题目内容

3．碳循环与人类的生存息息相关（图1），请回答下列问题：

（1）下列说法正确的是BC．
A．CO2过度排放将导致酸雨
B．植物的光合作用有利于维持大气中O2和CO2平衡
C．煤和石油的主要成分是有机物
D．碳循环过程中，碳元素均被氧化
（2）动物通过呼吸作用将葡萄糖转化为CO2的化学方程式为C6H12O6+6O2$\stackrel{酶}{→}$6CO2+6H2O．
（3）测定煤或石油的含碳量：将a g的样品进行充分燃烧，测定所得气体（CO2、SO2、NO2、N2）中CO2的含量，实验装置如图2所示（所用试剂均过量）：
①装置A的作用是除去SO2、NO2，防止对Ba（OH）2吸收二氧化碳产生干扰．
②实验结束后，还需要向装置中通入N2，其目的是将装置A中的气体赶入装置B，确保CO2倍完全吸收．
③用x mol/L HCl溶液滴定装置B中过量的Ba（OH）2，消耗y mLHCl溶液，样品（a g）中碳元素的质量分数为$\frac{（b-\frac{1}{2}xy×1{0}^{-3}）×12}{a}$×100%（列出计算式）．
（4）将CO2转化为甲醇，既可减少CO2的排放，又可节约能源，转化过程涉及如下反应：
反应Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1=-49.1kJ/mol
反应Ⅱ：CO2 （g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2
反应Ⅲ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H3=-90.0kJ/mol
①△H2=+40.9KJ/mol．
②在图3中画出，不同温度下（T1＞T2），反应Ⅱ中CO2的平衡转化率随压强变化的关系图（请在图上标注温度T1、T2）．

分析 （1）A．过度排放CO2形成温室效应，SO2和NO2气体过度排放形成酸雨；
B．绿色植物通过光合作用制造的有机物，不仅满足了自身生长、发育、繁殖的需要，而且为生物圈中的其他生物提供了基本的食物来源、氧气来源、能量来源．绿色植物通过光合作用消耗大气中的二氧化碳，释放氧气（超过了自身对氧的需要），维持生物圈中的二氧化碳和氧气的相对平衡；
C．石油是挺的混合物，煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物；
D．生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从空气中吸收二氧化碳，经光合作用转化为葡萄糖，并放出氧气，还涉及含碳的化合物之间可以相互转化，如碳酸的形成、碳酸的分解、碳酸钙和碳酸氢钙之间的转化等；
（2）动物通过呼吸作用将葡萄糖转化为CO2的反应为葡萄糖和氧气在酶作用下反应生成二氧化碳和水，原子守恒配平书写化学方程式；
（3）①测定煤或石油的含碳量：将a g的样品进行充分燃烧，测定所得气体（CO2、SO2、NO2、N2）中CO2的含量，过硫酸钠溶液具有氧化性可以优惠二氧化硫为硫酸，氧化一氧化氮为硝酸；
②验结束后，还需要向装置中通入N2，把生成的二氧化碳气体全部赶入装置B中完全吸收；
③用x mol/L HCl溶液滴定装置B中过量的Ba（OH）2，消耗y mLHCl溶液，氢氧化钡总量减去被盐酸滴定消耗的物质的量，依据氢氧化钡溶液吸收二氧化碳生成碳酸钡沉淀和水的化学反应的定量关系计算；
（4）①依据热化学方程式和盖斯定律计算得到反应的焓变；
②CO2 （g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g），反应前后气体体积不变，改变压强平衡不变，二氧化碳转化率不变，反应是放热反应，温度升高平衡逆向进行，二氧化碳转化率减小，据此画出变化的图象．

解答 解：（1）A．过度排放CO2形成温室效应，也生成的碳酸不稳定，二氧化碳和水不能形成酸雨，SO2和NO2气体过度排放形成酸雨，故A错误；
B．绿色植物在光合作用中制造氧，超过了自身呼吸作用对氧的需要，其余的氧气都以气体形式排到了大气中；绿色植物还通过光合作用，不断消耗大气中的二氧化碳，这样就维持了生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡，简称碳-氧平衡．生物体利用氧气，将体内的有机物分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程叫做呼吸作用，是一切生物的共同特征；植物体内的水分以气体状态从体内散发到植物体外的过程叫做蒸腾作用，蒸腾作用能够降低植物体的温度，促进植物根对水和无机盐的吸收和运输，对植物的生活具有重要的意义，因此与生物圈中碳-氧平衡有关的生理作用是光合作用，故B正确；
C．石油的主要成分为烷烃，煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物，主要成分为有机物，故C正确；
D．生物圈中的碳循环涉及含碳的化合物之间可以相互转化，碳酸的形成、碳酸的分解、碳酸钙和碳酸氢钙之间的转化等都不涉及化合价的变化，故D错误．
故答案为：BC；
（2）动物通过呼吸作用将葡萄糖转化为CO2的反应为葡萄糖和氧气在酶作用下反应生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：C6H12O6+6O2$\stackrel{酶}{→}$6CO2+6H2O，
故答案为：C6H12O6+6O2$\stackrel{酶}{→}$6CO2+6H2O；
（3）①装置A的作用是除去SO2、NO2，防止对Ba（OH）2吸收二氧化碳产生干扰，
故答案为：除去SO2、NO2，防止对Ba（OH）2吸收二氧化碳产生干扰；
②验结束后，还需要向装置中通入N2，其目的是：将装置A中的气体赶入装置B，确保CO2被完全吸收，
故答案为：将装置A中的气体赶入装置B，确保CO2被完全吸收；
③氢氧化钡溶液中含氢氧化钡物质的量为bmol，用来吸收二氧化碳的氢氧化钡物质的量=bmol-$\frac{1}{2}$xy×10-3mol，CO2+Ba（OH）2=BaCO3↓+H2O
二氧化碳物质的量=bmol-$\frac{1}{2}$xy×10-3mol，样品（a g）中碳元素的质量分数=$\frac{（b-\frac{1}{2}xy×1{0}^{-3}）mol×12g/mol}{ag}$×100%=$\frac{（b-\frac{1}{2}xy×1{0}^{-3}）×12}{a}$×100%，
故答案为：$\frac{（b-\frac{1}{2}xy×1{0}^{-3}）×12}{a}$×100%；
（4）①依据热化学方程式，
反应Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1=-49.1kJ/mol
反应Ⅱ：CO2 （g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2
反应Ⅲ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H3=-90.0kJ/mol
结合盖斯定律计算反应Ⅱ=反应Ⅰ-反应Ⅲ，得到CO2 （g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2 =△H1-△H3=+40.9KJ/mol
得到反应Ⅱ的焓变为+40.9KJ/mol，
故答案为：+40.9KJ/mol；
②CO2 （g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2=+40.9KJ/mol，反应前后气体体积不变，改变压强平衡不变，二氧化碳转化率不变，反应是吸热反应，温度升高平衡正向进行，二氧化碳转化率增大，T1＞T2，则二氧化碳转化率T1大，据此画出变化的图象为：，
故答案为：．

点评 本题考查了碳及其化合物转化过程中的分析应用，气体吸收和气体除杂的实验原理，热化学方程式书写，影响化学平衡因素的理解应用和图象变换，题目难度中等．

练习册系列答案
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13．下列关于NaOH溶液和氨水的说法正确的是（　　）
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14．1-溴异戊烷[（CH3）2CHCH2CH2Br]是有机合成的重要中间体，可用于生产染料、催化剂等，其沸点为121℃，易溶于CCl4，可由异戊醇与氢溴酸在硫酸催化作用下反应而得：（CH3）2CHCH2CH2OH+HBr$\stackrel{△}{→}$（CH3）2CHCH2CH2Br+H2O．已知异戊醇的沸点为132.5℃，微溶于水，易溶于CCl4．实验室制备1-溴异戊烷的装置如图所示．
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8．在密闭容器中进行如下反应：X2（g）+Y2（g）?2Z（g），已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol•Lˉ1、0.3mol•Lˉ1、0.2mol•Lˉ1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（mol•Lˉ1）（　　）
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D．甲溶液中滴加少量丁溶液反应的离子方程式：HCO3-+Ba2++OH-═BaCO3↓+H2O

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