第3节 自然界中的碳循环（同步讲义）（原卷版）

第5章奇妙的二氧化碳第3节自然界中的碳循环教学目标1.能利用二氧化碳的性质分析、说明其对自然界和人类生产生活的影响；2.能以自然界中的碳循环为例，认识物质在自然界中可以相互转化及其对维持人类生活与生态平衡的重要意义；3.能初步形成资源回收、保护环境的意识，践行节能减排、绿色低碳的生活方式。重点和难点重点：初步形成保护环境的意识，绿色低碳的生活方式。难点：温室效应的产生和防治措施。◆知识点一自然界中的二氧化碳1、自然界的二氧化碳循环：大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物通过光合作用吸收，转变为氧气；然后通过生物或地质过程以及人类活动（例如，生物呼吸、岩石圈中的碳酸盐分解或酸化、可燃物燃烧和物质缓慢氧化等），又以二氧化碳的形式返回大气中。（1）产生二氧化碳：动植物呼吸、化石燃料的燃烧等。（2）消耗二氧化碳：植物的光合作用吸收二氧化碳并放出氧气，海水吸收二氧化碳。2、二氧化碳对人体健康的影响二氧化碳本身没有毒性，但空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体产生一定的影响，例如，久未开启的菜窖和深井中二氧化碳含量可能较高，人在进入之前要检测其中的二氧化碳含量，避免损害健康。人群密集的地方，应注意通风换气。空气中二氧化碳的体积分数对人体的影响1%

气闷、头晕、心悸4%∼5%

气喘、头痛、眩晕8%

以上神志不清，呼吸逐渐停止，以致死亡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。天即学即练1．结合图2分析，下列说法错误的是A．植物光合作用是自然界吸收二氧化碳的主要途径B．化石燃料燃烧是氧气参与二氧化碳循环的唯一途径C．二氧化碳在自然界中的循环主要是通过化学变化实现的D．增大气体压强有利于海水吸收更多的二氧化碳2．下列关于自然界中碳循环(如图)的说法不正确的是

A．氧元素也参与了碳循环 B．CO2随雨水降下形成酸雨C．绿色植物的光合作用可吸收CO2 D．动植物遗体被微生物分解可产生CO2◆知识点二碳达峰碳中和目标的实现1．中国担当“双碳”目标：二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中。

2．低碳行动的措施控制大气中二氧化碳的含量，防止温室效应进一步增强。(1)世界各国签署限制二氧化碳排放的国际公约，并严格执行；《巴黎协定》的长期目标是将本世纪全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃度以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5℃以内。

(2)减少使用化石燃料，更多地利用太阳能、风能等清洁能源；(3)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；(4)大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林；(5)采用物理、化学等方法，捕集、利用与封存二氧化碳。二氧化碳的捕集、利用与封存，是指将排放源产生的二氧化碳捕获、压缩后，作为工业原料利用，或输送到选定地点长期封存，而不是释放到大气中。这一过程主要利用了二氧化碳的物理性质和化学性质。即学即练1.为保护生态、致力于可持续性发展，中国政府宣布力争在2060年前实现的碳中和。碳中和是指通过植树造林、节能减排等手段使二氧化碳净增量为零。下列说法不正确的是A．光合作用可保持大气中含量的相对稳定B．地球增绿有利于碳中和C．燃烧时增大煤炭与氧气的接触面积有利于的减排D．使用清洁能源代替化石燃料更有利于实现碳中和2.为实现“碳中和”，农业生产方面也出了一份力，下列做法不正确的是A．用二氧化碳作农业生产中的气体肥料B．冬季增大蔬菜大棚中的CO2含量，有利于保温C．积极植树造林，促进达成“碳中和”D．农业上提倡焚烧秸秆，变废为宝，为田增肥一、温室效应及防治措施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。除二氧化碳外，现在这一群体的成员越来越多，还有臭氧、甲烷、氟氯代烷--氟利昂等，使温度升高，近100年，全球气温升高0.6℃，照这样下去，预计到21世纪中叶，全球气温将升高1.5-4.5℃；还有，海平面升高也是二氧化碳增多造成的，近100年，海平面上升14厘米，到21世纪中叶，海平面将会上升25-140厘米，海平面的上升，亚马逊雨林将会消失，两极海洋的冰块也将全部融化，淹没部分沿海城市，以及使土地沙漠化、农业减产等。虽然大气中的水蒸气、云量、颗粒物有可能抵消温室效应，但对温室效应及其长期影响还需要人们进一步研究；为了保护人类赖以生存的环境，我们应该共同采取措施，防止温室效应进一步增强；例如，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。实践应用1．温室效应加剧引起的气候异常变化是人类面临的全球性问题。(1)“碳达峰”与“碳中和”中的“碳”实际指的是空气中的气体。(2)造成温室效应加剧的主要原因是、石油和天然气的过度使用，产生了过多的二氧化碳气体。(3)植树造林是完成“碳中和”目标的重要途径，其原理是利用绿色植物的作用，以减少大气中的温室气体。(4)生活中，良好的行为习惯也有助于完成目标。下列做法合理的是（填字母）。A．不用电器及时关闭电源 B．外出多步行或骑自行车 C．纸质垃圾焚烧处理2．在巴黎气候大会上达成的《巴黎协定》，向着“将大气中温室气体的浓度稳定在防止气候系统受到危险的人为干扰的水平上”这个终极目标迈进了一大步。请回答下列问题：（1）造成温室效应的气体主要是，绿色植物通过作用可以将该气体转化成氧气．请写出一个温室效应可能造成的危害。（2）“低碳生活”是一种新的生活方式．请写出一个属于“低碳生活”的例子。考点一自然界中的二氧化碳【例1】“碳达峰、碳中和”是近期频繁出现的热词。关于碳循环和氧循环，下列说法不正确的是A．碳循环和氧循环过程中均发生了化学变化B．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C．绿色植物的生长过程，既涉及碳循环，又涉及氧循环D．碳循环和氧循环分别是指二氧化碳和氧气的循环解题要点解题要点本知识点主要考察自然界中的二氧化碳循环和二氧化碳对环境的影响，解题时需注意碳循环中所涉及的相关反应，区分好变化实质；二氧化碳过多会导致温室效应的产生，需注意温室效应的危害以及防治措施。【变式1-1】二氧化碳占空气总体积的0.03%，自然界中二氧化碳的循环如图所示，在A处不参与该循环的是（）A．植物的呼吸作用 B．含碳燃料的燃烧C．发展利用氢燃料 D．人和动物的呼吸【变式1-2】“水循环”、“氧循环”和“碳循环”是自然界存在的三大重要循环。请结合下图回答问题：(1)从物质变化和分子的角度看，水循环与另外两种循环有本质的区别是：。(2)自然界“氧循环”过程中消耗氧气的主要途径有动植物的呼吸和。从微观的角度解释为什么氧气和臭氧的性质不同。(3)自然界中的碳循环主要是通过二氧化碳来实现的。图中消耗二氧化碳的途径有(填数字序号)。近年来，大气中二氧化碳含量增加，导致温室效应，因此人类要积极采取措施维持循环体系中二氧化碳的相对平衡。(4)氧循环和水循环都是自然界中的重要循环。关于氧循环与水的天然循环说法正确的是_________。①氧循环指得是氧气的循环，主要是物理变化；②水的天然循环是通过水的三态变化实现的；③呼吸作用和燃料燃烧都是氧气的消耗途径；④水的天然循环是自然界中水分子运动的结果；⑤绿色植物的光合作用能使自然界中的氧原子总数增加A．②③④ B．①②③④ C．②③④⑤ D．①②③④⑤考点二碳达峰碳中和目标的实现【例2】我国力争在2060年前实现“碳中和”。下列措施不利于大气中二氧化碳减少的是A．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B．大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情C．利用和开发风能、太阳能、地热能等清洁能源D．采用物理或化学方法，人工吸收二氧化碳解题要点解题要点本知识点主要考察碳达峰碳中和目标的实现方法措施，解题时需注意判别不同行为对碳中和碳达峰的利弊。【变式2-1】我国在第七十五届联合国大会上向世界承诺：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争2030年前“碳达峰”，争取2060年前实现“碳中和”。“碳达峰”是指二氧化碳排放量达到历史最高值；“碳中和”是指人为通过一定的方式进行，抵消实现二氧化碳“零排放”。(1)下列做法中可实现碳中和的是________。A．植树造林，严禁乱砍乱伐B．将燃料煤改为天然气C．能源结构向多元清洁和低碳方向转型(2)部分含碳物质与相应碳的化合价关系如图所示，a点对应物质的化学式是。减缓温室效应的重要手段之一是倡导“低碳”生活，“低碳”是指，其涉及物质对应图中点。(3)能产生温室效应的一种气体单质是，生活中你能做到的减缓温室效应的举措是。基础达标1．自然界中存在着碳、氧循环，维持着大气成分的相对稳定，创造和谐的生存环境。下列关于其说法不正确的是A．大气中的二氧化碳气体仅仅来源动植物的呼吸B．引发温室效应的气体主要是二氧化碳C．以二氧化碳为主要原料通过光合作用可以制取氧气D．燃料的燃烧和动植物的呼吸消耗氧气2．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3．自然界的碳循环与我们的生活密切相关。“碳循环”中循环的是A．碳单质 B．碳元素 C．二氧化碳 D．碳酸钙4．下列行为不利于实现低碳理念的是A．露天焚烧垃圾 B．大力植树造林，严禁乱砍滥伐C．使用新技术提高传统能源的利用效率 D．利用风能实现清洁发电5．我国提出争取在2060年实现碳中和。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列不利于实现碳中和的做法是A．大规模开采可燃冰作新能源 B．使用清洁能源代替化石燃料C．促进山地增绿加快生态修复 D．积极倡导日常“低碳”生活6．中国的碳达峰、碳中和承诺是中国最大的决心和智慧，我们每个人都应在生活中时刻践行“低碳生活”。下列行为不符合“低碳生活”理念的是A．夏天尽可能将空调温度调到24℃以下B．出行时少开私家车，多用自行车或公共交通C．在购买手机等电子产品时尽量选择以旧换新D．加大清洁能源的使用，用非化石能源代替化石能源7．“双碳”即碳达峰、碳中和，落实双碳行动，共建美丽家园。下列做法与该理念不相符的是A．植树造林 B．大量使用一次性用品C．乘坐公共交通出行 D．为了节约用纸，纸张双面打印8．“碳达峰”是指我国承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长：“碳中和”是指到2060年，采取各种方式抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。下列措施不利于“碳达峰”和“碳中和”的是A．鼓励民众植树造林 B．加大煤和石油的使用C．培育氢燃料电池汽车产业 D．循环利用CO2制造合成燃料、尿素等物质9．如图所示，“氧循环”和“碳循环”是自然界中的重要循环。下列关于氧循环和碳循环的分析中不正确的是

A．每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指碳元素B．碳、氧循环过程中各元素质量守恒C．化石燃料的燃烧会使自然界中的氧原子总数减少D．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10．绿色植物的光合作用为地球上其他生物提供营养物质和氧气。化学兴趣小组探究光合作用的实验设计如图所示，相关分析正确的一项是A．二氧化碳易溶于水B．试管内气体能使带火星木条复燃C．绿色植物的光合作用属于物理变化D．光合作用是将化学能转化为太阳能11．下列过程中与二氧化碳的循环无关的是A．呼吸作用 B．光合作用 C．蒸腾作用 D．含碳物质的燃烧B、光合作用，能将二氧化碳转化为氧气，与二氧化碳的循环有关，故选项错误；C、蒸腾作用，是水分从活的植物体表面（主要是叶子）以水蒸气的状态散失到大气中的过程，与二氧化碳的循环无关，故选项正确；D、含碳物质的燃烧产生大量的二氧化碳，与二氧化碳的循环有关，故选项错误；故选：C。12．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13．“碳达峰、碳中和”是近期频繁出现的热词。关于碳循环和氧循环，下列说法不正确的是A．碳循环和氧循环分别是指二氧化碳和氧气的循环B．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C．碳循环和氧循环过程中均发生了化学变化D．绿色植物的生长过程，既涉及碳循环，又涉及氧循环14．如图甲是一所现代化的番茄温室大棚，乙是该大棚内CO2含量的变化曲线，丙是一段时间CO2浓度和光照强度对大棚内番茄光合作用强度的影响曲线，下列说法错误的是A．6点到18点，CO2浓度减小是因为番茄光合作用消耗了CO2B．一天中O2浓度最大的时候是中午12点C．适当提高光照强度和CO2浓度可提高番茄的产量D．菜农不宜在大棚内过夜原因是大棚内番茄进行呼吸作用消耗O2，对人体健康不利15．研究自然界碳元素的循环，有利于解决全球变暖问题，如图为大自然中碳循环的局部示意图。

(1)为了解决全球变暖问题，提倡低碳生活，其中“碳”的含义是______（填字母序号）。A．自然界中的碳元素B．生活用品中的碳单质C．大气中的二氧化碳(2)二氧化碳是参与碳循环的主要物质，固态的二氧化碳叫做，常用于人工降雨。(3)上图中，向大气中释放二氧化碳的途径是（填数字序号）。(4)海水能够吸收大量，吸收过程中发生的反应之一为（用化学方程式表示）。16．下图一是自然界中碳循环、氧循环示意图，图二是杭州亚运会主火炬。(1)请你根据图一给出的信息，写出大气中的二氧化碳产生的途径：。(2)杭州亚运会秉承“绿色亚运”的理念，力求打造历史上首个碳中和亚运会。据了解，杭州亚运会开幕式首次使用废碳再生的绿色甲醇作为主火炬塔燃料，实现了循环内的零排放。实现碳中和的目标人人有责，请你写出一条生活中的具体做法：。17．中国已向世界承诺2030年实现“碳达峰”，2060年达成“碳中和”，即2030年二氧化碳排放量达到峰值，2060年实现排放与消耗相互抵消。请回答：（1）向空气中排放的CO2主要来源：一是，二是。（2）要使空气中的CO2被消耗而降低主要靠。18．二氧化碳的循环：；；。综合应用19.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。20.兴趣小组基于碳中和理念设计低碳行动方案。(1)说碳：低碳行动中的“碳”指的物质是。(2)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。①生物圈中，二氧化碳通过作用转化为葡萄糖(C6H12O6)和氧气。②水圈中，当大气中二氧化碳含量增加，会导致海水的酸性升高，请写出二氧化碳和水反应生成碳酸的化学方程式。③岩石圈中，石灰岩(主要成分是CaCO3)与CO2和H2O的共同作用下，经化合反应转化为碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]，反应的化学方程式。(3)控碳：科学家预测，到2050年主要控碳途径对全球碳中和的贡献率如表：途径碳替代碳减排碳封存碳循环贡献率47%21%15%17%由表中数据可知，贡献率最大的途径是。21．如下所示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外，常见释放的途径还有，空气中的含量增多导致的后果是。（2）利用海水进行碳储存，可以缓解空气中过多的问题，写出水吸收发生反应的化学方程式：。（3）科学家采取“组合转化”技术，将转化为化工原料，其反应的化学方程式：，则X的化学式为。（4）生物燃料（如酒精）可来源于植物体，结合图中信息，从碳循环角度说出生物燃料的优点有。22．“碳中和”，我们一直在行动。我国宣布在2060年前实现碳中和，“碳封存”与“碳转化”是实现碳中和目标不可或缺的重要技术选择。(1)“碳封存”。2023年6月1日，我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目成功投入使用，填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。该技术是将油井开采产生的油气混合物注入高碳分离器，再将分离出的二氧化碳通入压缩机加压和干燥，使其变成介于气态和液态之间的超临界状态。超临界状态二氧化碳密度高，接近液态二氧化碳；黏度小，流动快，接近气态二氧化碳。①从微观角度分析二氧化碳易被压缩的原因：。②为了防止对输送管道内部造成腐蚀，输送超临界CO2的管道材料采用不锈钢等，同时对CO2进行干燥处理。请解释CO2需干燥的原因：(用化学方程式表示)。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组成不同B．超临界二氧化碳容易燃烧C．同等条件下，超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大D．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变(2)“碳转化”。利用二氧化碳资源开发化工原料