第六单元 碳和碳的氧化物 跨学科实践活动5
基于碳中和理念设计低碳行动方案 导学案
一、自主预习填空
“碳中和”是指通过________等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
常见的温室气体除二氧化碳外，还包括________、________等。
二、知识清单
碳中和的概念与意义
概念：________。意义：________。
碳排放的主要来源
能源领域：________。工业生产：________。交通运输：________。
农业活动：________。日常生活：________。
实现碳中和的途径
能源转型：________。工业减排：________。绿色交通：________。
生态碳汇：________。低碳生活：________。
三、要点解析
碳中和的概念与意义
概念：碳中和是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。
意义：有助于应对全球气候变化，减缓温室效应；推动能源转型和产业升级，促进经济可持续发展；保护生态环境，提高生态系统的稳定性和服务功能；增强国际竞争力，提升国际形象和影响力。
常考易错点：对碳中和的概念理解不全面，忽略了间接排放或抵消的方式；对碳中和意义的阐述不够深入，不能结合具体的环境、经济和社会方面进行分析。
碳排放的主要来源
能源领域：化石燃料（如煤、石油、天然气）的燃烧用于发电、供热和交通运输等，是二氧化碳排放的主要来源。
工业生产：钢铁、水泥、化工等高耗能行业在生产过程中会排放大量的二氧化碳，例如，钢铁生产中的炼铁和炼钢环节，水泥生产中的熟料煅烧过程。
交通运输：汽车、飞机、船舶等交通工具燃烧化石燃料产生二氧化碳，特别是随着交通运输业的快速发展，排放量不断增加。
农业活动：农业中的化肥使用、牲畜养殖（如反刍动物的消化过程会产生甲烷）、农田开垦和焚烧秸秆等活动也会释放温室气体。
日常生活：居民的能源消费（如用电、取暖、制冷）、垃圾处理（如填埋产生甲烷）和消费行为（如购买高碳产品）等都对碳排放有贡献。
常考易错点：不能全面准确地识别各个领域的碳排放来源；对某些特殊行业或活动的碳排放机制理解不清。
实现碳中和的途径
能源转型：加快发展可再生能源（如太阳能、风能、水能、生物能等），逐步替代化石能源，提高能源利用效率，推广能源储存和智能电网技术。
工业减排：采用先进的生产技术和工艺，提高能源利用效率，减少能源消耗；发展循环经济，加强废弃物的回收和再利用；推广工业领域的碳捕集、利用与封存（CCUS）技术。
绿色交通：推广电动汽车、氢燃料电池汽车等新能源交通工具，优化交通运输结构，提高公共交通的分担率，发展多式联运，加强交通管理，减少拥堵和怠速。
生态碳汇：通过植树造林、森林管理、湿地保护、草原恢复等增加陆地生态系统的碳吸收和储存能力，同时加强海洋生态系统的保护和修复，发挥海洋的碳汇作用。
低碳生活：倡导居民减少能源消耗，如节约用电、节约用水、减少不必要的消费；鼓励绿色出行，如步行、骑自行车、乘坐公共交通；推广绿色建筑，提高建筑的能源效率；加强碳教育，提高公众的低碳意识和参与度。
常考易错点：对各种实现碳中和途径的具体措施和技术了解不够深入；在设计行动方案时，不能根据实际情况合理选择和组合不同的途径。
四、同步分层练习
【基础组】
1.从环境保护的角度考虑，下列燃料最理想的是( )
A.汽油 B.柴油 C.氢气 D.煤油
2.下列不属于新能源开发和利用的是( )
A.太阳能发电 B.风力发电 C.核能发电 D.火力发电
3.下列做法或说法不正确的是( )
A.天然气、太阳能、地热能、潮汐能等都属于新能源
B.可燃冰具有热值高等优点，主要含有甲烷水合物
C.为了节约资源、变废为宝，回收秸秆将其加工成生物柴油
D.改进燃煤炉灶，促使燃料充分燃烧，提高能源的生产效率和使用效率
4.下列做法不符合可持续发展理念的是( )
A.骑共享单车，助力低碳出行
B.使用乙醇汽油可减少汽车尾气对环境的污染
C.直接将玉米秸秆作为家用燃料烧火做饭
D.开发和使用新能源可以缓解化石燃料紧缺的局面
5.现代社会对能源的需求越来越大，下列说法不正确的是( )
A.物质燃烧过程中既有物质变化又伴随着能量变化
B.可燃冰的大量发现表明化石燃料是一种取之不尽、用之不竭的能源
C.车用乙醇汽油可在一定程度上减少汽车尾气的污染
D.人们正在利用和开发的新能源有太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等
【创新组】
单选题：
1.氢气为绿色能源，如图是以太阳能为热源获得氢能的过程。下列有关说法错误的是( )
A.整个过程有两种单质生成
B.制氢过程中需持续添加Fe3O4
C.过程Ⅰ反应的化学方程式为2Fe3O4 6FeO+O2↑
D.该过程制氢具有成本低、安全系数高等优点
2.煤的燃烧会产生大量二氧化碳；通过对煤的综合利用可获得多种产品，其中汽油、煤油等可以作为液体燃料。下列说法正确的是 ( )
A.煤加工成汽油、煤油等液体燃料的变化属于物理变化
B.石油分馏出汽油、柴油等多种产品的变化是化学变化
C.煤燃烧产生的二氧化碳是空气污染物
D.煤是复杂的混合物，除了含有碳、氢元素外，还含有少量硫、氮等元素
3.如图是某空间站能量转化系统的局部示意图，则下列说法正确的是 ( )
A.循环过程中没有发生化学反应 B.该转化系统中水可以循环使用
C.光电转换器中电能转化为光能 D.氢气和氧气反应生成水是吸热反应
4.《汉书》中记载“高奴县洧水可燃”，《梦溪笔谈》中记载“予知其烟可用，试扫其烟为墨，黑光如漆”。“洧 水”即为石油。下列关于“洧水”的说法错误的是( )
A．具有可燃性
B．是不可再生资源，属于纯净物
C．其成分中主要含有 C、H 元素
D．其不完全燃烧的产物可用于制墨
5.神舟十六号载人飞船于 2023 年 5 月 30 日在新能源助力下成功升空。下列属于新能源的是( )
A．天然气 B．氢能 C．石油 D．煤
二、填空和探究题：
1．《2050年世界与中国能源展望》中提出，全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转型。如图所示为几种能源结构变化调整图。
(1)几种能源中，属于化石燃料的是天然气、____________。
(2)天然气的主要成分是甲烷，其完全燃烧的化学方程式为_______________。
(3)由图获得的有关能源结构的信息有：从2020年到2040年，______________。
2.碳单质和部分碳的化合物间转化关系如图所示(部分反应物、生成物及反应条件已略去)。
(1)物质X的化学式是____________。
(2)在物质的分类中，CO属于_______________。(填字母)
A.单质 B.混合物 C.氧化物
(3)一氧化碳常用于冶金工业，这是利用了一氧化碳的 。
(4)写出如图所示转化关系中属于分解反应的化学方程式：______________。
(5)写出一个CO→X的化学方程式：_____________________。
3.氢能源是最理想的“绿色能 源”之一，有规划地开发和使用氢能源是优化能源结构，实现“碳中和”的重要措施。我国氢能源的发展规划分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”三个阶段，具体如图所示。
回答下列问题：
煤炭生成“灰氢”属于_____________（选填“物理变化”或“化学变化”）。
通过反应 制备的氢气属于________________（选填“灰氢”、“蓝氢”或“绿氢”）。
(3)水分解生成“绿氢”时的另种生成物为____________ ；写出一种用于制备“绿氢”的可再生能源____________。
同步分层练习答案
【基础组】：
1.C 2.D 3.A 4.C 5.B
【创新组】：
一、选择题：
1.B 2.D 3.B 4.B 5. B
二、填空和探究题：
1.(1)煤炭、石油 (2)CH4+2O2 CO2+2H2O (3)能源结构中化石燃料的占比降低、新能源的占比增加(合理即可)
2.(1)CO2 (2)C (3)还原性
(4)H2CO3 CO2↑+H2O (5)2CO+O2 2CO2(合理即可)
3.(1)化学变化 (2)蓝氢 (3) 氧气/O2 太阳能（合理即可）第六单元 碳和碳的氧化物 跨学科实践活动5
基于碳中和理念设计低碳行动方案教学设计
课标分析
本节课的核心素养目标主要围绕科学探究与创新意识、科学态度与社会责任两个方面展开。
1.科学探究与创新意识:通过设计低碳行动方案，学生将运用所学知识解决实际问题，培养他们的科学探究能力。在此过程中，学生需要独立思考、发现问题、提出解决方案，并对其进行评估和优化。这有助于培养学生的创新意识，提高他们运用科学知识解决实际问题的能力。
2.科学态度与社会责任:本节课旨在引导学生关注碳中和与低碳生活，认识到环境保护的重要性。通过学习，学生将明白自己在碳中和过程中的责任和义务，并积极参与到低碳生活中。此外，学生还需学会与他人合作、交流，培养团队协作精神，提高社会责任感。
3.逻辑推理与论证能力:在设计低碳行动方案的过程中，学生需要分析生活中的碳排放来源，了解低碳生活的意义。这将有助于培养学生的逻辑推理与论证能力，使他们能够运用所学知识对问题进行深入分析，并提出合理的解决方案。4.信息收集与处理能力:为了完成低碳行动方案的设计，学生需要搜集相关的信息，如碳排放来源、减少碳排放的方法等。在这个过程中，学生将学会如何收集，处理信息，提高他们的信息素养。
二、教学目标
1.知道大气中二氧化碳的来源及对环境带来的影响，从元素守恒、物质转化的视角简单解释减少二氧化碳的产生和排放、促进二氧化碳的转化和吸收的方法，讨论实现碳中和的可行性。
2.认识我国能源使用现状，讨论在工业生产中减少二氧化碳排放的具体方法，从化学和跨学科视角出发，从科学、技术、社会、政策等方面设计、评价低碳行动的方案，认识 综合运用科学、技术、工程等解决实际问题的重要性，提高社会责任感和实践能力。
3.通过学习活动，发展元素观、变化观、价值观，学会多角度综合分析、评价低碳行动方案的可行性；在分析、解决实际问题的过程中发展批判性思维能力，建构“化学与可持续发展”跨学科大观念
三、教学重难点
低碳行动、碳达峰和碳中和等概念。二氧化碳的排放与吸收途径及相关原理。
四、教学与教法
1.教学方法
(1)案例分析法: 通过引入具体的碳中和案例，让学生了解碳中和的实际应用加深学生对碳中和概念的理解，
(2)小组讨论法:组织学生进行小组讨论，鼓励学生分享自己的低碳行动方案培养学生的团队合作能力和创新思维，
(3)实践活动法:引导学生参与低碳行动实践活动，如节能减排、绿色出行等让学生在实践中学习和体验低碳生活。
2.教学手段
(1)多媒体演示法:利用多媒体设备展示碳中和的相关图像、视频等资料，帮助学生形象地理解碳中和的概念和意义。
(2)在线学习平台:利用教学软件和在线学习平台，提供丰富的学习资源，方便学生自主学习和探究。
(3)互动式教学法:通过提问、回答、讨论等方式，引导学生积极参与课堂互动，提高学生的思维能力和问题解决能力。
五、教学准备
多媒体工具、二氧化碳浓度检测仪、澄清石灰水、红墨水、碳循环示意图、低碳生活的具体做法的视频等资料。
六、教学过程
新课导入
为应对全球变暖这一重大环境问题，2020年，我国提出碳达峰、碳中和的战略目标。为了实现这个目标，我们都应该加人低碳行动的行列。那么，哪些行动是符合碳中和理念的低碳行动呢
进行新课
第一课时
任务一 了解相关概念，聚焦核心物质
［讲解］要理解碳中和理念，必须要了解三个关键词“低碳行动”“碳达峰”和“碳中和”。
1.碳中和：一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，达到相对“零排放”。
2.碳达峰：在某一个时间点，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步回落。
3.低碳行动：应用新世纪的创新技术与创新机制，通过低碳经济模式与低碳生活方式，实现社会可持续发展。
［提问］请结合我们学习的二氧化碳的性质等思考，低碳行动有什么意义呢？
［答］保障人体健康，提升生活质量；保护环境和气候，维护自然生态系统和生物多样性；节约资源，促进社会可持续发展等。
［追问］生活中，我们有哪些可以实现低碳行动的做法呢？
［答］减少能源消耗，步行骑自行车或乘坐公共交通工具代替开车出行，节约用水，减少食物浪费等。
［小结］“碳达峰”“碳中和”中的“碳”指的是二氧化碳，为维持人类生活与生态平衡，控制二氧化碳的排放与吸收具有重大意义。我国已向世界承诺力争于2030年前实现“碳达峰”，努力争取2060年前实现“碳中和”，体现了大国的责任与担当。
任务二 测定不同环境中二氧化碳的含量
［提示］如何测定不同环境中二氧化碳的含量 ？学生自主设计实验方案，展示成功案例
同学们用两个相同的塑料瓶分别收集了燃
气灶炒菜前后灶台旁的气体。设计如图实
验，放在阳光下照射，观察水柱的移动情况
［小结］人类活动对空气中二氧化碳的含量影响很大
第二课时
任务三 梳理自然界中的碳循环
［展示］教师多媒体展示二氧化碳在自然界中的转化关系图。
［讨论］阅读上图中二氧化碳在自然界中的转化过程，试分析属于二氧化碳排放途径的有哪些？属于二氧化碳吸收的途径有哪些？
［答］二氧化碳的排放途径有：燃料燃烧，碳酸分解，动植物呼吸。二氧化碳的吸收途径有：绿色植物光合作用，海水吸收，化学吸收。
［小结］
涉及反应的化学方程式
二氧化碳的排放 燃料燃烧 C+O2点燃CO2
碳酸分解 H2CO3==CO2↑+H2O
动植物呼吸
二氧化碳的吸收 海水吸收 CO2+H2O==H2CO3
化学吸收 Ca(OH)2+CO2==CaCO3+H2O
［讲解］人工吸收二氧化碳的过程包含二氧化碳的捕集、利用与封存，指将排放源产生的二氧化碳捕获、压缩后，作为工业原料利用，或输送到选定地点长期封存，而不是释放到大气中。二氧化碳的捕集可以采用化学吸收法，利用碱性吸收剂与二氧化碳反应生成不稳定的物质，该物质在一定条件下可逆向分解重新释放二氧化碳，从而实现二氧化碳的捕集和利用。二氧化碳的封存主要是将捕集到的二氧化碳封存于地层深处或海底。
［提问］结合前面对二氧化碳的学习，思考人工捕集二氧化碳可以利用哪些试剂或反应原理呢？
［答］可以利用氢氧化钙、氢氧化钠等试剂进行吸收，也可以利用催化剂将二氧化碳转化为甲醇疯物质进行再利用。
［小结］
［讲解］自然界中绿色植物的光合作用是二氧化碳最主要的吸收途径，所以大家一定要爱护绿植。
任务四 设计低碳行动方案
［提问］设计低碳行动的目的是什么呢？
［答］减缓空气中二氧化碳含量的增加或降低二氧化碳的含量。
［讲解］所以低碳行动就是在日常生活，工作学习中要选择能减少向空气中排放二氧化碳的行动方式，或者进行一些可以加强吸收大气中的二氧化碳的活动。
［小结］
低碳途径 具体措施
减少排放 使用清洁能源，使用节能家电；出行乘坐公共交通工具，短途出行尽量步行或骑自行车等
增加吸收 植树、种草,保护绿地;禁止乱砍滥伐等
［布置任务］参观当地相关展览，就低碳行动与工作人员交流，制作低碳行动方案。八、八、布置作业
制作低碳行动方案设计展板，并在学校或社区开展宣传活动。
九、教学反思
经过前面的多次实践探究活动，学生对跨学科实践活动的流程已经有了一定的认识，本活动是在基于对二氧化碳的性质的认识的基础上进行的，实践过程中要注意结合前面所学的内容进行，活动进行要注意以学生为主体，帮助学生形成低碳生活的意识。教师讲解过程中要注意升华活动的含义，使学习更贴近生活，认识生活帮助学生完成从理论到实践的过度。(共23张PPT)
第六单元 碳和碳的氧化物
跨学科实践活动5
基于碳中和理念设计低碳行动方案
1.通过视频和交流，理解碳中和、低碳生活的意义，能综合考虑社会生活的实际，从个人、社会层面系统设计碳中和行动方案。
2.聚焦二氧化碳性质，整理能产生二氧化碳的反应和能吸收二氧化碳的方法，初步形成元素观、转化观的化学观念。
3.了解碳封存、碳捕捉的相关科技发展，特别是中国在世界碳中和中的作用，增强民族自豪感。
新课引入
为应对全球变暖这一重大环境问题，2020年，我国提出碳达峰、碳中和的战略目标。为了实现这个目标，我们都应该加入低碳行动的行列。那么，哪些行动是符合碳中和理念的低碳行动呢
探索新知
【活动设计与实施】
任务一：了解相关概念，聚焦核心物质
鼓励公众从身边小事做起，调整生活方式，为减少温室气体排出出力。
低碳行动
1.低碳行动、碳达峰和碳中和
探索新知
【活动设计与实施】
任务一：了解相关概念，聚焦核心物质
碳达峰
指某个地区或行业，年度碳排放量达到历史最高值，是碳排放量由增转降的历史拐点，标志着经济发展由高能耗、高排放向清洁的低能耗模式转变。
1.低碳行动、碳达峰和碳中和
探索新知
【活动设计与实施】
任务一：了解相关概念，聚焦核心物质
1.低碳行动、碳达峰和碳中和
碳中和
是指某个地区在一定时间内(一般指一年)人为活动直接和间接排放的二氧化碳，与其通过植树造林等吸收的二氧化碳相互抵消，实现二氧化碳“净零排放”。
探索新知
【活动设计与实施】
任务一：了解相关概念，聚焦核心物质
2.二氧化碳对生活和环境的影响
二氧化碳过量排放导致的全球气候变暖
探索新知
【活动设计与实施】
任务一：了解相关概念，聚焦核心物质
2.二氧化碳对生活和环境的影响
任务二：测定不同环境中二氧化碳的含量
同学们走进厨房，用两个相同的塑料瓶
分别收集了燃气灶炒菜前后灶台旁的气体。
设计如图实验，放在阳光下照射，观察水
柱的移动情况。
【实验现象】红墨水水柱向____边移动（填“左”或“右”）。
【实验结论】炒菜后空气中含量增多，说明燃气燃烧产生了 。
左
探索新知
【活动设计与实施】
任务三：梳理自然界中的碳循环
产生二氧化碳的反应
人类活动对碳循环过程的影响
探索新知
【活动设计与实施】
任务三：梳理自然界中的碳循环
人类活动对碳循环过程的影响
探索新知
【活动设计与实施】
海洋每年吸收了人类排放的二氧化碳的近四分之一，每年有200亿吨的二氧化碳进入海洋。
任务三：梳理自然界中的碳循环
人类活动对碳循环过程的影响
探索新知
【活动设计与实施】
任务四：设计低碳行动方案
1.低碳行动方案
使用新能源改变生活习惯垃圾处理的方式节水节能
碳中和
光合作用
海水吸收
物理分离
化学反应
减少二氧化碳排放
增大二氧化碳吸收
探索新知
【活动设计与实施】
任务四：设计低碳行动方案
2.调查走访根据实际制定方案。
01.低碳的了解情况问卷调查：（“知道”、“熟悉”、“不知道”）
02.节能意识情况调查：（“有”、“基本能做到”、“希望别人干”、“事不关己”）
探索新知
【活动设计与实施】
任务四：设计低碳行动方案
2.调查走访根据实际制定方案。
加强低碳意识，政府引领宣传教育
强化低碳行为，建立激励制度
创新低碳技术，提高能排放减少技术及碳捕获与存储技术
完善低碳政策，建立碳排放约束机制
完善低碳产品标识
生产生活推行低碳
市民低碳生活质量提升策略
探索新知
【活动设计与实施】
任务四：设计低碳行动方案
2.调查走访根据实际制定方案。
学生实施方案
呼吁更多时同学一起加入，在日常的学习和生活中实行低碳，如及时关灯，空凋温度不能太低等。
在学校设立低碳活动小组，派人宣传并定期检查。
在学校设立一个社团组织，向其他同学们宣传低碳理念，定期进入社区宣传、不定期邀请老师和社会环保人士讲授低碳环保科学知识。
1.少用纸巾，重拾手帕，保护森林，低碳生活；
2.每张纸都双面打印；
3.随手关灯、开关、拔插头，不坐电梯爬楼梯；
4.绿化不仅是去郊区种树，可以在家种些花草；
5.用积水来冲洗马桶；
6.少开私家车......
减少二氧化碳的排放量
探索新知
低碳生活(low carbon living)
主要是从节电、节气和回收三个环节来改变生活细节。
减少对大气的污染
减缓生态恶化
低碳生活从我做起
1.展示小组形成的低碳行动方案，经全班讨论形成评价标准。
2.全班达成共识，形成一套低碳行动方案，制作展板或开展讲座，在学校和社区等地宣讲并践行低碳行动。
【展示与交流】
探索新知
1.2023年11月30日，世界气象组织发布了暂定版《2023全球气候状况报告》，宣布2023年是有记录以来人类历史上最热的一年。应对气候变暖已是人类面临的现实问题和紧迫任务，需要全人类共同开展统一行动。下列说法中错误的是( )
A. 研究开发二氧化碳回收利用技术
B. 利用垃圾发电，变废为宝
C. 开发风能、太阳能等新能源，减少使用化石燃料
D. 提倡家用汽车替代公交车
练习与应用
D
练习与应用
2.“碳中和”指力争实现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“人工转化”。
（1）“自然吸收”的途径之一是“海水吸收”，其涉及的原理包括水与二氧化碳发生的反应，其化学方程式为_____________________。
（2）“人工转化”的方法之一是指二氧化碳转化为优质的燃料甲醇，请完成其化学方程式的配平：______ ______ 。
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跨学科实践活动5
基于碳中和理念设计低碳行动方案
学完本课你知道了什么？
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了解相关概念，聚焦核心物质
梳理自然界中的碳循环
3
设计低碳行动方案
制作展板或开展讲座，在学校和社区等地宣讲并践行低碳行动。
课后作业
谢谢
