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1 AI DPSK原创 新素材 2026年3月1日,生态环境部发布国家温室气体排放因子数据库(第二版),持续夯实碳排放统计核算数据基础。“圆梦”小组同学确立了以“碳中和”为主题的学习内容,力求构建碳中和理念,努力践行低碳行动。请你参与完成以下任务。
任务一:认识“碳中和”。
(1)“碳中和”是指二氧化碳的排放与
任务二:揭秘“碳循环”。
(2)由图甲可知,自然界中产生二氧化碳的途径主要有呼吸作用、微生物分解作用和
(3)自然界吸收二氧化碳的途径有
任务三:设计低碳行动方案。
【探究一】碳封存
将$\ce{CO_{2}}$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。
(4)用图乙装置模拟油气田封存$\ce{CO_{2}}$,连接A、B装置,将$\ce{CO_{2}}$从
【探究二】碳捕集
(5)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。某个化学链燃烧过程利用$\ce{CuO}$和$\ce{Cu_{2}O}$(氧化亚铜)作为载氧体,如图丙所示。
①$\ce{Cu_{2}O}$中$\ce{Cu}$的化合价为
②X的主要成分是
③相比直接燃烧甲烷,对该技术的评价错误的是
A.载氧体可循环利用
B.有利于分离和回收较纯净的二氧化碳
C.消耗等质量甲烷,参加反应的氧气较少
【探究三】碳利用
(6)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丁所示。
①催化剂的催化效率受温度影响,最佳的温度约为
②300~400 ℃甲烷生成速率加快的原因可能是
任务一:认识“碳中和”。
(1)“碳中和”是指二氧化碳的排放与
吸收
相抵消,实现二氧化碳的净零排放。任务二:揭秘“碳循环”。
(2)由图甲可知,自然界中产生二氧化碳的途径主要有呼吸作用、微生物分解作用和
化石燃料的燃烧
。(3)自然界吸收二氧化碳的途径有
光合作用
、岩石吸收和水体吸收等。任务三:设计低碳行动方案。
【探究一】碳封存
将$\ce{CO_{2}}$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。
(4)用图乙装置模拟油气田封存$\ce{CO_{2}}$,连接A、B装置,将$\ce{CO_{2}}$从
b
(填“a”或“b”)端通入装有油的广口瓶中封存,油被压入烧杯中。【探究二】碳捕集
(5)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。某个化学链燃烧过程利用$\ce{CuO}$和$\ce{Cu_{2}O}$(氧化亚铜)作为载氧体,如图丙所示。
①$\ce{Cu_{2}O}$中$\ce{Cu}$的化合价为
+1
。②X的主要成分是
N₂
(填化学式)。③相比直接燃烧甲烷,对该技术的评价错误的是
C
(填序号)。A.载氧体可循环利用
B.有利于分离和回收较纯净的二氧化碳
C.消耗等质量甲烷,参加反应的氧气较少
【探究三】碳利用
(6)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丁所示。
①催化剂的催化效率受温度影响,最佳的温度约为
250
℃。②300~400 ℃甲烷生成速率加快的原因可能是
温度越高,分子运动得越快,生成甲烷分子的概率增大
。答案
1.(1)吸收 (2)化石燃料的燃烧 (3)光合作用
(4)b (5)①+1 ②N₂ ③C (6)①250
②温度越高,分子运动得越快,生成甲烷分子的概率增大
【解析】(1)“碳中和”是指二氧化碳的排放与吸收相抵消。(2)由题图甲可知,自然界中产生二氧化碳的途径主要有呼吸作用、微生物分解作用和化石燃料的燃烧。(3)自然界吸收二氧化碳的途径有光合作用、岩石吸收和水体吸收等。(4)用题图乙装置模拟油气田封存$\ce{CO_{2}}$,连接A、B装置,将$\ce{CO_{2}}$从b端通入装有油的广口瓶中封存,油被压入烧杯中。(5)①$\ce{Cu_{2}O}$中氧元素的化合价是-2,根据化合物中各元素正、负化合价代数和为零可知,$\ce{Cu_{2}O}$中铜元素的化合价为+1。②X的主要成分是$\ce{N_{2}}$。③载氧体可循环利用,A正确。该技术有利于分离和回收较纯净的二氧化碳,B正确。消耗等质量甲烷,参加反应的氧气质量相等,C不正确。(6)①催化剂的催化效率受温度影响,由题图丁可知,最佳的温度约为250 ℃。②300~400 ℃甲烷生成速率加快的原因可能是温度越高,分子运动得越快,生成甲烷分子的概率增大。
(4)b (5)①+1 ②N₂ ③C (6)①250
②温度越高,分子运动得越快,生成甲烷分子的概率增大
【解析】(1)“碳中和”是指二氧化碳的排放与吸收相抵消。(2)由题图甲可知,自然界中产生二氧化碳的途径主要有呼吸作用、微生物分解作用和化石燃料的燃烧。(3)自然界吸收二氧化碳的途径有光合作用、岩石吸收和水体吸收等。(4)用题图乙装置模拟油气田封存$\ce{CO_{2}}$,连接A、B装置,将$\ce{CO_{2}}$从b端通入装有油的广口瓶中封存,油被压入烧杯中。(5)①$\ce{Cu_{2}O}$中氧元素的化合价是-2,根据化合物中各元素正、负化合价代数和为零可知,$\ce{Cu_{2}O}$中铜元素的化合价为+1。②X的主要成分是$\ce{N_{2}}$。③载氧体可循环利用,A正确。该技术有利于分离和回收较纯净的二氧化碳,B正确。消耗等质量甲烷,参加反应的氧气质量相等,C不正确。(6)①催化剂的催化效率受温度影响,由题图丁可知,最佳的温度约为250 ℃。②300~400 ℃甲烷生成速率加快的原因可能是温度越高,分子运动得越快,生成甲烷分子的概率增大。
解析
【分析】本题围绕“碳中和”主题，分三个任务考查初中化学中碳循环、化合价、催化剂等相关知识，解题时需结合课本核心概念和题目信息逐一分析：
1. 任务一（1）：回忆“碳中和”的定义，明确其核心是二氧化碳排放与吸收的平衡；
2. 任务二（2）（3）：结合自然界碳循环的产生与吸收途径，区分产生途径（呼吸、微生物分解、化石燃料燃烧）和吸收途径（光合作用、岩石吸收、水体吸收）；
3. 任务三（4）：利用二氧化碳密度大于油的性质，确定气体通入端；
4. 任务三（5）：①根据化合物中正负化合价代数和为零计算Cu的化合价；②结合化学链燃烧的反应原理，判断不参与反应的气体成分；③对比直接燃烧与化学链燃烧的差异，分析选项正误；
5. 任务三（6）：①根据图像中催化剂效率最高点确定最佳温度；②从分子运动角度分析温度对反应速率的影响。
【解析】
(1) “碳中和”是指二氧化碳的排放与吸收相抵消，实现净零排放，故填吸收；
(2) 自然界中产生二氧化碳的途径除呼吸作用、微生物分解作用外，还有化石燃料的燃烧，故填化石燃料的燃烧；
(3) 自然界吸收二氧化碳的途径主要有光合作用、岩石吸收和水体吸收等，故填光合作用；
(4) 二氧化碳密度比油大，需从b端通入装有油的广口瓶，才能将油从a端压入烧杯，故填b；
(5) ①设$\ce{Cu_{2}O}$中$\ce{Cu}$的化合价为$x$，根据化合物中正负化合价代数和为零：$2x + (-2) = 0$，解得$x=+1$；②化学链燃烧中，甲烷燃烧需要载氧体提供氧，空气的主要成分$\ce{N_{2}}$不参与反应，故X的主要成分为$\ce{N_{2}}$；③A. 载氧体可循环利用，正确；B. 该技术避免燃料与空气直接接触，利于分离回收纯净$\ce{CO_{2}}$，正确；C. 消耗等质量甲烷时，参加反应的氧气质量相等，错误，故选C；
(6) ①由图丁可知，催化剂催化效率最高时对应的温度约为250℃，故填250；②300~400℃时，温度升高，分子运动速率加快，生成甲烷分子的概率增大，因此甲烷生成速率加快。
【答案】
(1)吸收 (2)化石燃料的燃烧 (3)光合作用 (4)b (5)①+1 ②$\ce{N_{2}}$ ③C (6)①250 ②温度越高，分子运动得越快，生成甲烷分子的概率增大
【知识点】
碳中和、碳循环、化合价计算
【点评】
本题结合“碳中和”热点情境，考查碳循环、化合价、催化剂等初中化学核心知识点，注重知识的实际应用，难度适中，能有效考查学生对基础概念的掌握和图像分析能力。
【难度系数】
0.6
1. 任务一（1）：回忆“碳中和”的定义，明确其核心是二氧化碳排放与吸收的平衡；
2. 任务二（2）（3）：结合自然界碳循环的产生与吸收途径，区分产生途径（呼吸、微生物分解、化石燃料燃烧）和吸收途径（光合作用、岩石吸收、水体吸收）；
3. 任务三（4）：利用二氧化碳密度大于油的性质，确定气体通入端；
4. 任务三（5）：①根据化合物中正负化合价代数和为零计算Cu的化合价；②结合化学链燃烧的反应原理，判断不参与反应的气体成分；③对比直接燃烧与化学链燃烧的差异，分析选项正误；
5. 任务三（6）：①根据图像中催化剂效率最高点确定最佳温度；②从分子运动角度分析温度对反应速率的影响。
【解析】
(1) “碳中和”是指二氧化碳的排放与吸收相抵消，实现净零排放，故填吸收；
(2) 自然界中产生二氧化碳的途径除呼吸作用、微生物分解作用外，还有化石燃料的燃烧，故填化石燃料的燃烧；
(3) 自然界吸收二氧化碳的途径主要有光合作用、岩石吸收和水体吸收等，故填光合作用；
(4) 二氧化碳密度比油大，需从b端通入装有油的广口瓶，才能将油从a端压入烧杯，故填b；
(5) ①设$\ce{Cu_{2}O}$中$\ce{Cu}$的化合价为$x$，根据化合物中正负化合价代数和为零：$2x + (-2) = 0$，解得$x=+1$；②化学链燃烧中，甲烷燃烧需要载氧体提供氧，空气的主要成分$\ce{N_{2}}$不参与反应，故X的主要成分为$\ce{N_{2}}$；③A. 载氧体可循环利用，正确；B. 该技术避免燃料与空气直接接触，利于分离回收纯净$\ce{CO_{2}}$，正确；C. 消耗等质量甲烷时，参加反应的氧气质量相等，错误，故选C；
(6) ①由图丁可知，催化剂催化效率最高时对应的温度约为250℃，故填250；②300~400℃时，温度升高，分子运动速率加快，生成甲烷分子的概率增大，因此甲烷生成速率加快。
【答案】
(1)吸收 (2)化石燃料的燃烧 (3)光合作用 (4)b (5)①+1 ②$\ce{N_{2}}$ ③C (6)①250 ②温度越高，分子运动得越快，生成甲烷分子的概率增大
【知识点】
碳中和、碳循环、化合价计算
【点评】
本题结合“碳中和”热点情境，考查碳循环、化合价、催化剂等初中化学核心知识点，注重知识的实际应用，难度适中，能有效考查学生对基础概念的掌握和图像分析能力。
【难度系数】
0.6
