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基于碳中和理念设计低碳行动方案
1．任务界定：聚焦主要物质二氧化碳，探究二氧化碳的性质与转化、捕集方法，分析和解释生产与生活中吸收、排放二氧化碳的过程。
2．建构模型：寻找解决问题的基本思路，建立化学视角，构建解决问题的认识模型。
3．制作产品：建立模型之后，从实际需求出发，系统设计具体措施，研制低碳行动方案。通过多轮次的“设计—行动—反思”对方案进行优化。
4．反思交流：展示、交流和评价制作的行动方案，反思和总结行动方案的设计和制作的经验，提炼解决方案设计类问题的思路与方法。
1．某小组在完成“基于碳中和理念设计低碳行动方案”的跨学科实践活动后，收获颇多。下列说法正确的是( )
A．碳中和中的碳，是指碳元素
B．碳中和的实现有助于缓解温室效应，说明二氧化碳是空气污染物
C．开发氢能有利于实现碳中和、碳达峰
D．煤、石油、乙醇为三大化石燃料
2．(2024·菏泽中考)低碳环保的生活理念已深入人心。下列做法与这一理念不相符的是( )
A．垃圾分类投放，实现资源回收
B．安装太阳能灯，利用新能源
C．用可降解塑料，减少白色污染
D．利用工业废水，直接浇灌农田
3．下列途径有利于实现碳达峰和碳中和目标，有关说法不正确的是( )
A．“碳减排”：用清洁能源替代化石燃料减少CO2排放
B．“碳捕集”：用氢氧化钠溶液吸收CO2，该反应属于复分解反应
C．“碳封存”：CO2被压缩液化泵入地下储存，液化过程中CO2分子的间隔减小
D．“碳利用”：CO2能转化为乙醇、淀粉等物质，乙醇和淀粉都属于有机物
4．兴趣小组基于碳中和理念设计低碳行动方案。
(1)说碳：低碳行动中的“碳”指的物质是______(填名称)。
(2)寻碳：小组同学通过查阅资料，归纳出以下自然环境中的碳循环图。
①生物圈中，二氧化碳通过________作用转化为葡萄糖(C6H12O6)和氧气。
②水圈中，当大气中二氧化碳含量增加，会导致海水的pH________(填“升高”或“降低”)。
③岩石圈中，石灰岩(主要成分是碳酸钙)在二氧化碳和水的作用下经化合反应转化为碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]，反应的化学方程式是________________________。
(3)控碳：科学家预测，到2050年主要控碳途径对全球碳中和的贡献率如下表：
途径 碳替代 碳减排 碳封存 碳循环
贡献率 47% 21% 15% 17%
由表中数据可知，贡献率最大的途径是____________。
5．我国承诺：2030年前力争碳达峰，2060年前实现碳中和，体现大国担当。丁仲礼院士认为碳中和是让人为排放的CO2，被人为努力和自然过程所吸收。
Ⅰ．概念界定
(1)“低碳出行”中“低碳”指的是较低的CO2气体排放，从图中可以看出，“十三五”期间，我国的碳排放强度在不断________。
Ⅱ．碳排放
(2)查阅图1，动植物呼吸__________(填“能”或“不能”)释放CO2。
(3)目前，二氧化碳主要来源于化石燃料大量使用。化石燃料包括煤、石油和________。
Ⅲ．碳中和
(4)自然吸收：查阅图1，CO2的自然吸收途径有________(填图中序号)，写出序号较大的反应的化学方程式：__________________________________。
(5)碳捕集：工业上一种利用NaOH溶液实现“碳捕集”技术的流程如图2所示。
①大气中二氧化碳含量过高时会加剧________效应。
②高温反应室中发生的化学方程式为___________________________________
_____________________________________________________________________。
③流程中可循环利用的物质有____________(填名称)。
④CO2捕捉室不用饱和澄清石灰水的原因是________________________。
Ⅳ．下列基于碳中和理念设计的低碳行动方案合理的是________(填序号)。
①衣—尽可能选择华美、艳丽的面料，不用考虑其他
②食—提倡光盘行动，降低食物垃圾的产生和处理
③住—及时关闭待机电源，使用节能家电
④行—不乘坐公共交通工具，开私家车出门
6．“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。”生态碳汇不仅包含通过植树造林、植被恢复等措施吸收大气中二氧化碳的过程，同时还包括草原、湿地、海洋等生态系统对碳吸收的贡献，以及土壤、冻土对碳储存碳固定的维持。
(1)推进国土绿化，提升生态碳汇能力。绿色植物利用光合作用吸收二氧化碳，若某片森林每年可吸收66万吨二氧化碳。在这些二氧化碳中含碳元素的质量为________万吨(结果精确至0.1万吨)。
(2)①海洋吸收CO2也称“蓝色碳汇”。CO2常通过藻类、浮游植物或一些细菌与生物圈发生联系。例如，产甲烷菌可将CO2转换为甲烷。其反应的化学方程式为4H2＋CO2CH4＋2X，其中X的化学式为_____________________________________________________________________。
②海洋浮游植物和藻类等生物还可将空气中CO2转化为碳酸盐岩固定在岩石圈表层。最常见的两种碳酸盐矿物分别为方解石和白云石，其中白云石的主要成分为CaMg(CO3)2，在CaMg(CO3)2中钙、镁元素的质量比为______(填最简整数比)。
(3)高效的CO2捕集和封存技术会为实现碳中和作出巨大贡献。在一定温度下，可采用喷氨技术吸收CO2，生成碳酸氢铵(NH4HCO3)。NH4HCO3属于________(填“氮肥”“钾肥”“磷肥”或“复合肥”)。
(4)土壤、冻土对碳储存、碳固定具有维持作用，我国学者认为荒漠盐破土也能吸收CO2。请写出CO2与NaOH溶液反应的化学方程式：_____________________________________________________________________。
(5)我国科学家提出“液态阳光”概念。使水在太阳光的照射下分解产生氢气，再让二氧化碳与氢气在催化剂和太阳光的作用下反应生成甲醇(化学式为CH3OH)和水。
①请写出氢气与二氧化碳在催化剂和太阳光的作用下反应生成甲醇和水的化学方程式：_____________________________________________________________。
②下列做法不符合低碳生活理念的是________(填字母)。
A．多乘坐公共交通工具
B．随手关灯，节约用电
C．露天焚烧生活垃圾
D．多开发使用新能源
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跨学科实践活动4 基于碳中和理念设计低碳行动方案
体验探究
1．C [碳中和，即碳达峰之后人为碳排放通过植树造林、碳捕集与封存技术等人为碳吸收达到平衡，“碳”指二氧化碳，A错误；二氧化碳属于空气中成分，不属于空气污染物，B错误；开发氢能等新能源，减少化石燃料的使用可以减少二氧化碳的排放，有利于实现碳中和、碳达峰，C正确；煤、石油和天然气是三大重要的化石燃料，乙醇不属于化石燃料，D错误。]
2．D [分类回收垃圾，实现资源再利用，提高了资源的使用率，A正确；安装太阳能灯，利用新能源，践行低碳理念，B正确；用可降解塑料，减少白色污染，C正确；工业废水，含有毒物质，不能直接浇灌农田，D错误。]
3．B [用清洁能源替代化石燃料能减少CO2排放，A正确；氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，不属于复分解反应，B错误；CO2被压缩液化泵入地下储存，液化过程中CO2分子的间隔减小，C正确；CO2能转化为乙醇、淀粉等物质，乙醇和淀粉都属于有机物，D正确。]
4．解析：(1)低碳行动中的“碳”指的物质是二氧化碳，“低碳”是指较低的二氧化碳排放。
(2)①绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。②水圈中，当大气中二氧化碳含量增加，二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，故会导致海水的pH降低。③碳酸钙和二氧化碳、水反应生成碳酸氢钙，该反应的化学方程式为。
(3)由表中数据可知，贡献率最大的途径是碳替代。
答案：(1)二氧化碳 (2)①光合 ②降低 ③CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2 (3)碳替代
5．解析：Ⅰ．(1)从图中可以看出，“十三五”期间，我国的碳排放强度在不断降低。
Ⅱ．(2)动植物呼吸，消耗氧气，生成二氧化碳。
(3)化石燃料包括煤、石油和天然气。
Ⅲ．(4)植物的光合作用是二氧化碳和水在叶绿体和光照的作用下，生成有机物，同时释放出氧气，即光合作用能吸收二氧化碳；二氧化碳溶于水且和水反应，所以海水中能吸收大量的二氧化碳，反应的化学方程式为CO2＋H2O===H2CO3。
(5)①大气中二氧化碳含量过高会导致温室效应加剧。
②高温反应室中，碳酸钙在高温的条件下反应生成氧化钙和二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3CaO＋CO2↑。
③流程中可循环利用的物质即后面反应的生成物，能做前面反应的反应物，除了氧化钙之外，分离室中分离出的氢氧化钠溶液能放在捕捉室中继续应用，故可循环利用的物质有氧化钙和氢氧化钠溶液。
④氢氧化钙微溶于水，则饱和澄清石灰水中含氢氧化钙的量很少，吸收二氧化碳的量也很少，则CO2捕捉室不用饱和澄清石灰水。
Ⅳ．①衣—尽可能选择华美、艳丽的面料，不用考虑其他，会造成浪费和污染，不符合题意；②食—提倡光盘行动，降低食物垃圾的产生和处理等，符合低碳行为，符合题意；③住—及时关闭待机电源，使用节能家电等可以减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，符合低碳行为，符合题意；④行—不乘坐公共交通工具，开私家车出门加大了化石燃料的使用，增加二氧化碳的排放，不符合低碳行为，不符合题意；故选②③。
答案：Ⅰ．(1)降低 Ⅱ．(2)能 (3)天然气
Ⅲ．(4)④⑥ CO2＋H2O===H2CO3
(5)①温室 ②CaCO3CaO＋CO2↑ ③氧化钙和氢氧化钠溶液 ④氢氧化钙微溶于水，则饱和澄清石灰水中含氢氧化钙的量很少，吸收二氧化碳的量也很少
Ⅳ．②③
6．解析：(1)66万吨二氧化碳中含碳元素的质量为66万吨×＝18.0万吨。
(2)①根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和个数不变，可知X化学式为H2O。
②在CaMg(CO3)2中钙、镁元素的质量比为40∶24＝5∶3。
(3)碳酸氢铵含有氮、磷、钾三种元素中的氮元素，属于氮肥。
(4)二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，化学方程式为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O。
(5)①氢气与二氧化碳在催化剂和太阳光的作用下反应生成甲醇和水的化学方程式为3H2＋CO2CH3OH＋H2O。
②A．多乘坐公共交通工具，减少了化石燃料的燃烧，符合低碳理念；B．随手关灯，节约用电，节约能源，符合低碳理念；C．露天焚烧生活垃圾，产生污染物和二氧化碳，不符合低碳理念；D．多开发使用新能源，减少了化石燃料的燃烧，符合低碳理念。
答案：(1)18.0 (2)①H2O ②5∶3 (3)氮肥
(4)2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O
(5)①3H2＋CO2CH3OH＋H2O ②C
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