资源简介

(共31张PPT)
第六单元 控制燃烧
第三节 碳达峰与碳中和
6.3 了解自然界中的碳循环
认识二氧化碳
核心素养目标
科学态度与责任：
通过学习碳达峰与碳中和相关知识，培养关注全球气候变化、积极参与环保行动的科学态度，认识到个人行为对环境的影响。
化学观念：
形成 “实现碳达峰与碳中和需从源头控制和末端治理两方面着手” 的认识，构建起化学与环境、能源协同发展的思维体系。
科学思维：
运用所学知识对环境问题进行科学分析和判断，提升证据推理和模型认知能力，学会从化学原理角度提出解决环境问题的方案。
教学重难点
重点
自然界中碳循环的过程，包括二氧化碳的产生和吸收途径。
二氧化碳的性质，如物理性质、与水和氢氧化钙的反应等。
碳达峰与碳中和的概念，以及实现 “双碳目标” 的路径和措施。
难点
从微观和宏观角度理解碳循环的动态平衡以及人类活动对其的影响。
综合运用化学知识和原理，理解并提出有效实现 “双碳目标” 的策略，以及评估相关措施的可行性。
课前导入
我们生活的地球正面临着一个严峻的挑战 —— 全球气候变化。而这背后，二氧化碳的排放起着关键作用。化石燃料的大量使用，让大气中的二氧化碳含量不断攀升。为了应对这个挑战，全球都在努力实现碳达峰与碳中和的目标。那什么是碳达峰和碳中和？自然界中的碳是如何循环的？二氧化碳又有哪些性质？我们又能为实现 “双碳目标” 做些什么呢？今天，就让我们一起走进碳达峰与碳中和的世界，探寻应对气候变化的化学智慧。
01
了解自然界中的碳循环
观察右图（图中数字表示通过不同途径产生或消耗碳量的相对值），思考并讨论：
1. 二氧化碳的产生途径有哪些？二氧化碳的吸收途径又有哪些？
2. 二氧化碳的循环对自然界和人类社会有什么重要意义？
3. 从碳循环的角度分析，造成大气中二氧化碳含量增加的主要原因是什么？
二氧化碳的循环
→产生二氧化碳：
生物的呼吸作用、生物体被微生物分解、海水中的弱酸分解、化石燃料的燃烧等。
→消耗二氧化碳：
绿色植物吸收大气中的二氧化碳，通过光合作用产生碳水化合物；江河湖海的水体也会溶解二氧化碳，一部分最终转化为碳酸盐。
①二氧化碳是植物进行光合作用的原料，没有二氧化碳，植物无法进行光合作用，无法制造有机物和释放氧气。
②二氧化碳对人类社会也有重要意义。首先，二氧化碳是植物进行光合作用的原料，没有二氧化碳，植物无法进行光合作用，无法制造有机物，这将严重影响人类的粮食生产。其次，二氧化碳可以通过化学反应生产出甲醛、乙烯、甲酸、甲醇等化工产品，对工业生产具有重要意义。
二氧化碳的循环对自然界和人类社会的重要意义
→化石燃料大量燃烧：
随着人类社会工业化进程加快，工业生产、发电、交通运输等领域对化石燃料的消耗量急剧增加，大量储存于化石燃料中的碳被氧化，以二氧化碳形式排放到大气中，远远超出了自然生态系统的吸收能力 。
→森林植被破坏：
人类大规模的森林砍伐、森林火灾等，减少了植物的数量。植物光合作用吸收二氧化碳的能力减弱，打破了碳循环的平衡，使得大气中二氧化碳积累增多 。
大气中二氧化碳含量增加的原因
02
认识二氧化碳
通常状况下，二氧化碳是一种无色、无味的气体， 密度约为空气的 1.5 倍。二氧化碳气体在一定压强和低 温条件下能够变成白色块状或片状固体，俗称“干冰”。
干冰在升华时会吸收大量的热，是一种环保型制冷剂， 可用于人工降雨、食物储运、制造舞台烟雾效果等。
二氧化碳的物理性质
实验探究
1. 如图所示，向一个集满二氧化碳气体的矿泉水瓶中加入约 1/3 体积的水，立即拧紧瓶盖，振荡，观察现象。
2. 取一支试管，从矿泉水瓶中向试管中倒入适量的二氧化碳水溶液。然后向试管中滴加几滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象。将试管加热，观察现象。
实验现象与结论
步骤 现象 解释与结论
1
2
塑料瓶变瘪
二氧化碳能溶于水或能与水反应
溶液变红，加热后有气泡冒出，溶液由红色变为紫色
二氧化碳与水反应生产碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红；碳酸不稳定，容易分解
二氧化碳的化学性质
二氧化碳能溶于水。通常情况下，1 体积水大约能溶解 1 体积的二氧化碳，增大压强会溶解得更多。溶于水后，部分二氧化碳和水反应，生成了碳酸。
碳酸能使紫色石蕊试液变红色。
CO2 + H2O =H2CO3
碳酸不稳定，很容易分解为二氧化碳和水。
H2CO3=CO2↑+ H2O
二氧化碳的化学性质
二氧化碳还能与氢氧化钙［Ca(OH)2］的水溶液（俗称石灰水）反应，生成碳酸钙白色沉淀，使澄清石灰水变浑浊。
CO2 + Ca(OH)2 =CaCO3↓+ H2O
在实验室中常用澄清石灰水检验二氧化碳的存在。
实验室里需要少量二氧化碳时，通常用石灰石（主要成分是碳酸钙）与稀盐酸反应来制取。反应的化学方程式为：
CaCO3 + 2HC=CaCl2 + H2O + CO2↑
二氧化碳的实验室制取
实验室里制取二氧化碳的装置
导气管稍出橡胶塞即可，不能伸到液面以下：便于气体导出
伸到集气瓶底部：将瓶内空气排尽，使收集到的气体更纯
选用分液漏斗的优点：通过控制液体的滴加控制反应
实验室制取二氧化碳一般使用固液不加热型装置，如锥形瓶、长颈漏斗或分液漏斗等。
实验室制取二氧化碳的注意事项
1.反应物的选择：实验室制取二氧化碳通常使用大理石或石灰石与稀盐酸反应。不能使用硫酸，因为硫酸与碳酸钙反应会生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在大理石表面，阻止反应继续进行。也不能使用碳酸钠，因为碳酸钠与盐酸反应过于剧烈，不易控制。
2.装置的选择：根据反应物的状态和反应条件，选择合适的发生装置。实验室制取二氧化碳一般使用固液不加热型装置，如锥形瓶、长颈漏斗或分液漏斗等。收集装置一般使用向上排空气法，因为二氧化碳的密度比空气大。
3.操作的注意事项：在加入药品时，应先加固体后加液体。长颈漏斗的下端应伸入液面以下，防止气体从长颈漏斗中逸出。收集气体时，导管应伸入集气瓶底部，以确保收集到的二氧化碳纯净。在验满时，应将燃着的木条放在集气瓶口，而不是伸入集气瓶中。
二氧化碳的用途
二氧化碳既不燃烧、一般也不支持燃烧且本身无毒，可用于灭火、做科学实验和工业生产的保护气。此外，二氧化碳还是农业生产中的气体肥料以及工业生产碳酸饮料、纯碱、化肥、医药产品等的重要原料。
二氧化碳气体虽然没有毒性，但在局部环境中浓度过高时，会导致缺氧窒息。当空气中二氧化碳浓度达到 20%（体积分数）时，人体在几秒钟内就会死亡。在干涸的深井底部和一些久未开启的地窖内，常会积聚较多的二氧化碳气体。在进入这类地方时，应当先放入烛火试探一下，如果烛火熄灭，千万不可贸然进入。
实现“双碳目标”的路径
→碳循环的严重失衡：
当大量排放的二氧化碳在短期内无法被吸收时，就造成了碳循环的严重失衡，导致大气温室效应加剧，引发全球气候变化。
→碳达峰与碳中和：
碳排放的最高点即碳峰值被称为碳达峰；达峰之后，人为碳排放与通过植树造林、碳捕集与封存技术等人为碳吸收达到平衡，即为碳中和。
中国“双碳”目标
2020年9月，我国在联合国大会上承诺：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
实现“双碳”目标的思路
一方面要从源头上减少化石燃料的利用，控制二氧化碳的产生，从而减少二氧化碳的排放，比如开发能替代化石燃料的绿色能源等。
另一方面，对于不得不排放的二氧化碳就要加大力度促进二氧化碳的吸收和转化。比如通过植树造林提高植物的光合作用，通过人工方法对二氧化碳进行捕集、利用与封存(包括海洋封存、陆地封存、矿石碳化、地质利用、化工利用、生物利用等)。依据二氧化碳的性质可以寻求降低大气中二氧化碳含量的方法，重塑碳循环的健康模式。
03
课堂小结
04
课堂练习
1.实验室制取 CO2一般有五个步骤：①连接仪器，检查装置的气密性；②按要求装配组装好仪器；③向漏斗中注入酸液；④向广口瓶放入小块的大理石；⑤收集气体。下列操作顺序中，正确的是( )
A.①②③④⑤
B.②①④③⑤
C.①④②③⑤
D.②③④①⑤
B
2.“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”是我国“十四五”规划和2035年远景目标之一，下列做法与此理念不相符的是( )
A．提倡低碳出行
B．增加使用太阳能和核能等新能源
C．积极参与植树造林
D．深埋废旧电池
D
3.下列关于二氧化碳物理性质的叙述不正确的是( )
A．二氧化碳不能溶于水
B．通常情况下二氧化碳是无色无味的气体
C．固体二氧化碳俗称干冰，易升华
D．相同条件下，二氧化碳的密度比空气大
A
4.如果要除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳，应采用方法是( )
A．将混合气体通过澄清石灰水
B．将混合气体点燃
C．将混合气体从一个容器倾倒到另一个容器中
D．将混合气体通过灼热的氧化铜
D
Thanks
好好学习天天向上

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