Question

3．碳循環(huán)與人類的生存息息相關(guān)（圖1），請回答下列問題：

（1）下列說法正確的是BC．
A．CO₂過度排放將導(dǎo)致酸雨
B．植物的光合作用有利于維持大氣中O₂和CO₂平衡
C．煤和石油的主要成分是有機物
D．碳循環(huán)過程中，碳元素均被氧化
（2）動物通過呼吸作用將葡萄糖轉(zhuǎn)化為CO₂的化學(xué)方程式為C₆H₁₂O₆+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+6H₂O．
（3）測定煤或石油的含碳量：將a g的樣品進行充分燃燒，測定所得氣體（CO₂、SO₂、NO₂、N₂）中CO₂的含量，實驗裝置如圖2所示（所用試劑均過量）：
①裝置A的作用是除去SO₂、NO₂，防止對Ba（OH）₂吸收二氧化碳產(chǎn)生干擾．
②實驗結(jié)束后，還需要向裝置中通入N₂，其目的是將裝置A中的氣體趕入裝置B，確保CO₂倍完全吸收．
③用x mol/L HCl溶液滴定裝置B中過量的Ba（OH）₂，消耗y mLHCl溶液，樣品（a g）中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{（b-\frac{1}{2}xy×1{0}^{-3}）×12}{a}$×100%（列出計算式）．
（4）將CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇，既可減少CO₂的排放，又可節(jié)約能源，轉(zhuǎn)化過程涉及如下反應(yīng)：
反應(yīng)Ⅰ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ/mol
反應(yīng)Ⅱ：CO₂ （g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂
反應(yīng)Ⅲ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₃=-90.0kJ/mol
①△H₂=+40.9KJ/mol．
②在圖3中畫出，不同溫度下（T₁＞T₂），反應(yīng)Ⅱ中CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強變化的關(guān)系圖（請在圖上標(biāo)注溫度T₁、T₂）．

Answer 1

分析 （1）A．過度排放CO₂形成溫室效應(yīng)，SO₂和NO₂氣體過度排放形成酸雨；
B．綠色植物通過光合作用制造的有機物，不僅滿足了自身生長、發(fā)育、繁殖的需要，而且為生物圈中的其他生物提供了基本的食物來源、氧氣來源、能量來源．綠色植物通過光合作用消耗大氣中的二氧化碳，釋放氧氣（超過了自身對氧的需要），維持生物圈中的二氧化碳和氧氣的相對平衡；
C．石油是挺的混合物，煤是由有機物和無機物組成的復(fù)雜的混合物；
D．生物圈中的碳循環(huán)主要表現(xiàn)在綠色植物從空氣中吸收二氧化碳，經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖，并放出氧氣，還涉及含碳的化合物之間可以相互轉(zhuǎn)化，如碳酸的形成、碳酸的分解、碳酸鈣和碳酸氫鈣之間的轉(zhuǎn)化等；
（2）動物通過呼吸作用將葡萄糖轉(zhuǎn)化為CO₂的反應(yīng)為葡萄糖和氧氣在酶作用下反應(yīng)生成二氧化碳和水，原子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（3）①測定煤或石油的含碳量：將a g的樣品進行充分燃燒，測定所得氣體（CO₂、SO₂、NO₂、N₂）中CO₂的含量，過硫酸鈉溶液具有氧化性可以優(yōu)惠二氧化硫為硫酸，氧化一氧化氮為硝酸；
②驗結(jié)束后，還需要向裝置中通入N₂，把生成的二氧化碳?xì)怏w全部趕入裝置B中完全吸收；
③用x mol/L HCl溶液滴定裝置B中過量的Ba（OH）₂，消耗y mLHCl溶液，氫氧化鋇總量減去被鹽酸滴定消耗的物質(zhì)的量，依據(jù)氫氧化鋇溶液吸收二氧化碳生成碳酸鋇沉淀和水的化學(xué)反應(yīng)的定量關(guān)系計算；
（4）①依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到反應(yīng)的焓變；
②CO₂ （g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），反應(yīng)前后氣體體積不變，改變壓強平衡不變，二氧化碳轉(zhuǎn)化率不變，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向進行，二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，據(jù)此畫出變化的圖象．

解答 解：（1）A．過度排放CO₂形成溫室效應(yīng)，也生成的碳酸不穩(wěn)定，二氧化碳和水不能形成酸雨，SO₂和NO₂氣體過度排放形成酸雨，故A錯誤；
B．綠色植物在光合作用中制造氧，超過了自身呼吸作用對氧的需要，其余的氧氣都以氣體形式排到了大氣中；綠色植物還通過光合作用，不斷消耗大氣中的二氧化碳，這樣就維持了生物圈中二氧化碳和氧氣的相對平衡，簡稱碳-氧平衡．生物體利用氧氣，將體內(nèi)的有機物分解成二氧化碳和水，同時釋放出能量的過程叫做呼吸作用，是一切生物的共同特征；植物體內(nèi)的水分以氣體狀態(tài)從體內(nèi)散發(fā)到植物體外的過程叫做蒸騰作用，蒸騰作用能夠降低植物體的溫度，促進植物根對水和無機鹽的吸收和運輸，對植物的生活具有重要的意義，因此與生物圈中碳-氧平衡有關(guān)的生理作用是光合作用，故B正確；
C．石油的主要成分為烷烴，煤是由有機物和無機物組成的復(fù)雜的混合物，主要成分為有機物，故C正確；
D．生物圈中的碳循環(huán)涉及含碳的化合物之間可以相互轉(zhuǎn)化，碳酸的形成、碳酸的分解、碳酸鈣和碳酸氫鈣之間的轉(zhuǎn)化等都不涉及化合價的變化，故D錯誤．
故答案為：BC；
（2）動物通過呼吸作用將葡萄糖轉(zhuǎn)化為CO₂的反應(yīng)為葡萄糖和氧氣在酶作用下反應(yīng)生成二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C₆H₁₂O₆+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+6H₂O，
故答案為：C₆H₁₂O₆+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+6H₂O；
（3）①裝置A的作用是除去SO₂、NO₂，防止對Ba（OH）₂吸收二氧化碳產(chǎn)生干擾，
故答案為：除去SO₂、NO₂，防止對Ba（OH）₂吸收二氧化碳產(chǎn)生干擾；
②驗結(jié)束后，還需要向裝置中通入N₂，其目的是：將裝置A中的氣體趕入裝置B，確保CO₂被完全吸收，
故答案為：將裝置A中的氣體趕入裝置B，確保CO₂被完全吸收；
③氫氧化鋇溶液中含氫氧化鋇物質(zhì)的量為bmol，用來吸收二氧化碳的氫氧化鋇物質(zhì)的量=bmol-$\frac{1}{2}$xy×10^-3mol，CO₂+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+H₂O
二氧化碳物質(zhì)的量=bmol-$\frac{1}{2}$xy×10^-3mol，樣品（a g）中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\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}$×100%，
故答案為：$\frac{（b-\frac{1}{2}xy×1{0}^{-3}）×12}{a}$×100%；
（4）①依據(jù)熱化學(xué)方程式，
反應(yīng)Ⅰ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ/mol
反應(yīng)Ⅱ：CO₂ （g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂
反應(yīng)Ⅲ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₃=-90.0kJ/mol
結(jié)合蓋斯定律計算反應(yīng)Ⅱ=反應(yīng)Ⅰ-反應(yīng)Ⅲ，得到CO₂ （g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂ =△H₁-△H₃=+40.9KJ/mol
得到反應(yīng)Ⅱ的焓變?yōu)?40.9KJ/mol，
故答案為：+40.9KJ/mol；
②CO₂ （g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=+40.9KJ/mol，反應(yīng)前后氣體體積不變，改變壓強平衡不變，二氧化碳轉(zhuǎn)化率不變，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向進行，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，T₁＞T₂，則二氧化碳轉(zhuǎn)化率T₁大，據(jù)此畫出變化的圖象為：，
故答案為：．

點評 本題考查了碳及其化合物轉(zhuǎn)化過程中的分析應(yīng)用，氣體吸收和氣體除雜的實驗原理，熱化學(xué)方程式書寫，影響化學(xué)平衡因素的理解應(yīng)用和圖象變換，題目難度中等．