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3.7 自然界中的氧循环和碳循环（分层训练）
【基础达标】
1．下列关于自然界中氧循环的叙述正确的是
A．植物→呼吸作用→氧气→光合作用→氧气
B．植物→光合作用→氧气→呼吸作用→二氧化碳
C．植物→呼吸作用→氧气→光合作用→二氧化碳
D．植物→光合作用→氧气→呼吸作用→水
【答案】B
【分析】光合作用实质上是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(如淀粉)，并且释放出氧气的过程。
细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要，这个过程叫做呼吸作用。
【详解】植物的光合作用原料是二氧化碳和水，生成物是氧气和有机物，所以产生氧气的途径主要是植物的光合作用，消耗氧气的途径主要是生物的呼吸作用。产生二氧化碳的途径主要是生物的呼吸作用，消耗二氧化碳的途径主要是植物的光合作用。所以正确答案选择B。
【点睛】解答此题的关键就是熟悉掌握光合作用和呼吸作用的物质变化过程。
2．先将一密闭透明的实验装置(图甲)于晴天的晚上22时置于室外，并进行24小时的气体分析测定，得出气体含量变化曲线(图乙)，该气体是（ ）
A．氧气 B．二氧化碳
C．水蒸气 D．氮气
【答案】B
【详解】将一密闭透明的实验装置晚上22时置于室外，整个晚上没有光，所以植物只进行呼吸作用，不断吸收氧气，释放二氧化碳，所以二氧化碳的含量逐渐升高，氧气的含量减少．到了凌晨，太阳出来以后，植物进行光合作用，不断消耗二氧化碳，也能进行呼吸作用，释放二氧化碳，但光合作用的强度大于呼吸作用的强度，所以二氧化碳的含量逐渐降低，氧气的含量逐渐升高．到了晚上植物只进行呼吸作用，不断吸收氧气，释放二氧化碳，所以二氧化碳的含量逐渐升高，氧气的含量减少，因此该气体是二氧化碳，故选B。
3．钱塘区的下沙草莓一向以个大味甜水分充足著名。某草莓种植基地，采用“5G智能温室环境控制系统”进行管理。下列做法不可取的是（ ）
A．监测土壤含水量，以便合理灌溉 B．监测光照强度，光弱时自动补光
C．监测温度，以便及时减小昼夜温差 D．监测二氧化碳浓度，以及时增补
【答案】C
【分析】（1）植物的光合作用原理是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物并放出氧气，同时把光能转变成化学能储存在制造的有机物里。
（2）呼吸作用的原理是在线粒体里在氧气的作用下把有机物分解成二氧化碳和水，同时释放能量。
（3）要想提高作物的产量就要想办法促进光合作用，并抑制呼吸作用。由其原理可知促进光合作用的措施有：增加光照、增加原料二氧化碳和水。同时我们知道适当提高温度可以促进生物的生命活动，因此适当增加白天的温度可以促进光合作用的进行。而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用。
【详解】A．监测土壤含水量，以便合理灌溉，保证植物生长所需的水分，这样能通过为光合作用提供充足的原料（水和无机盐）增强光合作用强度，有利于提高作物产量，A不符合题意。
B．植物只有在光下才能进行光合作用，在一定范围内，光照强光合作用旺盛，监测光照强度，光弱时自动补光，有利于提高作物产量，B不符合题意。
C．一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。根据温度对呼吸强度的影响原理，夜间，植物不能进行光合作用，还要进行呼吸作用，昼夜保持恒温，呼吸作用强，不利于提高大棚草莓产量，因此要夜间应适当降低温度，抑制呼吸作用， C符合题意。
D．二氧化碳是绿色植物光合作用的原料，在一定范围内提高二氧化碳的浓度能提高光合作用的速率，监测二氧化碳浓度，以及时增补，有利于提高作物产量，D不符合题意。
故选C。
4．下列为一生长着大量绿藻的池塘一天内池水中二氧化碳浓度的变化情况，正确的是（晴天日出、日落时间分别为6：00和18：00）（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【分析】池塘中二氧化碳的浓度主要与植物的光合作用和呼吸作用有关，而光合作用进行的条件是有光，而呼吸作用随时都能进行。光合作用进行的场所是叶绿体，表达式为：二氧化碳+水有机物（储存能量）+氧气；呼吸作用进行的场所为线粒体，表达式为：有机物+氧→二氧化碳+水+能量；
【详解】一般来说，6﹣18时为白天有光，植物能进行光合作用，不断消耗二氧化碳，也能进行呼吸作用，释放二氧化碳，但光合作用的强度大于呼吸作用的强度，所以二氧化碳的浓度逐渐降低，从18时到次日6时为黑夜时间无光，植物不能进行光合作用，只进行呼吸作用，不断释放二氧化碳，所以二氧化碳的浓度逐渐升高，从四个选项的图示来看，只有B图曲线符合要求。
故选B。
5．五一节小金与家人一起采摘草莓。小金发现种植草莓的大棚内，每隔一定距离贴地位置有一个释放CO2的装置，且大棚内温度明显高于棚外，他联想到有关知识进行了分析，其中不合理的是（ ）
A．释放CO2的装置贴地放置，利于草莓进行更多的光合作用
B．大棚内CO2浓度较高，可增强大棚的保温作用
C．适当增加棚内CO2的浓度，可促进草莓的生长
D．大棚中造成“温室效应”的气体，只有CO2一种
【答案】D
【分析】二氧化碳是植物进行光合作用的主要原料，空气中二氧化碳浓度一般是0.03%，当空气中二氧化碳的浓度为0.5%～0.6%时，农作物的光合作用就会显著增强。产量有较大的提高。在温室中，增加二氧化碳浓度的方法有很多。例如，增施有机肥料（农家肥），利用微生物分解有机物放出二氧化碳；喷施储存在钢瓶中的二氧化碳；用化学方法产生二氧化碳等。
【详解】A．二氧化碳是光合作用的主要原料，所以释放CO2的装置贴地放置，利于草莓进行更多的光合作用，A正确。
B．CO2使地球表面气温增高，可增强大棚的保温作用，B正确。
C．适当增加棚内CO2的浓度，利于草莓进行更多的光合作用，可促进草莓的生长，C正确。
D．具有温室效应的气体主要是CO2，此外，还有甲烷、臭氧、氟利昂等，水蒸气、氢气、氧气不具有温室效应，D错误。
故选D。
【点睛】影响植物光合作用的因素有：光照、二氧化碳的浓度等，其中二氧化碳的浓度越高光合作用就越强，制造的有机物就越多，蔬菜的产量也越高。掌握光合作用在农业生产上的应用方法是解题的关键。
6．如图为自然界的碳循环示意图，下列有关该图的分析，正确的是（ ）
A．图示中“大气”的成分只是指氧气
B．生理过程②③④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．过程①②的意义在于维持生物圈的碳—氧平衡
【答案】D
【分析】图中①③④均表示生物的呼吸作用，②表示光合作用，⑥⑦表示分解作用，⑤表示捕食。
【详解】A．图示中“大气”的成分包括氧气、二氧化碳、氮气等，A错误。
B．图中②表示光合作用，①③④均表示生物的呼吸作用，B错误。
C．物质循环指组成生物体的碳、氢、氧、氮等元素在生态系统中进行着从无机环境到生物体，又从生物体到无机环境的循环运动，C错误。
D．图中②表示光合作用，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，并且释放出氧气的过程，叫做光合作用，绿色植物通过光合作用释放氧气，不断吸收大气中的二氧化碳，维持了生物圈中碳—氧的相对平衡，D正确。
故选D。
7．2021年中国科学家在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。
（1）自然界中，淀粉主要由绿色植物通过 固定二氧化碳进行合成。水稻、小麦等以淀粉为主的粮食作物，几乎养活了地球上所有的动物和人类。
（2）未来，从二氧化碳到淀粉的化学合成途径，一旦突破其经济成本（与农业种植相近），将全面进入“工业化”生产，这可有效降低大气中二氧化碳的浓度，从而缓解 带来的危害。
【答案】 光合作用 温室效应
【分析】绿色植物利用光提供的能量，在叶绿体中把二氧化碳和水合成了淀粉等有机物，并且把光能转化成化学能，储存在有机物中，这个过程就叫光合作用。
【详解】（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，并且释放出氧气的过程，光合作用的实质是合成有机物，储存能量。在植物体内，淀粉主要由绿色植物通过光合作用固定二氧化碳进行合成。
（2）温室效应是大气保温效应的俗称，大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。未来，从二氧化碳到淀粉的化学合成途径，一旦突破其经济成本（与农业种植相近），将全面进入“工业化”生产，这可有效降低大气中二氧化碳的浓度，从而缓解温室效应带来的危害。
8．请根据下列自然界中碳氧的循环简图回答：
(1)自1910年科学家开始测定大气中氧气的含量以来，氧气含量至今没有明显变化，大气中O2的最主要来源是 （填序号），该生理过程中光能转化为 ；
(2)科学家比较古代植物叶片化石及近现代植物标本，发现许多地区较多同种近现代植物叶片单位面积气孔数目减少。从植物对环境的适应性考虑，造成这种变化的可能原因是环境变得更 （填“干燥”或“湿润”）。
【答案】 ③ 化学能 干燥
【分析】根据图上分析，①主要为工厂中的化石燃料燃烧，消耗氧气，产生二氧化碳。②主要为生物的呼吸作用，消耗氧气，产生二氧化碳。③主要是绿色植物的呼吸作用和光合作用，呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳；光合作用消耗二氧化碳，产生氧气。
生物的演化过程中，生物会逐渐的适应环境的变化特点，让自身能更好的生存下去。
【详解】（1）该生理过程为图中的绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成贮存着能量的有机物（主要是淀粉），使光能转变成化学能，并且是放出氧气的过程。答案：③；化学能。
（2）气孔是水和气体进出植物的通道，题中给出了信息，氧气含量没有变化，结合题中信息，那么引起这种变化的应该是空气湿度的变化，若空气湿度下降，为了减少水分的蒸发，植物的气孔数目将减少，所以答案：干燥。
【点睛】自然界中的氧循环和碳循环。
9．科学兴趣小组为探究绿色植物在维持碳一氧平衡中的作用，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，该植物直进行的生理活动是 （选填“光合作用”或“呼吸作用”）。
【答案】 18 F 呼吸作用
【分析】1．绿色植物在光照条件下，在细胞叶绿体中利用二氧化碳和水合成为有机物，将光能转化为化学能储存在有机物中并释放出氧气的过程叫光合作用。
2．蒸腾作用是指水分从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程。
3．活细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要，这个过程叫作呼吸作用。
4．图一装置表示密闭透明的实验装置中气体的变化；图二表示图一装置放在室外培养24小时，测得装置内一昼夜氧气浓度的变化曲线。
【详解】（1）根据图一和图二，6～18时光合作用强度大于呼吸作用，不断积累氧气，18时对应E点装置内氧气浓度最高，故18时水滴移动到最右端。图二中A点对应0时，F点对应24时，F点的氧气浓度高于A点，因此判断该植物在24小时后积累了有机物，依据是曲线中A点低于F点。
（2）光合作用的必备条件是光，因此光合作用只在白天进行；只要是活细胞就能进行呼吸作用，因此呼吸作用在白天和夜晚都能进行，故图二中AF段该植物一直进行的生理活动是呼吸作用。
【巩固提升】
10．下列有关图像的描述中正确的是（ ）
A． 图①表示树林里一天中二氧化碳浓度变化的情况
B． 图②B点显示，此时某绿色植物没有进行光合作用和呼吸作用
C． 图③，曲线AB段表示肺完成一次呼气过程
D． 图四表示，果蔬储藏室内的温度调整到b点时的效果比a点好
【答案】D
【详解】A、一天内，6时至18时光照充足，树林的光合作用较强，树林中二氧化碳的浓度较低，选项错误；
B、由图可知，图②B点表示光合作用消耗的二氧化碳和呼吸作用产生的二氧化碳的量相当，树林中二氧化碳增加的浓度为零，选项错误；
C、由图可知，AB段肺内压强小于外界的大气压，外界气体进入肺内，是吸气的过程，选项错误；
D、由图可知，b点时果蔬储藏室内的二氧化碳的释放量最低，果蔬的呼吸作用最弱，所以果蔬储藏室内的温度调整到b点时的效果比a点好，选项正确，故选D。
11．某同学设计了如图的装置（瓶中植株未经暗处理）。图中氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳，下列描述中，正确的组合是（ ）
①该装置可验证植物的光合作用能产生氧气
②该装置可验证植物的呼吸作用能产生二氧化碳
③丙内石灰水保持澄清
④丙内石灰水变浑浊
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
【答案】B
【详解】①此装置验证植物的光合作用产生氧气，因为二氧化碳被左边氢氧化钠溶液吸收，所以缺乏光合作用的原料二氧化碳，无法完成；
②要验证植物呼吸作用放出二氧化碳，丙内有澄清的石灰水，二氧化碳遇到石灰水变浑浊，可以达到目的；
③二氧化碳遇到石灰水变浑浊，此种现象不可能；
④丙内石灰水遇到植物呼吸作用释放的二氧化碳会变浑浊，总之，只有②④具有可能。
故选B。
12．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
【答案】C
【分析】题图中：①②③代表生物的呼吸作用，④代表光合作用，⑤代表人类活动排放二氧化碳。
【详解】A．绿色植物通过④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，即碳—氧平衡，A正确。
B．细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要，这个过程叫做呼吸作用。结合分析可知，生理过程①②③均表示生物的呼吸作用，B正确。
C．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，因此碳循环具有全球性。碳循环在生物群落与无机环境之间以二氧化碳的形式循环往复；碳循环在生物群落内部，以含碳有机物的形式沿着食物链和食物网进行，C错误。
D．⑤是人类活动中，化石燃料中的煤、石油、天然气等通过燃烧的方式释放二氧化碳。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，D正确。
故选C。
13．某农科所为了研究影响植物生长的外界因素，在大棚内种植了玉米、大豆等多种作物，如果紧闭大棚，大棚内（温度恒定）一昼夜空气中的CO2含量如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A．在C、E点植物光合作用和呼吸作用的强度相同
B．图中AB段表示植物只进行呼吸作用不进行光合作用
C．图中BC段表示植物光合作用强度小于呼吸作用的强度
D．经过一昼夜，大棚内植物积累的有机物会增加
【答案】D
【分析】1．绿色植物在光照条件下，在细胞叶绿体中将二氧化碳和水合成为有机物并释放出氧气的过程叫光合作用。
2．活细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要，这个过程叫作呼吸作用。
【详解】A．由图中曲线可知，B点二氧化碳相对含量最高，说明该植物从B点之前会进行光合作用，B点时光合作用强度等于呼吸作用强度。D点二氧化碳相对含量最低，此时植物光合作用强度等于呼吸作用强度，因此B点和D点植物光合作用和呼吸作用强度相同，A错误。
B．由图中曲线可知，图中B点之前会进行光合作用，故图中AB段表示植物进行呼吸作用也进行光合作用，B错误。
C．图中BC段二氧化碳的相对含量逐渐降低，故BC段表示植物光合作用强度大于呼吸作用的强度，C错误。
D．由图中曲线可知，E点的二氧化碳的相对含量小于A点的二氧化碳的相对含量，故说明经过一昼夜，大棚内植物积累的有机物会增加，D正确。
故选D。
14．下图是盛夏的晴天某植物一昼夜的二氧化碳吸收量示意图，下列分析正确的是（ ）
A．段植物不进行光合作用
B．点有氧气的释放
C．段二氧化碳吸收量下降的主要原因是光照强度减弱
D．段植物体内有机物总量逐渐减少
【答案】B
【解析】依据题意和图示可知：图中AB段二氧化碳的吸收量逐渐增多，表明植物光合作用慢慢开始；B、F点吸收二氧化碳的量为0，表明光合作用和呼吸作用强度相同；BC段随着光照强度的增加，光合作用增强，CD段随着气温增高，蒸腾作用增强，水分散失增多，气孔关闭，二氧化碳供应不足，光合作用速率下降；DE段，气孔开放，二氧化碳供应恢复正常，光合作用增强；EF段光照强度减弱，光合作用逐渐减弱，直至和呼吸作用强度相同；FG段光合作用继续减弱小于呼吸作用强度直至为0。
【详解】A．由于A点后二氧化碳的释放吸收量逐渐增多，说明植物开始进行光合作用，A错误。
B．图中D点能吸收二氧化碳进行光合作用产生氧气，B正确。
C．CD段二氧化碳吸收量下降的主要原因是气孔关闭，二氧化碳下降引起，C错误。
D．EF段吸收二氧化碳的量在减小，表明植物光合作用在逐渐减弱，但是其体内有机物总量逐渐增加，D错误。
故选B。
【点睛】本题主要考查光合作用和呼吸作用的过程，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构的能力。
15．上城区某学校利用劳动基地建造温室大棚，开展南瓜种植研究。如图依次为温室、南瓜叶以及晴朗的夏天光合作用和呼吸作用的强度变化曲线。
（1）图甲温室内土壤播种前要适度翻耕，原因是 ，播种后要轻踩土壤，可以防止土壤中 的过度散失。
（2）图乙A过程文字表达式是 ，该过程与图丙曲线 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）对应，小金认为图丙的c点是一天中南瓜体内有机物积累量最多的点，对此进行判断并说明理由 。
【答案】 空气 水分 二氧化碳+水有机物（储存能量）+氧气 I 小金的说法不对，c点时光合作用强度最大，但之后的时间内有机物仍然不断积累，所以在18点时有机物积累最多
【分析】（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着能量的有机物，并释放出氧气，叫光合作用。
（2）活细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来。供给生命活动的需要，这个过程叫作呼吸作用。
（3）图乙中：A过程吸收二氧化碳产生氧气，属于光合作用过程。B过程散失水蒸气到大气中，属于蒸腾作用过程。
【详解】（1）适度翻耕土地可以使土壤变得疏松利于透气，可以为种子的萌发提供充足的空气。播种后要轻踩土壤，可以防止土壤中水分过度散失，有利于种子萌发。
（2）绿色植物通过叶绿体利用光能把二氧化碳和水合成有机物，并储存能量，同时释放出氧气的过程叫光合作用．其表达式为：二氧化碳+水有机物（储存能量）+氧气。
图丙中，曲线Ⅰ主要在6～18点有光时进行，因此曲线Ⅰ表示光合作用；曲线Ⅱ在0～24点都能进行，因此曲线Ⅱ表示呼吸作用。6-18时，可以观察到整个过程的光合作用速率大于呼吸作用，所以有机物不断积累，所以积累量最多的时间是 18点。
16．科研人员利用红外测量仪可以灵敏地测量一个密闭的小室中的CO2浓度。现进行如下实验：在密闭但可透光的两相同小室中分别放置叶面积都是10cm2的A、B两种植物的叶片，小室的容积均为1升，在充足的光照条件下测量CO2的浓度，测量结果记录于下表：（CO2的浓度单位：毫克/升）
记录时间（分） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
A种植物叶片 150 113 83 58 50 48 48 48 48 48
B种植物叶片 150 110 75 50 35 18 8 8 8 8
根据表中记录到的数据回答下列问题：
（1）从表中可以看出密闭小室中的CO2浓度变化趋势是逐渐降低，原因是 。
（2）从记录的结果看，当CO2浓度降低到一定水平后不再降低了，维持在这个水平上，其原因是 。
（3）如果将大小、长势相似的A种植物和B种植物培养在同一个密闭的钟罩内进行实验，其他条件相同，一段时间后，生长较良好的是 种植物。（填A或B）
【答案】 CO2被叶片光合作用吸收 叶片光合作用强度和呼吸作用强度相等 B
【详解】（1）因为A、B两种植物处于密闭的小室，开始由于光合作用大于呼吸作用，光合作用需要的CO2浓度除来自呼吸作用外，还从密闭小室中吸收，故导致密闭小室内CO2浓度变化趋势均逐渐降低。
（2）一段时间后，由于小室内CO2浓度越来越低，导致光合作用等于呼吸作用，最终CO2浓度降低到一定水平后不再降低且维持在这个水平。
（3）A、B两种植物都要进行呼吸作用释放CO2，B植物能够在CO2浓度为8mg／L的条件下进行光合作用补偿呼吸消耗，而A植物不能够在此CO2浓度条件下吸收CO2进行光合作用补偿呼吸消耗，所以生长较良好的是B种植物。
17．某科学兴趣小组同学对“光照强度是否影响植物的光合作用”产生了兴趣，设计并实施以下实验。
[实验步骤]：
①准备5组如图所示的装置，编号1～5，在广口瓶中各加入500mL浓度为0.01g/mL的碳酸氢钠溶液（用来补充二氧化碳）。
②取5份大小长势相同的金鱼藻分别放入1～5装置中。
③晚上，5组装置用5个100W白炽灯分别在离装置70cm、60cm、50cm、40cm、30cm处照射。
④观察并记录量筒中产生的气体量，重复实验，取平均值，绘制折线图如下。
（1）如图装置收集到的气体是 。
（2）从表中数据分析可知，光合作用强度 （填“能”或“不能”）一直随着该环境因素的增强而增加。
（3）实验收集的气体量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）光合作用实际产生的气体量
（4）如果该实验设计用来探究二氧化碳浓度对光合作用强度的影响，选择等量不同浓度的碳酸氢钠溶液作为变量，在几组实验中白炽灯改为 照射。
【答案】 氧气 不能 小于 等距离
【分析】光合作用与呼吸作用的关系如表：
【详解】（1）白炽灯距离（cm）不同，光照强度不同，所以此实验探究的环境因素是光照强度。光合作用释放氧气，因此如图装置收集到的气体是氧气。
（2）“从表中数据分析可知”，在一定范围内，光合作用强度随着光照强度的增加而增加，当白炽灯与装置距离越近，光合作用强度不能一直随着该环境因素的增强而增加。在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。在这一实验中，除要控制 5 个装置中金鱼藻大小长势相同外，还要控制其他实验条件相同，如水温相同。
（3）如表中收集的气体数据并非光合作用实际产生量，而是实验收集的气体量小于光合作用实际产生的气体量，其原因是金鱼藻自身的呼吸作用会消耗一些氧气，水中还会溶解掉一小部分氧气。
（4）“如果该实验设计用来探究二氧化碳浓度对光合作用强度的影响”，唯一不同的变量是二氧化碳浓度。因此“在几组实验中白炽灯改为等距离照射，其他条件不变的情况下”，你应该选择等量不同浓度的NaHCO3溶液作为变量。
18．中国政府提出2060年前实现碳中和的目标。“碳中和”指二氧化碳等温室气体的排放总量等于吸收总量，达到“零排放”。为此，某科学兴趣小组经过“前期调查、原理选择、药量测算和装置设计”等环节，制定了二氧化碳吸收方案。
【前期调查】为分析自然界中碳排放与吸收的主要途径，小组成员经调查绘制了自然界部分碳循环示意图。
【原理选择】小组成员经比较分析，最终确定利用氢氧化钠吸收二氧化碳的思路（化学方程式为：2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O）。
【药量测算】考虑操作的便捷性、可行性，设定一次性至少吸收二氧化碳4.4千克，并计算了装载氢氧化钠的质量。
【装置设计】结合吸收效果等因素，兴趣小组成员设计了图乙所示A、B两种吸收装置。
（1）图甲为小组成员绘制的碳排放与吸收示意图，其中碳排放的途径有___________。
（2）根据小组设定的一次性二氧化碳吸收量的要求，在装置A中至少要加入多少千克的氢氧化钠？（ ）
（3）请选择A、B两种装置的其中一种进行推广，并简要说明理由：___________。
【答案】（1）植物的呼吸作用、动物的呼吸作用、燃料的燃烧
（2）①解：设至少加入氢氧化钠质量为x。
x=8kg。
答：至少加入8kg的氢氧化钠。
②理由支持所选装置
装置A：无水泵，无需耗电，节约能量；装置结构较简单；相同质量固体比溶液吸收更多CO2
装置B：利用氢氧化钠喷雾，增大接触面积，吸收更加充分，未反应的氢氧化钠喷雾还可以通过水泵循环利用，节约原料。
【详解】（1）图甲为小组成员绘制的碳排放与吸收示意图，其中碳排放的途径有植物的呼吸作用、动物的呼吸作用、燃料的燃烧；
（2）详见答案；
（3）选择A装置进行推广，其理由：无水泵，无需耗电，节约能量；装置结构较简单；相同质量固体比溶液吸收更多CO2；
选择B装置进行推广，其理由：利用氢氧化钠喷雾，增大接触面积，吸收更加充分，未反应的氢氧化钠喷雾还可以通过水泵循环利用，节约原料。
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)3.7 自然界中的氧循环和碳循环（分层训练）
【基础达标】
1．下列关于自然界中氧循环的叙述正确的是
A．植物→呼吸作用→氧气→光合作用→氧气
B．植物→光合作用→氧气→呼吸作用→二氧化碳
C．植物→呼吸作用→氧气→光合作用→二氧化碳
D．植物→光合作用→氧气→呼吸作用→水
2．先将一密闭透明的实验装置(图甲)于晴天的晚上22时置于室外，并进行24小时的气体分析测定，得出气体含量变化曲线(图乙)，该气体是（ ）
A．氧气 B．二氧化碳
C．水蒸气 D．氮气
3．钱塘区的下沙草莓一向以个大味甜水分充足著名。某草莓种植基地，采用“5G智能温室环境控制系统”进行管理。下列做法不可取的是（ ）
A．监测土壤含水量，以便合理灌溉 B．监测光照强度，光弱时自动补光
C．监测温度，以便及时减小昼夜温差 D．监测二氧化碳浓度，以及时增补
4．下列为一生长着大量绿藻的池塘一天内池水中二氧化碳浓度的变化情况，正确的是（晴天日出、日落时间分别为6：00和18：00）（ ）
A．B．C．D．
5．五一节小金与家人一起采摘草莓。小金发现种植草莓的大棚内，每隔一定距离贴地位置有一个释放CO2的装置，且大棚内温度明显高于棚外，他联想到有关知识进行了分析，其中不合理的是（ ）
A．释放CO2的装置贴地放置，利于草莓进行更多的光合作用
B．大棚内CO2浓度较高，可增强大棚的保温作用
C．适当增加棚内CO2的浓度，可促进草莓的生长
D．大棚中造成“温室效应”的气体，只有CO2一种
6．如图为自然界的碳循环示意图，下列有关该图的分析，正确的是（ ）
A．图示中“大气”的成分只是指氧气
B．生理过程②③④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．过程①②的意义在于维持生物圈的碳—氧平衡
7．2021年中国科学家在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。
（1）自然界中，淀粉主要由绿色植物通过 固定二氧化碳进行合成。水稻、小麦等以淀粉为主的粮食作物，几乎养活了地球上所有的动物和人类。
（2）未来，从二氧化碳到淀粉的化学合成途径，一旦突破其经济成本（与农业种植相近），将全面进入“工业化”生产，这可有效降低大气中二氧化碳的浓度，从而缓解 带来的危害。
8．请根据下列自然界中碳氧的循环简图回答：
（1）自1910年科学家开始测定大气中氧气的含量以来，氧气含量至今没有明显变化，大气中O2的最主要来源是 （填序号），该生理过程中光能转化为 ；
（2）科学家比较古代植物叶片化石及近现代植物标本，发现许多地区较多同种近现代植物叶片单位面积气孔数目减少。从植物对环境的适应性考虑，造成这种变化的可能原因是环境变得更 （填“干燥”或“湿润”）。
9．科学兴趣小组为探究绿色植物在维持碳一氧平衡中的作用，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，该植物直进行的生理活动是 （选填“光合作用”或“呼吸作用”）。
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【巩固提升】
10．下列有关图像的描述中正确的是（ ）
A． 图①表示树林里一天中二氧化碳浓度变化的情况
B． 图②B点显示，此时某绿色植物没有进行光合作用和呼吸作用
C． 图③，曲线AB段表示肺完成一次呼气过程
D． 图四表示，果蔬储藏室内的温度调整到b点时的效果比a点好
11．某同学设计了如图的装置（瓶中植株未经暗处理）。图中氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳，下列描述中，正确的组合是（ ）
①该装置可验证植物的光合作用能产生氧气
②该装置可验证植物的呼吸作用能产生二氧化碳
③丙内石灰水保持澄清
④丙内石灰水变浑浊
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
12．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
13．某农科所为了研究影响植物生长的外界因素，在大棚内种植了玉米、大豆等多种作物，如果紧闭大棚，大棚内（温度恒定）一昼夜空气中的CO2含量如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A．在C、E点植物光合作用和呼吸作用的强度相同
B．图中AB段表示植物只进行呼吸作用不进行光合作用
C．图中BC段表示植物光合作用强度小于呼吸作用的强度
D．经过一昼夜，大棚内植物积累的有机物会增加
第13题图 第14题图
14．下图是盛夏的晴天某植物一昼夜的二氧化碳吸收量示意图，下列分析正确的是（ ）
A．段植物不进行光合作用
B．点有氧气的释放
C．段二氧化碳吸收量下降的主要原因是光照强度减弱
D．段植物体内有机物总量逐渐减少
15．上城区某学校利用劳动基地建造温室大棚，开展南瓜种植研究。如图依次为温室、南瓜叶以及晴朗的夏天光合作用和呼吸作用的强度变化曲线。
（1）图甲温室内土壤播种前要适度翻耕，原因是 ，播种后要轻踩土壤，可以防止土壤中 的过度散失。
（2）图乙A过程文字表达式是 ，该过程与图丙曲线 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）对应，小金认为图丙的c点是一天中南瓜体内有机物积累量最多的点，对此进行判断并说明理由
。
16．科研人员利用红外测量仪可以灵敏地测量一个密闭的小室中的CO2浓度。现进行如下实验：在密闭但可透光的两相同小室中分别放置叶面积都是10cm2的A、B两种植物的叶片，小室的容积均为1升，在充足的光照条件下测量CO2的浓度，测量结果记录于下表：（CO2的浓度单位：毫克/升）
记录时间（分） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
A种植物叶片 150 113 83 58 50 48 48 48 48 48
B种植物叶片 150 110 75 50 35 18 8 8 8 8
根据表中记录到的数据回答下列问题：
（1）从表中可以看出密闭小室中的CO2浓度变化趋势是逐渐降低，原因是 。
（2）从记录的结果看，当CO2浓度降低到一定水平后不再降低了，维持在这个水平上，其原因是
。
（3）如果将大小、长势相似的A种植物和B种植物培养在同一个密闭的钟罩内进行实验，其他条件相同，一段时间后，生长较良好的是 种植物。（填A或B）
17．某科学兴趣小组同学对“光照强度是否影响植物的光合作用”产生了兴趣，设计并实施以下实验。
[实验步骤]：
①准备5组如图所示的装置，编号1～5，在广口瓶中各加入500mL浓度为0.01g/mL的碳酸氢钠溶液（用来补充二氧化碳）。
②取5份大小长势相同的金鱼藻分别放入1～5装置中。
③晚上，5组装置用5个100W白炽灯分别在离装置70cm、60cm、50cm、40cm、30cm处照射。
④观察并记录量筒中产生的气体量，重复实验，取平均值，绘制折线图如下。
（1）如图装置收集到的气体是 。
（2）从表中数据分析可知，光合作用强度 （填“能”或“不能”）一直随着该环境因素的增强而增加。
（3）实验收集的气体量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）光合作用实际产生的气体量。
（4）如果该实验设计用来探究二氧化碳浓度对光合作用强度的影响，选择等量不同浓度的碳酸氢钠溶液作为变量，在几组实验中白炽灯改为 照射。
18．中国政府提出2060年前实现碳中和的目标。“碳中和”指二氧化碳等温室气体的排放总量等于吸收总量，达到“零排放”。为此，某科学兴趣小组经过“前期调查、原理选择、药量测算和装置设计”等环节，制定了二氧化碳吸收方案。
【前期调查】为分析自然界中碳排放与吸收的主要途径，小组成员经调查绘制了自然界部分碳循环示意图。
【原理选择】小组成员经比较分析，最终确定利用氢氧化钠吸收二氧化碳的思路（化学方程式为：2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O）。
【药量测算】考虑操作的便捷性、可行性，设定一次性至少吸收二氧化碳4.4千克，并计算了装载氢氧化钠的质量。
【装置设计】结合吸收效果等因素，兴趣小组成员设计了图乙所示A、B两种吸收装置。
（1）图甲为小组成员绘制的碳排放与吸收示意图，其中碳排放的途径有___________。
（2）根据小组设定的一次性二氧化碳吸收量的要求，在装置A中至少要加入多少千克的氢氧化钠？
（3）请选择A、B两种装置的其中一种进行推广，并简要说明理由：___________。
