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  • 问答题
    下面是自然界碳循环示意图．
    （1）请在图中①～④线上补加“箭头”（其他箭头已画出），以正确表示碳循环各种变化关系．

    魔方格

    （2）上图显示：大气中CO2产生途径有多种，其中化工燃料燃烧产生大量CO2，化石燃料主要包括天然气、______．
    （3）上图显示：大气中CO2消耗途径有______和被海洋吸收．
    （4）下面是大气中CO2含量按目前速度上升的直线图．请根据该图估计：到2050年时，大气中CO2的体积分数是______%，这比2000年CO2体积分数0.035%增加了______%．

    魔方格

    （5）大气中CO2含量的增加给地球生态环境带来一个重要后果是______．根据上图CO2生产生和消耗途径，对此，你提出2条建议是：
    ①______，②______．
    本题信息：2003年广东化学问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “下面是自然界碳循环示意图．（1）请在图中①～④线上补加“箭头”（其他箭头已画出），以正确表示碳循环各种变化关系．（2）上图显示：大气中CO2产生途径有多种，...” 主要考查您对

化石燃料

二氧化碳对环境的影响

自然界中的碳循环

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  • 化石燃料
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 概念：
化石燃料是由古代动植物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的。化石燃料包括煤（工业的粮食），石油（工业的血液）和天然气，是不可再生能源。

 煤：
 ①煤是固体燃料，其最大的缺点是燃烧速率慢，利朋效率低，且不适用于多数运输业作动力源，还会导致严重的大气污染。从资源、经济与环境三方面综合考虑，适宜在煤产地搞热电联产，提高煤炭转换成电能的比重．住城市发展煤气或液化燃料。煤的综合利用煤是我国主要的化石能源，占90％以上，煤的综合利用措施主要有下列三条：
a.煤的气化：目前主要是煤在高温下与水蒸气的反应。产物为燃料气，又可作化工原料。主要产品有CO、CH4、H2等。
b.煤的焦化：也称煤的干馏，是在隔绝空气的条件下加强热．使组成煤的物质发生分解反应。主要产品及用途：焦炭：金属冶炼；煤焦油：重要的化工原料；焦炉气：含有CO、CH4、H2等，既可作燃料又是重要的化工原料。
c. 煤的液化：煤发生化学反应，分裂为小分子，利用催化剂向小分子中加入氯元素．得到与石油产品成分相近的燃料油，是一项人造石油的技术。

②煤气:
a．煤气的形成：煤气作为一种生活燃料，在一些城市被使用．煤气通常情况下是利用煤与水蒸气在高温条件反应生成的：C+H2OCO+H：煤气的主要成分是CO，但同时含有H2、CH4等其他可燃性气体
b．煤气中报警物质的特性:由于煤气的主要成分CO是一种无色、无味的有毒气体，当煤气泄漏时不易察觉，会危害人体健康甚至危及生命。为了安全起见，通常在煤气中加入一些持殊的物质，如乙硫醇(C2H5SH)。乙硫醇具有特殊刺激性气味，当煤气泄漏时，可以使人很快警觉，并马上采取措施，防止发生爆炸、火灾和中毒事故；同时，乙硫醇在煤气燃烧过称中可以充分燃烧不仪煤气．其他可燃性气体如天然气、液化石油气中通常也加入少量报警物质。

石油的综合利用:
①石油是由多种物质组成的混合物，没有同定的组成和性质，根据组成石油的各组分的沸点不同，可从石油中分离出不同的燃料，如汽油、煤油、液化石油气等，

②石油分馏产品及用途
溶剂油——溶剂
汽油—一汽车燃料
航空煤油一一飞机燃料
柴油一—拖拉机、轮船燃料
润滑油一一润滑剂
石蜡——蜡烛
沥青——筑路
石油不仅是优质的能量来源，还是宝贵的化工资源。使石油中的大分子断裂为小分子．小分子重新组合成大分子，从而把石油转化为工农业、医疗、化工等产品，因此把石油称怍“工业的血液”。石油化学工业不同于石油分离，石油化学工业是石油发生复杂的反应，从而生成各种产品，是化学变化。

天然气:
天然气的主要成分是甲烷，主要含碳、氢两种元素。天然气里的甲烷是在隔绝空气的情况下，主要由植物残体分解而生成的。有石油的地方，一般就有天然气。天然气是一种重要的气体燃料。但其贮藏量是有限的。
①甲烷的组成
甲烷是由碳、氢两种元素组成的化合物，其化学式为CH4，是一种最简单的有机物，其中含氢元素的质量分数为25%，是氢元素含量最高的有机物。

②甲烷的性质
a. 物理性质：无色，无味的气体，极难溶于水，它的密度比空气小。
b. 化学性质——可燃性
纯净的甲烷在空气中能安静地燃烧在火焰上方罩一冷而干燥的小烧杯，然后再换一个内壁有石灰水的小烧杯。
现象：烧杯内壁有水珠生成，烧杯内壁的石灰水变浑浊。
结论：甲烷中含有碳元素和氢元素，是由碳和氢两种元素组成的化合物，化学式为CH4。
化学方程式：CH4+O2CO2+H2O
c. 当甲烷与氧气或空气混合后，点燃就有发生爆炸的危险（按体积计算爆炸极限为5%—15%），所以在煤矿的矿井里必须采取通风，严禁烟火等安全措施，以防甲烷和空气等混合发生爆炸。

煤，石油，天然气的区别
煤 石油 天然气
形成 古代植物被埋在地下经过一系列复杂变化而形成 古代植物遗骸在地壳中经过复杂变化而形成
元素组成 主要含C；少量含：H、N、S、O等 主要含C、H，少量含S、N、O 主要含C、H，主要成分是CH4
类别 混合物（由有机物和无机物组成） 混合物（多种有机物） 混合物
形态 黑色固体，有光泽，人称“黑色金子”，无固定的熔点，沸点，具有可燃性 粘稠液体，黑色或棕色，不溶于水，密度比水小，无固定的熔点，沸点 无色无味气体，密度比空气小，极难溶于水
性质 煤焦炭，煤焦油、煤气等 石油溶剂油，汽油，航空煤油，煤油，柴油等 易燃烧，产生明亮的蓝色火焰，化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O

化石燃料燃烧与环境的关系:
①化石燃料燃烧产生的物质
化石燃料煤、石油和天然气都是含碳元素的物质．其中还含硫元素等杂质。这些燃料燃烧时，会产生二氧化硫等污染空气的气体，燃料燃烧不充分，会产生一氧化碳和碳粒，加上未燃烧的碳氢化合物，如果直接排放到空气中必然对空气造成污染化石燃料燃烧时排放出的物质有：
a．一氧化碳：
b．碳氢化合物；
c．碳粒和尘粒；
d．二氧化碳

②煤燃烧产生的有害物质
由于煤所含元素有C、H、N、S、O等几种，所以煤燃烧时会排放出二氧化硫、氮的氧化物等．这些气体溶于水会形成酸雨，酸雨会对森林、雕像、建筑物等造成腐蚀。当煤未充分燃烧时，会产生一氧化碳，一氧化碳是夺气的污染物。煤在燃烧时，会散出固体小颗粒(未燃烧的碳粒)，造成对空气的粉尘污染。家庭里用煤炉烧煤时，常常会闻到一股激性气味，并看到炉口上方蓝色火焰、这种刺激气昧是烧煤时产生的二氧化硫的气味，蓝色火焰主要是生成的一氧化碳燃烧而产生的。二氧化碳的大量排放，超过自然界的消耗能力，就会引起温室效应，会使大气变暖，陆地减少。

③减少煤燃烧污染的措施
a．燃烧低硫优质煤，或是采用燃料脱硫技术．减少SO2的排放；
b．尽量使燃料完全燃烧；
c．减少化石燃料的使用，开发新能源：
d．植树造林；
e．变分散供热为集中供热。

④汽车用燃料燃烧对空气的影响及减少空气污染的措施
燃料燃烧对空气的影响 减少空气污染的措施
汽车用燃料的燃烧 汽车使用的燃料 (汽油或柴油)燃烧产生的尾气中，主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等 ①改进发动机的燃烧方式，使汽油或柴油充分燃烧；②使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质；④使用无铅汽油。禁止含铅物喷排放，同时在管理上加入检测尾气的力度等

化石燃料的使用与开发:
现有的化石燃料是有限的，而且是不可再生的，每种化石燃料都确有用尽的时候。下表是我同1998年探明的化石燃料储量及产量和使用年限
探明储量 年产量 使用年限
石油 32.7亿吨 1.6亿 约20年
天然气 1.37×104亿立方米 217亿立方米 约63年
煤 1145亿吨 12.4亿 约92年
从表中数据可以看出，节约能源是完全有必要的，也是十分重要的
节约能源，充分利用能源，使燃料充分燃烧，可从以下两个方面着手：
①燃烧时要有足够的空气；
②燃料与空气要有足够大的接触面积，充足的空气才能使燃料尽可能完全燃烧，与空气充分接触才能使其反应快，对能量的利用损失小，
对环境的影响：
    主要是温室效应。因为二氧化碳具有保温的作用，会逐渐使地球表面温度升高。近100年，全球气温升高0.6℃，照这样下去，预计到21世纪中叶，全球气温将升高1.5——4.5℃。由温室效应所引起的海平面升高，也会对人类的生存环境产生巨大的影响。两极海洋的冰块也将全部融化。所有这些变化对野生动物而言无异于灭顶之灾。
   大家要共同爱护环境，保护人类赖以生存的地球母亲。
 CO2的产生：
⑴凡是有机物（包括动植物）在分解、发酵、腐烂、变质的过程中都可释放出CO?。
⑵石油、石腊、煤炭、天然气燃烧过程中，也要释放出CO?。
⑶石油、煤炭在生产化工产品过程中，也会释放出CO?。
⑷所有粪便、腐植酸在发酵，熟化的过程中也能释放出CO?。
⑸所有动物在呼吸过程中，都要吸氧气吐出CO?。
⑹所有绿色植物都吸收CO?释放出氧气，进行光合作用。CO?气体，就是这样，在自然生态平衡中，进行无声无息的循环。
⑺一切工业生产，城市运转，交通等都离不开排放二氧化碳。

危害：
    现在地球上气温越来越高，是因为二氧化碳增多造成的。因为二氧化碳具有保温的作用，现在这一群体的成员越来越多，使温度升高，近100年，全球气温升高0.6℃，照这样下去，预计到2 二氧化碳的危害二氧化碳的危害(7张)1世纪中叶，全球气温将升高1.5——4.5℃。海平面升高，也是二氧化碳增多造成的，近100年，海平面上升14厘米，到21世纪中叶，海平面将会上升25——140厘米，海平面的上升，亚马逊雨林将会消失，两极海洋的冰块也将大部分融化。所有这些变化对野生动植物而言无异于灭顶之灾。 空气中一般含有约0.03%二氧化碳，但由于人类活动（如化石燃料燃烧）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应、全球气候变暖、冰川融化、海平面升高……旨在遏制二氧化碳过量排放的《京都议定书》已经生效，有望通过国际合作遏制温室效应。
    二氧化碳的浓度达到1%以上，就会使人头晕目眩。达到4~5%，人便会恶心呕吐，呼吸不畅。超过10%，人便会死亡。
碳循环：
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（O2）。
碳循环的描述：
碳循环是维持地球表层生命活动的主要物质循环。地球表层系统中的碳，绝大部分
以沉积物的形式储存在岩石圈中的储存库里。储存库中的碳，以碳水化合物的形式
存在于有机物质中（如岩石中的石油、天然气、煤），或以无机物的形式存在于矿
物碳酸盐中（如碳酸钙）。储存库里的碳，一般情况下是不参加碳循环的，除非岩
石被风化，化石燃料被利用，或火山活动将其以CO2和CO的形式带到大气中。大气
活性库中的碳，不到全部碳的2%。它主要是通过生物的呼吸作用来补充的，火山喷
发、人类燃烧化石燃料也是重要的来源。植物光合作用吸收大气中的CO2，生产有机
化合物，然后通过食物链传递。海洋中的浮游植物还可以直接生成碳酸盐骨骼。生物
死亡后，生物体沉降到海底形成沉积层。海洋浮游植物生成的有机质，同样也沉降到
海底，最终转变成石油和天然气。在适宜的地质条件下，陆地上的植物积累形成泥炭，
这种泥炭可以转变成煤、石油、天然气和煤被称为化石燃料，是碳的巨大储藏库。当
这些化石燃料被发掘、利用，燃烧生成的CO2和CO又会释放到大气中，参与碳循环。

碳的循环示意图：


产生及消耗二氧化碳的途径：
(1)自然界消耗二氧化碳的途径：光合作用
(2)自然界产生二氧化碳的途径：
①主要途径：化石燃料的燃烧
②次要途径：呼吸作用，微生物的分解作用
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