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5.［2025荆门期中］依据文章内容回答下列问题。
碳在自然界中的循环变化，对于生态环境有极为重要的意义。随着工业生产的高速发展和人们生活水平的提高，每年排放的二氧化碳越来越多，近一半存留在大气层，其他被陆地和海洋吸收。减少$\ce{CO_{2}}$排放，实现碳中和，已成为全球共识。
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，这4种途径对全球碳中和的贡献率如图甲所示。
（1）排入大气中的$\ce{CO_{2}}$越来越多，导致
（2）过量的二氧化碳进入海洋，使海洋酸化，发生反应的化学方程式为
（3）由图甲可知，到2050年，对全球碳中和贡献率最大的途径是
（4）二氧化碳的捕集也是实现“碳中和”的重要途径。
① 物理吸附：可以利用固态吸附剂来分离回收二氧化碳，吸附剂可能具有
② 化学吸附：$\ce{CaO}$可以通过图乙所示的流程进行二氧化碳的捕集与释放，反应Ⅱ中发生反应的化学方程式为
碳在自然界中的循环变化，对于生态环境有极为重要的意义。随着工业生产的高速发展和人们生活水平的提高，每年排放的二氧化碳越来越多，近一半存留在大气层，其他被陆地和海洋吸收。减少$\ce{CO_{2}}$排放，实现碳中和，已成为全球共识。
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，这4种途径对全球碳中和的贡献率如图甲所示。
（1）排入大气中的$\ce{CO_{2}}$越来越多，导致
温室
效应增强。（2）过量的二氧化碳进入海洋，使海洋酸化，发生反应的化学方程式为
$\ce{H_{2}O + CO_{2} = H_{2}CO_{3}}$
。（3）由图甲可知，到2050年，对全球碳中和贡献率最大的途径是
碳替代
。（4）二氧化碳的捕集也是实现“碳中和”的重要途径。
① 物理吸附：可以利用固态吸附剂来分离回收二氧化碳，吸附剂可能具有
疏松多孔
（填“疏松多孔”或“坚实致密”）的结构。② 化学吸附：$\ce{CaO}$可以通过图乙所示的流程进行二氧化碳的捕集与释放，反应Ⅱ中发生反应的化学方程式为
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{870℃}CaO + CO_{2}↑}$
。答案
（1）温室 （2）$\ce{H_{2}O + CO_{2} = H_{2}CO_{3}}$ （3）碳替代 （4）① 疏松多孔 ② $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{870℃}CaO + CO_{2}↑}$
〔解析〕（1）二氧化碳是温室气体,排入大气中的$\ce{CO_{2}}$越来越多,导致温室效应增强。（2）过量的二氧化碳进入海洋,使海洋酸化,是由于二氧化碳与水反应生成碳酸。（3）由图甲可知,到2050年,对全球碳中和贡献率最大的途径是碳替代,占47%。（4）① 疏松多孔的结构比坚实致密的结构更容易吸附物质,故吸附剂可能具有疏松多孔的结构。② 图乙中反应Ⅱ是碳酸钙在870 ℃下分解生成氧化钙与二氧化碳。
〔解析〕（1）二氧化碳是温室气体,排入大气中的$\ce{CO_{2}}$越来越多,导致温室效应增强。（2）过量的二氧化碳进入海洋,使海洋酸化,是由于二氧化碳与水反应生成碳酸。（3）由图甲可知,到2050年,对全球碳中和贡献率最大的途径是碳替代,占47%。（4）① 疏松多孔的结构比坚实致密的结构更容易吸附物质,故吸附剂可能具有疏松多孔的结构。② 图乙中反应Ⅱ是碳酸钙在870 ℃下分解生成氧化钙与二氧化碳。
解析
【分析】
我们可以结合题目给出的信息和已学的碳相关化学知识逐步推导：1. 第一问回忆二氧化碳过量排放引发的典型环境问题，直接对应温室效应；2. 第二问海洋酸化的本质是二氧化碳和水反应生成酸性的碳酸，据此书写反应方程式；3. 第三问直接读取图甲饼状图的占比数据，找到占比最高的途径即可；4. 第四问①根据吸附剂的功能特点，要提升吸附能力需要更大的接触面积，对应疏松多孔的结构；②观察图乙的流程，反应II是碳酸钙在870℃条件下分解生成氧化钙和二氧化碳，按照方程式书写规范完成书写即可。
【解析】
（1）二氧化碳是最常见的温室气体，大气中二氧化碳含量升高会导致温室效应增强，因此该空填温室。
（2）过量的二氧化碳进入海洋后，和水发生化合反应生成碳酸，碳酸显酸性使海洋酸化，反应的化学方程式为：$\ce{H_{2}O + CO_{2} = H_{2}CO_{3}}$。
（3）观察图甲的占比数据，碳替代的贡献率为47%，是四个途径中占比最高的，因此到2050年对全球碳中和贡献率最大的途径是碳替代。
（4）① 吸附作用需要吸附剂具备较大的比表面积，疏松多孔的结构可以大幅提升吸附剂和气体的接触面积，增强吸附能力，因此吸附剂具有疏松多孔的结构。
② 由图乙可知，反应II是碳酸钙在870℃的条件下发生分解反应，生成氧化钙和二氧化碳，反应的化学方程式为：$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{870℃}CaO + CO_{2}↑}$。
【答案】
（1）温室 （2）$\ce{H_{2}O + CO_{2} = H_{2}CO_{3}}$ （3）碳替代 （4）① 疏松多孔 ② $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{870℃}CaO + CO_{2}↑}$
【知识点】
温室效应，二氧化碳性质，化学方程式书写
【点评】
本题结合碳中和的热点环保情境命题，考察的都是碳相关的基础化学知识，同时融入了饼状图、工艺流程图的信息提取能力考察，难度较低，既巩固了课本基础知识点，也引导学生了解化学在实际环保领域的应用价值。
【难度系数】
0.9
我们可以结合题目给出的信息和已学的碳相关化学知识逐步推导：1. 第一问回忆二氧化碳过量排放引发的典型环境问题，直接对应温室效应；2. 第二问海洋酸化的本质是二氧化碳和水反应生成酸性的碳酸，据此书写反应方程式；3. 第三问直接读取图甲饼状图的占比数据，找到占比最高的途径即可；4. 第四问①根据吸附剂的功能特点，要提升吸附能力需要更大的接触面积，对应疏松多孔的结构；②观察图乙的流程，反应II是碳酸钙在870℃条件下分解生成氧化钙和二氧化碳，按照方程式书写规范完成书写即可。
【解析】
（1）二氧化碳是最常见的温室气体，大气中二氧化碳含量升高会导致温室效应增强，因此该空填温室。
（2）过量的二氧化碳进入海洋后，和水发生化合反应生成碳酸，碳酸显酸性使海洋酸化，反应的化学方程式为：$\ce{H_{2}O + CO_{2} = H_{2}CO_{3}}$。
（3）观察图甲的占比数据，碳替代的贡献率为47%，是四个途径中占比最高的，因此到2050年对全球碳中和贡献率最大的途径是碳替代。
（4）① 吸附作用需要吸附剂具备较大的比表面积，疏松多孔的结构可以大幅提升吸附剂和气体的接触面积，增强吸附能力，因此吸附剂具有疏松多孔的结构。
② 由图乙可知，反应II是碳酸钙在870℃的条件下发生分解反应，生成氧化钙和二氧化碳，反应的化学方程式为：$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{870℃}CaO + CO_{2}↑}$。
【答案】
（1）温室 （2）$\ce{H_{2}O + CO_{2} = H_{2}CO_{3}}$ （3）碳替代 （4）① 疏松多孔 ② $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{870℃}CaO + CO_{2}↑}$
【知识点】
温室效应，二氧化碳性质，化学方程式书写
【点评】
本题结合碳中和的热点环保情境命题，考察的都是碳相关的基础化学知识，同时融入了饼状图、工艺流程图的信息提取能力考察，难度较低，既巩固了课本基础知识点，也引导学生了解化学在实际环保领域的应用价值。
【难度系数】
0.9
6. 二氧化碳的捕集和资源化利用是“碳中和”领域的研究热点。
Ⅰ. 碳捕集
捕捉烟气中的$\ce{CO_{2}}$，再将其释放出可实现资源化利用，相关物质转化如图甲所示。
查阅资料：A. 氢氧化钠与氢氧化钙的化学性质相似。B. $\ce{Ca(OH)_{2} + Na_{2}CO_{3} = CaCO_{3}\downarrow + 2NaOH}$。C. $\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$。
（1）“捕捉室”中发生反应的化学方程式为________。
（2）在该流程中，可循环使用的物质有________（填化学式）。
Ⅱ. 碳的资源化利用
我国科学家已实现由$\ce{CO_{2}}$到淀粉的人工全合成，主要过程如图乙所示。
（3）绿色植物实现$\ce{CO_{2}}$到葡萄糖的转化过程称为________。
（4）阶段Ⅱ的物质转化如图丙所示。反应a中四种物质的化学计量数均为1。
① 推测分子中氢原子数目：甲醇________（填“＞”“＜”或“＝”）甲醛。
② 为了使甲醇能够持续转化为甲醛，反应b需要补充$\ce{H_{2}O_{2}}$，则理论上需要补充的$\ce{H_{2}O_{2}}$与反应a中生成的$\ce{H_{2}O_{2}}$的分子个数比$\dfrac{N(\mathrm{需要补充的}\ \ce{H_{2}O_{2}})}{N(\mathrm{反应a中生成的}\ \ce{H_{2}O_{2}})} ≥ \_\_\_\_\_\_$。
Ⅰ. 碳捕集
捕捉烟气中的$\ce{CO_{2}}$，再将其释放出可实现资源化利用，相关物质转化如图甲所示。
查阅资料：A. 氢氧化钠与氢氧化钙的化学性质相似。B. $\ce{Ca(OH)_{2} + Na_{2}CO_{3} = CaCO_{3}\downarrow + 2NaOH}$。C. $\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$。
（1）“捕捉室”中发生反应的化学方程式为________。
（2）在该流程中，可循环使用的物质有________（填化学式）。
Ⅱ. 碳的资源化利用
我国科学家已实现由$\ce{CO_{2}}$到淀粉的人工全合成，主要过程如图乙所示。
（3）绿色植物实现$\ce{CO_{2}}$到葡萄糖的转化过程称为________。
（4）阶段Ⅱ的物质转化如图丙所示。反应a中四种物质的化学计量数均为1。
① 推测分子中氢原子数目：甲醇________（填“＞”“＜”或“＝”）甲醛。
② 为了使甲醇能够持续转化为甲醛，反应b需要补充$\ce{H_{2}O_{2}}$，则理论上需要补充的$\ce{H_{2}O_{2}}$与反应a中生成的$\ce{H_{2}O_{2}}$的分子个数比$\dfrac{N(\mathrm{需要补充的}\ \ce{H_{2}O_{2}})}{N(\mathrm{反应a中生成的}\ \ce{H_{2}O_{2}})} ≥ \_\_\_\_\_\_$。
答案
（1）$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$ （2）$\ce{NaOH、CaO}$[或$\ce{NaOH、Ca(OH)_{2}}$] （3）光合作用 （4）① ＞ ② 1
〔解析〕（1）由题图甲中信息可知,“捕捉室”中发生反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$,$\ce{Na_{2}CO_{3}}$进入“颗粒反应室”中与加入的$\ce{Ca(OH)_{2}}$反应生成$\ce{CaCO_{3}}$沉淀和$\ce{NaOH}$。（2）分析题图甲可知,“颗粒反应室”中生成的$\ce{NaOH}$可以重新加入“捕捉室”中,“煅烧炉”中生成的$\ce{CaO}$和水反应生成的$\ce{Ca(OH)_{2}}$可以重新加入“颗粒反应室”中,故它们都可以循环使用。（3）绿色植物通过光合作用把$\ce{CO_{2}}$转化为葡萄糖。（4）① 根据反应a中四种物质的化学计量数均为1,可知反应前只有甲醇分子中含有氢原子,而反应后过氧化氢分子中也含有氢原子,由反应前后原子的个数不变可知,甲醇分子中的氢原子数目比甲醛分子中的多。② 过氧化氢分解时,过氧化氢与生成氧气的分子个数关系为$\ce{2H_{2}O_{2} ～ O_{2}}$,由反应a中四种物质的化学计量数均为1可知,反应a中氧气与生成过氧化氢的分子个数关系为$\ce{O_{2} ～ H_{2}O_{2}}$,为了使甲醇能够持续转化为甲醛,则理论上需要补充的过氧化氢的分子个数大于或等于反应a中生成的过氧化氢的分子个数,即$\dfrac{N(\mathrm{需要补充的}\ \ce{H_{2}O_{2}})}{N(\mathrm{反应a中生成的}\ \ce{H_{2}O_{2}})}≥1$。
〔解析〕（1）由题图甲中信息可知,“捕捉室”中发生反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$,$\ce{Na_{2}CO_{3}}$进入“颗粒反应室”中与加入的$\ce{Ca(OH)_{2}}$反应生成$\ce{CaCO_{3}}$沉淀和$\ce{NaOH}$。（2）分析题图甲可知,“颗粒反应室”中生成的$\ce{NaOH}$可以重新加入“捕捉室”中,“煅烧炉”中生成的$\ce{CaO}$和水反应生成的$\ce{Ca(OH)_{2}}$可以重新加入“颗粒反应室”中,故它们都可以循环使用。（3）绿色植物通过光合作用把$\ce{CO_{2}}$转化为葡萄糖。（4）① 根据反应a中四种物质的化学计量数均为1,可知反应前只有甲醇分子中含有氢原子,而反应后过氧化氢分子中也含有氢原子,由反应前后原子的个数不变可知,甲醇分子中的氢原子数目比甲醛分子中的多。② 过氧化氢分解时,过氧化氢与生成氧气的分子个数关系为$\ce{2H_{2}O_{2} ～ O_{2}}$,由反应a中四种物质的化学计量数均为1可知,反应a中氧气与生成过氧化氢的分子个数关系为$\ce{O_{2} ～ H_{2}O_{2}}$,为了使甲醇能够持续转化为甲醛,则理论上需要补充的过氧化氢的分子个数大于或等于反应a中生成的过氧化氢的分子个数,即$\dfrac{N(\mathrm{需要补充的}\ \ce{H_{2}O_{2}})}{N(\mathrm{反应a中生成的}\ \ce{H_{2}O_{2}})}≥1$。
解析
【分析】
这道题围绕碳中和背景下的碳捕集和资源化利用展开，我们可以逐个小问梳理思路：
1. 第（1）问：捕捉室的作用是用NaOH溶液吸收烟气中的CO₂，结合碱的通性，CO₂和NaOH反应生成碳酸钠和水，直接写出对应方程式即可。
2. 第（2）问：找流程中可循环使用的物质，只需要找出既是前一步反应的生成物，又能作为后续步骤反应物重新投入使用的物质，对照图甲的流程走向就能筛选出来。
3. 第（3）问：属于基础理化生常识，绿色植物利用CO₂合成葡萄糖的生理过程就是光合作用。
4. 第（4）①问：已知反应a四种物质化学计量数都是1，根据质量守恒定律的氢原子守恒，反应前甲醇的氢原子总数等于反应后甲醛的氢原子数加上H₂O₂的氢原子数，自然就能判断两者氢原子数的大小关系。
5. 第（4）②问：结合反应a的计量数关系，以及H₂O₂分解生成O₂的计量关系，要让甲醇持续转化，需要保证反应所需的O₂能循环供给，推导得出需要补充的H₂O₂和反应a生成的H₂O₂的最小比值。
【解析】
（1）捕捉室内NaOH和CO₂发生反应，生成碳酸钠和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$。
（2）分析图甲流程：颗粒反应室中反应生成的NaOH可以重新送回捕捉室作为反应物吸收CO₂；煅烧炉中CaCO₃分解生成的CaO，和水反应得到Ca(OH)₂后可以重新送回颗粒反应室参与反应，因此可循环使用的物质是$\ce{NaOH、CaO}$（或$\ce{NaOH、Ca(OH)_{2}}$）。
（3）绿色植物通过光合作用，将CO₂和水转化为葡萄糖和氧气，实现CO₂到葡萄糖的转化。
（4）① 反应a中四种物质化学计量数均为1，根据氢原子守恒：甲醇中的H原子总数 = 甲醛中的H原子数 + $\ce{H_{2}O_{2}}$中的H原子数，因此甲醇分子中氢原子数目大于甲醛分子中氢原子数目。
② 反应a中1个O₂分子反应生成1个H₂O₂分子，而反应b中2个H₂O₂分解才能得到1个O₂分子，为了让甲醇持续转化，反应b得到的O₂要能回到反应a中循环使用，因此每生成1个来自反应a的H₂O₂，还需要额外补充至少1个H₂O₂，才能凑够2个H₂O₂分解得到1个O₂，因此比值$\dfrac{N(\mathrm{需要补充的}\ \ce{H_{2}O_{2}})}{N(\mathrm{反应a中生成的}\ \ce{H_{2}O_{2}})} ≥1$。
【答案】
（1）$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$
（2）$\ce{NaOH、CaO}$[或$\ce{NaOH、Ca(OH)_{2}}$]
（3）光合作用
（4）① ＞ ② 1
【知识点】
碱的化学性质，质量守恒定律，化工流程循环判断
【点评】
本题结合碳中和热点情境命题，将碳捕集流程和人工合成淀粉的前沿成果融入考题，既考查了基础化学方程式书写、光合作用常识，又通过质量守恒定律的应用考查学生的逻辑推导能力，难度梯度设置合理，最后一空的守恒计算需要学生理清两个反应的计量关系，部分学生容易出现推导失误。
【难度系数】
0.65
这道题围绕碳中和背景下的碳捕集和资源化利用展开，我们可以逐个小问梳理思路：
1. 第（1）问：捕捉室的作用是用NaOH溶液吸收烟气中的CO₂，结合碱的通性，CO₂和NaOH反应生成碳酸钠和水，直接写出对应方程式即可。
2. 第（2）问：找流程中可循环使用的物质，只需要找出既是前一步反应的生成物，又能作为后续步骤反应物重新投入使用的物质，对照图甲的流程走向就能筛选出来。
3. 第（3）问：属于基础理化生常识，绿色植物利用CO₂合成葡萄糖的生理过程就是光合作用。
4. 第（4）①问：已知反应a四种物质化学计量数都是1，根据质量守恒定律的氢原子守恒，反应前甲醇的氢原子总数等于反应后甲醛的氢原子数加上H₂O₂的氢原子数，自然就能判断两者氢原子数的大小关系。
5. 第（4）②问：结合反应a的计量数关系，以及H₂O₂分解生成O₂的计量关系，要让甲醇持续转化，需要保证反应所需的O₂能循环供给，推导得出需要补充的H₂O₂和反应a生成的H₂O₂的最小比值。
【解析】
（1）捕捉室内NaOH和CO₂发生反应，生成碳酸钠和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$。
（2）分析图甲流程：颗粒反应室中反应生成的NaOH可以重新送回捕捉室作为反应物吸收CO₂；煅烧炉中CaCO₃分解生成的CaO，和水反应得到Ca(OH)₂后可以重新送回颗粒反应室参与反应，因此可循环使用的物质是$\ce{NaOH、CaO}$（或$\ce{NaOH、Ca(OH)_{2}}$）。
（3）绿色植物通过光合作用，将CO₂和水转化为葡萄糖和氧气，实现CO₂到葡萄糖的转化。
（4）① 反应a中四种物质化学计量数均为1，根据氢原子守恒：甲醇中的H原子总数 = 甲醛中的H原子数 + $\ce{H_{2}O_{2}}$中的H原子数，因此甲醇分子中氢原子数目大于甲醛分子中氢原子数目。
② 反应a中1个O₂分子反应生成1个H₂O₂分子，而反应b中2个H₂O₂分解才能得到1个O₂分子，为了让甲醇持续转化，反应b得到的O₂要能回到反应a中循环使用，因此每生成1个来自反应a的H₂O₂，还需要额外补充至少1个H₂O₂，才能凑够2个H₂O₂分解得到1个O₂，因此比值$\dfrac{N(\mathrm{需要补充的}\ \ce{H_{2}O_{2}})}{N(\mathrm{反应a中生成的}\ \ce{H_{2}O_{2}})} ≥1$。
【答案】
（1）$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$
（2）$\ce{NaOH、CaO}$[或$\ce{NaOH、Ca(OH)_{2}}$]
（3）光合作用
（4）① ＞ ② 1
【知识点】
碱的化学性质，质量守恒定律，化工流程循环判断
【点评】
本题结合碳中和热点情境命题，将碳捕集流程和人工合成淀粉的前沿成果融入考题，既考查了基础化学方程式书写、光合作用常识，又通过质量守恒定律的应用考查学生的逻辑推导能力，难度梯度设置合理，最后一空的守恒计算需要学生理清两个反应的计量关系，部分学生容易出现推导失误。
【难度系数】
0.65
