第六章碳和碳的氧化物跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)5基于碳中和理念設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)方案教學(xué)目標(biāo)1.基于碳中和理念，結(jié)合生物學(xué)、地理、物理等課程的學(xué)習(xí)，從物質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識二氧化碳的排放和吸收，理解低碳行動(dòng)原理。2.設(shè)計(jì)并評價(jià)低碳行動(dòng)方案，從個(gè)人、國家和國際層面體會低碳行動(dòng)的意義和價(jià)值。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：自然界中的碳循環(huán)?！羧蝿?wù)一了解相關(guān)概念，聚集核心物質(zhì)1.查閱資料，了解低碳行動(dòng)、碳達(dá)峰和碳中和等概念的含義?；诤诵奈镔|(zhì)二氧化碳，運(yùn)用圖示等方式對這些概念進(jìn)行說明。(1)低碳行動(dòng)：意在摒棄20世紀(jì)的傳統(tǒng)增長模式，直接應(yīng)用新世紀(jì)的創(chuàng)新技術(shù)與創(chuàng)新機(jī)制，通過低碳經(jīng)濟(jì)模式與低碳生活方式，實(shí)現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展。(2)碳達(dá)峰：就是指在某一個(gè)時(shí)點(diǎn)，二氧化碳的排放不再增長達(dá)到峰值，之后逐步回落。碳達(dá)峰是二氧化碳排放量由增轉(zhuǎn)降的歷史拐點(diǎn)，標(biāo)志著碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)現(xiàn)脫鉤，達(dá)峰目標(biāo)包括達(dá)峰年份和峰值。(3)碳中和：某個(gè)地區(qū)在一定時(shí)間內(nèi)人為活動(dòng)直接和間接排放的CO2,與其通過植樹造林等吸收的CO2相互抵消，實(shí)現(xiàn)CO2“凈零排放”。2.結(jié)合二氧化碳對生活和環(huán)境的影響，說明低碳行動(dòng)的意義，嘗試列舉一些低碳做法。(1)意義：能控制大氣中二氧化碳的含量，防止溫室效應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展。(2)做法：①減少二氧化碳排放：如使用新能源，減少化石燃料的使用；改變生活方式，在日常學(xué)習(xí)、生活中騎自行車上學(xué)、雙面使用作業(yè)本、使用節(jié)能燈、夏天空調(diào)溫度設(shè)定為27℃左右等。②增加對二氧化碳的吸收與轉(zhuǎn)化：如植樹造林，用堿性吸收劑吸收，轉(zhuǎn)化為甲醇等。◆任務(wù)二測定不同環(huán)境中二氧化碳的含量1.設(shè)計(jì)測定二氧化碳含量的方法，并測定不同環(huán)境中二氧化碳的含量?！咎岢鰡栴}】不同環(huán)境中二氧化碳的含量是否相同?【查閱資料】二氧化碳能溶于水，可以被氫氧化鈉、氫氧化鈣等堿性吸收劑較快吸收。【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】(1)配制吸收二氧化碳的測試液：取50mL蒸餾水，滴入2滴酚酞溶液，一邊攪拌，一邊慢慢滴入澄清石灰水至溶液變?yōu)闇\紅色。(2)測定不同環(huán)境中二氧化碳的含量：①用50mL注射器吸取10mL測試液，在測試環(huán)境中抽氣到50mL刻度處，堵住注射器的吸入口，用力振蕩注射器2~3分鐘；②將注射器吸入口向上，小心將余氣排出；③重復(fù)上述操作若干次，直至注射器內(nèi)測試液恰好褪色，記下抽氣的次數(shù)?！緦?shí)驗(yàn)記錄】測試地段校園綠苑保持通風(fēng)的剛下課的教室門窗緊閉的剛下課的教室校園運(yùn)動(dòng)場抽氣次數(shù)1311712【得出結(jié)論】在校內(nèi)測量點(diǎn)測出空氣中二氧化碳相對含量較多的區(qū)域是門窗緊閉的剛下課的教室。2.圍繞人類活動(dòng)是否會影響空氣中二氧化碳的含量提出假設(shè)，運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行驗(yàn)證。(1)提出假設(shè)：人類活動(dòng)會造成空氣中二氧化碳含量增大。(2)查證資料資料1:化石燃料燃燒會產(chǎn)生大量的二氧化碳，自工業(yè)革命以來，隨著工業(yè)的發(fā)展，人類使用的化石燃料大量增加，大氣中二氧化碳含量也增加。資料2：據(jù)聯(lián)合國估計(jì)，全球每年有近1300萬公頃的森林被砍伐，相當(dāng)于希臘或尼加拉瓜的國土面積。森林光合作用吸收二氧化碳，人類大面積砍伐森林是導(dǎo)致大氣中的二氧化碳含量增加的一個(gè)主要因素?！羧蝿?wù)三梳理自然界中的碳循環(huán)1.二氧化碳在大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈間的轉(zhuǎn)化關(guān)系①生物圈：二氧化碳通過光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖(C6H12O6)和氧氣；生物呼吸過程：葡萄糖+氧氣→二氧化碳+水。②水圈：二氧化碳溶于水與水反應(yīng)生成碳酸；碳酸分解生成二氧化碳和水。③巖石圈：石灰?guī)r(主要成分是碳酸鈣)在二氧化碳和水的作用下經(jīng)化合反應(yīng)轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈣[CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2]。一定條件下，碳酸氫鈣分解生成碳酸鈣、水和二氧化碳。2.回顧二氧化碳的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化，從二氧化碳的排放與吸收的角度，對涉及的反應(yīng)進(jìn)行匯總。(1)二氧化碳的排放：①煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒；②一氧化碳等含碳燃料的燃燒；③人和動(dòng)植物的呼吸；④煅燒石灰石等。(2)二氧化碳的吸收：①植物的光合作用；②海水吸收；③對排出的CO2進(jìn)行分離、回收，即二氧化碳的捕集、利用與封存3.將涉及二氧化碳的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系與自然界中的碳循環(huán)聯(lián)系起來，利用圖示等方式說明二氧化碳的排放與吸收途徑及相關(guān)原理。(1)二氧化碳的排放：①煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒；煤的燃燒：C+O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2天然氣[主要成分甲烷(CH4)]的燃燒：CH4+2O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2+2H2O②一氧化碳的燃燒：2CO+O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2③人和動(dòng)植物的呼吸作用：葡萄糖+氧氣二氧化碳+水④煅燒石灰石：CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaO+CO2↑(2)二氧化碳的吸收：①植物的光合作用：二氧化碳+水光→②海水吸收：CO2+H2O=H2CO3◆任務(wù)四設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)方案1.設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)方案。(1)減少CO?的排放：①衣——盡可能選擇環(huán)保的面料；②食——提倡光盤行動(dòng)，降低食物垃圾的產(chǎn)生和處理等；③住——及時(shí)關(guān)閉待機(jī)電源，使用節(jié)能家電等；④行——選擇乘坐公共交通工具，短途出行盡量步行或騎自行車等。(2)植樹造林促進(jìn)二氧化碳的吸收。2.結(jié)合涉及二氧化碳的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，查閱資料，了解減少二氧化碳排放與增加二氧化碳吸收的相關(guān)政策和創(chuàng)新技術(shù)等。在此基礎(chǔ)上對低碳行動(dòng)方案進(jìn)行補(bǔ)充。3.參觀當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)展覽，就低碳行動(dòng)與工作人員交流，進(jìn)一步完善小組方案?！菊故九c交流】1.展示小組形成的低碳行動(dòng)方案，經(jīng)全班討論形成評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。2.以小組為單位，優(yōu)化低碳行動(dòng)方案，制作展板或開展講座，在學(xué)校和社區(qū)等地宣傳并踐行低碳行動(dòng)。即學(xué)即練1.為了實(shí)現(xiàn)“碳中和”“碳達(dá)峰”，我國不斷努力，展現(xiàn)大國擔(dān)當(dāng)。(一)在自然界有多種吸收方式(1)綠色植物通過將轉(zhuǎn)化為，該過程(填“吸收”或“釋放”)能量。(2)巖石可以吸收，發(fā)生反應(yīng)：，其基本反應(yīng)類型是。(二)利用化學(xué)方法，捕集、轉(zhuǎn)化的方法越來越多樣(3)常溫常壓下，氧化銅可以吸附反應(yīng)物分子，從而催化聚合成聚碳酸酯，實(shí)現(xiàn)的捕集。試推測氧化銅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：。(4)石灰石煅燒后獲得的氧化鈣可以用來捕集。不同溫度下煅燒石灰石，獲得氧化鈣的產(chǎn)率隨時(shí)間變化如圖，可知最佳煅燒溫度和時(shí)間為℃和h。(5)與在催化劑作用下可得到合成氣(CO和)，反應(yīng)過程中催化劑表面還同時(shí)存在積碳反應(yīng)和消碳反應(yīng)，原理如圖所示。【資料】i積碳反應(yīng)：；消碳反應(yīng)：。ii催化劑的效果一般會受到溫度和接觸面積的影響。①CO和都是可燃性氣體，為保證安全，在點(diǎn)燃前應(yīng)先。②反應(yīng)一段時(shí)間后，溫度沒有發(fā)生明顯改變，催化劑的催化效果降低的原因是。③其他條件不變，催化劑表面的積碳量隨溫度變化如圖所示。溫度高于600℃，催化劑表面積碳量減少的原因可能是。(6)助力“碳中和”，減少排放，生活中我們可以怎么做：(任寫一條)?？键c(diǎn)一基于碳中和理念設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)方案【例1】我國力爭在2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”?！疤贾泻汀保赐ㄟ^植樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的排放，實(shí)現(xiàn)“零排放”。(1)“碳”排放：減少排放，你還有哪些做法（寫一種）。(2)“碳”吸收：自然界有多種途徑吸收①綠色植物通過吸收②寫出海水能吸收二氧化碳的化學(xué)方程式。③下列做法符合“低碳”理念的有（填序號）。a.騎自行車出行

b.紙張雙面打印

c.使用一次性餐具(3)“碳”利用：①將作為資源是實(shí)現(xiàn)碳中和的有效方法。以和為原料，在一定條件可合成和水，參加反應(yīng)的和的質(zhì)量比為。②從化學(xué)性質(zhì)角度看，二氧化碳能用來滅火的原因是?！咀兪?-1】下列行為符合“低碳”理念的是A．農(nóng)作物秸稈就地焚燒 B．復(fù)印紙單面使用C．廢舊金屬回收利用 D．使用一次性餐具【變式1-2】2025年全國兩會期間，從政府工作報(bào)告到代表委員們的議案提案，無不體現(xiàn)對“雙碳”目標(biāo)踐行的關(guān)注。下列做法不利于實(shí)現(xiàn)“碳中和”的是A．開發(fā)太陽能等新能源 B．露天焚燒垃圾C．推廣使用新能源汽車 D．利用化學(xué)技術(shù)捕捉CO2并轉(zhuǎn)化【變式1-3】碳捕獲與封存是實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的重要途徑之一。(1)物理固碳∶重慶合川實(shí)驗(yàn)基地通過將氣態(tài)CO2壓入地下變?yōu)橐簯B(tài)CO2，實(shí)現(xiàn)CO2的封存。從微觀的角度解釋主要是分子之間的間隔在（填“增大”或“減小”）。(2)化學(xué)固碳：加壓水洗法固定CO2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(3)生物固碳：綠色植物光合作用吸收CO2生成葡萄糖與氧氣。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，該反應(yīng)是將光能轉(zhuǎn)化為能。(4)減少碳排放，樹立“低碳”理念。寫出“低碳交通出行”的一種具體做法?；A(chǔ)達(dá)標(biāo)1．為應(yīng)對全球變暖，以下低碳行動(dòng)中能增加二氧化碳吸收的是A．大力開展植樹造林 B．促進(jìn)節(jié)能產(chǎn)品普及C．光伏覆蓋公共建筑 D．提倡共享單車使用2．自然界能減少大氣中含量的途徑是A．火山噴發(fā) B．森林著火 C．光合作用 D．碳酸分解3．2025年全國兩會期間，從政府工作報(bào)告到代表委員們的議案提案，無不體現(xiàn)對“雙碳”目標(biāo)踐行的關(guān)注。下列做法不利于實(shí)現(xiàn)“碳中和”的是A．開發(fā)太陽能等新能源 B．露天焚燒垃圾C．推廣使用新能源汽車 D．利用化學(xué)技術(shù)捕捉CO2并轉(zhuǎn)化4．我國承諾到2030年實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，到2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”，下列做法不利于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的是A．大力發(fā)展火力發(fā)電 B．積極參與植樹造林C．減少使用化石燃料 D．分類回收垃圾5．3月21日為“世界森林日”。下列說法錯(cuò)誤的是A．植物的呼吸作用能夠吸收空氣中的二氧化碳，實(shí)現(xiàn)“碳中和”B．森林可吸附粉塵、吸收有害氣體，改善空氣質(zhì)量C．為發(fā)展農(nóng)業(yè)，焚燒森林以獲取耕地D．減少使用一次性木制品6．自然界的三大循環(huán)“水循環(huán)”“氧循環(huán)”“碳循環(huán)”共同維持著地球生態(tài)系統(tǒng)的平衡，結(jié)合圖示，下列說法正確的是A．碳循環(huán)中的“碳”指的是碳單質(zhì)B．自然界中的二氧化碳主要來源于植物的光合作用C．水循環(huán)過程中水分子種類發(fā)生改變D．自然界的氧循環(huán)有助于維持大氣中氧氣含量的相對穩(wěn)定7．下圖是自然界中碳、氧循環(huán)簡圖。下列說法錯(cuò)誤的是A．轉(zhuǎn)化1可以說明正常雨水呈酸性B．轉(zhuǎn)化1和轉(zhuǎn)化3說明相同的反應(yīng)物可以通過調(diào)控反應(yīng)條件產(chǎn)生不同的物質(zhì)C．X中一定含有碳、氫、氧三種元素D．自然界中存在碳循環(huán)，大氣中的二氧化碳含量相對穩(wěn)定8．自然界中“水”、“氧”、“碳”循環(huán)簡圖如圖所示。用學(xué)科觀點(diǎn)分析，其中正確的是A．水循環(huán)過程中水分子發(fā)生了變化B．每個(gè)人都在參與碳、氧循環(huán)，碳循環(huán)中的“碳"是指二氧化碳C．碳，氧循環(huán)能維持空氣中O2和CO2含量相對穩(wěn)定D．循環(huán)過程中各元素守恒，且化合價(jià)不變9．碳循環(huán)是自然界中物質(zhì)和能量循環(huán)的重要組成部分。如圖為自然界中的“碳循環(huán)”示意圖，下列說法錯(cuò)誤的是A．途徑①表示植物的呼吸作用B．途徑②會使海水酸化C．風(fēng)力發(fā)電不屬于“碳循環(huán)”D．動(dòng)物、植物的遺骸被微生物分解可產(chǎn)生CO210．水循環(huán)、碳循環(huán)和氧循環(huán)對保持生態(tài)平衡有重要作用。下列敘述正確的是A．水循環(huán)主要是由于水分子的間隔發(fā)生變化，通過水的三態(tài)變化實(shí)現(xiàn)的B．碳循環(huán)和氧循環(huán)過程均發(fā)生了化學(xué)變化，如呼吸作用、光合作用C．碳循環(huán)中的過程中大氣中的二氧化碳含量保持相對穩(wěn)定D．“碳循環(huán)”“氧循環(huán)”以及“水循環(huán)”都是獨(dú)立循環(huán)，彼此之間沒有關(guān)聯(lián)11．自然界中存在著“水循環(huán)”“碳循環(huán)”“氧循環(huán)”三大循環(huán)。下列說法錯(cuò)誤的是A．三大循環(huán)過程中元素守恒，元素化合價(jià)可能改變B．水的天然循環(huán)既實(shí)現(xiàn)了水的自身凈化，又完成了水資源的重新分配C．碳、氧循環(huán)有利于維持大氣中二氧化碳和氧氣含量的相對穩(wěn)定D．水的天然循環(huán)是通過其三態(tài)變化實(shí)現(xiàn)的，碳循環(huán)、氧循環(huán)過程中均只發(fā)生化學(xué)變化12．繪制碳循環(huán)簡圖（如右圖）。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A．綠色植物通過光合作用吸收CO2B．化石燃料完全燃燒轉(zhuǎn)化為CO2C．海水吸收CO2生成穩(wěn)定的碳酸D．大氣層的CO2能產(chǎn)生溫室效應(yīng)綜合應(yīng)用13．能源利用和環(huán)境保護(hù)是人類共同關(guān)注的問題。(1)目前人們使用的化石燃料都是復(fù)雜的混合物，燃燒會產(chǎn)生多種產(chǎn)物，其中會造成酸雨的主要物質(zhì)是_______(填序號)。A．甲烷和一氧化碳 B．二氧化硫和一氧化碳C．一氧化碳和二氧化碳 D．二氧化硫和二氧化氮(2)為控制二氧化碳對環(huán)境的影響，要力爭實(shí)現(xiàn)二氧化碳的排放量等于二氧化碳的吸收量。二氧化碳的吸收方式有“自然吸收”和“人工轉(zhuǎn)化”，“自然吸收”的途徑之一是“海水吸收”，其涉及的原理包括水與二氧化碳的反應(yīng)，其化學(xué)方程式為；“人工轉(zhuǎn)化”的方法之一是在一定條件下將二氧化碳與氫氣反應(yīng)，產(chǎn)生甲醇(CH3OH)和水，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。14．某校興趣小組的同學(xué)開展以“基于碳中和理念設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)方案”為主題的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)?！救蝿?wù)一】探秘低碳行動(dòng)大力發(fā)展清潔能源，逐步降低煤炭等化石能源在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比，有效減少碳排放，發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”，提倡“低碳生活”，已成為社會發(fā)展的總趨勢。(1)寫出一種清潔能源：。【任務(wù)二】解鎖碳封存的密碼我國海上二氧化碳封存工程項(xiàng)目已經(jīng)投入使用。該技術(shù)是將二氧化碳變成介于氣體與液體之間的超臨界狀態(tài)，超臨界狀態(tài)二氧化碳的密度大、黏度小、流動(dòng)快。輸送超臨界狀態(tài)二氧化碳的管道材料要采用不銹鋼、低鉻鋼等，為了防止對輸送管道內(nèi)部造成腐蝕，需要對CO2進(jìn)行干燥處理，這是因?yàn)镃O2遇到水能生成碳酸。(2)低鉻鋼屬于（填“金屬”“無機(jī)非金屬”或“有機(jī)高分子”）材料。(3)下列對超臨界二氧化碳的理解正確的是（填字母序號）。A．超臨界二氧化碳與二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)不同B．同等條件下，超臨界二氧化碳的輸送量比二氧化碳更大C．超臨界二氧化碳存在于特定的條件下，其分子間的間隔比氣態(tài)二氧化碳的大【任務(wù)三】探尋碳吸收的奧秘如圖所示是一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸鉀三種吸收劑對煙氣中的脫除效果的曲線。(4)對比圖中三條曲線可知，在實(shí)驗(yàn)研究的煙氣流速范圍內(nèi)，當(dāng)煙氣流速相同時(shí)，對煙氣中脫除效果最好的是。(5)自然界中消耗二氧化碳的途經(jīng)有（寫一種即可）。15．2030年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，力爭2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”，是我國實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的重要目標(biāo)。為達(dá)成這一目標(biāo)，一方面要減少碳排放，另一方面要盡量捕獲、封存和利用不可避免的碳排放。請結(jié)合圖文信息，回答下列小題。(1)圖1，“碳排放”。自然界中二氧化碳的主要來源是生物的呼吸和；請寫出生活中的一種“低碳”生活方式：。(2)圖2，“碳捕集”。自然界中消耗二氧化碳的主要途徑有兩種：一種是綠色植物的光合作用，反應(yīng)的化學(xué)方程式為；另一種途徑是被地球上的海水吸收，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為；兩種途徑反應(yīng)物相同，產(chǎn)物卻完全不同，原因是。(3)圖3，“碳利用”。將二氧化碳和水在催化劑和光照下可以轉(zhuǎn)化為甲烷和氧氣，生成的氧氣中氧元素的化合價(jià)為。二氧化碳和氨氣在一定條件下還可以合成尿素，尿素可以作肥。(4)雙碳目標(biāo)下，我國某光解制氫項(xiàng)目首期年產(chǎn)160噸氫氣，副產(chǎn)氧氣噸，預(yù)計(jì)年減排二氧化碳48萬噸，相當(dāng)于新增3.5萬畝森林碳匯。水在光、催化劑（如TiO2、鈣鈦礦等）作用下分解的化學(xué)方程式為。拓展培優(yōu)16．我國力爭在2030年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”。CO2吸收、轉(zhuǎn)化與利用，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。(1)“碳”吸收：自然界有多種途徑吸收CO2，請寫出海水吸收二氧化碳發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式：。(2)“碳”代替：使用氫能源汽車可以有效減少二氧化碳的排放。單質(zhì)硼(B)可與物質(zhì)X反應(yīng)制取氫氣，化學(xué)方