第三节 碳达峰与碳中和 第2课时（教学课件）化学新教材鲁教版九年级上册

该初中化学课件聚焦二氧化碳的实验室制取（反应原理、装置选择、验满检验等）及实现“双碳”目标的路径，以大棚蔬菜二氧化碳供应问题导入，联系氧气制取知识，构建气体制取“原理-装置-验满”的一般思路学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学态度，通过小组讨论分析多种制二氧化碳反应的优缺点确定最优方案（科学思维），设计注射器控制反应速率等装置改进实验（科学探究与实践），结合液态阳光技术、碳汇交易等实例体现化学服务社会（科学态度与责任）。助力学生提升探究能力与责任意识，为教师提供探究式教学清晰范例。

第六元 控制燃烧 第三节 碳达峰与碳中和 第2课时 二氧化碳的实验室制取 九年级化学 上册·鲁教版2024 学习内容导览 实现“双碳”目标的路径 2 二氧化碳的实验室制取 1 2 明·学习目标 1.掌握实验室制取二氧化碳的反应原理（碳酸钙与稀盐酸反应），理解气体发生装置和收集装置的选择依据。 2.通过对比不同实验装置的优缺点，建立“控制变量-优化设计”的逻辑分析能力。能独立完成二氧化碳的制取、检验及验满实验，并尝试改进装置（如小孔隔板、注射器控制反应）。 3.树立“化学服务于社会可持续发展”的理念，增强参与 “双碳” 行动的责任感。激发对绿色化学技术（如碳捕集、“液态阳光”）的探索热情，体会化学学科的社会价值。 3 引·新课导入 大棚蔬菜种植通过提供适宜的温度、湿度、光照等条件，使得蔬菜能够在最佳的环境下生长，提高蔬菜的产量和质量。然而，大棚蔬菜种植中也存在一些问题，其中最主要的问题是二氧化碳的供应。二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料，而大棚内二氧化碳浓度较低，往往制约了蔬菜的生长速度和产量。 冬季里人们为了提高大棚蔬菜的产量，在大棚内放置二氧化碳发生装置，你知道二氧化碳发生装置内的药品有哪一些呢？反应的原理是什么？ 4 二氧化碳的实验室制取 01 探·知识奥秘 一、二氧化碳的实验室制取 实验室制取气体物质的一般思路 确定制取气体的化学反应原理 根据实验室条件（如常温、加热、催化剂等），选择合适的药品和反应。需考虑原料易得、价格低廉、操作简便、反应速率适中、制得气体纯净等因素。 选择发生装置 根据反应物状态和反应条件选择。 固体+固体加热型 如高锰酸钾制氧气 固体+液体常温型 如过氧化氢制氧气） 选择收集装置 根据气体的密度、水溶性、是否与空气反应选择。 排水法：适用于难溶于水且不与水反应的气体 （如氧气、氢气）。 向上排空气法：适用于密度比空气大且不与空气反应的气体（如二氧化碳、氧气）。 向下排空气法：适用于密度比空气小且不与空气反应的气体（如氢气、甲烷）。 检验与验满 通过特定的化学反应或物理性质验证气体是否为目标气体以及是否收集满。例如，用带火星的木条检验氧气，用澄清石灰水检验二氧化碳。 实验注意事项 检查装置气密性。 控制反应速率 （如通过分液漏斗滴加液体）。 根据实验室制取气体的一般思路，小组讨论并选择一种原理，设计实验方案并制定实验步骤。 6 探·知识奥秘 药品选择 联系所学知识和日常生活，列举你所知道的能生成二氧化碳的反应 蜡烛燃烧可生成二氧化碳 碳在氧气中燃烧生成二氧化碳 生物体的呼吸作用可产生二氧化碳 木炭还原氧化铜，生成铜和二氧化碳 石灰石高温分解 石灰石与稀盐酸在常温下反应 小组讨论： 这些方法中哪些适用于实验室制取CO2？ 一、二氧化碳的实验室制取 7 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 碳在氧气中燃烧生成二氧化碳 生物体的呼吸作用可产生二氧化碳 蜡烛燃烧可生成二氧化碳 所得气体不纯 石灰石高温分解 取材不便 条件限制 石灰石与稀盐酸在常温下反应 木炭还原氧化铜，生成铜和二氧化碳 小资料： 碳酸钠（Na2CO3）和碳酸钙（CaCO3）都是常见的碳酸盐，都能与酸反应生成二氧化碳。 常见的酸为盐酸（HCl）和硫酸（H2SO4）。 选择哪两种药品在实验室制取二氧化碳更合适呢？ 8 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 可供选择的原料：石灰石(主要成分CaCO3)、碳酸钠(Na2CO3)、稀盐酸(HCl)、稀硫酸(H2SO4) 可供选择的仪器：小试管、药匙、胶头滴管、镊子。 碳酸钠粉末 块状石灰石 9 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 认真观察并记录实验现象，思考：以上四个实验都可以产生二氧化碳，都适合用来进行二氧化碳的实验室制取么？ 编号 实验内容 实验现象 实验分析 1 碳酸钠和稀盐酸 2 石灰石和稀盐酸 3 碳酸钠和稀硫酸 4 石灰石和稀硫酸 有大量气泡产生，反应剧烈 反应速率太快，不易收集 产生气泡速率比较适中 适合实验室制取二氧化碳气体 有大量气泡产生，反应剧烈 反应速率太快，不易收集 开始反应有气泡，一会儿就无气泡产生 反应一会儿就停止 10 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 2、选择制取气体的药品的一般原则是：较易反应、反应速度适中、产生气体易于收集、操作简便等。 结论： 1、实验室制取二氧化碳的最好原料: 石灰石和稀盐酸 大理石和稀硫酸反应一会，为什么会自动停止？ 思考 资料卡片： CaSO4是一种微溶于水的白色物质，它覆盖在未反应完的碳酸钙的表面，阻止了反应的继续进行，反应便自动停止。 反应原理： CaCO3＋2H2SO4＝CaSO4＋ H2O ＋ CO2↑ 11 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 实验室制取二氧化碳的反应原理： 1.药品：石灰石或大理石（主要成分是CaCO3）与稀盐酸 2.反应原理：CaCO3+2HCl === CaCl2+H2CO3 碳酸不稳定易分解：H2CO3 == H2O+CO2↑ 总反应为：CaCO3+2HCl === CaCl2+H2O+CO2↑ 根据气体制取的一般思路，确定原理选择完药品后，需要选择发生装置和收集装置 思考与讨论： （1）实验室制取氧气的装置？（2）该装置的选择依据是什么？ （3）怎样收集氧气？依据是什么？如何类比氧气的收集方法，根据二氧化碳的性质选择收集方法？ 12 探·知识奥秘 装置选择 一、二氧化碳的实验室制取 【复习】我们在学习氧气的制取的时候就学过以下的气体发生装置： A B C 用上面的发生装置填写下表： 实验 发生装置 选择的依据 氯酸钾 高锰酸钾 过氧化氢 反应物是液体或固体和液体，不要加热(常温) 反应物是固体，需要加热 固体加热型 固液常温型 13 探·知识奥秘 装置选择 一、二氧化碳的实验室制取 我们已经知道 固体 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 ↑ 液体 不需加热 反应物是固体和液体的混合物，反应不需要加热 固液常温型 探究制取CO2的发生装置 便于添加药品 控制反应的 发生和停止 控制反应的速率 14 探·知识奥秘 装置选择 一、二氧化碳的实验室制取 排水法 不易溶于水且不与水发生反应的气体 向上排空气法 密度比空气大的气体且不与空气反应 向下排空气法 密度比空气小且不与空气反应的气体 二氧化密度比空气大，能溶于水且与水反应，所以收集二氧化碳只能用向上排空气法 ‌常见的气体制取收集装置 收集二氧化碳应该选择哪种收集装置？ 15 探·知识奥秘 实验步骤 一、二氧化碳的实验室制取 连接仪器 检查气密性 加大理石 加稀盐酸 收集气体 集满后正放在桌面上 检验装置气密性 先加固体 后加液体 思考：如何验证二氧化碳是否集满？如何检验收集到的气体是二氧化碳? 16 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 验满方法 将燃着的木条伸到集气瓶口， 若木条熄灭，则说明集满。 澄清石灰水 变浑浊 检验方法 将产生的气体通入澄清的石灰水， 石灰水变浑浊，证明生成的气体是CO2。 思考：为什么不能用燃烧的木条检验生成的气体是否为二氧化碳？ 很多气体都不支持燃烧，都可以使燃烧的木条熄灭，如氮气、氦气等。 17 探·知识奥秘 注意事项 一、二氧化碳的实验室制取 若使用长颈漏斗下端应插到液面以下，形成液封，分液漏斗则不需要。 导管只需突出胶塞少许 排空气法导气管应该伸入接近瓶底的位置，以利于空气的排出 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。 18 探·知识奥秘 一、二氧化碳的实验室制取 拓展阅读 二氧化碳气体虽然没有毒性，但在局部环境中浓度过高时，会导致人缺氧窒息。当空气中二氧化碳含量达到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。 CO2体积 分数 对人体健康的影响 1% 感到气闷、头昏、心悸。 4-5% 感到气闷、头痛、眩晕。 10% 使人神志不清，呼吸停止，以致死亡。 ①为什么要常保持教室通风？ ②进入久未开启的菜窖，应怎样避免二氧化碳对人的生命构成的威胁？ O2 空气 灯火实验 探·知识奥秘 一、二氧化碳的实验室制取 二氧化碳的工业制取 高温煅烧石灰石 CaCO3 ====CaO + CO2 ↑ 高温 煅烧法：从石灰石煅烧生产水泥、石灰的尾气中回收。煅烧反应生成 CaO 和高浓度 CO₂，经除尘、脱硫、压缩提纯后可直接利用，是建材行业碳回收的核心路径。 理·核心要点 二氧化碳实验室制取 1、反应的药品 2、反应的原理 3、装置图 4、验满方法 5、检验方法 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 将燃着的木条伸到集气瓶口，木条熄灭，则说明集满。 大理石（或石灰石）和稀盐酸 将产生的气体通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，证明生成的气体是CO2。 21 1．小聪用如图所示的装置制取二氧化碳，以下说法正确的是（ ） A．漏斗下端应该伸入液面以下 B．该装置不能控制反应的发生和停止 C．装置中的铜网可用铁丝网代替 D．可将石灰石换成锌粒，用来制取氢气 析·典型范例 D 2．如图装置可用于制取气体，说法正确的是（ ） A．该装置可制取二氧化碳 B．Ⅰ可控制反应的发生与停止 C．Ⅱ中气体的收集方法是向下排空气法 D．若用带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃则氧气集满 析·典型范例 A 实现“双碳”目标的路径 02 探·知识奥秘 二、实现“双碳”目标的路径 碳达峰与碳中和 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。 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。 25 探·知识奥秘 二、实现“双碳”目标的路径 实现“双碳”目标的思路 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。 1.能源体系：构建清洁低碳供给与消费模式 找出从源头上减少“碳排放”的可行性路径 （1）非化石能源规模化替代 大力推进风能、太阳能、生物质能、地热能等可再生能源开发，在沙漠、戈壁、荒漠地区加快规划建设大型风电光伏基地项目，同时在严监管、保安全前提下有序发展核电。 26 探·知识奥秘 二、实现“双碳”目标的路径 实现“双碳”目标的思路 找出从源头上减少“碳排放”的可行性路径 1.能源体系：构建清洁低碳供给与消费模式 （2）化石能源消费 “减量提质” 严控煤电项目，“十四五” 时期严格合理控制煤炭消费增长，“十五五” 时期逐步减少，重点削减散煤等非电用煤。 （3）终端能源消费电气化升级 推动工业炉窑、农业生产、建筑采暖等领域的电能替代，提高交通领域新能源汽车渗透率 ——2022 年中国新能源汽车销量占比已达 25.6%，未来需进一步完善充电基础设施与电池回收体系。 2.产业结构：推动高排放行业绿色转型 （1）严格高耗能项目准入门槛 坚决遏制高耗能、高排放、低水平项目盲目发展，大气污染防治重点区域严禁新增钢铁、焦化、炼油等产能。 （2）全产业链绿色化改造 实施绿色制造工程，推广绿色设计与清洁生产技术，例如钢铁行业推广短流程炼钢、水泥行业采用干法生产工艺。 （3）区域产业布局优化 构建城市化地区、农产品主产区、重点生态功能区分类指导的减污降碳政策体系，建立以区域环境质量改善和碳达峰目标为导向的产业准入及退出清单制度。 27 探·知识奥秘 二、实现“双碳”目标的路径 实现“双碳”目标的思路 （三）农业领域：遏制非 CO₂温室气体排放 农业贡献全球约 11% 的温室气体排放，其中稻田甲烷和畜牧业氧化亚氮占比超 60%，需通过生产方式革新实现源头控排。 （1）种植与养殖技术升级 推广稻田节水灌溉技术（如间歇灌溉），减少淹水时间以降低甲烷排放；优化畜牧业氮肥使用量，采用精准饲喂技术减少氧化亚氮排放。同时发展生态农业，推动种养结合循环模式，降低化肥、农药的过度使用。 （2）农业废弃物资源化利用 建立秸秆还田、畜禽粪污资源化处理体系，通过沼气发电、有机肥生产等方式将废弃物转化为能源或肥料，减少甲烷直接排放。例如，中国部分农村地区已通过畜禽粪污沼气工程实现 “减排 + 增收” 双重效益。 （四）生活消费：培育绿色低碳行为习惯 公众生活消费通过能源使用、交通出行、商品消费等间接产生碳排放，需通过 “供给引导 + 参与激励” 推动源头减量1.1.（1）扩大绿色产品供给与消费 完善绿色产品认证与标识体系，推动家电、建材、汽车等领域的节能低碳产品推广，通过补贴政策降低绿色产品价格门槛。例如，推广节能灯具、节水器具，引导消费者优先选择低碳包装商品。 （2）倡导低碳生活方式 推广公共交通、自行车、步行等绿色出行方式，加强绿色社区、绿色学校建设。探索建立 “碳普惠” 等公众参与机制，将居民低碳行为转化为可量化的激励（如积分兑换、消费优惠），形成 “减排有回报” 的良性循环。 28 探·知识奥秘 二、实现“双碳”目标的路径 实现“双碳”目标的思路 （五）生态系统：强化自然碳汇固持能力 生态系统通过光合作用吸收二氧化碳，是 “负排放” 的重要源头路径，需结合保护与修复提升固碳效能。 （1）森林与湿地碳汇培育 实施森林抚育、林分改造、生态修复工程，提升森林固碳能力。例如，四川雅安通过疏林管护、树种优化等措施，使国有林场抚育林产生可交易碳汇，首批项目已实现 1.06 万吨碳减排量交易，收益达 62.9 万元。同时加强湿地保护与恢复，遏制湿地退化导致的碳释放。 （2）碳汇交易市场化激活 完善林草碳汇项目开发标准与核算方法学，推动碳汇进入全国碳排放权交易市场。探索 “碳汇 + 金融”“碳汇 + 司法” 等创新模式，例如企业购买碳汇抵消自身排放，或通过碳汇保险降低林业经营风险。 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。 29 探·知识奥秘 二、实现“双碳”目标的路径 拓展阅读 液态阳光技术 绿色甲醇，又被称为“液态阳光”，其制备路径源于自然界的“仿生智慧”——仿照光合作用的原理，通过可再生能源（如光伏、风电）制氢，再利用绿氢与捕集的二氧化碳合成甲醇。这一过程不仅绿色低碳，而且实现了间歇性清洁电力的跨时空转化与存储，形成可运输、易储存的液体燃料。该项技术完全由我国自主研发，具备自主知识产权，已实现千吨级工业化示范工程，并正在向万吨级扩展。 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1t甲醇可消化1.375t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。 30 理·核心要点 减排 领域 核心目标 关键可行性路径 能源 体系 构建清洁低碳供给与消费模式（占全球排放约 73%） 1. 规模化发展风电、光伏、核电等非化石能源； 2. 严控煤炭消费，优化天然气使用实现化石能源 “减量提质” 3. 推动工业、交通等领域终端用能电气化 产业 结构 推动高排放行业绿色转型（占全球排放 28%） 1. 严格高耗能项目准入，落实 “三线一单” 等要求； 2. 推广清洁生产技术，实施全产业链绿色改造； 3. 优化区域产业布局，推动落后产能退出 农业 领域 遏制非 CO₂温室气体排放（占全球排放约 11%） 1. 升级种养技术（稻田节水灌溉、畜禽精准饲喂）； 2. 推进秸秆、畜禽粪污等农业废弃物资源化利用 生活 消费 培育绿色低碳行为习惯 1. 扩大绿色产品供给，完善认证与补贴政策； 2. 倡导绿色出行，建立 “碳普惠” 等公众参与激励机制 生态 系统 强化自然碳汇固持能力 1. 实施森林抚育、湿地保护修复提升固碳效能； 2. 完善碳汇交易标准，激活市场化交易模式 31 1．2025年6月25日是全国低碳日，主题为“碳路先锋、绿动未来”。下列有关低碳行动不合理的是（ ） A．大量植树造林 B．鼓励使用清洁能源 C．工厂通过加高烟囱直接排放废气 D．提倡步行、骑自行车等低碳出行方式 析·典型范例 C 2．扎实做好“碳达峰”、“碳中和”各项工作是减缓温室效应的有力举措。下列说法不正确的是（ ） A．“碳达峰”、“碳中和”中的“碳”指CO2 B．煤炭综合利用的方法有气化、焦化、液化，这些方法都属于物理变化 C．造成温室效应加剧的主要原因是化石燃料(煤、石油和天然气)的过度使用，它们都是混合物 D．绿色低碳生活就是降低二氧化碳产生的行为，例如多走路少开车 析·典型范例 B 理·核心要点 二氧化碳的实验室制取 二氧化碳的制取 实现“双碳”目标的路径 1、反应的药品 2、反应的原理 3、装置图 4、验满方法 5、检验方法 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 将燃着的木条伸到集气瓶口，木条熄灭，则说明集满。 大理石（或石灰石）和稀盐酸 将产生的气体通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，证明生成的气体是CO2。 1.能源体系：构建清洁低碳供给与消费模式（占全球排放约 73%） 2.产业结构：推动高排放行业绿色转型（占全球排放 28%） 3.农业领域：遏制非 CO₂温室气体排放（占全球排放约 11%） 4.生活消费：培育绿色低碳行为习惯 5.生态系统：强化自然碳汇固持能力 34 1．鉴别下列各组物质，所选用的试剂或方法不正确的是（ ） A．氧气和二氧化碳：澄清石灰水 B．氦气和氮气：带火星的木条 C．水和双氧水：二氧化锰 D．汽油和酒精：闻气味 析·典型范例 B 2．在实验室制取二氧化碳时，下列有关该实验的操作，正确的是（ ） A．用排水法收集一瓶二氧化碳气体 B．先向试管中放入石灰石和稀盐酸，再检查装置的气密性 C．将燃烧的木条伸入集气瓶中，检验生成的气体是否是二氧化碳 D．将集满二氧化碳气体的集气瓶盖上玻璃片，正放在桌面上 析·典型范例 D THANKS! 谢谢观看 九年级化学 上册·鲁教版2024 $