6.3碳达峰与碳中和 课件(共27张PPT)-初中化学鲁教版（2024）九年级上册

(共27张PPT)
课题3
碳达峰与碳中和
化石燃料在人类社会的发展进程中发挥了巨大的作用。然而，随着人类对化石燃料大规模的开采和利用，大气中二氧化碳的含量
持续升高，由此引发全球气候变化。碳达峰与碳中和是全世界为应对过量碳排放带来的全球气候挑战达成的共识。其中，“碳”指的主要是二氧化碳。实现“双碳”目标，需要追根溯源，厘清“碳”从哪里来，又可以往哪里去，在此基础上找准问题解决的方向，开展积极行动。
课堂导入
了解自然界中的碳循环
01
碳循环是自然界中物质和能量循环的重要组成部分。二氧化碳是含碳的主要气体，也是碳元素参与物质循环的主要形式之一。
观察下图（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
自然界中的二氧化碳处于不停的循环过程中。一方面，生物的呼吸作用、生物体被微生物分解、海水中的弱酸分解、化石燃料的燃烧等都会产生二氧化碳，火山喷发时产生的高温也会导致石灰岩（主要成分是碳酸钙）分解为二氧化碳并释放到大气中。另一方面，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。这些都是由二氧化碳的性质决定的。
认识二氧化碳
02
二氧化碳的物理性质
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。
二氧化碳溶于水
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。
步骤 现象
解释与结论
1 塑料瓶变瘪 二氧化碳能溶于水或能与水反应
2 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
二氧化碳溶于水
二氧化碳溶于水
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与制备
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 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2↑
实验室制取二氧化碳的实验装置
通过氧气的学习，我们已经知道了实验室制取气体的一般思路和方法。请你依据上述反应原理，设计实验室制取二氧化碳的实验装置，分析每部分实验装置的作用，了解实验中应注意的事项。
实验室制取二氧化碳的实验步骤
1.检查装置气密性：连接装置，将导管一端放入水中，用手握住试管，若导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好。
2.装药品：先将大理石或石灰石放入锥形瓶或试管中，塞紧橡皮塞，再通过长颈漏斗或分液漏斗加入稀盐酸。
3.收集气体：用向上排空气法收集二氧化碳，将导管伸入集气瓶底部，使二氧化碳气体充满集气瓶。
4.验满：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满。
5.检验：将气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳。
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、作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
03
碳循环严重失衡
在受到人类活动的强烈干扰以前，自然界中二氧化碳的吸收量与排放量大致相等，大气圈中的碳循环处于“收支平衡”的闭环模式，地球生态系统
得以健康、稳定地运行。人类大量开发利用化石燃料，使本应在生物圈、
岩石圈中留存数百年乃至千万年的碳，被大量且迅速地转化为二氧化碳涌入大气圈；此外大量耕地被占用、森林的过渡砍伐等都会导致植被面积减少，使植物光合作用消耗二氧化碳的总量降低。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
修复大气中二氧化碳含量的平衡必定要“降碳”—促使全球、国家、城市、企业等主体的碳排放由升转降。在此过程中，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。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。这一承诺体现了我国的责任担当，也是我国实现绿色可持续发展的内在要求。
实现“双碳”目标的思路
碳中和最核心的科学问题是物质转化和能量转换。我们把碳循环过程中向大气中释放二氧化碳的现象简称“碳排放”，把大气中相对于“收支平衡”的碳循环而言，二氧化碳过量的现象简称“碳超标”。结合所学，你认为实现“双碳”目标的基本思路是什么？请尝试完成以下任务：
1. 找出从源头上减少“碳排放”的可行性路径。
2. 研究制定解决“碳超标”问题的方案。
实现“双碳”目标的思路
实现“双碳”目标，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）。总之，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。
“液态阳光”技术
2020 年，千吨级“液态阳光”绿色甲醇示范项目在我国成功运行。它使用的是我国科学家历时 20 年研发出的“液态阳光”技术。该技术以二氧化碳和氢气为原料，在催化剂作用下合成液体燃料甲醇，以替代化石能源，实现碳的循环利用。每生产 1 t甲醇可消化 1.375 t 二氧化碳。我国甲醇主要是以天然气和煤为原料生产，如果全部采用“液态阳光”技术，每年可转化掉上千万吨二氧化碳，并节省大量的化石燃料。
课堂小结
04
实验室制取二氧化碳
制备原理
实验装置：发生装置，收集装置
注意事项
二氧化碳的用途
制碳酸饮料，作气体肥料，作工业原料，作保护气，灭火，人工降雨等
二氧化碳的性质
物理性质
化学性质
“双碳”目标
碳达峰
碳中和
自然界中的碳循环
二氧化碳的吸收
二氧化碳的释放
课堂练习
05
1.是一种非常重要的气体，它对人类的生活和环境也会产生很大影响，下列关于的叙述中不正确的是( )
A.当空气中含量超过正常值时，对人体健康不会产生影响
B.人类向大自然中排放超标，会造成温室效应
C.固体可以用来营造舞台仙境
D.可以用来灭火
A
2.如图，向装满二氧化碳的软塑料瓶里注入的水，然后旋紧瓶盖振荡。下列叙述错误的是( )
A.充分振荡后，塑料瓶会变瘪
B.该实验说明二氧化碳能与水反应
C.塑料瓶内的溶液中存在二氧化碳分子
D.塑料瓶内的溶液能使紫色石蕊试液变红色
9.用下图实验研究二氧化碳的性质。
B
Thanks
感谢您的观看