2026年中考化学一轮复习教学素材：二氧化碳海底封存技术

【教学素材】 二氧化碳海底封存技术 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】二氧化碳海底封存技术通过一系列的人工措施，将二氧化碳碳捕获后输送到海底深处，海底地层或深海环境中，利用地质结构或海水条件将其长期固定，与海底岩石和海水混合，形成稳定的碳酸盐岩。二氧化碳就能被永久地“封存”在海底，不再对大气产生负面影响。 一、二氧化碳海底封存技术的类型： 海洋碳封存是通过海洋水柱与海底沉积物实现二氧化碳长期封存的技术，我国海底地质碳封存潜力达2.58万亿吨，可封存我国数百年的二氧化碳排放量。 （1）海底地质封存：这是目前最主流的方式。把二氧化碳压缩成超临界状态，通过管道注入海底深处的咸水层、枯竭油气藏或玄武岩层中。 （2）海洋水体封存：直接将二氧化碳注入3000米以深的深海，利用高压低温环境形成“碳湖”水合物层或溶解在海水中，但这种方式存在缓慢释放风险，不如地质封存稳定。 （3）矿化封存：注入低温高压的海底沉积层，利用海底玄武岩富含的金属离子与二氧化碳反应，生成固态碳酸盐矿物，把二氧化碳“冻”在海底地层内。 二、二氧化碳海底封存技术的优点 （1）高效性：二氧化碳海底“封存术”能够快速降低大气中的二氧化碳浓度，有效地缓解全球气候变暖的问题。 （2）可持续性：由于海底封存具有长期甚至永久性，因此这项技术可以在未来几十年甚至上百年内持续发挥效果，为地球的可持续发展提供保障。 （3）可扩展性：海底资源丰富，尤其是碳酸盐岩的储量巨大。因此，这项技术具有广阔的应用前景，可以为全球环境保护做出重要贡献。 三、二氧化碳海底封存技术的应用场景 （1）工业排放：钢铁、电力、化工等高碳排放行业可以通过二氧化碳海底“封存术”，将排放的二氧化碳进行永久封存。 （2）碳捕获和储存：通过捕获大气中的二氧化碳，并将其输送到海底深处进行封存，可以实现碳捕获和储存的目的。 （3）能源生产：太阳能、风能等可再生能源生产过程中会产生大量二氧化碳，通过二氧化碳海底“封存术”可以有效地处理这些二氧化碳。 四、二氧化碳海底封存技术的风险与挑战 （1）技术难度：将二氧化碳输送到海底深处需要高超的技术和精密的设备。目前，这项技术还处于试验阶段，尚未大规模应用。 （2）环境风险：将大量二氧化碳注入海底，可能对海洋生态系统会产生负面影响，如改变海洋酸碱度、影响海洋生物的生长和繁殖等。 （3）经济成本：二氧化碳海底封存技术需要大量的资金投入，包括设备研发、运输、储存等。因此，其经济性还有待进一步评估。 【同步训练设计】 1．下列关于捕捉的二氧化碳封存海底，有关说法正确的是（ ） A．二氧化碳在与水、矿物质接触后会起反应，呈颗粒状 B．由于二氧化碳的比重比海水大，因此它会被锁在寒冷、高压的海底世界 C．二氧化碳被锁在海底，不可能再危害环境 D．二氧化碳被锁入海底，一直保持固体状态 2．关于二氧化碳注入海底的做法，以下说法正确的是（ ） A．二氧化碳注入海底后，会立即浮出水面进入大气 B．二氧化碳注入海底后，主要通过与岩石和地层水反应生成碳酸盐矿物实现永久封存 C．二氧化碳注入海底的工程主要适用于陆地油田，以减少碳排放 D．二氧化碳注入海底的工程中，不需要考虑海底地质结构的封闭性 3．阅读科普短文，回答问题。 海上二氧化碳封存是指将采油过程中伴生的二氧化碳“捕捉”并且“封存”在海底的工程，其原理是通过高碳原油生产井、生产处理系统、二氧化碳压缩机等设备，将油田开发伴生的二氧化碳捕获、分离，进行加压和干燥，使之变成介于气体和液体之间的超临界状态（超临界状态二氧化碳密度高，接近液态二氧化碳，粘度小，流动快，接近气态二氧化碳）。最后通过回注井将二氧化碳回注至海床之下的咸水层中，实现长期稳定封存。 （1）我国宣布在2060年前实现“碳中和”，“碳封存”与“碳转化”是实现“碳中和”目标不可或缺的重要技术选择。“碳中和”的“碳”指的是 （写化学式）。海上二氧化碳封存示范工程项目属于 （填“碳中和”“碳封存”或“碳转化”）。 （2）下列对超临界二氧化碳的理解正确的是 （填序号）。 A．超临界二氧化碳与二氧化碳的组成不同 B．超临界二氧化碳容易燃烧 C．同等条件下，超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大 D．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变 （3）利用二氧化碳资源开发化工原料，合成化工产品，有着广阔的前景。在一定条件下，利用新型电解装置将二氧化碳和水转化为甲酸（HCOOH），同时生成氧气，该反应的化学方程式为 。 4．我国首个海上二氧化碳封存示范工程在南海正式投用，这标志着我国实现了海上二氧化碳封存领域从无到有的重要突破，有序推进了“碳达峰”、“碳中和”。 海底“碳罐头”—含水层封存CO2.含水层是在多孔岩石中含有盐水的地质构造，CO2可以被压至200～800千克/立方米的密度，泵入岩石中进行封存；也可以循环利用CO2合成燃料、尿素、甲醇等物质。请结合信息，完成下列问题： （1）“碳达峰”、“碳中和”的“碳”指的是 （填“碳元素”“碳单质”或“二氧化碳”）。红树林具有很强的二氧化碳吸收能力，合理种植红豆杉等珍贵树种营造碳中和林，其目的是为了促进图1中 （填字母）生理活动。 （2）含水层封存CO2后酸性增强的原因是 （用化学方程式表示）。 （3）清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂，可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇（CH3OH），其微观示意图如图2（图中的微粒恰好完全反应）。写出该反应的化学方程式为 。若制得96g的甲醇燃料，理论上转化二氧化碳的质量是 g。 5．海洋封存是实现“碳中和”的途径之一，其原理是利用CO2在水等溶剂中的溶解性来吸收CO2。某化学项目小组开展如下探究。 【活动一】探究CO2在水和食盐水（模拟海水）中的溶解情况。相同条件下，该小组分别用排水法、排食盐水法收集CO2（如图甲），待收集100mLCO2后，移出导管，每隔一段时间观察并记录量筒内CO2体积。重复实验，所测数据平均值如下表： 时间/h 0 0.5 6 12 24 48 排水法时CO2体积/mL 100 98.5 85.5 77 66 59 排食盐水法时CO2体积/mL 100 99 93 90.5 89 88 （1）图甲发生装置中反应的化学方程式为 ，反应基本类型是 。 （2）由上表数据分析： ①能用排水法收集CO2的理由是  。 ②相同条件下，等体积水和食盐水吸收CO2更多的是 （填“水”或“食盐水”）。 （3）海洋封存CO2可能带来的危害是 （写出1点即可）。 【活动二】探究植物油隔离对CO2在水中溶解情况的影响。 （4）小方设计并完成以下对照实验：用两个量筒分别收集100mLCO2倒置于水槽中，向其中一个量筒内注入少量植物油，使CO2与水被植物油隔开（CO2与植物油不反应），测得量筒内CO2体积随时间变化曲线如图乙。分析该图可得出的结论是 。 6．我国首个海上二氧化碳封存工程在南海正式投用，填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白，对我国实现“双碳”目标具有重要意义。 （1）“双碳”目标指的是“碳中和”和“碳达峰”，这里的“碳”指的是 。 （2）CO2在封存之前要先“捕捉”，某同学设计了“捕捉”二氧化碳的流程（如图1）。 ①图1中固体和液体分离的操作方法是 ，反应1的基本类型为 反应。 ②请用化学方程式表示“捕捉”CO2的原理 。 ③反应器中溶液采用喷雾形式的目的是 。 （3）被封存的CO2可用于 等（1种即可），也可以转化成甲醇。转化过程是在纳米纤维的催化作用下二氧化碳和氢气反应生成甲醇（如图2，图中的微粒恰好完全反应）。写出该反应的化学方程式 。 参考答案 1～2．A、B； 3．（1）CO2；碳封存；（2）CD；（3）2CO2＋2H2O ( 一定条件 )2HCOOH＋O2； 4．（1）二氧化碳；C；（2）CO2＋H2O＝H2CO3；（3）3H2＋CO2 ( 催化剂 ) CH3OH＋H2O； 5．（1）CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑；复分解反应；（2）①短时间内，CO2在水中溶解量不大（合理即可）；②水；（3）改变海水的pH，危害海洋生物健康；（4）植物油可以减缓二氧化碳在水中的溶解。 6．（1）二氧化碳（或CO2）；（2）①过滤；分解；②Ca（OH）2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O；增大与二氧化碳的接触面积，提高二氧化碳的吸收率；（3）灭火、气体肥料等；3H2＋CO2 ( 催化剂 ) CH3OH＋H2O； ＝H2CO3；（3）3H2＋CO2 ( 点燃 ) CH3OH＋H2O； 学科网（北京）股份有限公司 $