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第4节 大气圈中氧、碳的循环
考点一、植物的光合作用
（一）验证植物进行光合作用的方法
植物的叶是进行光合作用的主要器官，光合作用所产生的淀粉储存在叶中。想知道植物是否进行了光合作用，我们可以取叶片进行淀粉测试。如果检测到淀粉的存在，那么就说明植物进行了光合作用。
（二）验证植物进行光合作用制造淀粉
(1)实验过程
①暗处理、遮光:把盆栽的银边天竺葵放在黑暗的地方一昼夜。第2天，用2张大小相等的铝箔在叶片绿色部分的相同位置从上下两面盖严，并用大头针固定，然后放到阳光下照射。
②照光:4小时后，去掉铝箔，将叶片摘下。
③脱色:把叶片放到盛有酒精的小烧杯中,水浴加热，使叶片中的叶绿素溶解在酒精中，加热过程中观察到叶片由绿色慢慢变为黄白色，同时酒精变为绿色。
④漂洗、滴加碘液:到叶片褪成黄白色时，取出叶片并用清水洗净后，在叶片上滴加碘液。几分钟后，用清水冲掉叶片上的碘液，可观察到被铝箔盖严的部分不变蓝色，叶片的银边部分也不变蓝色，而未覆盖的绿色部分变为蓝色。
(2)分析
①叶片部分用铝箔盖严，其余部分未盖铝箔，此处的变量是光照。叶片的见光部分遇到碘液变成了蓝色，而覆盖铝箔处未变蓝色，这说明叶片的见光部分产生淀粉。这也说明光合作用需要光。
②活动中使用了银边天竺葵，此处想要控制的变量是叶绿体。叶片的绿色部分(有光照的部分)变蓝，而白色(银边)部分没有变蓝，这说明光合作用需要叶绿体。
(3)结论
①叶片绿色部分的见光部分产生了淀粉，说明光合作用需要光。
②光合作用的产物是淀粉。
③叶片的绿色部分产生了淀粉，银边部分未产生淀粉，说明光合作用需要叶绿体。
（三）验证光合作用产生氧气
(1)实验过程
①在一只烧杯中放人清水，将金鱼藻(或其他水生绿色植物)放于水中，将漏斗盖在金鱼藻上。
②在漏斗上面罩上盛满清水的试管。
③将整个装置放在阳光下。过一会儿，可以看到有气泡产生。这些气泡中的气体会收集在试管中。当试管中充满气体时，用大拇指在水中盖住试管口,将试管取出。
④将点燃的卫生香放人试管，可以看到带火星的卫生香立即猛烈地燃烧起来。这是由于氧气具有助燃性。
(2)结论:金鱼藻在光下产生了氧气。
（四）光合作用的产物和条件
(1)绿叶在光下制造有机物的实验中，叶片未遮光部分产生了淀粉，说明淀粉等有机物是光合作用的产物;叶片遮光部分和天竺葵的银边部分没有淀粉产生，说明光合作用需要光和叶绿体。
(2)金鱼藻在光下产生的气体能使带火星的卫生香猛烈地燃烧起来，这说明光合作用另-产物是氧气。
【能力拓展】
1.先将银边天竺葵放在黑暗的地方一昼夜，目的是把叶片中原有的淀粉运走或消耗掉，避免原来存在的淀粉对实验结果造成影响。
2.叶绿素可以溶解在酒精中，因此，可利用酒精脱去叶片中的叶绿素，以免影响观察的效果。
3.酒精是易燃物，直接加热容易发生危险，而且也易造成酒精的过量蒸发。因此，要水浴加热。
（五）光合作用的概念，反应式
光合作用是指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，并释放氧气的过程。
典例1：某科学兴趣小组将三组基本相似的同种植物幼苗，分别放入甲、乙、丙三个透明玻璃钟罩中，密封。经一昼夜暗处理后，置于室外相同环境下，其中甲做遮光处理，乙、丙不遮光(如图)。(注：丙钟罩内的氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳)
（1）甲和乙作为一组对照实验，所探究的问题是　 　？
（2）一段时间后，将甲、乙、丙中的叶片分别经酒精脱色、滴加碘液处理后发现：甲中的叶片不变蓝，乙中的叶片变蓝；丙由于缺少　 　，不能进行光合作用，所以叶片不变蓝。
（3）上图表示0点到24点之间二氧化碳浓度的连续变化情况。甲、乙、丙三个装置中，二氧化碳浓度变化情况与上图相符的是　 　。
变式1：国际顶尖杂志《科学》刊登消息：我国中科院科学家首次在实验室利用二氧化碳合成淀粉，实现了光能到化学能的转换，这相当于绿色植物（　　）
A．分解有机物，释放能量 B．分解有机物，储存能量
C．合成有机物，释放能量 D．合成有机物，储存能量
变式2：如图所示，a、b表示植物的两种生理活动，A、B表示两种物质，请分析回答：
（1）a表示的植物生理活动是　 　，A表示的物质是　 　。
（2）a生理活动不但为生物圈中所有生物提供了食物，而且提供了呼吸作用需要的氧气，同时减少了大气中二氧化碳的含量，维持了生物圈中的　 　平衡。
（3）b作用的实质是分解　 　，释放能量，供给植物的生命活动。
变式3：为了探究温度对植物光合作用的影响，小嘉进行了如下实验：
【步骤】①选择生长状况一致的某种植物，随机平均分成甲、乙、丙、丁、戊五组；
②将五组植物分别放置在温度为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃的环境中，其他环境条件相
同且适宜；
③用仪器分别测定每组的光合作用速率（用CO2吸收量的相对值表示）。
【结果】
组别 甲组 乙组 丙组 丁组 戊组
温度 20℃ 25℃ 30℃ 35℃ 40℃
CO2吸收量相对值 18.2 20.3 23.6 18.9 -1.3
（1）二氧化碳吸收量的相对值越大说明植物光合作用的速率越　 　。
（2）根据实验结果，可得出的结论是　 　。
（3）戊组实验CO2吸收量的相对值为负值，原因是　 　。
考点二、动植物的呼吸作用
（一）证明动物需要呼吸
(1)提出问题:动物体内也在进行呼吸作用吗 动物吸入和呼出的气体成分有没有变化呢
(2)方法步骤
①按照教材第105页图3-71安装好装置，装置中的碱石灰用来吸收二氧化碳气体，两装置中的碱石灰的量应该相等。
②试管B的设置有对照的作用。
③观察并记录:实验开始时，观察A、B两个装置中的红色水滴与橡皮塞的距离;10分钟后，观察两装置中红色水滴与橡皮塞的距离。将观察结果填入记录表中。
(3)实验现象
开始时，A、B两试管中红色水滴与橡皮塞的距离基本相同，实验大约10分钟后，可以观察到A试管中红色水滴向左移动了一段距离，而B试管中红色水滴没有移动。
(4)分析实验现象，得出结论
A试管中红色水滴向左移动的原因是动物也要进行呼吸作用，消耗氧气，而产生的二氧化碳被碱石灰吸收，试管内气压减小。
实验证明:动物也要进行呼吸作用，吸入氧气，呼出二氧化碳。
（二）动物的呼吸作用
和人一样，动物也要不断地从外界环境中摄取营养物质，营养物质在体内氧化，释放其中含有的能量，供给动物进行各项生命活动。因此，动物也在不停地进行呼吸作用，利用氧气分解有机物，获取生命活动所需要的能量，同时产生二氧化碳和水等物质。
（三）探究植物是否能进行呼吸作用
(1)实验步骤
①根据教材第106页图3-72安装好实验装置。装置中的石灰水的量应该相等。
②将装置放在温暖的地方，几天后观察实验现象。
(2)实验现象：几天后,A试管中的石灰水浑浊 ,B试管中的石灰水没有发生变化。
(3)分析现象，得出结论
A、B试管形成了一组对照实验， 变量是种子是否有生命力。A试管中的石灰水变浑浊,说明萌发的种子能进行呼吸作用产生二氧化碳，二氧化碳使石灰水变浑浊。
（四）探究植物的其他器官能否进行呼吸作用
(1)实验步骤
①把数棵新鲜菠菜装入黑色塑料袋中，用绳子扎紧袋口，不使外界空气进入，在暗处放置一个晚上。
（使用黑色塑料袋并放在暗处，是为了防止植物进行光合作用。）
②松开塑料袋口，插人一根导管，让塑料袋中的空气通人澄清石灰水中，观察石灰水的变化。
③另取一大口塑料瓶，装人适量菠菜，盖紧瓶盖，在暗处放置一个晚上，然后打开瓶盖，将点燃的蜡烛放人瓶内，观察火焰的变化。
④再取一些新鲜的菠菜用开水烫2~ 3分钟，重复上述①~③步骤，观察实验现象。
(2)实验现象
将黑色塑料袋内的气体导人澄清石灰水后，澄清石灰水变浑浊;将点燃的蜡烛放人大口塑料瓶内，燃烧的蜡烛熄灭;换成用开水烫过的菠菜，重复①~③步骤，澄清石灰水没有发生变化，点燃的蜡烛继续燃烧。
(3)分析现象，得出结论
新鲜的菠菜和用开水烫过的菠菜形成对照，澄清的石灰水变浑浊，说明菠菜进行呼吸作用产生了二氧化碳，点燃的蜡烛熄灭说明菠菜的呼吸作用消耗了氧气。由此得出结论:活的植物体在生活过程中能进行呼吸作用，吸收氧气，并产生二氧化碳。
（五）植物的呼吸作用
以上实验表明，植物的种子、叶等器官都能进行呼吸作用，呼吸作用过程中，也要利用氧气，分解细胞中的有机物，同时将产生的氧化碳排出体外。
典例1：如图所示为探究植物呼吸作用的三套实验装置，据图回答：
（1）在实验一中，将两个密封瓶放置在相同环境中一昼夜后，同时放入燃烧着的火柴，发现甲瓶立即熄火，乙瓶能燃烧一段时间，这说明　 　。
（2）在实验二中，密封装置放置在暗处一昼夜后，通过导管向试管中的澄清石灰水中挤压袋中气体，发现　 　的现象，说明呼吸作用产生了二氧化碳。
（3）在实验三中，两个密封瓶在相同环境中放置一昼夜后，发现乙瓶中的温度计读数明显高于甲瓶，这说明　 　。
变式1：小科利用如下实验装置探究植物的呼吸作用。
步骤1：把数棵新鲜菠菜装入黑塑料袋中，用绳子扎紧袋口，不使外界空气进入，在暗处放置一个晚上。
步骤2：如图所示，用一根导管把塑料袋中的空气通入澄清石灰水中，观察到澄清石灰水变浑浊。
（1）把新鲜菠菜放置暗处一个晚上的目的是　 　。
（2）步骤2中澄清石灰水变浑浊说明　 　。
（3）为了使实验结论更可靠，除了要考虑实验样本的种类、数量等因素外，本实验中还应该设置对照组，具体方案是　 　。
变式2：为了探究“小鼠生命活动释放热量快慢的影响因素”，小科设计了如下实验：
①取图甲所示的三个相同的装置；
②取大小相近、年龄相同的同种小鼠2只，按图乙A、B、C设置进行实验；
③将三个装置放在相同且适宜的环境中，每隔1小时观测一次，连续观测5小时。
（1）根据上述实验过程可知，小科的猜想是　 　。
（2）实验过程中“每隔1小时观测一次”，应观测的现象是　 　。
（3）为了使实验现象更明显，请写出一种改进的方法　 　。
变式3：如图所示为验证动物需要呼吸的实验装置
（1）试管乙的作用　 　
（2）实验10分钟后记录数据如下表，甲装置中，红色液滴向橡皮塞方向有明显移动．为什么？　 。
红色夜滴与橡皮塞之间的距离
开始时 10分钟后
甲装置 9.0cm 4.6cm
乙装置 9.2cm 9.1cm
（3）表格数据显示：乙装置红墨水有细小移动，请对此提出一种合理的解释　 　。
考点三、自然界中的氧循环
氧循环是指大自然中氧气的含量会随着生物的呼吸作用和物质的燃烧等减少，但又会随植物的光合作用而增加，这样周而复始地进行循环，使大气中氧气的含量保持相对恒定的过程。
典例1：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
变式1：氧气广泛存在于自然界中，并不断循环转化。请回答以下问题。
（1）PM2.5是用来监测空气中 　 　的含量(填序号)。
①二氧化碳 ②一氧化碳 ③二氧化硫 ④可吸入颗粒物
（2）铁生锈、动植物的呼吸　 　(填“是”或“不是")缓慢氧化。
（3）将沸点不同的气体分离开来，常采用液化分离法。如控制温度在-183℃时，可将空气中的氮气(N2)与氧气(O2)分离。工业上分离液态空气制氧气的过程属于　 　 (填“物理”或“化学”)变化。
变式2：（2024八下·长兴期末）在小组合作学习过程中，某同学对氧气的相关问题以结构图的形式进行了如下梳理。
（1）自然界产生氧气的途径主要是　 　。
（2）可用排水法收集氧气，说明氧气具有　 　的性质。
（3）实验室可以用过氧化氢（）、氯酸钾（）、高锰酸钾（）等作为反应物制取氧气，是因为它们都含有　 　．
变式3：（2023八下·富阳期末）如图所示是氧循环示意图，图中箭头表示氧的流动方向，请根据图回答：
（1）写出使大气中氧含量增加的生物生理活动作用的文字表达式　 　。该过程所产生的氧气高于植物自身　 　所消耗的氧气。
（2）A过程主要有　 　。
①生物的呼吸作用 ②各种燃烧现象 ③微生物的氧化分解
（3）在我国北方的冬天，许多树的叶子都掉光了，光合作用的能力大大下降，但是北方人并不会感到缺氧，这是因为　 　。
考点四、自然界中的碳循环
碳循环：①CO2光合作用→有机物→植物呼吸作用→CO2
②CO2光合作用→有机物→动物呼吸作用―→体内氧化→CO2
③CO2光合作用→有机物→动植物残体→微生物的分解作用→CO2
④CO2光合作用→有机物→动植物残体→地下漫长反应→煤、石油、天然气→CO2
典例1：如图是生物圈中碳循环的示意图，下列分析不符合图中表示的信息的是(　　)
A．图中③表示的生理过程是呼吸作用
B．图中甲代表的生物是腐生细菌和真菌等微生物
C．图中①代表的生理过程是光合作用
D．在自然界中，生物遗体和排出物中的碳是不能循环利用的
变式1：（2024八下·浦江期末）“碳中和”是指某区域一定时间内二氧化碳排放总量与消耗总量相平衡．我国争取在2060年前实现“碳中和”目标．倡导“碳中和”有利于解决的环境问题是（　　）
A．水土流失 B．温室效应 C．臭氧空洞 D．白色污染
变式2：（2024八下·长兴期末）随着全球气候和环境污染的日益严重，以氢能、核聚变等新能源，以及智能电网、碳捕获等绿色技术将成为应对这些问题的重要手段：
（1）绿电制绿氢是一种利用可再生能源生产氧气的技术。比如：太阳能光解水，该方法是利用光伏等可再生能源发电，将光能转化为电能，再利用电解水制取氢气，最终转化为 　 　能。
（2）低浓度瓦斯催化氧化及发电技术。实现当瓦斯浓度低于8%时，低浓度瓦斯发电机不能有效利用，进而催化氧化瓦斯(主要成分为甲烷气体)，使其在400℃以下时变成二氧化碳和水，其发生的主要化学方程式为　 　。
（3）生物质能发电之藻类发电技术。墨西哥初创公司设计出纳米技术增强型微藻生物建筑板，在排放源捕获二氧化碳流，藻类进行光合作用，实现简单的无机物制成　 　的物质转化。
（4）在日常生活中，我们可以如何践行“低碳生活”理念　 　。
变式3：（2024八下·上城期末）我国提出2030年“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，这体现了我国主动承担应对气候变化的国际责任、推动构建人类命运共同体的责任担当。碳中和：CCUS（碳捕集、利用与封存）是国际公认的三大减碳途径之一。
（1）“碳中和”中的“碳”是指二氧化碳，该气体过度排放会引起的环境问题是　 　。
（2）碳捕集：浙江大学研发的“二氧化碳烟气微藻减排技术”，利用微藻吸收二氧化碳进行光合作用，实现固碳。请写出微藻光合作用的文字表达式　 　。
（3）碳利用：19届亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇（CH3OH）作为主火炬塔燃料。回收CO2和H2催化反应合成绿色甲醇，反应过程如下：
CO2+3H2CH3OH+H2O 2CH3OH+3O22CO2+4H2O
请解释本次亚运会所用的“绿色零碳甲醇燃料被称为“零碳”的原因　 　。
（4）碳封存：重庆合川实验基地通过将气态CO2压入地下变为液态CO2，从而实现CO2的封存。请画出压入后的微观示意图。（用“●”表示CO2分子，用横线表示挡板。）
（5）为了助力“碳中和”，你的做法是　 　（写出一条）。
1．我国在2060年要实现“碳中和”目标。即通过新能源开发利用、节能减排、植树造林等形式，减少人类生产生活中产生的二氧化碳，达到相对“零排放”目的。下列措施有助于降低碳排放的是（　　）
A．肆意焚烧田间秸秆 B．推广使用太阳能灶
C．使用大排量燃油车出行 D．直接排放工业废气
2．从物质循环的观点看，人体中的碳元素，究其根源是来自(　　)
A．非生物界中循环的碳 B．大气中二氧化碳中的碳
C．食物中有机物里的碳 D．燃料中的碳
3．下列关于“碳循环”和“氧循环”的说法中，不正确的是（　　）
A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指碳元素
B．微粒观：化石燃料的燃烧会使自然界中的氧原子总数减少
C．平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定
D．守恒观：碳、氧循环过程中各元素质量守恒
4．如图所示为自然界中碳—氧循环简图。下列说法错误的是（　　）
A．从分类的角度看，CO2属于氧化物，Y属于有机物
B．从平衡的角度看，大气中二氧化碳和氧气含量基本不变
C．从能量的角度看，两种循环都只涉及化学能转化为内能
D．从微观的角度看，两种循环不会使自然界中的氧原子总数增加
5．将一盆绿色植物放在一个透明密闭的玻璃容器内，置于光照下，利用传感器测量容器内的浓度变化，如图所示。下列说法错误的 (　　)
A．AB段CO2浓度下降，植物呼吸作用强度小于光合作用强度
B．BC段CO2浓度上升，植物呼吸作用强度大于光合作用强度
C．实验进程中的t1时刻，该植物体内有机物的质量最少
D．t2时刻植物体内的有机物质量较t0时刻高
6．植物的光合作用将光能转化为　 　能，如图两条曲线分别表示某植株一昼夜内光合作用和呼吸作用强度随时间的变化情况。据图分析，a、b、c三点中植物呼吸作用积累有机物最多的是　 　点。
7．“碳达峰”指CO2排放量不再增加，“碳中和”指CO2排放量与减少量相等。我国科研人员利用二氧化碳、氢气等物质合成了葡萄糖和脂肪酸，大致原理如图所示。
这一技术如果能应用和推广，将“工厂化”地吸收和利用二氧化碳，有效助力“碳达峰”“碳中和”目标的实现。回答下列问题。
（1）利用二氧化碳最终合成葡萄糖和脂肪酸的过程类似于绿色植物的　 　（填“呼吸作用”“光合作用”或“蒸腾作用”）；
（2）下列做法有助于实现“碳达峰”和“碳中和”目标的是____（填序号）。
A．植树造林 B．少用一次性筷子 C．提倡绿色出行
8.下图所示装置用于测定蝗虫呼吸作用的速率，图中的NaOH溶液能够充分吸收瓶中的CO2，据图回答问题。(实验装置足以维持实验期间蝗虫的生命活动，瓶口密封)
（1）该装置可测定的是蝗虫呼吸作用过程中吸收O2的速率还是释放CO2的速率 　 　。
（2）15 min后，U形管左右两侧的管内液面位置有何改变 　 　。
9.兴趣小组的同学设计了如图所示实验探究种子的呼吸作用小欢认为：可根据装置①②实验前后质量的变化情况判断种子是否进行了呼吸作用。
小乐认为：可根据装置①②中红色水滴的移动情况，判断种子是否进行了呼吸作用
（1）将种子消毒后再进行实验，其目的是　 　。
（2）判断小欢的观点是否正确并说明理由。　 　。
（3）静置一段时间后，①中红色水滴会向右移动，是因为试管内的　 　（填写化学式）减少，而导致试管内气压减小的缘故。
10.下图所示的实验，可以用来证明植物的呼吸过程中所产生的一种气体。其中A 装置中的NaOH 溶液能除去空气中的二氧化碳，请回答下列问题。
(1)B 瓶中石灰水的作用是　 　
(2)C 处用不透光的玻璃罩罩住植物的目的是　 　.
(3)D 处石灰水的作用是　 　
11．某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室，如图甲 缓冲液的作用是保持小室内的( 浓度恒定)。将该装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜小室内植物氧气释放速率的变化，得到如图乙所示曲线。请回答下列问题：
（1）一昼夜中小室内氧气浓度最高的是　 　(填字母)点。
（2）请解释14时氧气释放速率降低的原因：　 　。
（3）若从6时开始实验，初始液滴位置为0，一段时间后观察到A装置中液滴移动到如图甲所示位置，那么产生此结果的原因是　 　，使消耗的氧气大于产生的氧气，小室内压强减小。
12．如图甲，智能温室大棚能自动控制大棚内的温度、CO2浓度、光照强度等条件，以满足大棚内作物生长发育的需求。乙图表示大棚内A、B两种植物的光合速率(用CO2吸收量表示)与光照强度的关系曲线。请分析回答：
（1）大棚内壁上经常出现小水珠，这些小水珠主要来自于植物的　 　作用。
（2）植物A的光合作用开始于　 　(选填“d点前”、“d点"或“d点后”)。
（3）若不考虑温度对呼吸作用的影响，则当光照强度为f时，单位时间内，光合作用合成的有机物是植物　 　(选填“多于”、“等于”或“少于”)植物B．
13．为了探究植物的光合作用，“未来科学家”小组同学取如图所示的银边天竺葵进行以下实验研究：
步骤1：把一盆银边天竺葵放入不透光的黑纸箱中一昼夜。
步骤2：选取生长旺盛的叶片M、N作如图处理。叶片M的部分绿色部分C处用圆黑纸片上下两面遮光处理。叶片N用放有碱石灰的透明塑料袋包裹严密．
步骤3：在阳光下照射4小时左右，取下叶片M和N放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热10分钟。
步骤4：取出叶片M和N，用清水漂洗后放在白瓷盘中，将叶片展开铺平，用1∶10的碘酒稀释液均匀地滴在两片叶片上。过一会儿可以观察到：
①叶片M的B处变蓝色，A、C处均不变蓝色；
②叶片N不变蓝色。
回答下列问题：
（1）实验取材选用银边天竺葵是为了探究　 　。
（2）实验中酒精的作用是　 　。
（3）实验中检验是否有淀粉生成的目的是　 　。
（4）本实验没有探究的光合作用中的问题是____。
A．光合作用的原料需要水 B．光合作用的条件是光照
C．光合作用需要叶绿体 D．光合作用生成淀粉
E．光合作用能制造氧气 F．光合作用需要二氧化碳
14．小嘉利用如图装置探究光照强度对植物光合作用的影响，使用的工具有：刻度尺、计时器、记号笔等。实验在暗室中进行，其中CO2缓冲液可维持装置内CO2浓度恒定。
①按图组装实验仪器，并检查装置的气密性。
②用记号笔标记红色水滴的初始位置，移动滑动变阻器滑片到某位置，闭合开关，并用计时
器开始计时。
③10分钟后，用刻度尺测量并记录红色水滴移动的距离，重复3次取平均值。
④分别调节LED灯到玻璃容器的距离为30厘米、45厘米，重复步骤②③，数据如表。
LED灯到玻璃容器的距离/cm 红色水滴移动的距离/cm
第一次 第二次 第三次 平均值
15 7.2 7.0 7.4
30 4.1 4.3 4.0
45 3.2 3.2 3.1
（1）实验中采用LED冷光源替换普通白炽灯泡，可以避免　 　对实验结果的影响。
（2）实验中除改变LED灯到玻璃容器的距离外，还可以通过　 　来调节光照强度。
（3）分析比较数据，可初步得出的实验结论：　 　。
15．小科通过以下实验验证外界因素对植物光合作用的影响。
【实验器材】吸管、菠菜、注射器、烧杯、LED灯（冷光源）、刻度尺。
【实验步骤】
①用吸管在长势良好且一致的菠菜叶片上打孔（如图甲），取30个叶圆片；
②将叶圆片置于注射器中，吸取30毫升水，用手堵住注射器小孔，拉动活塞，反复8次，使叶圆片内气体逸出；
③将叶圆片取出放入含有CO2释放剂的烧杯中，叶圆片沉于底部：
④把LED灯放置在离烧杯10厘米处照射（如图乙），10分钟后统计烧杯中叶圆片浮起的数量，重复三次实验取平均值。
⑤改变LED灯与烧杯的距离为15厘米、20厘米，重复上述实验。
烧杯 叶圆片/片 烧杯离光源距离/厘米 温度/摄氏度 浮起的叶圆片平均数/片
甲 10 10.0 25 6.55
丙 10 20.0 25 2.95
【原理解释】原来沉在水底的叶圆片，因为进行光合作用产生氧气，氧气附着在叶圆片上，使叶圆片受到的浮力变大，当浮力大于叶圆片的重力，叶圆片上浮。
（1）实验中还缺少的测量工具是　 　。
（2）小科是通过　 　来判断光合作用的强弱。
（3）分析实验数据，可得出的结论是　 　。
（4）实验前需不需要对菠菜进行暗处理并说明理由　 　。
16．温室效应加剧引起的气候异常变化是人类面临的全球性问题。我国由此提出”碳达峰”和”碳中和”目标，体现了中国的大国责任与担当。如图是“生物圈碳一氧平衡”示意图，据图回答下列问题。
（1）“碳达峰”与”碳中和”中的“碳”指的物质是　 　。
（2）图中B所代表的生理活动是　 　。
（3）生活中良好的行为习惯也有助于完成”碳中和”目标。下列做法合理的是______(填字母)。
A．外出时多步行或骑自行车 B．产生纸质垃圾时焚烧处理
C．使用可循环的布袋购物 D．植树造林，美化环境
（4）以下叙述不符合事实的是______(填字母)。
A．碳-氧平衡是指生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡
B．碳--氧平衡是指生物圈中二氧化碳和氧气各占50%
C．人类生活和工业生产加剧了生物圈中二氧化碳的排放
D．植物的光合作用吸收二氧化碳，有利于生物圈中的碳一氧平衡
（5）2022年4月28日我国科学家在国际学术期刊《自然-催化》上发表成果——通过电催化与生物合成相结合，成功以二氧化碳和水为原料合成了葡萄糖和脂肪酸，为人工和半人工合成”粮食”提供了新路径，同时也有助于减缓温室效应。假设二氧化碳合成葡萄糖时碳元素的转化率为100%，合成3.6千克葡萄糖(C6H12O6)可以吸收　 　千克二氧化碳。
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第4节 大气圈中氧、碳的循环
考点一、植物的光合作用
（一）验证植物进行光合作用的方法
植物的叶是进行光合作用的主要器官，光合作用所产生的淀粉储存在叶中。想知道植物是否进行了光合作用，我们可以取叶片进行淀粉测试。如果检测到淀粉的存在，那么就说明植物进行了光合作用。
（二）验证植物进行光合作用制造淀粉
(1)实验过程
①暗处理、遮光:把盆栽的银边天竺葵放在黑暗的地方一昼夜。第2天，用2张大小相等的铝箔在叶片绿色部分的相同位置从上下两面盖严，并用大头针固定，然后放到阳光下照射。
②照光:4小时后，去掉铝箔，将叶片摘下。
③脱色:把叶片放到盛有酒精的小烧杯中,水浴加热，使叶片中的叶绿素溶解在酒精中，加热过程中观察到叶片由绿色慢慢变为黄白色，同时酒精变为绿色。
④漂洗、滴加碘液:到叶片褪成黄白色时，取出叶片并用清水洗净后，在叶片上滴加碘液。几分钟后，用清水冲掉叶片上的碘液，可观察到被铝箔盖严的部分不变蓝色，叶片的银边部分也不变蓝色，而未覆盖的绿色部分变为蓝色。
(2)分析
①叶片部分用铝箔盖严，其余部分未盖铝箔，此处的变量是光照。叶片的见光部分遇到碘液变成了蓝色，而覆盖铝箔处未变蓝色，这说明叶片的见光部分产生淀粉。这也说明光合作用需要光。
②活动中使用了银边天竺葵，此处想要控制的变量是叶绿体。叶片的绿色部分(有光照的部分)变蓝，而白色(银边)部分没有变蓝，这说明光合作用需要叶绿体。
(3)结论
①叶片绿色部分的见光部分产生了淀粉，说明光合作用需要光。
②光合作用的产物是淀粉。
③叶片的绿色部分产生了淀粉，银边部分未产生淀粉，说明光合作用需要叶绿体。
（三）验证光合作用产生氧气
(1)实验过程
①在一只烧杯中放人清水，将金鱼藻(或其他水生绿色植物)放于水中，将漏斗盖在金鱼藻上。
②在漏斗上面罩上盛满清水的试管。
③将整个装置放在阳光下。过一会儿，可以看到有气泡产生。这些气泡中的气体会收集在试管中。当试管中充满气体时，用大拇指在水中盖住试管口,将试管取出。
④将点燃的卫生香放人试管，可以看到带火星的卫生香立即猛烈地燃烧起来。这是由于氧气具有助燃性。
(2)结论:金鱼藻在光下产生了氧气。
（四）光合作用的产物和条件
(1)绿叶在光下制造有机物的实验中，叶片未遮光部分产生了淀粉，说明淀粉等有机物是光合作用的产物;叶片遮光部分和天竺葵的银边部分没有淀粉产生，说明光合作用需要光和叶绿体。
(2)金鱼藻在光下产生的气体能使带火星的卫生香猛烈地燃烧起来，这说明光合作用另-产物是氧气。
【能力拓展】
1.先将银边天竺葵放在黑暗的地方一昼夜，目的是把叶片中原有的淀粉运走或消耗掉，避免原来存在的淀粉对实验结果造成影响。
2.叶绿素可以溶解在酒精中，因此，可利用酒精脱去叶片中的叶绿素，以免影响观察的效果。
3.酒精是易燃物，直接加热容易发生危险，而且也易造成酒精的过量蒸发。因此，要水浴加热。
（五）光合作用的概念，反应式
光合作用是指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，并释放氧气的过程。
典例1：某科学兴趣小组将三组基本相似的同种植物幼苗，分别放入甲、乙、丙三个透明玻璃钟罩中，密封。经一昼夜暗处理后，置于室外相同环境下，其中甲做遮光处理，乙、丙不遮光(如图)。(注：丙钟罩内的氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳)
（1）甲和乙作为一组对照实验，所探究的问题是　 　？
（2）一段时间后，将甲、乙、丙中的叶片分别经酒精脱色、滴加碘液处理后发现：甲中的叶片不变蓝，乙中的叶片变蓝；丙由于缺少　 　，不能进行光合作用，所以叶片不变蓝。
（3）上图表示0点到24点之间二氧化碳浓度的连续变化情况。甲、乙、丙三个装置中，二氧化碳浓度变化情况与上图相符的是　 　。
【答案】（1）光会影响植物的光合作用吗（2）二氧化碳（3）乙
【解析】（1）植物在光照下能进行光合作用，光合作用的条件是光照，场所是叶绿体，原料是二氧化碳和水，产物是有机物（主要是淀粉）和水。淀粉遇碘液变蓝色。（2）光合作用吸收二氧化碳，放出氧气；呼吸作用吸收氧气，放出二氧化碳。因为植物晚上只进行呼吸作用，所以二氧化碳浓度升高；白天，植物既进行光合作用，又进行呼吸作用，且光合作用强度大于呼吸作用，所以二氧化碳浓度减小。
【解答】（1）甲和乙作为一组对照实验，改变的是光照这个条件，而有无光照影响的是光合作用。
故答案为：光会影响植物的光合作用吗
（2）装置丙中的氢氧化钠会吸收二氧化碳，使装置内缺乏二氧化碳而不能进行光合作用，加碘液叶片不变蓝色。故答案为：二氧化碳
（3）甲、丙装置中的幼苗只进行呼吸作用，二氧化碳浓度会持续升高，不会降低；乙装置中的幼苗既能进行光合作用，又能进行呼吸作用，二氧化碳浓度变化情况与图符合。故答案为：乙
变式1：国际顶尖杂志《科学》刊登消息：我国中科院科学家首次在实验室利用二氧化碳合成淀粉，实现了光能到化学能的转换，这相当于绿色植物（　　）
A．分解有机物，释放能量 B．分解有机物，储存能量
C．合成有机物，释放能量 D．合成有机物，储存能量
【答案】D
【解析】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。
【解答】 植物的光合作用是指在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的 有机物中的过程，其场所是叶绿体。光合作用的实质是制造有机物，储存能量。故D正确，而A、B、C错误。
变式2：如图所示，a、b表示植物的两种生理活动，A、B表示两种物质，请分析回答：
（1）a表示的植物生理活动是　 　，A表示的物质是　 　。
（2）a生理活动不但为生物圈中所有生物提供了食物，而且提供了呼吸作用需要的氧气，同时减少了大气中二氧化碳的含量，维持了生物圈中的　 　平衡。
（3）b作用的实质是分解　 　，释放能量，供给植物的生命活动。
【答案】（1）光合作用；二氧化碳
（2）碳一氧
（3）有机物
【解析】光合作用指绿色植物通过叶绿体利用光能，将二氧化碳和水转化为贮存能量的有机物，同时释放出氧气。植物通过光合作制造有机物为植物提供营养物质，为人和动物提供食物来源；光合作用转化光能并贮存在有机物中，为动植物提供能量来源；植物的光合作用释放出氧气，为动植物呼吸提供氧气来源，同时生物光合作用吸收二氧化碳，维持大气中氧气和二氧化碳的相对平衡。呼吸作用是指植物吸收空气中的氧气分解有机物产生二氧化碳和水，呼吸作用的场所是线粒体，只要是活细胞都在进行呼吸作用，原料是有机物和氧气，产物是二氧化碳和水，并且释放能量，为生命活动提供动力。
【解答】（1）光合作用指绿色植物通过叶绿体利用光能，将二氧化碳和水转化为贮存能量的有机物，同时释放出氧气。ab表示植物的生理活动：a是光合作用，A表示的物质是二氧化碳。
(2)a作用的意义：不但为生物圈中所有生物提供了有机物，而且提供了呼吸作用需要的氧气，同时减少了大气中的二氧化碳含量，维持了生物圈中的碳-氧平衡。
(3)b作用的实质：分解有机物，释放能量，供给植物生命活动的需要。
变式3：为了探究温度对植物光合作用的影响，小嘉进行了如下实验：
【步骤】①选择生长状况一致的某种植物，随机平均分成甲、乙、丙、丁、戊五组；
②将五组植物分别放置在温度为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃的环境中，其他环境条件相
同且适宜；
③用仪器分别测定每组的光合作用速率（用CO2吸收量的相对值表示）。
【结果】
组别 甲组 乙组 丙组 丁组 戊组
温度 20℃ 25℃ 30℃ 35℃ 40℃
CO2吸收量相对值 18.2 20.3 23.6 18.9 -1.3
（1）二氧化碳吸收量的相对值越大说明植物光合作用的速率越　 　。
（2）根据实验结果，可得出的结论是　 　。
（3）戊组实验CO2吸收量的相对值为负值，原因是　 　。
【答案】（1）越快
（2）其他条件相同时，在20℃~40℃范围内，随着温度的升高，植物光合作同强度先变大再变小
（3）植物的呼吸作用强于光合作用
【解析】光合作用是指植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，植物通过光合作用制造的有机物来构建自身的各个组成部分。呼吸作用是指细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程。影响光合作用效率的环境因素有：光照、温度、二氧化碳的浓度等。
【解答】（1）植物的光合作用是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的有机物中的过程，因此，二氧化碳和水是光合作用的原料，二氧化碳吸收量的多少，可以说明光合作用的快慢， 二氧化碳吸收量的相对值越大说明植物光合作用的速率越快。
（2）从图表可以看出， 其他条件相同时，在20℃~40℃范围内，随着温度的升高，植物光合作同强度先变大再变小 。光合作用温度高反而变小的原因是：温度过高，气孔关闭，影响了光合作用。
（3）实验CO2吸收量的相对值为正数时，光合作用大于呼吸作用；实验CO2吸收量的相对值为零时，光合作用等于呼吸作用；实验CO2吸收量的相对值为负数时，呼吸作用大于光合作用。
考点二、动植物的呼吸作用
（一）证明动物需要呼吸
(1)提出问题:动物体内也在进行呼吸作用吗 动物吸入和呼出的气体成分有没有变化呢
(2)方法步骤
①按照教材第105页图3-71安装好装置，装置中的碱石灰用来吸收二氧化碳气体，两装置中的碱石灰的量应该相等。
②试管B的设置有对照的作用。
③观察并记录:实验开始时，观察A、B两个装置中的红色水滴与橡皮塞的距离;10分钟后，观察两装置中红色水滴与橡皮塞的距离。将观察结果填入记录表中。
(3)实验现象
开始时，A、B两试管中红色水滴与橡皮塞的距离基本相同，实验大约10分钟后，可以观察到A试管中红色水滴向左移动了一段距离，而B试管中红色水滴没有移动。
(4)分析实验现象，得出结论
A试管中红色水滴向左移动的原因是动物也要进行呼吸作用，消耗氧气，而产生的二氧化碳被碱石灰吸收，试管内气压减小。
实验证明:动物也要进行呼吸作用，吸入氧气，呼出二氧化碳。
（二）动物的呼吸作用
和人一样，动物也要不断地从外界环境中摄取营养物质，营养物质在体内氧化，释放其中含有的能量，供给动物进行各项生命活动。因此，动物也在不停地进行呼吸作用，利用氧气分解有机物，获取生命活动所需要的能量，同时产生二氧化碳和水等物质。
（三）探究植物是否能进行呼吸作用
(1)实验步骤
①根据教材第106页图3-72安装好实验装置。装置中的石灰水的量应该相等。
②将装置放在温暖的地方，几天后观察实验现象。
(2)实验现象：几天后,A试管中的石灰水浑浊 ,B试管中的石灰水没有发生变化。
(3)分析现象，得出结论
A、B试管形成了一组对照实验， 变量是种子是否有生命力。A试管中的石灰水变浑浊,说明萌发的种子能进行呼吸作用产生二氧化碳，二氧化碳使石灰水变浑浊。
（四）探究植物的其他器官能否进行呼吸作用
(1)实验步骤
①把数棵新鲜菠菜装入黑色塑料袋中，用绳子扎紧袋口，不使外界空气进入，在暗处放置一个晚上。
（使用黑色塑料袋并放在暗处，是为了防止植物进行光合作用。）
②松开塑料袋口，插人一根导管，让塑料袋中的空气通人澄清石灰水中，观察石灰水的变化。
③另取一大口塑料瓶，装人适量菠菜，盖紧瓶盖，在暗处放置一个晚上，然后打开瓶盖，将点燃的蜡烛放人瓶内，观察火焰的变化。
④再取一些新鲜的菠菜用开水烫2~ 3分钟，重复上述①~③步骤，观察实验现象。
(2)实验现象
将黑色塑料袋内的气体导人澄清石灰水后，澄清石灰水变浑浊;将点燃的蜡烛放人大口塑料瓶内，燃烧的蜡烛熄灭;换成用开水烫过的菠菜，重复①~③步骤，澄清石灰水没有发生变化，点燃的蜡烛继续燃烧。
(3)分析现象，得出结论
新鲜的菠菜和用开水烫过的菠菜形成对照，澄清的石灰水变浑浊，说明菠菜进行呼吸作用产生了二氧化碳，点燃的蜡烛熄灭说明菠菜的呼吸作用消耗了氧气。由此得出结论:活的植物体在生活过程中能进行呼吸作用，吸收氧气，并产生二氧化碳。
（五）植物的呼吸作用
以上实验表明，植物的种子、叶等器官都能进行呼吸作用，呼吸作用过程中，也要利用氧气，分解细胞中的有机物，同时将产生的氧化碳排出体外。
典例1：如图所示为探究植物呼吸作用的三套实验装置，据图回答：
（1）在实验一中，将两个密封瓶放置在相同环境中一昼夜后，同时放入燃烧着的火柴，发现甲瓶立即熄火，乙瓶能燃烧一段时间，这说明　 　。
（2）在实验二中，密封装置放置在暗处一昼夜后，通过导管向试管中的澄清石灰水中挤压袋中气体，发现　 　的现象，说明呼吸作用产生了二氧化碳。
（3）在实验三中，两个密封瓶在相同环境中放置一昼夜后，发现乙瓶中的温度计读数明显高于甲瓶，这说明　 　。
【答案】（1）呼吸作用消耗了氧气
（2）澄清石灰水变浑浊
（3）呼吸作用会释放能量
【解析】呼吸作用是指细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程。关键是熟记掌握探究植物的呼吸作用的实验。解答时可以从呼吸作用的条件、呼吸作用吸收氧气方面来切入。
【解答】(1)在实验一中，左瓶装有萌发的绿豆种子，右瓶装有煮熟的绿豆种子，装置同时放在温暖的地方，左瓶萌发的种子能进行呼吸作用，消耗了瓶中氧气；煮熟的种子不能进行呼吸作用，氧气没被消耗，氧气有助燃的特性，所以观察到的现象是左瓶中的蜡烛熄灭，右瓶中的蜡烛燃烧。因此该实验目的是为了证明种子呼吸作用消耗的气体是氧气。
(2)将装置放在黑暗处，植物不能进行光合作用，只进行呼吸作用，消耗了塑料袋内的氧气，并产生了大量的二氧化碳，因此塑料袋内的气体能够使澄清的石灰水变浑浊。
(3)甲瓶中装有煮熟的种子，不能进行呼吸作用，乙瓶中装有萌发的种子，放置几个小时后，乙瓶中的种子不断的呼吸产生的热量不断积累，所以温度不断升高，这些热量来自种子有机物中储存的能量。
变式1：小科利用如下实验装置探究植物的呼吸作用。
步骤1：把数棵新鲜菠菜装入黑塑料袋中，用绳子扎紧袋口，不使外界空气进入，在暗处放置一个晚上。
步骤2：如图所示，用一根导管把塑料袋中的空气通入澄清石灰水中，观察到澄清石灰水变浑浊。
（1）把新鲜菠菜放置暗处一个晚上的目的是　 　。
（2）步骤2中澄清石灰水变浑浊说明　 　。
（3）为了使实验结论更可靠，除了要考虑实验样本的种类、数量等因素外，本实验中还应该设置对照组，具体方案是　 　。
【答案】（1）避免菠菜光合作用对实验结果造成干扰
（2）植物呼吸作用产生二氧化碳
（3）取等量的用开水烫过的菠菜，重复以上实验
【解析】植物在活细胞内，消耗有机物和氧气，产生二氧化碳气体和水并释放出能量的过程叫做植物的呼吸作用；
【解答】（1）本实验研究植物的呼吸作用，所以把新鲜菠菜放置暗处一个晚上的目的是避免菠菜光合作用对实验结果造成干扰；
（2）二氧化碳气体能使澄清石灰水I变浑浊，所以步骤2中澄清石灰水变浑浊说明植物呼吸作用产生二氧化碳；
（3）为了使实验结论更可靠，除了要考虑实验样本的种类、数量等因素外，本实验中还应该设置对照组，具体方案是取等量的用开水烫过的菠菜，重复以上实验；
故答案为：（1） 避免菠菜光合作用对实验结果造成干扰（2） 植物呼吸作用产生二氧化碳（3） 取等量的用开水烫过的菠菜，重复以上实验
变式2：为了探究“小鼠生命活动释放热量快慢的影响因素”，小科设计了如下实验：
①取图甲所示的三个相同的装置；
②取大小相近、年龄相同的同种小鼠2只，按图乙A、B、C设置进行实验；
③将三个装置放在相同且适宜的环境中，每隔1小时观测一次，连续观测5小时。
（1）根据上述实验过程可知，小科的猜想是　 　。
（2）实验过程中“每隔1小时观测一次”，应观测的现象是　 　。
（3）为了使实验现象更明显，请写出一种改进的方法　 　。
【答案】（1）空气中氧气含量是小鼠生命活动释放热量快慢的影响因素
（2）液柱移动的距离
（3）增加小鼠数量或者换用更细的导管
【解析】（1）根据题中的反应原理，依据乙图中空气中氧气含量不同进行分析。
（2）根据温度越高，玻璃泡内的气体膨胀越大，液柱运动越快进行分析。
（3）根据从温度改变的角度和玻璃管的灵敏度进行分析。
【解答】（1）从乙图中可以看出改变了空气中氧气的含量，动物在运动过程中会放出热量，所以提出一个可检验的假设是：空气中氧气含量越高，小鼠生命活动释放热量越快。
（2）动物运动越快，体内释放的热量越多，温度越高，玻璃泡内的气体膨胀越大，所以其原理是：小鼠生命活动释放热量越快，温度升高越快，导致玻璃泡内气体膨胀越快， 液柱移动越快。每隔1小时观测一次”，应观测的现象是液柱移动的距离。
（3）增加小鼠的数量，产生的热量就会增多，液柱移动就会加快，改变相同的气体体积时，玻璃管越细，移动的距离越明显，所以对实验进行改进是：增加小鼠数量、换用更细的导管。
变式3：如图所示为验证动物需要呼吸的实验装置
（1）试管乙的作用　 　
（2）实验10分钟后记录数据如下表，甲装置中，红色液滴向橡皮塞方向有明显移动．为什么？　 。
红色夜滴与橡皮塞之间的距离
开始时 10分钟后
甲装置 9.0cm 4.6cm
乙装置 9.2cm 9.1cm
（3）表格数据显示：乙装置红墨水有细小移动，请对此提出一种合理的解释　 　。
【答案】（1）形成对照
（2）动物呼吸作用消耗氧气产生二氧化碳被碱石灰吸收，装置内气压小于外界大气压，液柱向左移
（3）乙装置中空气中二氧化碳被碱石灰吸收/装置温度降低/外界气压变大
【解析】碱石灰是由氢氧化钠和生石灰组成，实验时用来吸收二氧化碳和水，题意中用来验证动物呼吸作用是否产生二氧化碳。
【解答】（1）甲装置中有动物，乙装置中无动物，因此试管乙的作用是形成对照。
（2）由于动物呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳，而二氧化碳能够被碱石灰吸收，因此试管内的气压会小于外界大气压，在大气压的作用下液柱会向左移。
（3）乙装置红墨水有细小移动，比如乙装置中空气中二氧化碳被碱石灰吸收。
考点三、自然界中的氧循环
氧循环是指大自然中氧气的含量会随着生物的呼吸作用和物质的燃烧等减少，但又会随植物的光合作用而增加，这样周而复始地进行循环，使大气中氧气的含量保持相对恒定的过程。
典例1：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
【答案】（1）二氧化碳；氮气 （2）光合 （3）B；D
【解析】 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
变式1：氧气广泛存在于自然界中，并不断循环转化。请回答以下问题。
（1）PM2.5是用来监测空气中 　 　的含量(填序号)。
①二氧化碳 ②一氧化碳 ③二氧化硫 ④可吸入颗粒物
（2）铁生锈、动植物的呼吸　 　(填“是”或“不是")缓慢氧化。
（3）将沸点不同的气体分离开来，常采用液化分离法。如控制温度在-183℃时，可将空气中的氮气(N2)与氧气(O2)分离。工业上分离液态空气制氧气的过程属于　 　 (填“物理”或“化学”)变化。
【答案】（1）④ （2）是 （3）物理
【解析】 (1) 根据PM2.5是用来监测空气中可吸入颗粒物的含量进行解答；
(2) 根据铁生锈、动植物的呼吸是缓慢氧化进行解答；
(3) 氨气和氢气的沸点以及工业上分离液态空气制氧气中没有新物质生成进行解答。
【解答】(1)PM2.5是用来监测空气中可吸入颗粒物的含量，故选④；
(2)铁生锈、动植物的呼吸是缓慢氧化。
(3) 氨气和氢气的沸点分别为-33.35℃和-252℃，所以要将产物氨气（NH3）与N2、氢气（H2）分离开来，最适宜的温度应该控制在-33.35℃；工业上分离液态空气制氧气中没有新物质生成，属于物理变化。
变式2：（2024八下·长兴期末）在小组合作学习过程中，某同学对氧气的相关问题以结构图的形式进行了如下梳理。
（1）自然界产生氧气的途径主要是　 　。
（2）可用排水法收集氧气，说明氧气具有　 　的性质。
（3）实验室可以用过氧化氢（）、氯酸钾（）、高锰酸钾（）等作为反应物制取氧气，是因为它们都含有　 　．
【答案】（1）光合作用
（2）不易溶于水
（3）氧元素
【解析】（1）根据光合作用释放氧气分析；
（2）根据氧气不易溶于水的性质分析；
（3）根据化学反应前后元素种类不变分析。
【解答】（1）自然界产生氧气的途径主要是光合作用。
（2）可用排水法收集氧气，说明氧气具有不易溶于水的性质。
（3）实验室可以用过氧化氢（）、氯酸钾（）、高锰酸钾（）等作为反应物制取氧气，是因为它们都含有氧元素。
故答案为：（1）光合作用；（2）不易溶于水；（3）氧元素。
变式3：（2023八下·富阳期末）如图所示是氧循环示意图，图中箭头表示氧的流动方向，请根据图回答：
（1）写出使大气中氧含量增加的生物生理活动作用的文字表达式　 　。该过程所产生的氧气高于植物自身　 　所消耗的氧气。
（2）A过程主要有　 　。
①生物的呼吸作用 ②各种燃烧现象 ③微生物的氧化分解
（3）在我国北方的冬天，许多树的叶子都掉光了，光合作用的能力大大下降，但是北方人并不会感到缺氧，这是因为　 　。
【答案】（1）二氧化碳＋水 有机物＋氧气；呼吸作用
（2）①②③
（3）因为氧循环是全球性的，南方温暖环境下，植物进行光合作用制造氧气，通过大气流动进入北方，所以北方的人不会感到缺氧
【解析】呼吸作用的表达式：有机物+氧气 酶 二氧化碳+水+能量
【解答】（1） 使大气中氧含量增加的生物生理活动是光合作用，文字表达式为：二氧化碳＋水 有机物＋氧气；呼吸作用；
呼吸作用会消耗氧气，因此想要释放出氧气，则光合作用产生的氧气要高于植物自身呼吸作用消耗的氧气
（2）A过程是将氧气转化成二氧化碳，①呼吸作用会消耗氧气，产生二氧化碳，①正确
②燃烧需要消耗氧气，如果是含碳的可燃物燃烧就会产生二氧化碳，②正确
③微生物的氧化分解实质为微生物的呼吸作用，消耗氧气，产生二氧化碳，③正确
故选 ①②③
（3）对流层会发生对流运动，所以氧循环是全球性的，南方温暖环境下，植物进行光合作用制造氧气，通过大气流动进入北方，所以北方的人不会感到缺氧
故答案为：（1）二氧化碳＋水 有机物＋氧气呼吸作用 （2） ①②③
（3）因为氧循环是全球性的，南方温暖环境下，植物进行光合作用制造氧气，通过大气流动进入北方，所以北方的人不会感到缺氧
考点四、自然界中的碳循环
碳循环：①CO2光合作用→有机物→植物呼吸作用→CO2
②CO2光合作用→有机物→动物呼吸作用―→体内氧化→CO2
③CO2光合作用→有机物→动植物残体→微生物的分解作用→CO2
④CO2光合作用→有机物→动植物残体→地下漫长反应→煤、石油、天然气→CO2
典例1：如图是生物圈中碳循环的示意图，下列分析不符合图中表示的信息的是(　　)
A．图中③表示的生理过程是呼吸作用
B．图中甲代表的生物是腐生细菌和真菌等微生物
C．图中①代表的生理过程是光合作用
D．在自然界中，生物遗体和排出物中的碳是不能循环利用的
【答案】D
【解析】图中：甲代表分解者--细菌和真菌， 乙代表生产者--植物，丙代表初级消费者--植食动物，丁代表次级消费者--肉食动物，①表示光合作用，②③表示呼吸作用。
【解答】A、③表示细胞利用氧，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，这个过程叫做植物的呼吸作用。该选项的分析符合图中表示的信息，不符合题意；
B、图中甲为细菌和真菌，能把动植物遗体分解成二氧化碳、水和无机盐，这些物质又能被植物吸收和利用，进而制造有机物，是生态系统中的分解者，对物质循环起着重要作用；该图中的食物链是：乙→丙→丁，所以丙是第二营养级，该选项的分析符合图中表示的信息，不符合题意；
C、①表示利用大气中的二氧化碳，所以表示光合作用，不符合题意；
D、在自然界中，碳是以二氧化碳的形式，不断地在无机环境和生物群落中循环着，符合题意。
故答案为：D。
变式1：（2024八下·浦江期末）“碳中和”是指某区域一定时间内二氧化碳排放总量与消耗总量相平衡．我国争取在2060年前实现“碳中和”目标．倡导“碳中和”有利于解决的环境问题是（　　）
A．水土流失 B．温室效应 C．臭氧空洞 D．白色污染
【答案】B
【解析】碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放“。
【解答】“碳中和”通过植树造林、节能减排等形式，实现二氧化碳“零排放“，有利于解决温室效应，故B符合题意，而A、C、D不合题意。
故选B。
变式2：（2024八下·长兴期末）随着全球气候和环境污染的日益严重，以氢能、核聚变等新能源，以及智能电网、碳捕获等绿色技术将成为应对这些问题的重要手段：
（1）绿电制绿氢是一种利用可再生能源生产氧气的技术。比如：太阳能光解水，该方法是利用光伏等可再生能源发电，将光能转化为电能，再利用电解水制取氢气，最终转化为 　 　能。
（2）低浓度瓦斯催化氧化及发电技术。实现当瓦斯浓度低于8%时，低浓度瓦斯发电机不能有效利用，进而催化氧化瓦斯(主要成分为甲烷气体)，使其在400℃以下时变成二氧化碳和水，其发生的主要化学方程式为　 　。
（3）生物质能发电之藻类发电技术。墨西哥初创公司设计出纳米技术增强型微藻生物建筑板，在排放源捕获二氧化碳流，藻类进行光合作用，实现简单的无机物制成　 　的物质转化。
（4）在日常生活中，我们可以如何践行“低碳生活”理念　 　。
【答案】（1）化学能
（2）CH4+2O2CO2+2H2O
（3）有机物
（4）略
【解析】（1）根据电解水时能量的转化分析；
（2）根据甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水分析；
（3）根据光合作用无机物转化为有机物分析；
（4）根据低碳生活符合节能、环保、减排等特点分析。
【解答】（1）利用电解水制取氢气，最终转化为化学能。
（2）甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水，方程式为 CH4+2O2CO2+2H2O 。
（3）光合作用是将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气，实现简单的无机物制成有机物的转化。
（4）共享单车出行，减少一次性餐具使用、纸张双面使用等都符合低碳生活。
故答案为：（1）化学能；（2）CH4+2O2CO2+2H2O；（3）有机物；（4）共享单车出行，减少一次性餐具使用、纸张双面使用等。
变式3：（2024八下·上城期末）我国提出2030年“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，这体现了我国主动承担应对气候变化的国际责任、推动构建人类命运共同体的责任担当。碳中和：CCUS（碳捕集、利用与封存）是国际公认的三大减碳途径之一。
（1）“碳中和”中的“碳”是指二氧化碳，该气体过度排放会引起的环境问题是　 　。
（2）碳捕集：浙江大学研发的“二氧化碳烟气微藻减排技术”，利用微藻吸收二氧化碳进行光合作用，实现固碳。请写出微藻光合作用的文字表达式　 　。
（3）碳利用：19届亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇（CH3OH）作为主火炬塔燃料。回收CO2和H2催化反应合成绿色甲醇，反应过程如下：
CO2+3H2CH3OH+H2O 2CH3OH+3O22CO2+4H2O
请解释本次亚运会所用的“绿色零碳甲醇燃料被称为“零碳”的原因　 　。
（4）碳封存：重庆合川实验基地通过将气态CO2压入地下变为液态CO2，从而实现CO2的封存。请画出压入后的微观示意图。（用“●”表示CO2分子，用横线表示挡板。）
（5）为了助力“碳中和”，你的做法是　 　（写出一条）。
【答案】（1）温室效应
（2）
（3）甲醇以二氧化碳为原料生产，消耗了二氧化碳，减少了二氧化碳的排放
（4）
（5）乘坐公共交通工具出行（合理即可）
【解析】（1）根据造成温室效应的主要气体进行分析；
（2）根据光合作用的原理分析；
（3）根据题文中两个反应方程式进行分析；
（4）根据气体被压缩后分子间距离减小进行分析；
（5）根据践行“碳中和”的方法进行分析。
【解答】（1）“碳中和”中的“碳”是指二氧化碳，该气体过度排放会引起的环境问题是温室效应；
（2）利用微藻吸收二氧化碳进行光合作用，实现固碳，微藻光合作用的文字表达式为：；
（3）根据两个反应的方程式可知，本次亚运会所用的绿色零碳甲醇燃料被称为“零碳”的原因甲醇以二氧化碳为原料生产，消耗了二氧化碳，减少了二氧化碳的排放；
（4）重庆合川实验基地通过将气态CO2压入地下变为液态CO2，从而实现CO2的封存，此过程仅仅是二氧化碳分子间距离变小，分子本身不变；压入后的微观示意图为：；
（5）为了助力“碳中和”，我们可以乘坐公共交通工具出行，少开私家家，减少使用一次性筷子等。
故答案为：（1）温室效应；（2）；（3）甲醇以二氧化碳为原料生产，消耗了二氧化碳，减少了二氧化碳的排放；（4）；（5）乘坐公共交通工具出行（合理即可）。
1．我国在2060年要实现“碳中和”目标。即通过新能源开发利用、节能减排、植树造林等形式，减少人类生产生活中产生的二氧化碳，达到相对“零排放”目的。下列措施有助于降低碳排放的是（　　）
A．肆意焚烧田间秸秆 B．推广使用太阳能灶
C．使用大排量燃油车出行 D．直接排放工业废气
【答案】B
【解析】根据减少二氧化碳排放量，有助于保护环境，可以实现“碳中和”目标进行分析。
【解答】A.露天焚烧农作物秸秆，燃烧的过程中会有二氧化碳生成，不利于环境的保护，不能实现“碳中和”目标，故A错误；
B.推广使用太阳能等清洁能源，可以减少化石燃料的燃烧，可以减少二氧化碳排放量，有助于保护环境，可以实现“碳中和”目标，故B正确；
C.使用大排量燃油车，增加了汽油的用量，增加了二氧化碳排放量，不能实现“碳中和”目标，故C错误；
D.直接排放工业废气，会破坏环境，也不能实现“碳中和”目标，故D错误。故选D。
2．从物质循环的观点看，人体中的碳元素，究其根源是来自(　　)
A．非生物界中循环的碳 B．大气中二氧化碳中的碳
C．食物中有机物里的碳 D．燃料中的碳
【答案】B
【解析】人体中的元素大多来自于食物，食物中含有大量人体所需要的元素，比如碳元素。
【解答】食物中的碳从表面上看是来自于植物进行光合作用产生的有机物中的，那有机物中的碳其实来源于光合作用的原料二氧化碳，B符合题意。
3．下列关于“碳循环”和“氧循环”的说法中，不正确的是（　　）
A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指碳元素
B．微粒观：化石燃料的燃烧会使自然界中的氧原子总数减少
C．平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定
D．守恒观：碳、氧循环过程中各元素质量守恒
【答案】B
【解析】A、根据碳氧循环指的是碳、氧元素分析；
B、根据化学反应前后原子种类和个数不变分析；
C、根据碳氧循环有利于维持氧气和二氧化碳的相对稳定分析；
D、根据化学变化遵循质量守恒定律分析。
【解答】A、每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指碳元素，不符合题意；
B、化学反应前后原子种类和个数不变，化石燃料的燃烧不会使自然界中氧原子总数减少 ，符合题意；
C、碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 ，不符合题意；
D、化学变化遵循质量守恒定律，碳、氧循环过程中各元素质量守恒 ，不符合题意；故选B。
4．如图所示为自然界中碳—氧循环简图。下列说法错误的是（　　）
A．从分类的角度看，CO2属于氧化物，Y属于有机物
B．从平衡的角度看，大气中二氧化碳和氧气含量基本不变
C．从能量的角度看，两种循环都只涉及化学能转化为内能
D．从微观的角度看，两种循环不会使自然界中的氧原子总数增加
【答案】C
【解析】A.根据物质的分类来分析；
B.根据碳-氧循环的意义来分析；
C.根据能量转化来分析；
D.根据质量守恒定律来分析
【解答】A.二氧化碳是由碳、氧两种元素组成的化合物，属于氧化物；二氧化碳与水在光照的条件下在叶绿体内合成葡萄糖并释放氧气，则Y是葡萄糖，葡萄糖属于有机物，故A正确不合题意；
B.碳循环和氧循环维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，故B正确不合题意；
C.植物的光合作用是把二氧化碳和水在光照的条件下反应生成氧气和葡萄糖的过程，该过程中是将太阳能转化为化学能，故C错误符合题意；
D.由质量守恒定律可知，两种循环不会使自然界中的氧原子总数增加，故D正确不合题意。
故选C。
5．将一盆绿色植物放在一个透明密闭的玻璃容器内，置于光照下，利用传感器测量容器内的浓度变化，如图所示。下列说法错误的 (　　)
A．AB段CO2浓度下降，植物呼吸作用强度小于光合作用强度
B．BC段CO2浓度上升，植物呼吸作用强度大于光合作用强度
C．实验进程中的t1时刻，该植物体内有机物的质量最少
D．t2时刻植物体内的有机物质量较t0时刻高
【答案】C
【解析】光合作用是指植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，植物通过光合作用制造的有机物来构建自身的各个组成部分。呼吸作用是指细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程。
【解答】A、光合作用消耗二氧化碳，呼吸作用释放二氧化碳，AB段由于光合作用强度大于呼吸作用强度，所以CO2浓度下降，不符合题意；
B、从T1开始，BC段CO2浓度上升，原因是呼吸作用强度大于光合作用强度，释放的二氧化碳逐渐增多，不符合题意；
C、图中从T0-T1开始绿色植物光合作用的强度大于呼吸作用，有机物得以积累，实验进程中的T1时刻，光合作用的强度与呼吸作用强度相同，该植物体内有机物重量最多，符合题意；
D、从T1开始，曲线表示的二氧化碳浓度上升的主要原因是绿色植物呼吸作用的强度大于光合作用强度，由于C点低于A点，所以T2时刻植物的有机物重量较T0时刻高，不符合题意。
故答案为：C。
6．植物的光合作用将光能转化为　 　能，如图两条曲线分别表示某植株一昼夜内光合作用和呼吸作用强度随时间的变化情况。据图分析，a、b、c三点中植物呼吸作用积累有机物最多的是　 　点。
【答案】化学；c
【解析】（1）植物的光合作用是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的有机物中的过程；呼吸作用的公式：有机物+氧→二氧化碳+水+能量，释放出大量的能量。
（2）光合作用必须在光下才能进行，图中曲线光合作用只有在6～18点的白天进行；曲线呼吸作用在一天中变化不大。
【解答】植物的光合作用将光能转化为化学能，如图两条曲线分别表示某植株一昼夜内光合作用和呼吸作用强度随时间的变化情况。据图分析，傍晚时分，由于持续了一天的光合作用，制造了大量的有机物，所以c点积累的有机物最多。
7．“碳达峰”指CO2排放量不再增加，“碳中和”指CO2排放量与减少量相等。我国科研人员利用二氧化碳、氢气等物质合成了葡萄糖和脂肪酸，大致原理如图所示。
这一技术如果能应用和推广，将“工厂化”地吸收和利用二氧化碳，有效助力“碳达峰”“碳中和”目标的实现。回答下列问题。
（1）利用二氧化碳最终合成葡萄糖和脂肪酸的过程类似于绿色植物的　 　（填“呼吸作用”“光合作用”或“蒸腾作用”）；
（2）下列做法有助于实现“碳达峰”和“碳中和”目标的是____（填序号）。
A．植树造林 B．少用一次性筷子 C．提倡绿色出行
【答案】（1）光合作用
（2）A；B；C
【解析】（1）根据绿色植物的光合作用分析。
（2）根据有助于实现“碳达峰"和“碳中和”目标的措施分析。
【解答】（1）绿色植物的光合作用是将二氧化碳和水转化为有机物和氧气，因此题述过程类似于绿色植物的光合作用。
（2）植树造林、少用一次性筷子可以加大二氧化碳的吸收量，降低大气中二氧化碳的浓度，A、B有助于实现“碳达峰”和“碳中和”目标；
提倡绿色出行可以减少化石燃料的使用，从而减少二氧化碳的排放，C有助于实现“碳达峰"和“碳中和”目标。
故答案为：ABC。
8.下图所示装置用于测定蝗虫呼吸作用的速率，图中的NaOH溶液能够充分吸收瓶中的CO2，据图回答问题。(实验装置足以维持实验期间蝗虫的生命活动，瓶口密封)
（1）该装置可测定的是蝗虫呼吸作用过程中吸收O2的速率还是释放CO2的速率 　 　。
（2）15 min后，U形管左右两侧的管内液面位置有何改变 　 　。
【答案】（1）吸收O2的速率 （2）左边上升，右边下降
【解析】呼吸作用：
【解答】（1） 蝗虫呼吸作用会吸收氧气释放二氧化碳，而装置中NaOH溶液能够充分吸收瓶中的CO2 ，导致装置内的气压降低，因此可以通过吸收氧气的多少来测定蝗虫的呼吸作用速率。故填 吸收O2的速率 。
（2）15 min后，A瓶由于蝗虫进行呼吸作用，消耗了装置内的氧气，导致A瓶气压降低，B瓶中是死去的蝗虫，不进行呼吸作用，装置内的气压保持不变，因此会大于A瓶中的其他，故U形管管内液面左边上升，右边下降。故填左边上升，右边下降 。
故答案为：（1）吸收O2的速率 （2）左边上升，右边下降
9.兴趣小组的同学设计了如图所示实验探究种子的呼吸作用小欢认为：可根据装置①②实验前后质量的变化情况判断种子是否进行了呼吸作用。
小乐认为：可根据装置①②中红色水滴的移动情况，判断种子是否进行了呼吸作用
（1）将种子消毒后再进行实验，其目的是　 　。
（2）判断小欢的观点是否正确并说明理由。　 　。
（3）静置一段时间后，①中红色水滴会向右移动，是因为试管内的　 　（填写化学式）减少，而导致试管内气压减小的缘故。
【答案】（1）防止种子外的微生物呼吸作用对本实验的影响
（2）能，因为呼吸作用消耗氧气，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收了，所以试管中的气压会变小，所以红色水滴会移动；煮熟的种子属于死的种子，不会进行呼吸作用；
（3）氧气
【解析】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）将种子消毒后再进行实验，其目的是防止种子外的微生物呼吸作用对本实验的影响
（2）判断小欢的观点是否正确并说明理由。 能，因为呼吸作用消耗氧气，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收了，所以试管中的气压会变小，所以红色水滴会移动；煮熟的种子属于死的种子，不会进行呼吸作用；
（3）静置一段时间后，①中红色水滴会向右移动，是因为试管内的氧气减少，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收的，而导致试管内气压减小的缘故。
故答案为：（1）防止种子外的微生物呼吸作用对本实验的影响（2）能，因为呼吸作用消耗氧气，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收了，所以试管中的气压会变小，所以红色水滴会移动；煮熟的种子属于死的种子，不会进行呼吸作用；（3）氧气
10.下图所示的实验，可以用来证明植物的呼吸过程中所产生的一种气体。其中A 装置中的NaOH 溶液能除去空气中的二氧化碳，请回答下列问题。
(1)B 瓶中石灰水的作用是　 　
(2)C 处用不透光的玻璃罩罩住植物的目的是　 　.
(3)D 处石灰水的作用是　 　
【答案】检验通入的空气中是否还有二氧化碳；防止植物光合作用干扰实验；检验植物呼吸作用的产物是否有二氧化碳
【解析】（1）因为空气中的二氧化碳气体可与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故A瓶中溶液的作用是除去空气中的二氧化碳气体；因为二氧化碳可与石灰水（氢氧化钙）反应，生成碳酸钙沉淀，故如有沉淀生成，说明空气中的二氧化碳没有除尽，如果没有沉淀生成，则说明二氧化碳已除尽；
（2）C处用不透光的玻璃罩罩住植物，植物就不受光照，用来证明植物的呼吸过程中所产生的一种气体，而不是光合作用产生的；
（3）若B处石灰水不变浑浊，而D处的石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳气体。
【解答】(1) A瓶中的氢氧化钠溶液是除去二氧化碳气体，则B瓶中石灰水的作用是：检验通入的空气中是否还有二氧化碳。
(2) 植物进行光合作用要在光照条件下，所以C处用不透光的玻璃罩罩住植物的目的是防止植物光合作用干扰实验。
(3)进入装置C中的气体无二氧化碳，所以D处石灰水的作用是检验植物呼吸作用的产物是否有二氧化碳。
11．某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室，如图甲 缓冲液的作用是保持小室内的( 浓度恒定)。将该装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜小室内植物氧气释放速率的变化，得到如图乙所示曲线。请回答下列问题：
（1）一昼夜中小室内氧气浓度最高的是　 　(填字母)点。
（2）请解释14时氧气释放速率降低的原因：　 　。
（3）若从6时开始实验，初始液滴位置为0，一段时间后观察到A装置中液滴移动到如图甲所示位置，那么产生此结果的原因是　 　，使消耗的氧气大于产生的氧气，小室内压强减小。
【答案】（1）g
（2）气温过高，叶片气孔关闭，二氧化碳吸收量减少
（3）光合作用强度小于呼吸作用强度
【解析】光合作用与呼吸作用的区别与联系：
区 别 光 合 作 用 呼 吸 作 用
气 体 吸收二氧化碳，放出氧 吸收氧，放出二氧化碳
部 位 在含有叶绿体的细胞中进行 在所有活细胞的线粒体中进行
条 件 在有光时才能进行(白天) 有光无光都能进行（白天、晚上）
原 料 二氧化碳和水 有机物和氧气
产 物 有机物和氧 二氧化碳、水和能量
物质和能量的转化（实质） 制造有机物，储存能量 分解有机物，释放能量
联 系 光合作用为呼吸作用提供了分解的有机物和氧气；呼吸作用为光合作用提供了所需的二氧化碳和生命活动所需的能量。
【解答】（1）由图乙可知，植物在c～g段光合作用强度大于呼吸作用，表现为向外界释放氧气，g点后开始从外界吸收氧气，因此一昼夜中小室内氧气浓度最高的是g点。
（2）影响光合作用的环境因素主要有光照强度、温度、二氧化碳浓度等。据图可知，二氧化碳缓冲液能维持密闭容器二氧化碳的稳定，因此影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是光照强度、温度。e点中午气温过高，叶片气孔关闭，CO2吸收减少，导致光合作用速率略有下降，释放的氧气降低。
(3)若从6时开始实验，初始液滴位置为0，此时没有光照，植物不能进行光合作用，进行呼吸作用消耗氧气，导致装置内气压下降，在大气压的作用下液滴向左移动。
12．如图甲，智能温室大棚能自动控制大棚内的温度、CO2浓度、光照强度等条件，以满足大棚内作物生长发育的需求。乙图表示大棚内A、B两种植物的光合速率(用CO2吸收量表示)与光照强度的关系曲线。请分析回答：
（1）大棚内壁上经常出现小水珠，这些小水珠主要来自于植物的　 　作用。
（2）植物A的光合作用开始于　 　(选填“d点前”、“d点"或“d点后”)。
（3）若不考虑温度对呼吸作用的影响，则当光照强度为f时，单位时间内，光合作用合成的有机物是植物　 　(选填“多于”、“等于”或“少于”)植物B．
【答案】（1）蒸腾（2）d点前（3）多于
【解析】（1）植物大部分水分用于蒸腾作用。
（2）植物有光照时就开始有有光合作用。
（3）CO2吸收量为光合作用吸收的二氧化碳和呼吸作用释放的二氧化碳的差值。
【解答】（1）植物大部分水分用于蒸腾作用。蒸腾作用散失的水分，液化后变成小水滴。 这些小水珠主要来自于植物的蒸腾作用。
（2）有光照时就开始有有光合作用，d点前就已经有光照，所以植物A的光合作用开始于d点前 。
（3）CO2吸收量为光合作用吸收的二氧化碳和呼吸作用释放的二氧化碳的差值。A呼吸作用产生二氧化碳更多，最后CO2吸收量相同，所以A光合作用合成的有机物更多。
13．为了探究植物的光合作用，“未来科学家”小组同学取如图所示的银边天竺葵进行以下实验研究：
步骤1：把一盆银边天竺葵放入不透光的黑纸箱中一昼夜。
步骤2：选取生长旺盛的叶片M、N作如图处理。叶片M的部分绿色部分C处用圆黑纸片上下两面遮光处理。叶片N用放有碱石灰的透明塑料袋包裹严密．
步骤3：在阳光下照射4小时左右，取下叶片M和N放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热10分钟。
步骤4：取出叶片M和N，用清水漂洗后放在白瓷盘中，将叶片展开铺平，用1∶10的碘酒稀释液均匀地滴在两片叶片上。过一会儿可以观察到：
①叶片M的B处变蓝色，A、C处均不变蓝色；
②叶片N不变蓝色。
回答下列问题：
（1）实验取材选用银边天竺葵是为了探究　 　。
（2）实验中酒精的作用是　 　。
（3）实验中检验是否有淀粉生成的目的是　 　。
（4）本实验没有探究的光合作用中的问题是____。
A．光合作用的原料需要水 B．光合作用的条件是光照
C．光合作用需要叶绿体 D．光合作用生成淀粉
E．光合作用能制造氧气 F．光合作用需要二氧化碳
【答案】（1）光合作用是否需要叶绿体
（2）去除叶片中的叶绿素，便于观察叶片的变色情况
（3）判断有无进行光合作用
（4）A；E
【解析】光合作用的条件是光和叶绿体，原料是水和二氧化碳。
【解答】（1）银边天竺葵的银边部分不含叶绿体，可以与叶片其他部分形成对照，来探究光合作用是否需要叶绿体。
（2）酒精能溶解叶片中的叶绿素，避免对检验淀粉观察结果的影响。
（3）实验中光合作用的发生是通过产物淀粉来判断的。
（4）实验中未设计有无水的变量，也未检验反应是否产生氧气，所以没有探究的是A和E。
14．小嘉利用如图装置探究光照强度对植物光合作用的影响，使用的工具有：刻度尺、计时器、记号笔等。实验在暗室中进行，其中CO2缓冲液可维持装置内CO2浓度恒定。
①按图组装实验仪器，并检查装置的气密性。
②用记号笔标记红色水滴的初始位置，移动滑动变阻器滑片到某位置，闭合开关，并用计时
器开始计时。
③10分钟后，用刻度尺测量并记录红色水滴移动的距离，重复3次取平均值。
④分别调节LED灯到玻璃容器的距离为30厘米、45厘米，重复步骤②③，数据如表。
LED灯到玻璃容器的距离/cm 红色水滴移动的距离/cm
第一次 第二次 第三次 平均值
15 7.2 7.0 7.4
30 4.1 4.3 4.0
45 3.2 3.2 3.1
（1）实验中采用LED冷光源替换普通白炽灯泡，可以避免　 　对实验结果的影响。
（2）实验中除改变LED灯到玻璃容器的距离外，还可以通过　 　来调节光照强度。
（3）分析比较数据，可初步得出的实验结论：　 　。
【答案】（1）温度
（2）移动滑动变阻器
（3）在一定光照范围内，随着光照强度的增强，光合作用逐渐增强
【解析】（1）根据两种灯泡能量转化的不同分析；
（2）光源的亮度与通过它的电流大小有关，即电流越大，则亮度越大；
（3）在实验中，LED灯到玻璃容器的距离越小，则光照强度越大，而光合作用越强，则相同时间内消耗二氧化碳的质量越大，红色水滴移动的距离越大，据此结合数据描述结论即可。
【解答】（1）LED冷光源将电能转化为光能，而普通白炽灯泡将电能转化为光能和热能，因此后者对引起周围环境温度的升高，则：实验中采用LED冷光源替换普通白炽灯泡，可以避免温度对实验结果的影响。
（2）根据图片可知，闭合开关后，冷光源和变阻器串联，则变阻器的阻值越小，通过光源的电流越大，则亮度越高，那么：实验中除改变LED灯到玻璃容器的距离外，还可以通过移动滑动变阻器来调节光照强度。
（3）根据表格数据可知，LED冷光源到玻璃容器的距离越小，则相同时间内红色水滴移动的距离越大，那么得到结论：在一定光照范围内，随着光照强度的增强，光合作用逐渐增强。
15．小科通过以下实验验证外界因素对植物光合作用的影响。
【实验器材】吸管、菠菜、注射器、烧杯、LED灯（冷光源）、刻度尺。
【实验步骤】
①用吸管在长势良好且一致的菠菜叶片上打孔（如图甲），取30个叶圆片；
②将叶圆片置于注射器中，吸取30毫升水，用手堵住注射器小孔，拉动活塞，反复8次，使叶圆片内气体逸出；
③将叶圆片取出放入含有CO2释放剂的烧杯中，叶圆片沉于底部：
④把LED灯放置在离烧杯10厘米处照射（如图乙），10分钟后统计烧杯中叶圆片浮起的数量，重复三次实验取平均值。
⑤改变LED灯与烧杯的距离为15厘米、20厘米，重复上述实验。
烧杯 叶圆片/片 烧杯离光源距离/厘米 温度/摄氏度 浮起的叶圆片平均数/片
甲 10 10.0 25 6.55
丙 10 20.0 25 2.95
【原理解释】原来沉在水底的叶圆片，因为进行光合作用产生氧气，氧气附着在叶圆片上，使叶圆片受到的浮力变大，当浮力大于叶圆片的重力，叶圆片上浮。
（1）实验中还缺少的测量工具是　 　。
（2）小科是通过　 　来判断光合作用的强弱。
（3）分析实验数据，可得出的结论是　 　。
（4）实验前需不需要对菠菜进行暗处理并说明理由　 　。
【答案】（1）秒表
（2）叶圆片浮起的数量
（3）光源距离越近，光合作用的强度越大
（4）不需要；光合作用产生的氧气不在植物体内积存
【解析】对照实验是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外，其他条件都相同的实验，这个不同的条件，就是唯一变量。 一般的对实验变量进行处理的，就是实验组，没有对实验变量进行处理的就是对照组。 为确保实验组、对照组实验结果的合理性，对影响实验的其他相关因素应设置均处于相同且理想状态，这样做的目的是控制单一变量，便于排除其它因素对实验结果的影响和干扰。 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
【解答】（1）实验中，除用刻度尺测量LED灯与烧杯的距离外；在统计叶圆片浮起的数量时，需要用到计时工具，例如秒表。
（2）原来沉在水底的叶圆片，因为进行光合作用产生氧气，氧气附着在叶圆片上，使叶圆片受到的浮力变大，当浮力大于叶圆片的重力，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时间越短，相同时间，叶圆片浮起的数量也越多；因此，小科是通过叶圆片浮起的数量来判断光合作用的强弱。
（3）由表中实验数据可知：烧杯离光源距离越近，浮起的叶圆片平均数越多，说明光合作用越强；烧杯离光源距离越远，浮起的叶圆片平均数越少，说明光合作用越弱。由此得出的结论是：光源距离越近，光合作用的强度越大。
（4）光合作用产生的氧气随时通过气孔排出植物体，并不在植物体内积存；因此，实验前不需要对菠菜进行暗处理。
（1）实验中，除用刻度尺测量LED灯与烧杯的距离外；在统计叶圆片浮起的数量时，需要用到计时工具，例如秒表。
（2）光合作用越强，光合作用产生的氧气越多，叶圆片浮起的数量也越多；因此，小科是通过叶圆片浮起的数量来判断光合作用的强弱。
（3）由表中实验数据可知：烧杯离光源距离越近，浮起的叶圆片平均数越多，说明光合作用越强；烧杯离光源距离越远，浮起的叶圆片平均数越少，说明光合作用越弱。由此得出的结论是：光源距离越近，光合作用的强度越大。
（4）光合作用产生的氧气随时通过气孔排出植物体，并不在植物体内积存；因此，实验前不需要对菠菜进行暗处理。
16．温室效应加剧引起的气候异常变化是人类面临的全球性问题。我国由此提出”碳达峰”和”碳中和”目标，体现了中国的大国责任与担当。如图是“生物圈碳一氧平衡”示意图，据图回答下列问题。
（1）“碳达峰”与”碳中和”中的“碳”指的物质是　 　。
（2）图中B所代表的生理活动是　 　。
（3）生活中良好的行为习惯也有助于完成”碳中和”目标。下列做法合理的是______(填字母)。
A．外出时多步行或骑自行车 B．产生纸质垃圾时焚烧处理
C．使用可循环的布袋购物 D．植树造林，美化环境
（4）以下叙述不符合事实的是______(填字母)。
A．碳-氧平衡是指生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡
B．碳--氧平衡是指生物圈中二氧化碳和氧气各占50%
C．人类生活和工业生产加剧了生物圈中二氧化碳的排放
D．植物的光合作用吸收二氧化碳，有利于生物圈中的碳一氧平衡
（5）2022年4月28日我国科学家在国际学术期刊《自然-催化》上发表成果——通过电催化与生物合成相结合，成功以二氧化碳和水为原料合成了葡萄糖和脂肪酸，为人工和半人工合成”粮食”提供了新路径，同时也有助于减缓温室效应。假设二氧化碳合成葡萄糖时碳元素的转化率为100%，合成3.6千克葡萄糖(C6H12O6)可以吸收　 　千克二氧化碳。
【答案】（1）二氧化碳或CO2
（2）呼吸作用
（3）A；C；D
（4）B
（5）5.28
【解析】大自然中氧气的含量会由于生物的呼吸作用和物质的燃烧等减少，但又会随植物的光合作用而增加，周而复始地进行循环。碳是构成生物的基本元素之一，自然界中的碳以单质或化合物的形式存在。大气中碳的气态化合物主要是二氧化碳，碳在自然界也是可以循环的。在自然界中，氧循环与碳循环有着密切的联系。通过氧循环和碳循环，保持了大气中氧气和二氧化碳含量的相对恒定，维持了整个生物圈中的碳——氧平衡。
【解答】（2）图中B活动氧气进入生物，二氧化碳进入环境，由此可知，该生理活动是呼吸作用。
（3）A、外出时多步行或骑自行车，可以减少二氧化碳的产生与排放，符合题意；
B、产生纸质垃圾时焚烧处理，会产生更多的二氧化碳，不利于完成碳中和，不符合题意；
C、使用可循环的布袋购物，可以减少二氧化碳的产生与排放，符合题意；
D、植树造林，美化环境，可以增加二氧化碳的吸收，符合题意；
故答案为：ACD。
（4）A、碳-氧平衡是指生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡，故A符合事实，B不符合事实；
C、人类生活和工业生产加剧了生物圈中二氧化碳的排放，符合事实；
D、植物的光合作用吸收二氧化碳，有利于生物圈中的碳一氧平衡，符合事实；
故答案为：B。
（5）碳元素的质量为，得y=5.28kg。
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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