Lý thuyết KHTN 9 Bài 32 (Cánh diều): Nguồn carbon. Chu trình carbon. Sự ấm lên toàn cầu

Lý thuyết KHTN 9 Bài 32: Nguồn carbon. Chu trình carbon. Sự ấm lên toàn cầu

I. CARBON VÀ CHU TRÌNH CARBON

1. Dạng tồn tại của nguyên tố carbon

So với các nguyên tố hoá học khác, carbon có trong thành phần của nhiều chất hơn cả.

- Ở dạng đơn chất, carbon tạo nên các loại than, kim cương có trong vỏ Trái Đất.

- Ở dạng hợp chất, carbon tồn tại phổ biến trong:

+ Oxide như carbon dioxide trong bầu khí quyển và thuỷ quyển.

+ Các muối carbonate, hydrocarbon,… trong vỏ Trái Đất.

+ Chất béo, tinh bột, amino acid,… trong vật sống.

2. Phản ứng cháy của các chất chứa carbon

- Phản ứng đốt cháy các chất chứa carbon (than, hydrocarbon,…) toả ra nhiệt lượng khá lớn. Sản phẩm của các phản ứng này thường là carbon dioxide hoặc hỗn hợp carbon dioxide và hơi nước.

Ví dụ:

$\begin{array}{l}C+O_2\stackrel{t^{°}}{\to }C{O}_2\\ 2C{H}_4+4O_2\stackrel{t^{°}}{\to }2C{O}_2+4H_{2}O\end{array}$

- Tuy nhiên, khi đốt cháy nhiên liệu hoá thạch trong điều kiện thiếu oxygen dễ tạo thành carbon monooxide, là một khí không màu, không mùi nhưng rất độc.

Ví dụ:

$\begin{array}{l}2C+O_2\stackrel{t^{°}}{\to }2CO\\ 2C{H}_4+3O_2\stackrel{t^{°}}{\to }2CO+4H_{2}O\end{array}$

3. Chu trình carbon

- Chu trình carbon là quá trình trao đổi nguyên tố carbon giữa sinh vật, khí quyển, thạch quyển và thuỷ quyển.

- Biểu hiện rõ nhất của chu trình này là sự lặp đi, lặp lại các quá trình hấp thụ nguyên tố carbon ở dạng CO₂ từ khí quyển, sau đó phát thải nguyên tố carbon vào bầu khí quyển cũng ở dạng khí CO₂. Vì vậy, CO₂ đóng vai trò là chất trong nguyên tố carbon chủ yếu trong chủ trình carbon.

Quá trình hấp thụ nguyên tố ở dạng khí CO₂

CO₂ được thực vật trên mặt đất và trong đại dương hấp thụ để tạo thành các hợp chất của carbon trong thực vật bằng quá trình quang hợp. Đây là nguồn dinh dưỡng để tạo thành các hợp chất của carbon trong động vật. Khi sinh vật (thực vật và động vật) bị vùi lấp, các hợp chất này bị phân huỷ thành muối carbonate và nhiên liệu hoá thạch,… Ngoài ra, còn một phần CO₂ hoà tan trong nước biển, sông hồ,…

Quá trình phát thải nguyên tố carbon ở dạng khí CO₂

Quá trình hô hấp của con người và động vật, quá trình con người đốt nhiên liệu, nung các muối carbonate (như calcium carbonate trong đá vôi),… đều phát thải khí CO₂ vào bầu khí quyển.

II. SỰ ẤM LÊN TOÀN CẦU

1. Nguồn gốc của methane trong khí quyển

- Có hai nguồn gốc chính về sự có mặt của methane trong khí quyển.

Nguồn gốc tự nhiên

- Methane tạo thành từ sự phân huỷ tự nhiên của xác sinh vật,… trong điều kiện thiếu không khí.

- Methane từ lòng đất đi vào khí quyển do sự biến động của vỏ Trái Đất, như động đất.

Nguồn gốc nhân tạo

- Quá trình khai thác dầu mỏ, khí mỏ dầu và khí thiên nhiên làm phát tán một lượng methane vào không khí.

- Quá trình con người ủ chất thải động vật và rác thải trong điều kiện thiếu không khí để sản xuất phân bón hữu cơ tạo ra một lượng methane phát tán vào không khí.

Tác động của carbon dioxide và methane

Carbo dioxide và methane trong khí quyển ngăn cản sự bức xạ năng lượng nhiệt từ Trái Đất vào vũ trụ, gây nên hiệu ứng nhà kính. Từ đó dẫn đến sự ấm lên trên toàn cầu.

2. Hạn chế tác động của sự ấm lên toàn cầu

Biểu hiện của sự ấm lên toàn cầu

Từ năm 1750 đến đầu thế kỉ XXI, trong bầu khí quyển, nồng độ khí carbon dioxide tăng 1,5 lần, nồng độ khí methane tăng hơn 2 lần, làm cho nhiệt độ trung bình của Trái Đất tăng hơn 1,1^oC. Đặc biệt, chỉ trong 20 năm đầu thế kỉ XXI, nhiệt độ trung bình của Trái Đất đã tăng khá nhanh, xấp xỉ 0,61^oC.

Tác động của sự ấm lên toàn cầu

Sự ấm lên toàn cầu:

- Gây nên hiện tượng thời tiết cực đoan: nắng nóng và mưa lũ bất thường.

- Làm cho mực nước biển, nước sông dâng cao do sự tan nhanh của băng ở vùng Bắc Cực và Nam Cực.

- Làm biến đổi môi trường sống của thực vật, động vật theo hướng tiêu cực.

- Làm tăng chi phí bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khoẻ của con người.

Một số biện pháp hạn chế sự ấm lên toàn cầu

Về nguyên tắc, để hạn chế sự ấm lên toàn cầu cần giảm thiểu các quá trình tạo và phát thải carbon dioxide, methane. Từ đó, cần phải:

- Giáo dục pháp luật bảo vệ môi trường cho mọi công dân.

- Giảm sử dụng nguồn năng lượng hoá thạch bằng cách tăng cường sử dụng phương tiện giao thông công cộng, sử dụng xe điện, xe đạp, đi bộ,…

- Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng từ gió, từ Mặt Trời,… để thay thế nguồn năng lượng hoá thạch.

- Trồng rừng và bảo vệ rừng nhằm tăng lượng cây xanh hấp thụ carbon dioxide.

- Nghiên cứu cách lưu trữ, xử lí carbon dioxide và khí methane để giảm việc phát thải chúng vào môi trường.

Trắc nghiệm: Nguồn carbon. Chu trình carbon. Sự ấm lên toàn cầu

Câu 1: Dạng tồn tại của carbon trong tự nhiên ở dạng đơn chất là

A. than, kim cương.

B. than, khí carbonic.

C. đá vôi.

D. carboxylic acid.

Câu 2: Trong chu trình carbon, CO₂ trong tự nhiên từ môi trường ngoài vào cơ thể sinh vật nhờ quá trình nào?

A. Hô hấp của sinh vật.

B. Quang hợp của cây xanh.

C. Phân giải chất hữu cơ.

D. Khuếch tán.

Câu 3: CO₂ từ sinh vật được trả lại môi trường thông qua quá trình nào?

A. Quang hợp.

B. Hô hấp.

C. Phân giải xác động vật, thực vật.

D. Hô hấp, phân giải xác động vật, thực vật.

Câu 4: Sản phẩm cháy khi đốt các hợp chất chứa carbon thường chứa

A. NO, CO₂.

B. H₂O.

C. CO, CO₂.

D. CO, CO₂, H₂.

Câu 5: Chất mang nguyên tố carbon trong suốt chu trình carbon là

A. CO₂.

B. CO.

C. CaCO₃.

D. C.

Câu 6: Nguyên nhân nào không làm gia tăng hàm lượng khí CO₂ trong khí quyển?

A. Phá rừng đầu nguồn.

B. Đốt nhiên liệu hóa thạch.

C. Phát triển sản xuất công nghiệp và giao thông vận tải.

D. Sử dụng năng lượng tái tạo thay cho nhiên liệu hóa thạch.

Câu 7: Khí chủ yếu gây hiện tượng hiệu ứng nhà kính là

A. carbon monoxide và methane.

B. carbon dioxide và methane.

C. oxygen và methane.

D. nitrogen và carbon dioxide.

Câu 8: Tác động trực tiếp của hiện tượng hiệu ứng nhà kính là

A. tan băng ở hai cực Trái Đất.

B. mực nước biển dâng cao.

C. nhiệt độ toàn cầu nóng lên.

D. xâm nhập mặn sâu vào nội địa hơn.

Câu 9: Hoạt động hạn chế sự ấm lên toàn cầu không phải là

A. tiết kiệm điện, nước.

B. trồng nhiều cây xanh.

C. nghiên cứu cách lưu trữ, xử lí carbon dioxide và methane.

D. khai thác tài nguyên.

Câu 10: Hậu quả của việc gia tăng nồng độ CO₂ trong khí quyển là

A. làm cho bức xạ nhiệt trên Trái Đất dễ dàng thoát ra ngoài vũ trụ.

B. tăng cường chu trình carbon trong hệ sinh thái.

C. kích thích quá trình quang hợp của cây xanh.

D. làm cho Trái Đất nóng lên, gây thêm nhiều thiên tai.

Câu 11: Phát biểu dưới đây đúng hay sai?

Câu 12: Các nhận định sau đây đúng hay sai?

Câu 13: Bình “ga” loại 12 cân sử dụng trong hộ gia đình Y có chứa 12 kg khí hóa lỏng (LPG) gồm propane (C₃H₈) và butane (C₄H₁₀) với tỉ lệ thể tích tương ứng là 30 : 70. Khi được đốt cháy hoàn toàn, 1 mol propane (C₃H₈) tỏa ra nhiệt lượng là 2220 kJ và 1 mol butane (C₄H₁₀) tỏa ra lượng nhiệt là 2850 kJ. Trung bình, nhiệt lượng tiêu thụ từ đốt khí “ga” của hộ gia đình Y là 12.000 kJ/ngày và hiệu suất sử dụng nhiệt là 70%. Trung bình gia đình Y trả bao nhiêu tiền ga trong 1 tháng (30 ngày), biết giá bình “ga” là 360.000 đồng.

Đáp án: ……………………………………………………………………………

Câu 14: Theo một công bố, năm 2022 mỗi người Việt Nam trung bình thải ra 2,3 tấn CO₂ mỗi năm. Theo một công bố khác thì trung bình mỗi cây bạch đàn lâu năm có khả năng lưu trữ 167 kg CO₂ mỗi năm. Tính đến 2024, dân số Việt Nam ước tính khoảng 99 triệu người. Hãy cho biết cần trồng bao nhiêu cây bạch đàn để hấp thụ và lưu trữ lượng CO₂ mà toàn bộ dân số Việt Nam phát thải từ quá trình sinh hoạt và sản xuất trong năm 2025.

Đáp án: ……………………………………………………………………………

Câu 15: Đốt cháy hoàn toàn 1 tấn than (chứa 98% carbon) sẽ phát thải ra môi trường bao nhiêu khí carbon dioxide?

Đáp án: ……………………………………………………………………………