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3.7自然界中的氧循环和碳循环
一、选择题
1.遵循自然界中的物质循环规律是实现生态文明建设的重要基础。下列关于碳循环和氧循环的说法,正确的是( )
A.碳循环和氧循环过程中均发生了化学变化
B.碳循环和氧循环分别是指二氧化碳和氧气的循环
C.绿色植物的生长过程中只涉及碳循环
D.人类大量使用化石燃料不会破坏碳一氧平衡
2.下图是自然界中的一个简单的碳循环过程,对于该过程理解正确的是( )
A.动植物的呼吸作用为地球大气提供了所有的二氧化碳
B.植物只能通过光合作用将大气中的碳元素转移到体内
C.植物体内的有机物只能通过自身的呼吸作用转化为二氧化碳
D.我国北方的冬天,许多树叶掉落,会导致大气中的二氧化碳明显增加
3.氧气在自然界中存在非常广泛,并不断循环转化,如图是自然界中氧元素的部分循环示意图,下列与氧循环有关的说法正确的是()
A.空气中的氧气的含量是稳定不变的
B.图中参与氧循环的各途径都是化学变化
C.氧元素在自然界中既有游离态,又有化合态
D.空气中氧气的浓度越高越有利于生物生存
4.如图所示是小明根据所学知识绘制的碳循环示意图。下列说法不正确的是( )
A.绿色植物通过④的作用维持自然界碳氧平衡
B.生理过程①②③均表示生物的呼吸作用
C.图中的碳元素的流动方向是动物到植物、微生物到动物、微生物到植物
D.由于⑤等原因存在,目前二氧化碳排放已有超过生物圈碳中和的趋势
5.如图是硫元素在自然界中的循环图。下列有关说法不正确的是( )
A.大量使用化石燃料是形成酸雨的原因之一
B.循环过程中硫元素的化合价既有升高也有降低
C.除去化石燃料中的硫能减少SO2对大气的污染
D.酸雨的形成只与SO2的大量排放有关
6.我国宣布力争于2060年前实现碳中和,即二氧化碳的排放与吸收相互平衡(如图)。下列途径中属于吸收二氧化碳的是( )
A.绿色植物的光合作用 B.化石燃料的燃烧
C.微生物的氧化分解 D.生物的呼吸作用
7.杭州莫干山森林密布,深潭碧水、溪水长流,是生态环境卓绝的观光度假避暑胜地。下列有关说法正确的是( )
A.山里岩石不稳定易分解 B.溪水属于氧化物
C.森林密布可以吸收CO2 D.深山树叶腐烂属于物理变化
8.碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。如图表示绿色植物的三个生理过程,对实现“碳达峰”和“碳中和”这两个目标起主要作用的是( )
A.① B.② C.③ D.①和②
9.氮是空气中含量最多的元素,也是构成生物体的必要元素之一,如图是自然界氮循环的示意图,下列说法正确的是( )
A.生物体可以直接利用氮元素
B.植物生长过程中缺氮会造成茎秆软弱易倒伏
C.工业上常用分离液态空气法获得氮气是利用了氮气和氧气的熔点不同
D.动植物遗体中的含氮有机物经分解者的分解作用可形成氨气
二、填空题
10.近年来“全球变暖”正成为人们热议的话题。有人说,地球的温度就像一辆失控狂飙的汽车,如果不设法让它降下来,就会有灾难性的后果。
(1)把地球及其大气层作为一个整体来看,碳元素的总质量 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)有人认为,全球气候变暖是二氧化碳等温室气体过度排放所造成的。从较长的历史时期来看,情况如右图所示。分析图中数据可以得出的观点有 。
A.目前二氧化碳浓度低于历史大部分时候
B.气温上升与二氧化碳浓度不成正比
C.二氧化碳不是造成气温上升的唯一原因
11.如图表示自然界中的碳循环,请分析回答:
(1)从图中可以看出, 是碳循环的重要纽带,因为它能将大气中的二氧化碳转化为 ,进而通过多条途径进行碳循环。
(2)动植物遗体和排出物中含有的碳可通过④所示途径继续参与碳循环,主要是由于 的分解作用。
(3)如果过度利用煤、石油等燃料,就会大大增加自然界中的 排放量,进而加剧温室效应。
12.如图所示是自然界中的氧循环,请认真观察并根据图示回答有关问题。
(1)图示中氧循环涉及的物质中属于氧化物的是 ,空气的主要成分中没有参与图中循环的气体有 。
(2)在维持自然界的氧平衡的途径中,植物利用 作用吸收二氧化碳,产生氧气。
(3)下列说法中正确的有 。
A.空气中的氧气含量永远不变
B.空气中的氧气处于动态平衡
C.空气中氧气的浓度越高越好
D.氧在自然界中既有单质,又有化合物
13.如图是英国科学家普利斯特利的一组实验,请你利用所学的科学知识来解释相关的实验现象。
(1)甲装置中小白鼠很快死去的原因是小白鼠的 作用导致玻璃罩内缺氧。
(2)乙装置中小白鼠能正常活着是因为绿色植物的 作用,更新了玻璃罩内的气体。这种生理活动的表达式是 。
(3)从这一实验现象分析,绿色植物的 作用对维持生物圈中的碳-氧平衡起了重要作用。
14.中国在联合国大会上宣布分别在2030年和2060年实现“碳达峰"和“碳中和”,即逐渐减少二氧化碳排放直至实现零排放。
(1)森林被称为“地球之肺",是吸收二氧化碳的主力军,根据右图从纬度分布的特点描述世界森林(涂黑部分)主要分布在 。
(2)核能的开发利用能减少人们对煤等化石燃料的需求。目前核电站是利用 。途径来获取核能的。
(3)为了实现碳中和,你认为上学较合理的出行方式是 。
三、实验探究题
15.某科学小组为探究绿色植物在维持碳——氧平衡中的作用,设计了如图一所示的密闭透明的实验装置(此实验忽略温度等因素对装置内气体体积等的影响):将图一装置放在室外培养24小时,连接氧气检测仪,测得装置内一昼夜氧气浓度的变化曲线如图二。请据图分析作答:
(1)分析图一和图二可知:随着时间推移,红墨水滴的位置在一天中 时移动到最右端(填数字);判断该植物在24小时后积累了有机物,依据是曲线中A点低于 点(填图中字母);
(2)请写出在图二AF段中,该植物一直进行的生理活动是 (选填“光合作用”或“呼吸作用”);
(3)若用图一装置继续探究光合作用是否需要水分,则对该绿色植物进行的处理是 。
16.如图,把一盆番茄植株放在钟罩内,再把含放射性碳的二氧化碳依图中导管所示输入罩内,1天后把进气阀关闭。然后把番茄植株移出,洗去土壤,用仪器记下根系的放射性碳的剂量。再把这些根烘干,切成小块,放到养着饥饿金鱼的不带放射性物质的金鱼缸内,4天后,把金鱼从缸中取出,经检测发现鱼组织内放射性碳超过正常水平。请回答:
(1)该实验主要研究生态系统的 ;
A.氧循环 B.碳循环 C.氮循环 D.水循环
(2)设置该实验的对照实验,正确措施应是 ;
A.把番茄换成天竺葵
B.把金鱼换成蝌蚪
C.把土壤换成蒸馏水
D.把含放射性碳的CO2换成空气中CO2
(3)放射性碳首先必须进入叶片内经过光合作用转化成有机物,然后才能通过叶和茎的韧皮部中的 运输到根部。
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】生物圈中的碳循环是指碳元素的循环,氧循环指的是氧元素在自然界的循环。
【解答】A.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,有新物质生成属于化学变化,氧循环过程中有新物质氧气、二氧化碳等生成,属于化学变化,故说法正确,符合题意;
B.生物圈中的碳循环是指碳元素的循环,氧循环指的是氧元素在自然界的循环,而不是特指二氧化碳和氧气的循环,故说法错误,不符合题意;
C.绿色植物的生长过程,既有光合作用,又有呼吸作用,既涉及碳循环,又涉及氧循环,故说法正确,不符合题意;
D. 人类大量使用化石燃料会破坏碳一氧平衡 ,不符合题意。
故选A。
2.【答案】B
【知识点】植物的呼吸作用;光合作用的原理;光合作用和呼吸作用的相互关系;自然界中的氧循环和碳循环;动物的呼吸作用
【解析】【分析】 绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放氧气的过程,叫做光合作用;绿色植物利用氧气和有机物,在活细胞,分解产生二氧化碳和水并释放出能量的过程叫做呼吸作用;二氧化碳增加的途径有生物的呼吸作用,微生物的分解,化石燃料的燃烧;二氧化碳减少的主要途径有绿色植物的光合作用;
【解答】A. 动植物的呼吸作用为地球大气提供了大部分的二氧化碳,除此之外化石燃料的燃烧,A错误;
B. 植物通过光合作用,利用二氧化碳和水制造有机物和水。所以植物只能通过光合作用将大气中的碳元素转移到体内 ,正确;
C. 植物体内的有机物除了能通过自身的呼吸作用转化为二氧化碳,还可以变成枯枝烂叶后有分解者分解有机物转化为有机物,或者通过被燃烧生成二氧化碳,所以C错误;
D. 我国北方的冬天,许多树叶掉落,但是大气是循环了,所以不会导致大气中的二氧化碳明显增加,错误与;
故答案为:B.
3.【答案】C
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】空气中的氧气处于动态平衡,且氧气既有利也有弊,要一分为二的看待问题;
【解答】A. 空气中的氧气的含量是基本不变,所以A错误;
B. 图中参与氧循环的各途径都是化学变化 ,错误,氧气溶解在水中是物理变化,B错误;
C. 氧元素在自然界中既有游离态,又有化合态,正确;
D. 空气中氧气的浓度越高越有利于生物生存 ,错误,空气中的氧气浓度太高也会使人和动物中毒,D错误;
故答案为:C.
4.【答案】C
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】碳循环是指碳元素在地球上的生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中交换,并随地球的运动循环不止的现象。图片为生态系统的碳循环示意图,其中①是呼吸作用,②是呼吸作用,③是呼吸作用,④是光合作用。
【解答】A:绿色植物通过④光合作用维持自然界碳氧平衡,正确。
B:生理过程①②③均表示生物的呼吸作用,正确。
C:图中的碳元素的流动方向是植物到动物、动物到微生物、植物到微生物,错误。
D:由于⑤等原因存在,目前二氧化碳排放已有超过生物圈碳中和的趋势,正确。
故选C。
5.【答案】D
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水,主要是人为的向大气中排放大量酸性物质所造成的。
【解答】A.大量使用化石燃料,化石燃料燃烧会产生二氧化硫等污染物,形成酸雨,不符合题意;
B.由图可知,硫可反应生成二氧化硫、硫化氢等,单质硫中硫元素的化合价为0,二氧化硫中硫元素的化合价为+4价,硫化氢中硫元素的化合价为-2价,故循环过程中硫元素的化合价既有升高也有降低,不符合题意;
C.除去化石燃料中的硫,可以减少二氧化硫的排放,减少污染,不符合题意;
D.二氧化硫能与水反应生成亚硫酸,也可导致酸雨的发生,符合题意。
故选D。
6.【答案】A
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】根据呼吸作用、微生物分解、含碳燃料燃烧都会产生二氧化碳,光合作用吸收二氧化碳分析。
【解答】A.植物光合作用是二氧化碳和水产生淀粉和氧气的过程,属于吸收二氧化碳,此选项符合题意;
B.碳和氧气在点燃条件下生成二氧化碳,属于二氧化碳排放,此选项不符合题意;
C.微生物的氧化分解是缓慢氧化,有氧呼吸吸收氧气,排出二氧化碳,属于二氧化碳排放,此选项不符合题意;
D.生物的呼吸作用是缓慢氧化,吸收氧气,排放二氧化碳,属于二氧化碳排放,此选项不符合题意;
故选A。
7.【答案】C
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环;化学变化与物理变化的判别;单质和化合物
【解析】【分析】根据岩石的分解演变,物质的分类,碳的循环,物理变化和化学变动的概念分析解答。
【解答】A:山里的岩石稳定不易分解,需要经过长期的演变,A错误。
B:溪水属于混合物,B错误。
C:森林密布光合作用,可以吸收CO2,C正确。
D:深山树叶腐烂属于化学变化,D错误。
故选C。
8.【答案】A
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。
如图三个生理过程,①为光合作用,②为蒸腾作用,③为呼吸作用。
【解答】实现“碳达峰”和“碳中和”这两个目标,主要是指降低二氧化碳含量,故主要是光合作用。
故选A。
9.【答案】D
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】构成氮循环的主要环节是:生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用;自然界存在三种氮循环:生物固氮循环、雷雨固氮循环、人工固氮循环。
【解答】A:从图示可看出生物体不可以直接利用氮元素,A错误。
B:植物生长过程中缺氮会造成缺氮时,植株矮小瘦弱,叶 片发黄,B错误。
C:工业上常用分离液态空气法获得氮气是利用了氮气和氧气的沸点不同,C错误。
D:动植物遗体中的含氮有机物经分解者的分解作用可形成氨气,D正确。
故选D。
10.【答案】(1)不变
(2)A;B;C
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】碳循环的过程指的是绿色植物从空气中获得二氧化碳,经过光合作用转化为葡萄糖,再综合成为植物体的碳化合物,经过食物链的传递,成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气,另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。动、植物死后,残体中的碳,通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。根据图中的信息可以知道:二氧化碳浓度的变化情况与气温情况不是同高同低的。
【解答】(1)大气中的二氧化碳(CO2)被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动,又以二氧化碳的形式返回大气中。由碳循环可知,如果把地球看成一个整体,其中的碳元素总质量是不会变的;
(2)A、由二氧化碳浓度变化曲线可知,目前二氧化碳浓度比历史大多时候都要低;故A正确;
B、图中二氧化碳浓度的变化情况与气温情况不是同高同低的;故B正确;
C、二氧化碳浓度变化不与气温变化成正比,因此气温上升的主要原因不是二氧化碳导致的;故C正确;所以选ABC。
11.【答案】(1)绿色植物;有机物
(2)微生物
(3)二氧化碳
【知识点】光合作用的原理;自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】 绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放氧气的过程,叫做光合作用;生物利用氧气和有机物,在活细胞,分解产生二氧化碳和水并释放出能量的过程叫做呼吸作用;二氧化碳增加的途径有生物的呼吸作用,微生物的分解,化石燃料的燃烧;二氧化碳减少的主要途径有绿色植物的光合作用;
【解答】(1) 绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放氧气的过程,叫做光合作用;所以从图中可以看出绿色植物是碳循环的重要纽带,因为它能将大气中的二氧化碳转化为有机物,进而通过多条途径进行碳循环。
(2)动植物遗体和排出物中的有机物可以通过微生物的分解变成无机盐;
(3) 煤、石油等燃料的燃烧会产生大量的二氧化碳气体,所以会加剧温室效应;
故答案为:(1)绿色植物、有机物(2) 微生物 (3) 二氧化碳
12.【答案】(1)二氧化碳;氮气
(2)光合
(3)B;D
【知识点】光合作用的原理;光合作用和呼吸作用的相互关系;自然界中的氧循环和碳循环;空气的成分及探究;空气的利用
【解析】【分析】 绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放氧气的过程,叫做光合作用;绿色植物利用氧气和有机物,在活细胞,分解产生二氧化碳和水并释放出能量的过程叫做呼吸作用;
【解答】(1)氧化物是指只有两种元素,其中一种是氧元素的化合物;所以氧循环涉及的物质中属于氧化物的是二氧化碳,空气的主要成分是氮气和氧气,氮气占了78%,氧气占了21%,所以空气的主要成分中没有参与图中循环的气体是氮气;
(2)绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放氧气的过程,叫做光合作用;所以植物利用光合作用吸收二氧化碳,产生氧气;
(3)空气中氧气是处于动态平衡中,而不是一成不变的,空气中氧气的含量并不是越多越好的,氧在自然界中既有单质,如氧气,又有化合物,如水,所以正确的是BD.
故答案为:(1)二氧化碳、氮气(2) 光合 (3) B D
13.【答案】(1)呼吸
(2)光合;二氧化碳+水 有机物+氧气
(3)光合
【知识点】光合作用的原理;光合作用和呼吸作用的相互关系;自然界中的氧循环和碳循环;动物的呼吸作用
【解析】【分析】 绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放氧气的过程,叫做光合作用;生物利用氧气和有机物,在活细胞,分解产生二氧化碳和水并释放出能量的过程叫做呼吸作用;
【解答】(1)生物利用氧气和有机物,在活细胞,分解产生二氧化碳和水并释放出能量的过程叫做呼吸作用;所以甲装置中小白鼠很快死去的原因是小白鼠的呼吸作用导致玻璃罩内缺氧。
(2)绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放氧气的过程,叫做光合作用;所以乙装置中小白鼠能正常活着是因为绿色植物的光合作用,更新了玻璃罩内的气体。这种生理活动的表达式是二氧化碳+水 有机物+氧气;
(3)植物光合作用能够吸收二氧化碳,放出氧气,所以从这一实验现象分析,绿色植物的光合作用对维持生物圈中的碳-氧平衡起了重要作用。
故答案为:(1)呼吸(2)光合、二氧化碳+水 有机物+氧气(3)光合
14.【答案】(1)北纬中纬度区域和南纬低纬度区域
(2)重核裂变
(3)步行或骑自行车
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】一般而言,碳达峰指特定区域(或组织)年二氧化碳排放在一段时间内达到峰值,之后在一定范围内波动,然后进入平稳下降阶段。碳中和指特定区域(或组织)一年内所有二氧化碳排放量与清除量达到平衡。碳达峰就是二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后再慢慢减下去。碳中和,是指在规定时期内,二氧化碳的人为移除与人为排放相抵消。简单来说,碳中和就是人为碳排放≤人为碳移除。
【解答】(1)森林被称为“地球之肺",是吸收二氧化碳的主力军,根据右图从纬度分布的特点描述世界森林(涂黑部分)主要分布在北纬中纬度区域和南纬低纬度区域。
(2)核能的开发利用能减少人们对煤等化石燃料的需求。目前核电站是利用重核裂变。途径来获取核能的。
(3)为了实现碳中和,你认为上学较合理的出行方式是步行或骑自行车。
15.【答案】(1)18;F
(2)呼吸作用
(3)将一个叶片割断主叶脉,导管被切断,这样叶片前部分就得不到从根运输来的水分,叶片后部分就能得到水分。因此,叶片前后两部分就形成以水为唯一变量的对照实验
【知识点】自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】光合作用是指植物利用二氧化碳和水,在叶绿体中制造有机物并释放出氧气;呼吸作用是指有机物在细胞中消耗氧气,产生二氧化碳和水并释放出大量的能量;
【解答】(1)当光合作用强度大于呼吸通强度时,红墨水滴会向右移动,所以分析图一和图二可知:随着时间推移,红墨水滴的位置在一天中18时移动到最右端,因为此时装置中的而氧气浓度最大;24小时后积累了有机物,是因为F点比A点的氧气含量高,说明有机物的制造量大于有机物的消耗量;
(2) 呼吸作用无时无刻不在进行,光合作用只有在光照的条件下才进行,所以请写出在图二AF段中,该植物一直进行的生理活动是呼吸作用;
(3)将一个叶片割断主叶脉,导管被切断,这样叶片前部分就得不到从根运输来的水分,叶片后部分就能得到水分。因此,叶片前后两部分就形成以水为唯一变量的对照实验;
故答案为:(1)18,F(2)呼吸作用(3) 将一个叶片割断主叶脉,导管被切断,这样叶片前部分就得不到从根运输来的水分,叶片后部分就能得到水分。因此,叶片前后两部分就形成以水为唯一变量的对照实验
16.【答案】(1)B
(2)D
(3)筛管
【知识点】光合作用的原料、条件和产物;自然界中的氧循环和碳循环
【解析】【分析】1.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。
2.对照实验是指在研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的除了这种条件不同,其他条件都相同的实验。该种不同的条件就是实验变量。
3.筛管是植物韧皮部内自上而下输导有机物的管道.由许多管状活细胞上下连接而成。将叶片光合作用制造的有机物自上而下运输到茎、根等器官,使植物体内达到一个有机物的均衡。
【解答】(1)因为用放射标记的是碳,实验中测定的也是碳的放射剂量,因此该实验主要研究二氧化碳(或碳)在生态系统内的循环。
故选B。
(2)图中实验用的是含放射性碳的二氧化碳,根据对照实验的要求,应该是把含放射性碳的CO2换成空气中CO2。
故选D。
(3)光合作用的原料是二氧化碳和水,因此放射性碳首先必须通过植株的光合作用转化成有机物,然后才能由茎叶内的筛管运输到根部。
试题分析部分
1、试卷总体分布分析
总分:46分
分值分布 客观题(占比) 18.0(39.1%)
主观题(占比) 28.0(60.9%)
题量分布 客观题(占比) 9(56.3%)
主观题(占比) 7(43.8%)
2、试卷题量分布分析
大题题型 题目量(占比) 分值(占比)
选择题 9(56.3%) 18.0(39.1%)
填空题 5(31.3%) 19.0(41.3%)
实验探究题 2(12.5%) 9.0(19.6%)
3、试卷难度结构分析
序号 难易度 占比
1 普通 (100.0%)
4、试卷知识点分析
序号 知识点(认知水平) 分值(占比) 对应题号
1 化学变化与物理变化的判别 2.0(4.3%) 7
2 单质和化合物 2.0(4.3%) 7
3 光合作用和呼吸作用的相互关系 11.0(23.9%) 2,12,13
4 动物的呼吸作用 6.0(13.0%) 2,13
5 植物的呼吸作用 2.0(4.3%) 2
6 空气的成分及探究 5.0(10.9%) 12
7 光合作用的原料、条件和产物 5.0(10.9%) 16
8 空气的利用 5.0(10.9%) 12
9 光合作用的原理 15.0(32.6%) 2,11,12,13
10 自然界中的氧循环和碳循环 46.0(100.0%) 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16
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