6H12O6) 我国科研人员已成功将CO2还原合成葡萄糖，其过程可分为“电催化还原”和“生物合成”两个阶段。 第一阶段的部分反应原理如图2所示。 （3）写出图2所示反应的化学方程式___________。 （4）绿色植物的___________作用能吸收二氧化碳，释放氧气。计算4.4gCO2通过该作用可得到葡萄糖的质量___________(写出计算过程)。[] 5．（25-26九年级下·广西南宁·开学考试）的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径。 （1）对环境的影响：的过度排放会造成______效应。 （2）在自然界的转化：植物叶片通过光合作用将二氧化碳与水转化成有机物与氧气，下列示意图能正确表示其中物质消耗和产生的是______ 填序号。 A． B． C． D． （3）的利用：我国科学家历时多年科研攻关，首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的人工合成。请分析“搭积木”式的合成路线图，回答有关问题。 ①写出图中过程①中反应生成甲醇和水的化学方程式______。 ②淀粉中氢和氧元素的质量比为______。 （4）用水捕集既然能溶于水，也能与水反应生成______。 （5）的捕集：碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥重要作用。 我国科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中吸附的选择性值，实验结果如图。图中选择性值越高，表明碳气凝胶对的选择性吸附性能越好。对比图中三条曲线，得到的实验结论是： ①同一温度下制备的碳气凝胶，在压强越大的情况下，对的选择性吸附性能越好； ②______。 6．（25-26八年级下·山东东营·期末）我国力争在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。CO2吸收、转化与利用，成为当前研究的热点。 （1）“碳”吸收：自然界有多种途径吸收CO2，请写出海水吸收二氧化碳发生的反应化学方程式：_______。 （2）“碳”代替：使用氢能源汽车可以有效减少二氧化碳的排放。单质硼(B)可与物质X反应制取氢气，化学方程式为：，则X的化学式为_______，写出氢气作为能源的优点：_______。(写一条) （3）“碳”利用：中科院天津工业生物技术研究所马延和研究团队在实验室人工合成了淀粉，以CO2为原料人工合成淀粉[(C6H10O5)n]，主要转化流程如下图： ①I中还产生一种能供给呼吸的物质，该反应的化学方程式为_______，反应类型是_______。 ②Ⅱ中反应的微观示意图如图。在方框中补全相应种类和数目的微观粒子图示_______。 ③人工合成淀粉技术虽处于实验室阶段，但有着重大意义、你觉得这项研究的价值是_______。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六单元   碳和碳的氧化物 跨学科实践活动5  基于碳中和理念设计低碳行动方案 【活动目标】 基于碳中和理念，结合生物学、地理、物理等课程的学习，从物质的性质和转化角度认识二氧化碳的排放和吸收，理解低碳行动原理。设计并评价低碳行动方案，从个人、国家和国际层面体会低碳行动的意义和价值。 任务 1 了解相关概念，聚集核心物质 一、核心概念界定 要设计低碳行动方案，首先需要理解三个层层递进的关键词： 低碳行动：指通过创新技术与机制，采用低碳经济模式和低碳生活方式，实现社会可持续发展的一系列行动总称。 碳达峰：指某个地区或行业的年度碳排放量达到历史最高值，之后由增转降的拐点。这标志着发展模式从高能耗高排放向清洁低碳转变。 碳中和：指在一定时间内，人为直接和间接排放的二氧化碳，通过植树造林、节能减排、碳捕捉等方式全部抵消，实现二氧化碳的“净零排放”。 化学学科要点：上述概念中的“碳”，在初中化学语境下特指二氧化碳。因此，后续所有分析和方案设计，都应围绕二氧化碳这一核心物质展开。 二、聚焦核心物质：二氧化碳的转化视角 从化学的“元素观”和“转化观”出发，碳中和的本质是实现二氧化碳的“收支平衡”。需要引导学生梳理出以下两个对立的转化方向： 1. 碳排放途径（产生CO₂） ①化石燃料燃烧：煤、石油、天然气等燃烧是人为碳排放的主要来源。 ②动植物的呼吸作用：生物体通过呼吸作用将有机物转化为二氧化碳和水。 ③工业生产过程：如水泥生产、钢铁冶炼等工业过程会释放大量二氧化碳。 2. 碳吸收途径（消耗CO₂） ①绿色植物光合作用：植物吸收二氧化碳，转化为有机物和氧气，是自然界最主要的碳汇。 ②海水吸收：海洋是巨大的碳库，每年吸收人类排放二氧化碳的近四分之一。 ③岩石风化吸收：二氧化碳与岩石发生化学反应，被长期固定下来。 三、结合二氧化碳对生活和环境的影响，说明低碳行动的意义，尝试列举一些低碳做法。 （1）意义：能控制大气中二氧化碳的含量，防止温室效应进一步增强，实现人类社会可持续发展。 （2）做法： ①减少二氧化碳排放：如使用新能源，减少化石燃料的使用；改变生活方式，在日常学习、生活中骑自行车上学、双面使用作业本、使用节能灯、夏天空调温度设定为27 ℃左右等。 ②增加对二氧化碳的吸收与转化：如植树造林，用碱性吸收剂吸收，转化为甲醇等。 任务 2 测定不同环境中二氧化碳的含量 1.设计测定二氧化碳含量的方法，并测定不同环境中二氧化碳的含量。 【提出问题】不同环境中二氧化碳的含量是否相同? 【查阅资料】二氧化碳能溶于水，可以被氢氧化钠、氢氧化钙等碱性吸收剂较快吸收。 【设计实验】 （1）配制吸收二氧化碳的测试液：取50 mL蒸馏水，滴入2滴酚酞溶液，一边搅拌，一边慢慢滴入澄清石灰水至溶液变为浅红色。 （2）测定不同环境中二氧化碳的含量：①用50 mL注射器吸取10 mL测试液，在测试环境中抽气到50 mL刻度处，堵住注射器的吸入口，用力振荡注射器2~3分钟；②将注射器吸入口向上，小心将余气排出；③重复上述操作若干次，直至注射器内测试液恰好褪色，记下抽气的次数。 【实验记录】 测试地段 校园绿苑 保持通风的刚下课的教室 门窗紧闭的刚下课的教室 校园运动场 抽气次数 13 11 7 12 【得出结论】在校内测量点测出空气中二氧化碳相对含量较多的区域是门窗紧闭的刚下课的教室。 2.围绕人类活动是否会影响空气中二氧化碳的含量提出假设，运用适当的方法进行验证。 （1）提出假设：人类活动会造成空气中二氧化碳含量增大。 （2）查证资料 资料1:化石燃料燃烧会产生大量的二氧化碳，自工业革命以来，随着工业的发展，人类使用的化石燃料大量增加，大气中二氧化碳含量也增加。 资料2：据联合国估计，全球每年有近1300万公顷的森林被砍伐，相当于希腊或尼加拉瓜的国土面积。森林光合作用吸收二氧化碳，人类大面积砍伐森林是导致大气中的二氧化碳含量增加的一个主要因素。 任务 3 梳理自然界中的碳循环 1.二氧化碳在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈间的转化关系 ①生物圈：二氧化碳通过光合作用转化为葡萄糖(C6H12O6)和氧气；生物呼吸过程：葡萄糖+氧气→二氧化碳+水。 ②水圈：二氧化碳溶于水与水反应生成碳酸；碳酸分解生成二氧化碳和水。 ③岩石圈：石灰岩(主要成分是碳酸钙)在二氧化碳和水的作用下经化合反应转化为碳酸氢钙[CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2]。一定条件下，碳酸氢钙分解生成碳酸钙、水和二氧化碳。 2.回顾二氧化碳的性质与转化，从二氧化碳的排放与吸收的角度，对涉及的反应进行汇总。 （1）二氧化碳的排放： ①煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧；②一氧化碳等含碳燃料的燃烧；③人和动植物的呼吸；④煅烧石灰石等。 （2）二氧化碳的吸收： ①植物的光合作用；②海水吸收；③对排出的CO2进行分离、回收，即二氧化碳的捕集、利用与封存 3.将涉及二氧化碳的物质转化关系与自然界中的碳循环联系起来，利用图示等方式说明二氧化碳的排放与吸收途径及相关原理。 （1）二氧化碳的排放： ①煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧； 煤的燃烧：C+O2CO2 天然气[主要成分甲烷(CH4)]的燃烧：CH4+2O2CO2+2H2O ②一氧化碳的燃烧：2CO+O22CO2 ③人和动植物的呼吸作用：葡萄糖+氧气二氧化碳+水 ④煅烧石灰石：CaCO3CaO+CO2↑ （2）二氧化碳的吸收： ①植物的光合作用：二氧化碳+水淀粉+氧气 ②海水吸收：CO2+H2O===H2CO3 任务 4 设计低碳行动方案 1.设计低碳行动方案。 （1）减少CO₂的排放： ①衣——尽可能选择环保的面料； ②食——提倡光盘行动，降低食物垃圾的产生和处理等； ③住——及时关闭待机电源，使用节能家电等； ④行——选择乘坐公共交通工具，短途出行尽量步行或骑自行车等。 （2）植树造林促进二氧化碳的吸收。 2.结合涉及二氧化碳的物质转化关系，查阅资料，了解减少二氧化碳排放与增加二氧化碳吸收的相关政策和创新技术等。在此基础上对低碳行动方案进行补充。 3.参观当地相关展览，就低碳行动与工作人员交流，进一步完善小组方案。 【展示与交流】 1.展示小组形成的低碳行动方案，经全班讨论形成评价标准。 2.全班达成共识，形成一套低碳行动方案，制作展板或开展讲座，在学校和社区等地宣讲并践行低碳行动。 1．（2026年河北唐山市迁西县自主招生考试化学试卷）2026年河北省将携手京津共同建设美丽中国先行区，下列做法不符合这一主题要求的是（ ） A．综合治理大气污染 B．固体废物综合利用 C．超量采集地下水 D．能源绿色低碳转型 【答案】C 【解析】A. 综合治理大气污染可减少空气污染，改善环境质量，符合美丽中国建设主题。 B. 固体废物综合利用能节约资源，减少废弃物污染，符合主题要求。 C. 超量采集地下水会造成地下水位下降、地面沉降等生态破坏问题，不符合环保要求。 D. 能源绿色低碳转型可减少污染物及温室气体排放，利于生态环境保护，符合主题。 2．（2026·山东滨州·一模）我国科研人员研制出一种新型催化剂，在该催化剂作用下，二氧化碳可以转化为汽油，主要转化过程如图所示。下列有关说法错误的是（ ） A．反应I属于化合反应 B．反应I中氢元素的化合价升高 C．该成果将二氧化碳变废为宝 D．该成果有利于达成碳中和的目标 【答案】A 【解析】A.化合反应的特征是“多变一”，即多种反应物仅生成一种生成物。反应I的反应物为CO2和H2，根据元素守恒，生成物除CO外还有H2O，共2种产物，不属于化合反应，A说法错误。 B.反应I中，反应物H2里H元素化合价为0，生成物H2O里H元素化合价为+1，氢元素化合价升高，B说法正确。 C.该成果将温室气体CO2转化为可作燃料的汽油，实现了变废为宝，C说法正确。 D.该过程消耗CO2，可降低大气中二氧化碳浓度，有利于达成碳中和目标，D说法正确。 3．（2026·四川德阳·一模）二氧化氮是空气污染物之一，可用尿素[CO(NH2)2]吸收，其反应的化学方程式为：6NO2+4CO(NH2)2=4CO2+7X+8H2O，下列说法正确的是（ ） A．CO(NH2)2的相对分子质量是60g B．该反应有利于促进“碳中和” C．二氧化氮是由一个氮原子和两个氧原子构成的 D．X的化学式为N2 【答案】D 【解析】A.相对分子质量的单位为“1”，通常省略不写，并非g；CO(NH2)2的相对分子质量计算为12+16+(14+1×2)×2=60，A错误。 B.“碳中和”的核心是减少碳排放、吸收二氧化碳，该反应生成二氧化碳，不利于碳中和，B错误。 C.二氧化氮是宏观物质，由二氧化氮分子构成；1个二氧化氮分子才是由1个氮原子和2个氧原子构成，C错误。 D.根据质量守恒定律，反应前后原子种类、数目不变，反应前共有14个氮原子、16个氧原子、4个碳原子、16个氢原子；反应后已知产物和中共有16个氧原子、4个碳原子、16个氢原子；故7个X分子中含有14个氮原子，则X的化学式为，D正确。 4．（2026·云南昆明·模拟预测）我国科学家以和为原料，在构筑的纳米“蓄水”膜反应器中实现了二氧化碳在温和条件下一步转化为乙醇()的反应，该反应微观示意图如下。有关说法正确的是（ ） A．该反应中涉及3种氧化物 B．参加反应的和分子个数比为 C．该反应中参加反应的和生成的的质量比为 D．该反应有助于缓解温室效应并制得液体燃料，有利于实现“碳中和” 【答案】D 【分析】首先根据微观示意图配平反应的化学方程式（注意1个分子未参与反应）： 【解析】A.氧化物是由两种元素组成且其中一种为氧元素的化合物，该反应仅、两种氧化物，A错误。 B.参加反应的和分子个数比为，B错误。 C.参加反应的和生成的质量比为，C错误。 D.该反应消耗温室气体，生成的乙醇是常用液体燃料，可减少碳排放，有助于缓解温室效应、实现“碳中和”，D正确。 5．（2026·内蒙古呼和浩特·二模）科学家一直梦想将太阳装进口袋里。利用太阳光、新型催化剂，高效分解水后再将转化为乙烯，反应的微观变化过程如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．反应①中各元素化合价都有变化 B．反应②中参加反应的甲、乙分子个数比为 C．反应②前后原子个数不变 D．此成果有利于推动化工行业绿色低碳转型 【答案】B 【分析】先根据微观示意图推导反应物、生成物，配平反应方程式。 反应①是水在光照、催化剂I作用下分解，反应式为，甲为H2。 反应②是H2和CO2（乙）在催化剂II作用下生成乙烯，配平后反应式为。 【解析】A.反应①中H元素从+1价变为0价，O元素从-2价变为0价，所有元素化合价均发生变化，正确。 B.反应②中参加反应的甲（H2）、乙（CO2）分子个数比为，不是，错误。 C.所有化学反应都遵守质量守恒定律，反应前后原子种类、个数均不变，正确。 D.该工艺可消耗CO2制备化工原料乙烯，有利于推动化工行业绿色低碳转型，正确。 6．（25-26九年级上·云南·期末）的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径。下列有关含碳物质说法不正确的是（ ） A．减少化石燃料的使用可减少碳排放 B．和CO均具有可燃性 C．和CO在一定条件下可以相互转化 D．利用人工合成淀粉对解决粮食危机和实现“碳中和”意义重大 【答案】B 【解析】A、化石燃料燃烧会产生CO2，减少使用可减少碳排放，正确； B、CO2不燃烧也不支持燃烧，CO具有可燃性，错误； C、和CO在一定条件下可以相互转化，CO燃烧生成CO2，CO2与碳高温下反应生成CO，正确； D、利用人工合成淀粉对解决粮食危机和实现“碳中和”意义重大，正确。 故选B。 7．（25-26九年级上·江西南昌·阶段检测）下列行为符合“低碳”理念的是（ ） A．农作物秸秆就地焚烧 B．复印纸单面使用 C．废旧金属回收利用 D．使用一次性餐具 【答案】C 【解析】A. 农作物秸秆就地焚烧会产生大量二氧化碳、烟尘等污染物，增加温室气体排放，不符合“低碳”理念。不符合题意； B. 单面使用纸张会造成资源浪费，增加纸张需求，纸张生产需砍伐树木（树木能吸收二氧化碳），且造纸过程消耗能源并排放二氧化碳，浪费纸张会间接增加碳排放，不符合“低碳”理念。不符合题意； C. 回收利用能节约能源，减少二氧化碳排放，符合“低碳”理念。符合题意； D.一次性餐具的生产需消耗化石燃料或木材资源，生产过程排放二氧化碳，不符合“低碳”理念。不符合题意； 故选C。 8．（2025·四川乐山·中考真题）我国提出2060年前实现碳中和。碳减排、碳利用是实现碳中和的重要途径，我国科学家研究出利用In2O3作催化剂，将二氧化碳转化为化工原料甲醇的微观图示如下，下列说法正确的是（ ） A．反应前后分子的数目不变 B．此反应是CO2利用的一种方式 C．甲醇中氢元素质量分数最大 D．反应后碳元素的质量减少 【答案】B 【解析】A、根据微观示意图，该反应是CO2、H2在In2O3催化作用下反应生成CH3OH、H2O，化学方程式为，根据化学方程式，可知分子数目发生改变，该选项错误； B、此反应将二氧化碳转化为甲醇，是CO2利用的一种方式，该选项正确； C、甲醇（CH3OH）中碳、氢、氧元素的质量比为，可知氧元素质量分数最大，该选项错误； D、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的质量不变，所以反应后碳元素的质量不变，该选项错误。 故选B。 9．（25-26九年级上·重庆·阶段检测）某研究团队研制的复合催化剂，实现了二氧化碳和水高效制备乙烯和氧气，下列有关说法正确的是（ ） A．该复合催化剂能够提高制备乙烯的速率，增加乙烯的产量 B．该复合催化剂能高效地吸收空气污染物二氧化碳，净化空气 C．该复合催化剂在化学反应前后的化学性质不变 D．该反应属于分解反应 【答案】C 【分析】催化剂在化学反应中能改变反应速率，但本身的质量和化学性质在反应前后不变，且不能增加产量，同时，需要根据反应物和产物的种类判断反应类型。 【解析】A.催化剂能提高反应速率（加快制备乙烯的速度），但不能增加产量，故选项说法错误，不符合题意； B.催化剂只能改变化学反应速率，不能吸收反应物，另外，二氧化碳不是空气污染物，故选项说法错误，不符合题意； C.催化剂在反应前后化学性质不变（质量也不变），可重复使用，故选项说法正确，符合题意； D.分解反应是指一种物质分解成两种或多种物质的反应，该反应的反应物是二氧化碳和水（两种物质），产物是乙烯和氧气（两种物质），不符合分解反应的定义，不属于分解反应，故选项说法错误，不符合题意。 故选C。 10．（2026·江苏宿迁·三模）为实现二氧化碳“零排放”。科学家们将二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成甲醇(一种重要的化工原料)和水，实现这一反应的微观示意图如下。下列有关说法正确的是（ ） A．反应前后元素的化合价都没有发生改变 B．该反应可以作为减少二氧化碳排放的研究方向 C．参加反应的两种物质的分子个数比为1：4 D．甲醇中碳、氢、氧三种元素的质量为1：4：1 【答案】B 【分析】由反应的微观示意图可知，二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成甲醇和水，反应的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O。 【解析】A、反应物CO2中氧元素化合价为-2价，碳元素化合价为+4价，生成物CH3OH氢元素化合价为+1价，氧元素化合价为-2价，碳元素的化合价为-1；反应物H2为单质，氢元素化合价为0价，生成物H2O中氢元素化合价为+1价，氧元素化合价为-2价，所以反应前后碳、氢元素的化合价发生了改变，故选项说法不正确； B、该反应可将二氧化碳转化为甲醇，可作为减少二氧化碳排放的研究方向，故选项说法正确； C、由反应的化学方程式可知，参加反应的二氧化碳、氢气的分子个数比为1:3，故选项说法不正确； D、甲醇中碳、氢、氧三种元素的质量比为(12×1):(1×4):(16×1)=3:1:4，故选项说法不正确。 故选B。 11．（24-25九年级上·四川雅安·期末）作为一种碳资源，被广泛应用于工农业生产。 Ⅰ、植物气肥 （1）在蔬菜大棚内增大浓度，有利于植物进行__________，促进生长。 Ⅱ、生产化肥 【查阅资料】碳酸氢铵（）受热易分解。 （2）二氧化碳和氨气可以作为生产尿素和碳酸氢铵的原料。 ①合成尿素的反应为，X的化学式是__________。 ②合成碳酸氢铵的反应为，该反应需在较__________（填“高”或“低”）温度下进行。 Ⅲ、催化重整 （3）与在催化剂作用下可得到合成气（CO和），反应过程中催化剂表面还同时存在积碳反应和消碳反应，原理如图-1所示。 ①消碳反应的化学方程式__________。 ②合成气（CO和）都具有的化学性质是__________。 ③其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图-2所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是__________。 【答案】（1）光合作用 （2）H2O 低 （3）可燃性、还原性 温度高于600℃时，消碳反应速率高于积碳反应速率，消耗的碳的量比生成的积碳量更多，因此催化剂表面积碳量减少 【解析】（1）植物光合作用的原料是二氧化碳和水，大棚内提高CO2浓度可以促进光合作用，加快植物生长。 （2）①根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目不变。 C O N H 反应前原子个数 1 2 2 6 反应后现有原子个数 1 1 2 4 因此X的分子由1个O和2个H构成，化学式为。 ② 题目给出资料碳酸氢铵受热易分解，因此合成碳酸氢铵的反应需要在较低温度下进行，防止产物受热分解。 （3）①由图示可知，消碳反应是碳和二氧化碳在催化剂条件下反应生成一氧化碳，反应的化学方程式见答案； ②一氧化碳和氢气都具有可燃性和还原性； ③温度会同时影响积碳、消碳两个反应的速率，600℃之前积碳反应速率更快，积碳量上升；温度超过600℃后，消碳反应速率随温度升高提升得更快，碳的消耗速率大于生成速率，因此积碳量随温度升高而减少。 12．（2026·湖北襄阳·二模）全球气候变暖问题日益严重，实现碳中和开展低碳行动是应对全球变暖的有效措施。某化学学习小组开展基于碳中和理念设计低碳行动方案的实践活动。 （1）小组同学查阅资料了解到大气中二氧化碳来源有_______(任写一种即可)。 （2）测定不同环境中的二氧化碳含量。 小组同学利用课外时间用二氧化碳浓度传感器分别测定了相同时间段(下午15时)教室内，森林中，以及燃煤发电厂的废气中二氧化碳含量如图甲所示： 图示三个环境中，森林中二氧化碳浓度最低的原因是_______。 （3）了解工厂低碳新技术：小组同学通过查阅资料了解到目前有一种新技术可有效分离工厂烟气中的二氧化碳，得到纯净的二氧化碳。技术过程如图乙所示： 图中吸收塔中吸收二氧化碳的化学方程式为_______。 （4）从再生塔中获得的纯净的二氧化碳可以用来________(任写一种即可)。 （5）举出一种在日常生活中符合低碳行动的行为_________。 【答案】（1）化石燃料的燃烧（合理即可）。 （2）绿色植物光合作用吸收二氧化碳。 （3）2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O。 （4）灭火（或作气体肥料、制碳酸饮料、干冰用于人工增雨等，合理即可）。 （5）出行优先乘坐公共交通（或随手关灯、纸张双面使用、植树造林等，合理即可）。 【解析】（1）大气中二氧化碳的常见来源包括化石燃料燃烧、动植物呼吸作用、动植物遗体分解等，合理即可。 （2）测定时段为下午15时，光照充足，森林中的植物进行光合作用消耗大量二氧化碳，因此其二氧化碳浓度最低。 （3）吸收塔中的吸收剂为氢氧化钠溶液，氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，配平后得到该反应方程式2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。 （4）二氧化碳不燃烧也不支持燃烧可用于灭火，作为光合作用原料，可作气体肥料，固态二氧化碳为干冰，可用于人工增雨等，合理即可。 （5）减少化石能源消耗从而降低二氧化碳排放，或者增加二氧化碳吸收的行为都属于低碳行动，合理即可。 13．（2026·云南丽江·一模）科普阅读题。 氢能是一种绿色低碳、应用广泛的二次能源。目前，按照制取方式，制氢的过程可分为三种，通过化石燃料燃烧产生氢气，生产过程中会有二氧化碳的排放，叫做灰氢；利用天然气制氢，在产生温室气体的同时，会使用碳捕捉、碳封存等技术，从而实现低碳排放生产，叫做蓝氢；通过核能、可再生能源发电进行电解水制氢，完全没有碳排放，叫做绿氢。炼厂制氢技术的碳排放及制氢成本关系如图1所示。 （1）利用化石燃料燃烧生成灰氢属于_____（选填“物理变化”或“化学变化”）。 （2）结合图1分析，普通电解水制氢尚未普及的主要原因是_____。 （3）图2是甲醇（）和水蒸气重整制氢的微观反应示意图。写出反应的化学方程式：______。 （4）相比于灰氢，发展绿氢的意义在于_____。 【答案】（1）化学变化 （2）制取成本高 （3） （4）完全没有碳排放，减缓温室效应加剧 【解析】（1）燃烧过程中有新物质生成，所以化学变化； （2）由图1可知，普通电解水制氢尚未普及的主要原因是制取成本高； （3）由图可知，甲醇与水蒸气在催化剂的作用下生成氢气和二氧化碳，方程式为：； （4）由题中信息可知，灰氢生产过程中会有二氧化碳排放，而绿氢生成过程中完全没有碳排放，能减缓温室效应加剧。 14．某活动小组开展了“低碳有我”的实践活动，请回答下列问题： 活动一：调查碳循环 （1）基于碳循环视角，实现碳中和可以从两方面进行：①减少碳排放；②______。 活动二：了解碳封存 （2）碳封存技术是实现碳中和的重要途径。某实验基地通过图1中的技术将压入地下实现的封存。该封存过程属于______（填“物理”或“化学”）变化，此过程中分子间间隔______（填“增大”“不变”或“减小”）。 活动三：探究碳转化 （3）转化法是实现碳中和的措施之一。请结合图2所示的碳的转化关系图，回答下列问题： ①若甲为单质，自然界通过光合作用完成转化Ⅰ，则甲为______。 ②转化Ⅱ反应的化学方程式为______。 ③利用二氧化碳与碳反应完成转化Ⅲ，其化学方程式为______。 【答案】（1）增加二氧化碳消耗 （2）物理 减小 （3）氧气/ 【解析】（1）实现碳中和，增加二氧化碳的消耗或减少二氧化碳的生成。因此答案为：增加二氧化碳消耗。 （2）物理变化和化学变化的区分是有无新物质生成。二氧化碳气体压入地下，形成液态二氧化碳，只是分子的间隔发生变化，变小，没有新物质生成。因此答案为：物理变化，二氧化碳分子间间隔变小。 （3）①自然界通过光合作用将二氧化碳转化为氧气，因此答案为：氧气或； ②转化Ⅱ为由二氧化碳转化为碳酸钙，可以利用二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应转化而成，因此答案为： ③二氧化碳与碳在高温条件下反应生成一氧化碳，因此答案为： 15．（2025·辽宁沈阳·三模）阅读下列材料，回答相关问题。 化石燃料的燃烧释放出大量的。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，4种途径对全球碳中和的贡献率如图所示。 将转变为高附加值的燃料和化学品，是兼顾解决能源与环境问题的有效途径，开发有效的催化剂能实现多种转化。我国科学家通过单原子铜催化剂实现了由制备甲烷的研究突破，甲烷具有较高的热值，同时也是制造许多化工产品的重要原料，该方法为能源和环境问题提供了一种可持续的解决方案。 （1）“碳中和”中的“碳”指的是___________。 （2）根据上图分析，到2050年，对全球碳中和贡献率最大的途径是___________。举出现实生活中碳替代的一个常见例子：___________。 （3）海洋封存是指将二氧化碳通过管道运输到深海海底进行封存，写出“海水封存二氧化碳”可能对环境造成的负面影响：___________。 （4）单原子铜在催化转化为前后化学性质___________(填“变化”或“不变”)，该转化反应还需要另一种反应物，该物质不可能是___________(填字母)。 A．    B．    C．CO    D． （5）二氧化碳收集起来再利用也是碳中和的措施之一，固态的二氧化碳俗称干冰，干冰的用途很多，请列举出一种：___________。 （6）碳及其化合物之间的转化可用如下的“价类图”来表示。 ①a点对应的物质有多种，但它们的物理性质存在明显差异，原因是：___________；其中能制作铅笔芯的是___________(写名称)。 ②c点对应的物质可转化为e点对应的物质，写一个符合条件的化学方程式：___________。 【答案】（1）二氧化碳 （2）碳替代 用太阳能热水器替代燃气热水器（合理即可） （3）海水酸化，危害海洋生物的生存，破坏海洋生态系统 （4）不变 BC （5）人工降雨等 （6）碳原子排列方式不同 石墨 【解析】（1）“碳中和”中的“碳”指的是二氧化碳。因为碳中和是指企业、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” ，这里的温室气体主要就是二氧化碳。 故本问答案为：二氧化碳（CO2）。 （2）①根据所给饼状图分析，到2050年，碳替代在碳中和贡献率中占比47%，是占比最大的，所以对全球碳中和贡献率最大的途径是碳替代。 ②现实生活中碳替代的一个常见例子：用太阳能热水器替代燃气热水器，太阳能属于清洁能源，可减少二氧化碳的排放，实现碳替代。 故本问答案为：①碳替代；②用太阳能热水器替代燃气热水器（合理即可）。 （3）海水封存二氧化碳可能对环境造成的负面影响：二氧化碳与水反应生成碳酸，会使海水的酸性增强，导致海水酸化，危害海洋生物的生存，破坏海洋生态系统。 故本问答案为：海水酸化，危害海洋生物的生存，破坏海洋生态系统。 （4）①单原子铜是该反应的催化剂，根据催化剂的性质，催化剂在化学反应前后化学性质不变，所以单原子铜在催化转化为前后化学性质不变。 ②二氧化碳转化为甲烷，根据化学反应前后元素种类不变，反应物中需要有氢元素。 A、H2O中含有氢元素，有可能参与反应。 B、O2只含有氧元素，不含有氢元素，不可能是该转化反应的反应物。 C、CO只含有碳元素和氧元素，不含有氢元素，不可能是该转化反应的反应物。 D、H2含有氢元素，有可能参与反应。 所以该物质不可能是BC。 故本问答案为：①不变；②BC。 （5）干冰升华吸热，可用于人工降雨；干冰还可用于舞台烟雾效果等。这里举人工降雨为例。 故本问答案为：人工降雨（合理即可）。 （6）①a点对应的物质是碳的单质，有多种，如金刚石、石墨等，它们的物理性质存在明显差异，原因是碳原子的排列方式不同；其中石墨质地较软，能制作铅笔芯。 ②c点对应的物质是二氧化碳（CO2），e点对应的物质是碳酸盐，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，符合c点物质转化为e点物质。 故本问答案为：①碳原子的排列方式不同；石墨；②（合理即可）。 1．（2026·安徽合肥·三模）某校兴趣小组的同学开展以“基于碳中和理念设计低碳行动方案”为主题的跨学科实践活动。 【任务一】探秘低碳行动 大力发展清洁能源，逐步降低煤炭等化石能源在能源消费结构中的占比，有效减少碳排放，发展“低碳经济”，提倡“低碳生活”，已成为社会发展的总趋势。 （1）写出一种清洁能源：_______。 【任务二】解锁碳封存的密码 我国海上二氧化碳封存工程项目已经投入使用。该技术是将二氧化碳变成介于气体与液体之间的超临界状态，超临界状态二氧化碳的密度大、黏度小、流动快。输送超临界状态二氧化碳的管道材料要采用不锈钢、低铬钢等，为了防止对输送管道内部造成腐蚀，需要对CO2进行干燥处理，这是因为CO2遇到水能生成碳酸。 （2）低铬钢属于_______（填“金属”“无机非金属”或“有机高分子”）材料。 （3）下列对超临界二氧化碳的理解正确的是 （填字母序号）。 A．超临界二氧化碳与二氧化碳的化学性质不同 B．同等条件下，超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大 C．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，其分子间的间隔比气态二氧化碳的大 【任务三】探寻碳吸收的奥秘 如图所示是一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸钾三种吸收剂对烟气中的脱除效果的曲线。 （4）对比图中三条曲线可知，在实验研究的烟气流速范围内，当烟气流速相同时，对烟气中脱除效果最好的是______。 （5）自然界中消耗二氧化碳的途经有_______（写一种即可）。 【答案】（1）太阳能、氢能等（合理即可） （2）金属 （3）B （4）氨基乙酸钾 （5）光合作用（合理即可） 【解析】（1）清洁能源有太阳能、氢能等，故填：太阳能、氢能等。 （2）低铬钢是一种铁合金，属于金属材料，故填：金属。 （3）A、超临界二氧化碳与二氧化碳都由二氧化碳分子构成，只是二者的状态不同，它们的化学性质相同，选项错误； B、超临界状态二氧化碳的密度大、黏度小、流动快，所以同等条件下，超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大，选项正确； C、超临界状态二氧化碳是将二氧化碳变成介于气体与液体之间的超临界状态，其分子间的间隔比气态二氧化碳的小，选项错误，故填：B。 （4）由图可知，当烟气流速相同时，对烟气中脱除效果最好的是氨基乙酸钾，故填：氨基乙酸钾。 （5）自然界中消耗二氧化碳的途径有光合作用等，故填：光合作用。 2．（2026·广东广州·三模）我国提出2060年前实现“碳中和”的目标，彰显大国担当。 （1）关于实现“碳中和”，下列说法正确的是___________。 A．所谓“低碳”就是较低的碳单质的排放 B．实现“碳中和”可以从植树造林等方面着手 C．动物、植物遗骸被微生物分解可产生 D．加大石油、煤、天然气等能源的开采使用，有利于“碳中和” 某化学兴趣小组围绕“基于碳中和理念设计低碳行动方案”，开展了“低碳有我”实践活动。以下是他们在“寻碳”与“捕碳”两个活动中的探究成果。 【活动一】寻碳：小组同学通过查阅资料，归纳出以下自然环境中的碳循环图。 （2）生物圈中，绿色植物通过光合作用将转化为葡萄糖和氧气。该过程实现的能量转化是将___________能转化为化学能。 （3）岩石圈中，碳酸氢钙受热会发生分解反应生成碳酸钙、二氧化碳和水。该反应的化学方程式为___________，这一过程在自然界中常与石灰岩地貌（如溶洞）的形成有关。 【活动二】捕碳：探究植物固碳能力的影响因素。 小组同学为探究影响植物吸收的因素，设计了以下实验。选用生长状况相同的植株，在密闭透明容器中测定2小时内容器内浓度的下降值（初始浓度均为800ppm）。 注：1.叶面积指数叶片总面积÷占地面积，数值越大表示叶片越茂密。 2.单位叶面积固碳量浓度下降值÷叶面积指数，数值越大表示固碳能力越强。 实验结果如下表： 实验编号 植物种类 光照强度（Lux） 温度（℃） 叶面积指数 浓度下降值（ppm） 单位叶面积固碳量 ① 绿萝 5000 25 2.5 156 62.4 ② 绿萝 5000 20 2.5 118 47.2 ③ 绿萝 5000 15 2.5 92 36.8 ④ 绿萝 3000 25 2.5 112 44.8 ⑤ 绿萝 1000 25 2.5 78 31.2 ⑥ 吊兰 5000 25 3.2 190 59.3 ⑦ 常春藤 5000 25 2.8 168 60.0 ⑧ 芦荟 5000 25 1.8 85 47.2 （4）对比实验①②③数据，可得出的结论是_________________________________________。 （5）为探究光照强度对植物固碳能力的影响，应选择的实验编号是___________________。 （6）对比实验①和⑧，绿萝的叶面积指数约是芦荟的1.4倍，但浓度下降值却约是芦荟的1.8倍，结合数据分析，出现该现象的原因可能是：绿萝单位叶面积吸收的能力更___________（填“强”或“弱”）。 （7）根据实验⑥、⑦、⑧的数据，若要提高城市绿地的固碳总量，除了选择单位叶面积固碳量高的植物外，还可以选择叶面积指数大的植物，原因是________________________________________。 【活动总结】同学们通过“寻碳”认识碳循环，通过“捕碳”探究固碳途径，将科学认知转化为低碳行动，为实现“碳中和”贡献了青春的力量。 【答案】（1）BC （2）光（太阳） （3） （4）在其他条件相同时，温度越高，植物的固碳能力越强。 （5）①④⑤ （6）强 （7）叶面积指数大的植物，其总叶面积更大，能吸收更多的二氧化碳，从而提高固碳总量。 【解析】（1）A.低碳指降低二氧化碳（温室气体）排放量，不是碳单质，错误； B.植树造林，植物光合作用大量吸收CO2，助力碳中和，正确； C.动植物遗体被微生物分解，含碳有机物氧化生成CO2，回归碳循环，正确； D.煤、石油、天然气大量燃烧会释放巨量CO2，不利于碳中和，错误。 （2）绿色植物的光合作用是在光照条件下，将二氧化碳和水转化为有机物（如葡萄糖）和氧气的过程，此过程中，光能被吸收并转化为储存在葡萄糖等有机物中的化学能。 （3）碳酸氢钙受热分解生成碳酸钙、二氧化碳和水，根据质量守恒定律进行配平。 （4）对比实验①、②、③，植物种类、光照强度、叶面积指数均相同，只有温度不同（分别为25℃、20℃、15℃）。数据显示，温度越高，CO₂浓度下降值越大(156＞118＞92)，说明植物吸收CO2的速率越快，固碳能力越强。 （5）要探究光照强度对植物固碳能力的影响，需要控制其他变量不变，即植物种类、温度、叶面积指数应相同，只有光照强度不同。符合条件的实验组是①、④、⑤（均为绿萝，温度均为25℃，叶面积指数均为2.5，光照强度分别为5000、3000、1000Lux）。 （6）由表中信息可知，相同条件下，绿萝单位叶面积吸收CO2的能力更强。 （7）固碳总量不仅取决于植物单位面积的固碳效率（单位叶面积固碳量），还取决于植物的总叶面积（由叶面积指数反映）。叶面积指数大的植物，其总叶面积更大，即使单位叶面积固碳量不是最高，其固碳总量也可能更高。因此，选择叶面积指数大的植物有助于提高城市绿地的总固碳量。 3．（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）为了实现“碳中和”“碳达峰”，我国不断努力，展现大国担当。 (一)在自然界有多种吸收方式 （1）绿色植物通过______将转化为，该过程______(填“吸收”或“释放”)能量。 （2）岩石可以吸收，发生反应：，其基本反应类型是_______。 (二)利用化学方法，捕集、转化的方法越来越多样 （3）常温常压下，氧化铜可以吸附反应物分子，从而催化聚合成聚碳酸酯，实现的捕集。试推测氧化铜的结构特点：_______。 （4）石灰石煅烧后获得的氧化钙可以用来捕集。不同温度下煅烧石灰石，获得氧化钙的产率随时间变化如图，可知最佳煅烧温度和时间为_______℃和_______h。 （5）与在催化剂作用下可得到合成气(CO和)，反应过程中催化剂表面还同时存在积碳反应和消碳反应，原理如图所示。 【资料】i积碳反应：；消碳反应：。ii催化剂的效果一般会受到温度和接触面积的影响。 ①CO和都是可燃性气体，为保证安全，在点燃前应先_______。 ②反应一段时间后，温度没有发生明显改变，催化剂的催化效果降低的原因是_______。 ③其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是_______。 （6）助力“碳中和”，减少排放，生活中我们可以怎么做：_______(任写一条)。 【答案】（1）光合作用 吸收 （2）化合反应 （3）疏松多孔 （4）950 5 （5）验纯 积碳反应产生的碳附着在催化剂表面，阻止催化剂与反应物接触，使得催化效果降低 温度高于600℃时，消碳反应的速率大于积碳反应的速率 （6）随手关灯等 【解析】（1）绿色植物通过光合作用将转化为，该过程吸收能量。 （2）该反应符合多变一的反应特征，故属于化合反应。 （3）氧化铜可以吸附反应物分子，说明有吸附性，推测氧化铜的结构特点是疏松多孔。 （4）观察图示，从图中可以看出在温度为950℃，时间为5h时，产率较高且趋于稳定，所以最佳煅烧温度和时间为950℃和5h。 （5）①CO和都是可燃性气体，在点燃前应先验纯，以免发生爆炸； ②反应一段时间后，温度没有发生明显改变，催化剂的催化效果降低的原因是：积碳反应产生的碳附着在催化剂表面，阻止催化剂与反应物接触，使得催化效果降低； ③其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是：温度高于600℃时，消碳反应的速率大于积碳反应的速率； （6）助力“碳中和”，减少排放，生活中我们可以做到随手关灯、绿色出行等。 4．（2026·广东汕头·三模）低碳行动是人类应对全球变暖的重要举措，二氧化碳的资源化利用有多种途径。 I．CO2转化为甲醇(CH3OH) 我国科研人员已实现CO2和H2在加热和MoS2催化剂的条件下合成甲醇，反应如下：。 （1）合成甲醇是人工合成淀粉[(C6H10O5)n]的关键一步，反应原理示意图如图1所示。X的化学式___________。 （2）CO2和H2可合成甲醇，甲醇燃烧又生成CO2、氢气、甲醇都被认为是“零碳”燃料，甲醇被认为是“零碳”燃料的理由是___________。 II．CO2转化为葡萄糖(C6H12O6) 我国科研人员已成功将CO2还原合成葡萄糖，其过程可分为“电催化还原”和“生物合成”两个阶段。 第一阶段的部分反应原理如图2所示。 （3）写出图2所示反应的化学方程式___________。 （4）绿色植物的___________作用能吸收二氧化碳，释放氧气。计算4.4gCO2通过该作用可得到葡萄糖的质量___________(写出计算过程)。[] 【答案】（1）H2O2 （2）甲醇燃烧产生的二氧化碳与合成甲醇所需的二氧化碳质量相等. （3） （4）光合 3g 【解析】（1）由图可知，与氧气反应生成和X，2X分解生成水和氧气，根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素种类不变，则X是含有氢、氧两种元素的化合物且能分解生成水和氧气，则X为过氧化氢，其化学式为H2O2。 （2）二氧化碳和氢气可合成甲醇，化学方程式为：，44 质量的二氧化碳可合成甲醇为32，燃烧32份质量的甲醇，生成二氧化碳的质量为：,因此甲醇被认为是“零碳”燃料的理由是：,甲醇燃烧产生的二氧化碳与合成甲醇所需的二氧化碳质量相等。 （3）由图可知，二氧化碳在催化剂和通电条件下分解生成一氧化碳和氧气，化学方程式为： （4）绿色植物的光合作用能吸收二氧化碳，释放氧气。 解：设通过光合作用得到葡萄糖的质量为x 5．（25-26九年级下·广西南宁·开学考试）的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径。 （1）对环境的影响：的过度排放会造成______效应。 （2）在自然界的转化：植物叶片通过光合作用将二氧化碳与水转化成有机物与氧气，下列示意图能正确表示其中物质消耗和产生的是______ 填序号。 A． B． C． D． （3）的利用：我国科学家历时多年科研攻关，首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的人工合成。请分析“搭积木”式的合成路线图，回答有关问题。 ①写出图中过程①中反应生成甲醇和水的化学方程式______。 ②淀粉中氢和氧元素的质量比为______。 （4）用水捕集既然能溶于水，也能与水反应生成______。 （5）的捕集：碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥重要作用。 我国科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中吸附的选择性值，实验结果如图。图中选择性值越高，表明碳气凝胶对的选择性吸附性能越好。对比图中三条曲线，得到的实验结论是： ①同一温度下制备的碳气凝胶，在压强越大的情况下，对的选择性吸附性能越好； ②______。 【答案】（1）温室 （2）B （3）1:8 （4）碳酸 （5）在相同压强下，温度越低制备的碳气凝胶对的选择性吸附性能越好 【解析】（1）的过度排放会造成温室效应； （2）植物光合作用是吸收二氧化碳和水，产生有机物和氧气，故选：b。 （3）①由图可知，过程①中发生的反应是二氧化碳与氢气在催化剂作用下反应生成甲醇和水，化学方程式为； ②淀粉中氢、氧元素的质量比为； （4）二氧化碳能与水反应生成碳酸； （5）由图可知，在相同压强下，不同温度制备的碳气凝胶，温度越低，选择性值越高，即对的选择性吸附性能越好，故还能得到的结论是：在相同压强下，温度越低制备的碳气凝胶对的选择性吸附性能越好。 6．（25-26八年级下·山东东营·期末）我国力争在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。CO2吸收、转化与利用，成为当前研究的热点。 （1）“碳”吸收：自然界有多种途径吸收CO2，请写出海水吸收二氧化碳发生的反应化学方程式：_______。 （2）“碳”代替：使用氢能源汽车可以有效减少二氧化碳的排放。单质硼(B)可与物质X反应制取氢气，化学方程式为：，则X的化学式为_______，写出氢气作为能源的优点：_______。(写一条) （3）“碳”利用：中科院天津工业生物技术研究所马延和研究团队在实验室人工合成了淀粉，以CO2为原料人工合成淀粉[(C6H10O5)n]，主要转化流程如下图： ①I中还产生一种能供给呼吸的物质，该反应的化学方程式为_______，反应类型是_______。 ②Ⅱ中反应的微观示意图如图。在方框中补全相应种类和数目的微观粒子图示_______。 ③人工合成淀粉技术虽处于实验室阶段，但有着重大意义、你觉得这项研究的价值是_______。 【答案】（1） （2）产物是水，无污染（合理即可） （3）分解反应 摆脱传统农业的束缚，解决粮食危机、减少碳排放 【解析】（1）海水的主要成分是水，二氧化碳能与水反应生成碳酸，反应的化学方程式为：； （2）根据化学反应前后原子的种类和数目不变。在反应中，反应后硼原子有2个，氧原子有6个，氢原子有12个；反应前有2个硼原子，那么6个X分子中含有6个氧原子和12个氢原子，所以1个X分子中含有1个氧原子和2个氢原子，即X的化学式为H2O； 氢气作为能源的优点有很多，比如氢气燃烧的产物是水无污染、热值大、制备原料为水，来源广等； （3）①I中产生氢气，还产生一种能供给呼吸的物质，该物质是氧气，该反应是水在通电条件下生成氢气和氧气，反应的化学方程式为：；该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应； ②由Ⅱ中反应的微观示意图可知，反应后的碳原子、氢原子和氧原子的数目分别为1、6、2，反应前的碳原子、氢原子和氧原子的数目分别为1、0、2，化学反应中原子的种类和数目保持不变，方框中应含有6个氢原子，即3个氢分子，补充如图：； ③人工合成淀粉技术虽处于实验室阶段，但有着重大意义，可摆脱传统农业的束缚，解决粮食危机、消耗二氧化碳，减少碳排放。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $