沪教版九年级化学上册第3节 自然界中的碳循环（专项训练）（教师版）习题

第3节自然界中的碳循环题型01自然界中的二氧化碳题型02二氧化碳对环境的影响题型03碳达峰、碳中和题型01自然界中的二氧化碳二氧化碳在自然界中的循环:（1）二氧化碳的产生途径:动植物的呼吸作用、微生物的分解作用、化石燃料的燃烧。

（2）二氧化碳的消耗途径:绿色植物的光合作用。

【典例1】“氧循环”和“碳循环”是自然界存在的重要循环。下列说法不正确的是A．图中产生二氧化碳的主要途径是①③⑥B．碳循环和氧循环分别是指二氧化碳和氧气的循环C．绿色植物通过光合作用，将太阳能转化成化学能D．海水吸收CO2过程中既有物理变化又有化学变化【答案】B【解析】A、由图示可知，产生二氧化碳的主要途径是①化石燃料的燃烧，③动物的呼吸作用，⑥植物的呼吸作用，故选项说法正确；B、碳循环是指碳元素在自然界中的循环，涉及二氧化碳、一氧化碳、有机物等多种含碳物质的转化；氧循环是指氧元素在自然界中的循环，除了氧气和二氧化碳，还涉及水等其他含氧物质的转化，并非仅仅是二氧化碳和氧气的循环，故选项说法不正确；C、绿色植物通过光合作用，将太阳能转化成化学能，故选项说法正确；D、海水吸收CO2过程中二氧化碳溶于水，属于物理变化，而二氧化碳与水反应生成碳酸，属于化学变化，故选项说法正确。故选B。【变式1-1】我国科研人员以水滑石为载体，通过一种复杂的催化剂，在阳光驱动下使甲烷和水在常温下产生氢气，其微观反应示意图如图所示，下列说法正确的是A．反应前后原子的种类发生变化 B．使用催化剂能提高氢气的产率C．生成物的质量比为4：1 D．该反应充分利用太阳能，更加节能【答案】D【解析】在光照和催化剂的作用下，甲烷和水反应生成二氧化碳和氢气，化学方程式为：。【详解】A、根据质量守恒定律，反应前后原子种类不变，该选项说法不正确；B、根据催化剂只能改变反应速率，不能影响生成物的质量，所以使用催化剂不能提高氢气的产率，该选项说法不正确；C、由化学方程式可知，生成物二氧化碳和氢气的质量比为44：8=11：2，该选项说法不正确；D、该反应充分利用太阳能，太阳能属于可再生能源，可以节约其它能源，该选项说法正确；故选：D。【变式1-2】请思考，小宇同学想要做实验室制取二氧化碳实验：(1)实验室制取CO2的方程式：。(2)制取二氧化碳的发生和收集装置为。(填序号)(3)模拟海洋生态系统：①绿色植物在生态箱中通过呼吸作用和作用参与碳循环。②小宇向生态箱中通入CO2，一段时间后烧杯中出现现象为；化学方程式为。③请你列举一条具体措施减少大气中CO2排放量，结合生活实际：。【答案】(1)(2)BC(3)光合澄清石灰水变浑浊绿色出行（合理即可）【解析】（1）实验室用大理石（或石灰石，主要成分碳酸钙）和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为。（2）制取二氧化碳是固体（碳酸钙）和液体（稀盐酸）在常温下反应，发生装置选B；二氧化碳密度比空气大且能溶于水，收集装置选C（向上排空气法），所以发生和收集装置为BC。（3）①绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，呼吸作用释放二氧化碳，参与碳循环；②二氧化碳通入澄清石灰水，与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，使澄清石灰水变浑浊，化学方程式为；③减少大气中排放，可从节约能源、减少化石燃料使用等方面，如随手关灯、绿色出行等。【变式1-3】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(2)二氧化碳和氨气可以生产尿素和碳酸氢铵。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，该反应基本类型为。(3)理论上，相同质量的分别生产和，消耗的质量比为。Ⅲ．催化重整(4)与在高温、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。积碳反应的化学方程式为；消碳反应的方程式为。【答案】(1)光合作用(2)化合/化合反应(3)1:2(4)【解析】（1）光合作用需要二氧化碳，则二氧化碳有利于植物进行光合作用。（2）①反应前后原子的种类和个数不变，等号左边C、O、N、H的个数分别为1、2、2、6，等号右边C、O、N、H的个数分别为1、1、2、4，则X中含有1个氧原子和2个氢原子，符号为H2O。②该反应符合“多变一”的规律，属于化合反应。（3）根据方程式，合成尿素：；根据方程式，合成碳酸氢铵变形为：，则根据质量守恒定律可知，等质量的分别生产和，消耗的个数比为1：2，则质量比为1：2。（4）由图可知，积碳反应为CH4在催化剂、高温条件下生成H2和C，反应的化学方程式为；消碳反应为碳和二氧化碳在催化剂、高温条件下生成一氧化碳，反应的化学方程式为。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，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。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】下列跨学科实践活动中涉及的化学知识正确的是选项实践活动化学知识A水质监测及自制净水器自制净水器获得的水为纯净物B微型质量“检测站”测空气污染物的含量是需要检测的空气污染物C基于碳中和理念设计低碳行动方案“低碳”行动的目的是不排放D调查家用燃料的变迁与合理使用未来燃料要清洁、易调控、热值高A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A、自制净水器只能除去水中的难溶性杂质、色素、异味等，但得到的水中仍含有可溶性杂质，则仍为混合物，该选项不正确；B、二氧化碳为空气中的成分，不属于空气污染物，该选项不正确；C、“低碳”行动的目的是降低二氧化碳的排放，而不是不排放二氧化碳，该选项不正确；D、随着环保意识的提高和能源技术的进步，未来燃料的发展趋势确实是朝着更清洁、更易调控、热值更高的方向发展，这样的燃料能够减少污染物的排放，提高能源利用效率，满足人们对高品质生活的需求，该选项正确。故选D。【变式2-1】我国力争在2060年前实现“碳中和”。“碳中和”，即通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的排放，实现“零排放”。(1)“碳”排放：减少排放，你还有哪些做法（写一种）。(2)“碳”吸收：自然界有多种途径吸收①绿色植物通过吸收②写出海水能吸收二氧化碳的化学方程式。③下列做法符合“低碳”理念的有（填序号）。a.骑自行车出行

b.纸张双面打印

c.使用一次性餐具(3)“碳”利用：①将作为资源是实现碳中和的有效方法。以和为原料，在一定条件可合成和水，参加反应的和的质量比为。②从化学性质角度看，二氧化碳能用来灭火的原因是。【答案】(1)乘坐公共交通工具出行/随手关灯（合理即可）(2)光合作用ab(3)二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧【解析】（1）减少CO2排放的做法：乘坐公共交通工具出行（或随手关灯等）。（2）①绿色植物通过光合作用吸收CO2。②海水吸收二氧化碳生成碳酸，化学方程式为。③a、骑自行车出行，不消耗化石燃料，不会产生CO2，符合“低碳”理念；b、纸张双面打印，能减少纸张使用量，而纸张生产需要消耗木材等资源，且生产过程有碳排放，双面打印可降低碳排放，符合“低碳”理念；c、使用一次性餐具，会增加资源消耗和垃圾产生，生产一次性餐具过程会有较多碳排放，不符合“低碳”理念。故选ab。（3）①CO2和H2在一定条件下反应生成C2H6O和水，化学方程式为，参加反应的CO2和H2的质量比为。②二氧化碳能用来灭火的化学性质原因是不能燃烧也不支持燃烧。【变式2-2】下图是自然界中的碳氧循环示意图，根据下图和所学知识回答相关问题：(1)图中消耗的有（填图中序号，下同），属于缓慢氧化的是。下列关于碳氧循环说法正确的是。（填序号）A．碳氧循环过程中元素守恒，元素化合价不变B．碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生C．碳氧循环有利于维持大气中氧气和含量的相对稳定(2)氧气和臭氧的化学性质（填“相同”或“不同”），原因是。(3)减少排放，减缓全球气候变暖是当今世界要解决的重大环境问题。请你从产生和消耗两个角度解释的含量冬季要比夏季高的原因、。(4)不仅能与水反应生成碳酸，还能与水进行光合作用生成葡萄糖（化学式为），请你解释同样是与水反应，产物完全不同的原因是。【答案】(1)⑥④⑤BC(2)不同分子的构成不同(3)冬季取暖燃烧大量化石燃料，产生二氧化碳增多冬季植物光合作用减弱，消耗二氧化碳减少(4)反应条件不同【解析】（1）植物通过光合作用消耗二氧化碳，图中⑥表示植物的光合作用，所以图中消耗的有⑥。缓慢氧化是进行得很缓慢，甚至不容易被察觉的氧化反应，动物的呼吸是缓慢氧化，图中④⑤表示动物的呼吸，所以属于缓慢氧化的是④⑤。A、碳氧循环过程中元素守恒，但在一些反应中元素化合价会改变，例如光合作用中，氧元素化合价从-2价变为0价，A错误。B、碳循环、氧循环过程中都有新物质生成，均有化学变化发生，B正确。C、碳氧循环中，植物光合作用吸收二氧化碳释放氧气，动植物呼吸等消耗氧气产生二氧化碳，有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，C正确。故选：BC。（2）氧气由氧分子构成，臭氧由臭氧分子构成，分子是保持物质化学性质的最小粒子，不同分子的结构不同，化学性质不同，所以氧气和臭氧的化学性质不同，原因是分子的构成不同。（3）从产生角度：冬季取暖需要燃烧大量的化石燃料，化石燃料燃烧会产生大量的二氧化碳，导致二氧化碳产生量增加。从消耗角度：冬季植物光合作用减弱，消耗二氧化碳的量减少。（4）二氧化碳与水反应生成碳酸是在常温常压下进行的，而二氧化碳与水进行光合作用生成葡萄糖是在植物叶绿体、光照等条件下进行的，反应条件不同，所以产物完全不同。【变式2-3】助力“碳中和”，CO2的产生、吸收与利用等是重要研究课题。(1)CO2的产生：化石燃料的燃烧排放大量CO2。①大气中CO2的含量过高，会造成（填环境问题）。②下列对节能减排的建议可行的是。a.停止使用化石燃料

b.推广使用光伏发电c.鼓励民众公交出行

d.生活垃圾集中焚烧(2)CO2的吸收。自然界有多种途径吸收CO2。①绿色植物通过吸收CO2。②风化的岩石如CaCO3粉末可吸收空气中的CO2和H2O转化为Ca(HCO3)2，反应的符号表达式可表示为。(3)CO2的利用：CO2和H2在Ni/CaO表面发生反应生成CH4的原理如图所示。①整个转化过程中Ni/CaO的作用为。②写出反应1的符号表达式。【答案】(1)温室效应加剧bc(2)光合作用(3)催化作用【解析】（1）①二氧化碳是温室效应的主要气体，空气中二氧化碳的含量过高，会使全球温度升高，引起温室效应加剧；②a、目前化石燃料仍然在能源结构中占主导地位，停止使用不现实，故a错误；b、推广使用光伏发电，可以节约化石燃料，减少污染，故b正确；c、鼓励民众公交出行，可以节约石油资源，减少污染，故c正确；d、生活垃圾集中焚烧，会造成空气污染，故d错误；故选bc；（2）①绿色植物通过光合作用吸收CO2；②碳酸钙和二氧化碳和水反应生成碳酸氢钙，反应的符号表达式为；（3）①反应前后Ni/CaO没有发生改变，应为反应的催化剂，起到催化作用；②反应1中二氧化碳与CaO反应生成了CaCO3，符号表达式。题型03碳达峰、碳中和为体现中国在应对气候变化问题上的大国担当，我国宣布提高国家自主贡献力度，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。为实现我国的“双碳”目标，应从以下几个方面入手：同世界各国签署限制二氧化碳排放的国际公约，并严格执行。减少使用化石燃料，更多地利用太阳能、风能等清洁能源。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。大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林。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，以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，从而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】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【解析】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。【变式3-1】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【解析】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。【变式3-2】我国承诺力争于2030年前实现“碳达峰”，到2060年实现“碳中和”。碳封存、碳替代、碳减排、碳循环是实现碳中和的4种主要途径。(1)碳封存：海洋封存是碳封存的一种重要方式，也即通过海水吸收二氧化碳，但会引起海水酸化，其原因是（用化学方程式表示）(2)碳替代：到2050年，对全球碳中和贡献率最大的途径是碳替代，请你列举作为中学生可以在生活中参与的碳替代的一个例子：。(3)碳减排：控制“碳”的排放，主要是为了减缓。(4)碳循环：我国科学家在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的人工合成，能够大幅缩短淀粉生成时间，这意味着：在更短的时间内，可获得更多的淀粉产出，这对于粮食生产效率的提升具有革命性意义，同时也为“碳中和”和“碳达峰”贡献了中国智慧。本项合成技术可以分为四个模块，首先把二氧化碳用催化剂还原为甲醇，然后将还原的甲醇转化为三碳，然后是将三碳合成六碳，最后再将六碳聚合成为淀粉。其中二氧化碳制取甲醇（CH3OH）环节的微观示意图如图所示（图中的微观粒子恰好完全反应）。请你写出这个反应的化学方程式。【答案】(1)(2)绿色出行方式（合理即可）(3)温室效应(4)【解析】（1）二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，从而使海水酸化，反应的化学方程式为。（2）碳替代是指用非化石能源替代化石能源，减少二氧化碳的排放。作为中学生，可以在生活中选择绿色出行方式，如乘坐公共交通工具、骑自行车或步行等，减少私家车的使用，从而减少化石燃料的消耗和二氧化碳的排放。（3）控制“碳”的排放，主要是为了减少大气中二氧化碳的含量，从而减缓温室效应。（4）根据微观示意图可知，该反应是二氧化碳和氢气在催化剂的作用下反应生成甲醇和水，反应的化学方程式为。【变式3-3】碳循环、碳替代、碳封存和碳减排是实现碳中和的四种重要方法。(1)科学家预测，到2050年，4种途径对全球碳中和的贡献率如图1。由图1可知，到2050年，对全球