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31.(7分)如图所示为自然界中的碳循环示意图。
(1)大气中的$\ce{CO_{2}}$含量升高,容易导致加剧。
(2)大气中部分$\ce{CO_{2}}$会溶解于海水中,导致海水酸化,其反应的化学方程式为。
(3)自然界中,橄榄石(主要成分为$\ce{Mg_{2}SiO_{4}}$)的风化作用可以将大气中部分$\ce{CO_{2}}$转化为菱镁矿($\ce{MgCO_{3}}$)固定下来,同时生成二氧化硅($\ce{SiO_{2}}$)。其核心反应的化学方程式为$\ce{Mg_{2}SiO_{4} + 2CO_{2} = 2MgCO_{3} + SiO_{2}}$,若一定量的橄榄石恰好吸收了$44\ \mathrm{g}\ \ce{CO_{2}}$,则反应生成的菱镁矿($\ce{MgCO_{3}}$)的质量是多少克?(写出计算过程)
(1)大气中的$\ce{CO_{2}}$含量升高,容易导致加剧。
(2)大气中部分$\ce{CO_{2}}$会溶解于海水中,导致海水酸化,其反应的化学方程式为。
(3)自然界中,橄榄石(主要成分为$\ce{Mg_{2}SiO_{4}}$)的风化作用可以将大气中部分$\ce{CO_{2}}$转化为菱镁矿($\ce{MgCO_{3}}$)固定下来,同时生成二氧化硅($\ce{SiO_{2}}$)。其核心反应的化学方程式为$\ce{Mg_{2}SiO_{4} + 2CO_{2} = 2MgCO_{3} + SiO_{2}}$,若一定量的橄榄石恰好吸收了$44\ \mathrm{g}\ \ce{CO_{2}}$,则反应生成的菱镁矿($\ce{MgCO_{3}}$)的质量是多少克?(写出计算过程)
答案
温室效应
$\ce{H_{2}O + CO_{2}=H_{2}CO_{3}}$
解：设反应生成的菱镁矿$(\mathrm {MgCO}_3\mathrm {)}$的质量是x。
$\mathrm {Mg}_{2}\mathrm {SiO}_{4} + 2\mathrm {CO}_{2}=2\mathrm {MgCO}_{3} + \mathrm {SiO}_{2}$
88 168
44 g x
$\frac {88}{168}=\frac {44 \mathrm {g}}{x}$，解得$x=84 \mathrm {g}$。
答：反应生成的菱镁矿$(\mathrm {MgCO}_3\mathrm {)}$的质量是$84 \mathrm {g}$。
$\ce{H_{2}O + CO_{2}=H_{2}CO_{3}}$
解：设反应生成的菱镁矿$(\mathrm {MgCO}_3\mathrm {)}$的质量是x。
$\mathrm {Mg}_{2}\mathrm {SiO}_{4} + 2\mathrm {CO}_{2}=2\mathrm {MgCO}_{3} + \mathrm {SiO}_{2}$
88 168
44 g x
$\frac {88}{168}=\frac {44 \mathrm {g}}{x}$，解得$x=84 \mathrm {g}$。
答：反应生成的菱镁矿$(\mathrm {MgCO}_3\mathrm {)}$的质量是$84 \mathrm {g}$。
解析
【分析】
本题围绕自然界的碳循环设置问题，分为三个部分：第一问需明确大气中CO₂含量升高的环境影响，回忆温室效应的成因；第二问要掌握CO₂与水的反应，理解海水酸化的原理；第三问是根据化学方程式的计算，需先确定反应中各物质的相对质量，再结合已知CO₂的质量，通过比例关系求出菱镁矿的质量，计算时要遵循化学计算的规范步骤。
【解析】
(1) 大气中的CO₂是主要的温室气体，其含量升高会导致温室效应加剧，使全球气候变暖。
(2) CO₂溶解于海水中时，会与水发生反应生成碳酸，碳酸呈酸性，导致海水酸化，反应的化学方程式为：$\ce{H_{2}O + CO_{2}=H_{2}CO_{3}}$。
(3) 计算过程如下：
设反应生成的菱镁矿（$\ce{MgCO_{3}}$）的质量为$x$。
$\ce{Mg_{2}SiO_{4} + 2CO_{2}=2MgCO_{3} + SiO_{2}}$
$\ce{2CO_{2}}$的相对分子质量总和为$2×(12+16×2)=88$，$\ce{2MgCO_{3}}$的相对分子质量总和为$2×(24+12+16×3)=168$。
已知参加反应的$\ce{CO_{2}}$质量为$44\ \mathrm{g}$，根据化学方程式中各物质的质量比等于相对质量比，可得：
$\frac{88}{168}=\frac{44\ \mathrm{g}}{x}$
解得：$x=\frac{168×44\ \mathrm{g}}{88}=84\ \mathrm{g}$。
【答案】
温室效应；$\ce{H_{2}O + CO_{2}=H_{2}CO_{3}}$；反应生成的菱镁矿（$\ce{MgCO_{3}}$）的质量是$84\ \mathrm{g}$。
【知识点】
温室效应、二氧化碳的化学性质、根据化学方程式计算
【点评】
本题结合自然界碳循环，考查了温室效应、二氧化碳与水的反应以及化学方程式的计算，知识点基础且典型，需要学生掌握相关概念和化学计算的规范步骤，整体难度适中，适合巩固碳循环相关知识。
【难度系数】
0.5
本题围绕自然界的碳循环设置问题，分为三个部分：第一问需明确大气中CO₂含量升高的环境影响，回忆温室效应的成因；第二问要掌握CO₂与水的反应，理解海水酸化的原理；第三问是根据化学方程式的计算，需先确定反应中各物质的相对质量，再结合已知CO₂的质量，通过比例关系求出菱镁矿的质量，计算时要遵循化学计算的规范步骤。
【解析】
(1) 大气中的CO₂是主要的温室气体，其含量升高会导致温室效应加剧，使全球气候变暖。
(2) CO₂溶解于海水中时，会与水发生反应生成碳酸，碳酸呈酸性，导致海水酸化，反应的化学方程式为：$\ce{H_{2}O + CO_{2}=H_{2}CO_{3}}$。
(3) 计算过程如下：
设反应生成的菱镁矿（$\ce{MgCO_{3}}$）的质量为$x$。
$\ce{Mg_{2}SiO_{4} + 2CO_{2}=2MgCO_{3} + SiO_{2}}$
$\ce{2CO_{2}}$的相对分子质量总和为$2×(12+16×2)=88$，$\ce{2MgCO_{3}}$的相对分子质量总和为$2×(24+12+16×3)=168$。
已知参加反应的$\ce{CO_{2}}$质量为$44\ \mathrm{g}$，根据化学方程式中各物质的质量比等于相对质量比，可得：
$\frac{88}{168}=\frac{44\ \mathrm{g}}{x}$
解得：$x=\frac{168×44\ \mathrm{g}}{88}=84\ \mathrm{g}$。
【答案】
温室效应；$\ce{H_{2}O + CO_{2}=H_{2}CO_{3}}$；反应生成的菱镁矿（$\ce{MgCO_{3}}$）的质量是$84\ \mathrm{g}$。
【知识点】
温室效应、二氧化碳的化学性质、根据化学方程式计算
【点评】
本题结合自然界碳循环，考查了温室效应、二氧化碳与水的反应以及化学方程式的计算，知识点基础且典型，需要学生掌握相关概念和化学计算的规范步骤，整体难度适中，适合巩固碳循环相关知识。
【难度系数】
0.5
32.(6分)“富氧空气”是指氧气含量显著高于普通空气的气体混合物,在工业生产中有着重要应用。小乐对“富氧空气”开展了如下研究:
(1)如图甲所示为“沸石分子筛”制氧机,分子筛可吸附空气中的氮气,通过调节旋钮可获得不同浓度的“富氧空气”。据图甲分析,“8”代表的是分子。
(2)用图乙所示的装置和试剂测定(1)中获得的“富氧空气”中氧气的体积分数,集气瓶中“富氧空气”的体积为200mL,燃烧匙内的白磷足量,量筒内盛有100mL水。操作如下:①用放大镜聚焦焦点点燃白磷,待其充分反应后,将装置冷却至室温。②打开止水夹,待右侧量筒内的液面不再变化时,排出气球中的气体,调节两边液面在同一水平面上,读出量筒内水的体积为20mL。实验测得“富氧空气”中氧气的体积分数为。
(3)如图丙所示为重油、褐煤在氧气含量不同的空气中燃烧,得到的氧气含量与产生烟气量的关系图,据图丙分析,工业上减少燃料燃烧产生的尾气污染的措施是。
(1)如图甲所示为“沸石分子筛”制氧机,分子筛可吸附空气中的氮气,通过调节旋钮可获得不同浓度的“富氧空气”。据图甲分析,“8”代表的是分子。
(2)用图乙所示的装置和试剂测定(1)中获得的“富氧空气”中氧气的体积分数,集气瓶中“富氧空气”的体积为200mL,燃烧匙内的白磷足量,量筒内盛有100mL水。操作如下:①用放大镜聚焦焦点点燃白磷,待其充分反应后,将装置冷却至室温。②打开止水夹,待右侧量筒内的液面不再变化时,排出气球中的气体,调节两边液面在同一水平面上,读出量筒内水的体积为20mL。实验测得“富氧空气”中氧气的体积分数为。
(3)如图丙所示为重油、褐煤在氧气含量不同的空气中燃烧,得到的氧气含量与产生烟气量的关系图,据图丙分析,工业上减少燃料燃烧产生的尾气污染的措施是。
答案
氮
40\%
提高空气中氧气的含量(或使用“富氧空气”)
40\%
提高空气中氧气的含量(或使用“富氧空气”)
解析
【分析】
第(1)题：根据题意，沸石分子筛吸附空气中的氮气，从而得到富氧空气（氧气含量更高）。空气由氮气和氧气组成，观察图甲，被分子筛吸附的双黑球分子为氮气，因此“8”代表氮分子。
第(2)题：白磷足量，可完全消耗集气瓶内的氧气，反应后冷却至室温，打开止水夹，量筒内进入集气瓶的水的体积等于消耗的氧气体积。通过量筒初始和剩余水的体积差计算氧气体积，再结合集气瓶内富氧空气总体积，计算氧气的体积分数。
第(3)题：分析图丙可知，燃料燃烧时，氧气含量越高，产生的烟气量越少，据此推导减少尾气污染的措施。
【解析】
(1) 空气主要由氮气和氧气组成，题目说明沸石分子筛吸附氮气以获得富氧空气，因此被吸附的双黑球分子为氮气，故“8”代表氮分子。
(2) 白磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，反应后冷却至室温，打开止水夹，进入集气瓶的水的体积等于消耗氧气的体积。量筒初始水体积为100mL，最终剩余20mL，因此消耗氧气的体积为：100mL - 20mL = 80mL。集气瓶中富氧空气体积为200mL，氧气的体积分数为：$\frac{80mL}{200mL} × 100\% = 40\%$。
(3) 由图丙可知，重油、褐煤燃烧时，氧气含量越高，产生的烟气量越少，因此工业上减少燃料燃烧尾气污染的措施是提高空气中氧气的含量（或使用“富氧空气”）。
【答案】
氮；40%；提高空气中氧气的含量(或使用“富氧空气”)
【知识点】
空气的成分；氧气体积分数测定；燃料燃烧与环境保护
【点评】
本题结合图示考查空气成分、氧气体积分数计算及燃料燃烧的环保措施，需准确分析图示信息，结合化学基本概念解答，难度适中。
【难度系数】
0.5
第(1)题：根据题意，沸石分子筛吸附空气中的氮气，从而得到富氧空气（氧气含量更高）。空气由氮气和氧气组成，观察图甲，被分子筛吸附的双黑球分子为氮气，因此“8”代表氮分子。
第(2)题：白磷足量，可完全消耗集气瓶内的氧气，反应后冷却至室温，打开止水夹，量筒内进入集气瓶的水的体积等于消耗的氧气体积。通过量筒初始和剩余水的体积差计算氧气体积，再结合集气瓶内富氧空气总体积，计算氧气的体积分数。
第(3)题：分析图丙可知，燃料燃烧时，氧气含量越高，产生的烟气量越少，据此推导减少尾气污染的措施。
【解析】
(1) 空气主要由氮气和氧气组成，题目说明沸石分子筛吸附氮气以获得富氧空气，因此被吸附的双黑球分子为氮气，故“8”代表氮分子。
(2) 白磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，反应后冷却至室温，打开止水夹，进入集气瓶的水的体积等于消耗氧气的体积。量筒初始水体积为100mL，最终剩余20mL，因此消耗氧气的体积为：100mL - 20mL = 80mL。集气瓶中富氧空气体积为200mL，氧气的体积分数为：$\frac{80mL}{200mL} × 100\% = 40\%$。
(3) 由图丙可知，重油、褐煤燃烧时，氧气含量越高，产生的烟气量越少，因此工业上减少燃料燃烧尾气污染的措施是提高空气中氧气的含量（或使用“富氧空气”）。
【答案】
氮；40%；提高空气中氧气的含量(或使用“富氧空气”)
【知识点】
空气的成分；氧气体积分数测定；燃料燃烧与环境保护
【点评】
本题结合图示考查空气成分、氧气体积分数计算及燃料燃烧的环保措施，需准确分析图示信息，结合化学基本概念解答，难度适中。
【难度系数】
0.5
