Sách bài tập KHTN 9 Bài 35 (Kết nối tri thức): Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn carbon. Chu trình carbon và sự ấm lên toàn cầu

Giải SBT KHTN 9 Bài 35: Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn carbon. Chu trình carbon và sự ấm lên toàn cầu

Bài 35.1 trang 93 Sách bài tập KHTN 9: Nguồn nhiên liệu nào sau đây không phải là nhiên liệu hoá thạch?

A. củi gỗ.

B. than đá.

C. dầu mỏ.

D. khí thiên nhiên.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Nhiên liệu hoá thạch gồm than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên.

Bài 35.2 trang 93 Sách bài tập KHTN 9: Khí methane không có nguồn gốc nào sau đây?

A. Các quá trình biến đổi sinh học và địa chất.

B. Quá trình quang hợp.

C. Quá trình phân huỷ chất hữu cơ.

D. Quá trình chưng cất dầu mỏ.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Khí methane có nguồn gốc từ các quá trình biến đổi sinh học và địa chất; quá trình phân huỷ chất hữu cơ, quá trình chưng cất dầu mỏ.

Bài 35.3 trang 93 Sách bài tập KHTN 9: Để hạn chế sử dụng nhiên liệu hoá thạch, người ta không thực hiện hoạt động nào sau đây?

A. Thay xe chạy xăng bằng xe chạy dầu.

B. Tăng cường đi lại bằng xe bus.

C. Sử dụng điện gió, điện mặt trời.

D. Ưu tiên sử dụng xăng sinh học.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Để hạn chế sử dụng nhiên liệu hoá thạch, người ta thực hiện hoạt động như tăng cường đi lại bằng xe bus, sử dụng năng lượng tái tạo như điện gió, điện mặt trời, ưu tiên sử dụng xăng sinh học.

Bài 35.4 trang 93 Sách bài tập KHTN 9: Hiện tượng nào sau đây không phải nguồn phát thải khí CO₂?

A. Sự hô hấp của sinh vật.

B. Sự hoà tan khí vào nước biển.

C. Sự đốt cháy xăng dầu.

D. Nạn cháy rừng.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Nguồn phát thải khí CO₂ gồm sự hô hấp của sinh vật, sự đốt cháy xăng dầu, nạn cháy rừng,….

Bài 35.5 trang 94 Sách bài tập KHTN 9: Hệ quả của sự ấm lên toàn cầu không có yếu tố nào?

A. Lũ lụt, hạn hán kéo dài.

B. Băng tan, nước biển dâng.

C. Gia tăng hàm lượng CO₂ trong khí quyển.

D. Sự acid hoá nước biển.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Hệ quả của sự ấm lên toàn cầu gồm lũ lụt, hạn hán kéo dài, băng tan, nước biển dâng, sự acid hoá nước biển,….

Bài 35.6 trang 94 Sách bài tập KHTN 9: Đốt cháy hoàn toàn 1 tấn than (chứa 96% carbon về khối lượng, còn lại là các tạp chất trơ) sẽ phát thải bao nhiêu kg khí carbon dioxide?

A. 960 kg.

B. 2 240 kg.

C. 3 560 kg.

D. 3 520 kg.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Trong 1 tấn than đá: khối lượng C là $1000.\frac{96}{100}=960\left(kg\right)$

Số mol C: $\frac{960}{12}=80\left(kmol\right).$

$C+O_2\stackrel{t^{°}}{\to }C{O}_2$

Số kmol: 80 → 80

Khối lượng CO₂: 44.80 = 3 520 (kg).

Bài 35.7 trang 94 Sách bài tập KHTN 9: Theo em, tại sao hiện nay năng lượng hoá thạch vẫn là nguồn năng lượng được sử dụng nhiều nhất? Những nguồn năng lượng nào trong tương lai có thể thay thế năng lượng hoá thạch?

Lời giải:

Nhiên liệu hoá thạnh có trữ lượng lớn, dễ khai thác, vận chuyển và bảo quản, giá thành rẻ, thuận tiện trong sử dụng và giải phóng năng lượng lớn.

Những nguồn năng lượng trong tương lai có thể thay thế năng lượng hoá thạch: năng lượng tái tạo như năng lượng từ Mặt Trời, năng lượng gió, năng lượng từ dòng chảy,…

Bài 35.8 trang 94 Sách bài tập KHTN 9: Nêu một số giải pháp để làm giảm lượng khí thải carbon dioxide trong khí quyển.

Lời giải:

Để giảm lượng khí thải carbon dioxide, cần hạn chế sử dụng nhiên liệu hoá thạch; phòng chống cháy rừng; hạn chế đốt rẫy, đốt rơm, rạ; tăng cường trồng rừng. Trong tương lai cần tăng cường sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng Mặt Trời, gió, sinh khối,…

Bài 35.9 trang 94 Sách bài tập KHTN 9: Biết rằng dung dịch carbon dioxide có thể hoà tan đá vôi theo phản ứng sau:

CO_2(g) + H₂O + CaCO_3(s) → Ca(HCO₃)_2(aq)

Em hãy đưa ra lí giải về mối liên hệ giữa việc tăng hàm lượng khí CO₂ trong không khí và sự biến mất của một số rặng san hô ở đại dương.

Lời giải:

Khi hàm lượng CO₂ trong không khí tăng lên, lượng CO₂ hoà tan vào nước biển sẽ nhiều hơn, làm cho phản ứng trên tiếp tục xảy ra, hoà tan đá vôi cũng như gây khó khăn trong việc hình thành muối carbonate trung hoà, làm cho san hô không phát triển khung xương được.

Bài 35.10 trang 94 Sách bài tập KHTN 9: Để đun sôi hai nồi nước giống nhau, cùng chứa 30 L nước từ nhiệt độ ban đẩu 20 °C, người ta dùng hai bếp: bếp (1) dùng củi, hiệu suất nhiệt 20%; bếp (2) dùng khí methane, hiệu suất nhiệt 30%. Biết nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy 1 g củi là 20 kJ/g, khi đốt cháy 1 g methane là 55 kJ/g, nhiệt lượng cần thiết để 1 g nước lỏng tăng lên 1 °C là 4,2 J. Tính khối lượng củi và methane cần dùng.

Lời giải:

Nhiệt lượng nồi nước lấy vào:

30.1000.4,2.(100 – 20) = 10 080 000 J = 10 080 kJ

Bếp (1) dùng m₁ gam củi:$m_1\mathrm{.20.}\frac{20}{100}=10080\left(g\right)$

$\Rightarrow m_1=2520g=2,52kg$củi.

Bếp (2) dùng m₂ gam methane: $m_2\mathrm{.55.}\frac{30}{100}=10080\left(g\right)$

→m₂ = 611 g = 0,612 kg methane.

Bài 35.11 trang 94 Sách bài tập KHTN 9: Dầu diesel sinh học (biodiesel) và xăng sinh học (biogasoline) là các loại nhiên liệu có nguồn gốc từ sinh học hiện nay đang được sử dụng phổ biến để thay thế nhiên liệu dầu mỏ truyền thống.

Nguyên liệu chính để sản xuất biodiesel thường là ester của acid béo được làm từ dầu thực vật (dầu cọ, dầu cải,...) còn ethylic alcohol dùng để sản xuất xăng sinh học được làm từ tinh bột ngô, đường mía, phế phụ phẩm nông nghiệp. Quá trình sản xuất biodiesel và ethylic alcohol sinh học thường bao gồm các bước sau:

- Chế biến nguyên liệu: Các nguyên liệu sinh học như mía, ngô, phế phụ phẩm nông nghiệp được chế biến để sản xuất saccharose, tinh bột, cellulose; các loại hạt được chế biến để trích xuất dầu thực vật.

- Chế biến tiền sản phẩm: Nguyên liệu sau đó được chế biến tiếp thành các sản phẩm như ethylic alcohol thông qua quá trình lên men saccharose, tinh bột; còn chất béo dầu thực vật được chuyển hoá thành biodiesel thông qua phản ứng trao đổi ester.

- Tinh lọc và xử lí: Các sản phẩm được tinh chế và xử lí để loại bỏ tạp chất và cải thiện chất lượng.

- Pha trộn hỗn hợp: Các sản phẩm được pha trộn với nhau hoặc với các phụ gia khác để tạo ra xăng sinh học, dầu diesel sinh học.

Ethylic alcohol sinh học và biodiesel có thể được sử dụng trong động cơ đốt trong thông thường mà không cần sửa đổi bằng cách kết hợp với xăng, dầu diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ theo tỉ lệ % vể thể tích nhất định để tạo ra một loại nhiên liệu gọi là xăng sinh học E5, E10,... hoặc dầu diesel sinh học B10, B20,... Ví dụ: xăng sinh học E5 có chứa 5% ethylic alcohol, 95% xăng thường về thể tích. Xăng sinh học, dầu diesel sinh học được xem là một nguồn nhiên liệu tái tạo và thân thiện với môi trường hơn so với nhiên liệu từ nguồn dầu mỏ do nó giảm phát thải carbon dioxide và giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hoá thạch.

Câu 1.Thành phần của xăng E5 là

A. Trong 100 mL xăng E5 có 5 mL ethanol và 95 mL xăng thường.

B. Trong 100 mLxăng E5 có 5 mL ethanol và 100 mL xăng thường.

C. Trong 100 mL xăng E5 có 95 mL ethanol và 5 mL xăng thường.

D. Trong 105 mL xăng E5 có 100 mL ethanol và 5 mL xăng thường.

Câu 2. Điều nào sau đây không phải là ưu điểm của nhiên liệu sinh học?

A. Sử dụng nguồn nguyên liệu tái tạo có nguồn gốc từ sinh học.

B. Thuận lợi cho các loại động cơ đốt trong hoạt động.

C. Giảm phát thải khí carbon dioxide.

D. Giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch.

Câu 3. Nhiên liệu sinh học thân thiện với môi trường vì lí do nào sau đây?

A. Khi cháy toả ra nhiệt lượng lớn.

B. Giá thành rẻ.

C. Giảm thiểu việc khai thác và đốt cháy nguồn năng lượng hoá thạch để làm nhiên liệu.

D. Dễ bảo quản.

Câu 4. Từ a lít xăng E5 trộn với b lít xăng E85, tạo ra xăng E10. Tỉ lệ a : b bằng bao nhiêu?

A. 1 : 17.

B. 2 : 17.

C. 1 : 17.

D. 1 : 15.

Lời giải:

Câu 1: Đáp án đúng là: A

Thành phần của xăng E5 là trong 100 mL xăng E5 có 5 mL ethanol và 95 mL xăng thường.

Câu 2: Đáp án đúng là: B

Ưu điểm của nhiên liệu sinh học gồm:

- Sử dụng nguồn nguyên liệu tái tạo có nguồn gốc từ sinh học.

- Giảm phát thải khí carbon dioxide.

- Giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch.

Câu 3: Đáp án đúng là: C

Nhiên liệu sinh học thân thiện với môi trường vì giảm thiểu việc khai thác và đốt cháy nguồn năng lượng hoá thạch để làm nhiên liệu.

Câu 4: Đáp án đúng là: D

Thành phần của xăng E5 là trong 100 mL xăng E5 có 5 mL ethanol và 95 mL xăng thường.

Thành phần của xăng E85 là trong 100 mL xăng E85 có 85 mL ethanol và 15 mL xăng thường.

Thành phần của xăng E10 là trong 100 mL xăng E10 có 10 mL ethanol và 90 mL xăng thường.

Từ a lít xăng E5 trộn với b lít xăng E85, tạo ra xăng E10.

- Gọi x là lượng ethanol trong a lít xăng E5; gọi y là lượng ethanol trong b lít xăng E85.

- Lượng ethanol trong a lít xăng E5 là: x = 0,05a.

- Lượng ethanol trong b lít xăng E85 là: y = 0,85b.

- Tổng lượng ethanol trong hỗn hợp (xăng E10) là: x + y = 0,1(a + b).

- Thay x và y vào phương trình tổng lượng ethanol, ta được:

0,05a + 0,85b = 0,1(a + b) → a/b = 15

Tỉ lệ a : b để tạo ra xăng E10 từ xăng E5 và E85 là 15 : 1.

Lý thuyết KHTN 9 Bài 35: Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn carbon. Chu trình carbon và sự ấm lên toàn cầu

I. Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn gốc hình thành khí methane

- Nhiên liệu hoá thạch là các loại nhiên liệu tự nhiên được tạo thành từ quá trình phân huỷ các sinh vật bị chôn vùi cách đây hàng trăm triệu năm. Các nhiên liệu này chứa hàm lượng carbon cao.

- Nhiên liệu hoá thạch tồn tại ở thể rắn, lỏng và khí:

+ Dạng rắn là than mỏ (than đá, than nâu, than bùn,…) chứa hàm lượng chính là carbon.

+ Dạng mỏ là dầu mỏ, có thành phần chủ yếu là các hydrocarbon.

+ Dạng khí chủ yếu là khí mỏ dầu và khí thiên nhiên (có hàm lượng methane lớn), băng cháy (hỗn hợp đông lạnh của nước và khí tự nhiên đậm đặc ở áp suất cao trên 30 bar và nhiệt độ thấp dưới 0^oC).

- Nguồn gốc hình thành khí methane:

+ Khí methane được hình thành từ các quá trình biến đổi sinh học và địa chất trong tự nhiên.

+ Một lượng lớn khí methane được sinh ra nhân tạo từ các hoạt động của con người như từ sự phân huỷ sinh học các chất hữu cơ trong các bãi rác thải, quá trình sản xuất nông nghiệp, tiêu hoá thức ăn của gia súc, sản xuất công nghiệp và các quá trình chế biến, chưng cất hay sản xuất khí mỏ dầu.

II. Khai thác và sử dụng nhiên liệu hoá thạch

1. Thực trạng khai thác nhiên liệu hoá thạch hiện nay

- Năng lượng hoá thạch là nguồn năng lượng chiếm tỉ lệ lớn nhất trong tổng các nguồn năng lượng khai thác hiện nay.

- Lượng nhiên liệu hoá thạch được khai thác và tiêu thụ hằng năm trên toàn cầu là rất lớn.

Năm 2021, tổng lượng khai thác trên toàn cầu của dầu mỏ khoảng 95,70 triệu thùng/ngày, khí đốt tự nhiên khoảng 4,177 tỉ mét khối/ngày và than đá khoảng 7,7 tỉ tấn/năm.

- Năm 1987, Việt Nam bắt đầu xuất khẩu dầu thô và đến năm 2022, Việt Nam xếp thứ tư trong khối Đông Nam Á về xuất khẩu dầu mỏ. Sự phát triển của ngành công nghiệp dầu khí đã đóng góp rất quan trọng vào nền kinh tế quốc gia và khẳng định vấn đề chủ quyền của Việt Nam ở Biển Đông.

2. Lợi ích và những hạn chế của việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch

- Lợi ích việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch:

+ Nhiên liệu này có sẵn trong tự nhiên với trữ lượng lớn, quá trình khai thác dễ dàng và nhanh chóng.

+ Giữ vai trò rất lớn trong cuộc cách mạng công nghiệp trên toàn thế giới: than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên là nguồn nhiên liệu chính cho các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, sản xuất xi măng, sản xuất hoá chất, giao thông vận tải,…

+ Đáp ứng được các nhu cầu đa dạng của con người: thắp sáng, sưởi ấm, nấu nướng, đi lại,…

+ Quá trình vận chuyển và bảo quản nhiên liệu hoá thạch dễ dàng, chi phí rẻ hơn rất nhiều so với năng lượng tái tạo.

- Những hạn chế của việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch:

+ Hiện nay, nhiên liệu hoá thạch vẫn là nguồn năng lượng chính được sử dụng trên thế giới.

+ Việc khai thác nhiên liệu này với sản lượng lớn đang dẫn đến nguy cơ cạn kiệt nguồn tài nguyên.

+ Quá trình đốt cháy nhiên liệu hoá thạch sinh ra một lượng lớn các chất thải như carbon dioxide, carbon monoxide, các oxide của lưu huỳnh, oxide của nitrogen,… tác động tiêu cực đến môi trường và sức khoẻ con người.

- Việc nghiên cứu và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo để thay thế năng lượng hoá thạch trở thành vấn đề cấp thiết của tất cả các quốc gia trên toàn thế giới.

3. Giải pháp hạn chế sử dụng nhiên liệu hoá thạch

Con người cần thực hiện đồng bộ, tích cực và liên tục các giải pháp sau để hạn chế sử dụng nhiên liệu hoá thạch:

- Sử dụng tiết kiệm nhiên liệu hoá thạch;

- Tăng cường đi lại bằng phương tiện giao thông công cộng và xe điện;

- Ưu tiên sử dụng xăng pha ethanol, sinh khối, biodiesel,…

II. Nguồn carbon trong tự nhiên

1. Trạng thái tự nhiên của carbon

- Trong tự nhiên, carbon có thể tồn tại ở:

+ Dạng đơn chất (than chì, kim cương)

+ Dạng hợp chất vô cơ (carbon dioxide, muối carbonate,…)

+ Hợp chất hữu cơ (hydrocarbon, carbohydrate, protein,…).

2. Chu trình carbon trong tự nhiên và vai trò của carbon dioxide

- Trong tự nhiên, luôn có sự chuyển hoá carbon từ dạng này sang dạng khác. Sự chuyển hoá này diễn ra thường xuyên, liên tục và tạo thành chu trình khép kín như được mô tả trong Hình 35.2

- Chu trình carbon trong tự nhiên là một quá trình phức tạp, liên quan đến sự chuyển động và trao đổi carbon giữa khí quyển, đại dương, đất đai và các hệ sinh thái.

- Vai trò của carbon dioxide (CO₂) trong việc duy trì sự cân bằng carbon trong hệ sinh thái và khí quyển của Trái Đất, thông qua các quá trình sau:

+ Quá trình phát thải carbon ở dạng khí CO₂: CO₂ được chuyển vào khí quyển thông qua nhiều quá trình khác nhau như quá trình hô hấp của sinh vật, quá trình đốt cháy nhiên liệu hoá thạch, cháy rừng,…

+ Quá trình hấp thụ carbon ở dạng khí CO₂: CO₂ được cây xanh sử dụng trong quá trình quang hợp để tạo ra các hợp chất hữu cơ. Các chất này sẽ được chuyển hoá thành hợp chất hữu cơ trong động vật khi động vật sử dụng thực vật làm nguồn dinh dưỡng. Khi thực vật, động vật bị vùi lấp, các hợp chất của carbon trong chúng phân huỷ thành muối carbonate, nhiên liệu hoá thạch,… Ngoài ra, CO₂ còn được hoà tan vào nước biển, sông, hồ,…

3. Nguyên nhân và hệ quả của hiệu ứng nhà kính, sự ấm lên toàn cầu

- Khí carbon dioxide và khí methane là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính trên Trái Đất; hàm lượng CO₂ và CH₄ trong không khí tăng dần, làm cho nhiệt độ trên bề mặt Trái Đất nóng lên.

- Sự ấm lên toàn cầu diễn ra liên tục trong nhiều năm gần đây đã dẫn đến một số hệ quả như:

+ Thời tiết cực đoan: xuất hiện nhiều cơn bão lớn, lũ lụt và hạn hán kéo dài, gây thiệt hại cho mùa mang, nông sản.

+ Băng tan, nước biển dâng: băng, tuyết ở các vùng cực và núi cao tan thành nước chảy ra biển, gây ra hiện tượng nước biển dâng. Nước biển dâng có thể gây lở đất ven biển, ngập lụt các khu vực đồng bằng, triều cường và xâm thực mặn, ảnh hưởng đến cuộc sống của hàng triệu người dân sống ở khu vực bờ biển.

+ Sự aicd hoá nước biển: lượng khí CO₂ tan trong nước biển tăng lên, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sống của sinh vật biển.

+ Thảm thực vật bị co hẹp, gia tăng tình trạng sa mạc hoá trên Trái Đất. Giới động vật bị suy giảm tính đa dạng sinh học,…

- Để giảm thiểu lượng khí thải carbon dioxide, Việt Nam và các quốc gia cùng thực hiện một số biện pháp sau:

+ Hạn chế sử dụng năng lượng hoá thạch;

+ Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo;

+ Áp dụng công nghệ tiên tiến trong xử lí rác thải;

+ Tăng cường trồng cây gây rừng, phủ xanh đồi trọc, cải tạo đất hoang,…