Question

实验与探究：追踪氧气和二氧化碳的足迹
据科学家估计，全世界生物的呼吸和燃烧所消耗的氧气，每秒钟可达l万吨左右．但是我们生活中并没有明显感到环境中氧气不足，这是什么原因呢？
事实上，把地球作为一个整体，一些化学变化在消耗氧气的同时，另一些变化又在产生氧气，并且维持一种动态平衡．科学研究发现，地球的再生氧气主要来源于地球臭氧层电场电流对水分子的电解和绿色植物的光合作用．
下图是自然界中碳、氧循环的主要途径：

根据上图，运用你学过的有关知识，回答下列问题．
（1）试写出自然界中两种不同类型的消耗氧气的途径
①

 

②

 

（2）请你设计一个实验，模拟（1）中消耗氧气的一种变化．将实验方案写在下面：将一小白鼠放在一密闭的钟罩内，待一段时间，小白鼠会因缺氧而死亡
（3）在实验中，为了获得少量氧气，可以根据物质的性质，选择含有

 

元素的物质，通过控制反应条件来实现．请你用化学方程式表示在实验室里产生氧气的一个变化

 

．
（4）另外有一种实验室产生少量氧气的简易方法：用过氧化氢的水溶液做反应物，反应条件是常温和二氧化锰做催化剂，反应的化学方程式为

 

．若根据该反应制取氧气，则发生装置跟制取

 

气体的发生装置相同，需要的仪器有

 

．与实验室用氯酸钾制取氧气比较，该反应的优点是

 

 

．现用溶质质量分数为30%、密度为1.1g/mL的过氧化氢溶液制取氧气．实验中，发现二氧化锰与过氧化氢溶液混合后，装置中产生氧气的速度太快，你认为可能的原因有

 

 

．
（5）从图中可以看出，碳和氧的循环过程是紧密联系在一起的一种自然过程．事实上，地球上的碳只有0.9%参与循环，99.1%都固定在岩石圈中，然而，人类对能源和资源的过度开发利用，已经影响到自然界中碳、氧循环．
①在上面叙述中所说中碳、氧循环是指

 

的循环．
A．碳和氧的单质B．氧气和二氧化碳C．碳元素和氧元素
②根据自然界中碳、氧循环示意图，试分别写出一个自然界中产生和消耗二氧化碳气体的化学方程式．
产生二氧化碳的反应

 

消耗二氧化碳的反应

 

．
③为了遏制大气中二氧化碳不断增加的趋势，维护好自然界中碳、氧循环，请你提出两点措施

 

；

 

．

Answer 1

分析：（1）根据自然界中与氧气反应的物质考虑；（2）根据生物呼吸需要氧气，而放到密闭容器内，氧气没了动物就会死亡；（3）制取氧气的物质必须具有氧元素；（4）根据反应物的状态确定所用仪器，根据反应物接触面积大小，确定反应速度快慢；（5）根据消耗二氧化碳的途径考虑遏制二氧化碳产生的方法．

解答：解：（1）消耗氧气的主要途径是生物的呼吸作用，燃料的燃烧；
（2）将一小白鼠放在一密闭的钟罩内，待一段时间，小白鼠会因缺氧而死亡，利用氧气能供给呼吸的特点；
（3）制取氧气的物质必须具有氧元素，实验室制氧气可以用双氧水，也可用加热高锰酸钾制氧气，也可加热氯酸钾制氧气；
（4）双氧水制氧气不需要加热，与制二氧化碳的装置类似，用到的仪器有锥形瓶、长颈漏斗、集气瓶双孔塞、导气管．与加热制氧气相比，优点是操作简单，不需要加热，节约了能源．反应速度快的原因主要是反应物浓度太大，接触面积大，反应速度就快；
（5）①碳氧循环是指碳元素与氧元素的循环；②由图示可知消耗二氧化碳的反应是二氧化碳与水反应，生成二氧化碳的反应是碳燃烧；③为了遏制大气中二氧化碳不断增加的趋势，可以从减少使用化石燃料，开发新能源减少了二氧化碳的排放，还可以从植树造林吸收二氧化碳方面考虑．
故答案为：（1）①生物的呼吸作用；②燃料的燃烧；
（2）将一小白鼠放在一密闭的钟罩内，待一段时间，小白鼠会因缺氧而死亡；
（3）氧；
（4）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，二氧化碳，锥形瓶、长颈漏斗、双孔塞、集气瓶，操作简单，不需要热能，节约能源，过氧化氢溶液浓度太大，反应物接触面积大；
（5）①C；②C+O₂

点燃  .

CO₂，CO₂+H₂O═H₂CO₃；③植树造林，减少使用化石燃料，开发新能源．

点评：本题考查了学生对自然界中碳氧循环的认识，知道二氧化碳的产生和消耗途径．