7.3碳达峰与碳中和-第二课时教学设计--2026-2027学年八年级化学鲁教版（五四学制）全一册

《碳达峰与碳中和》第二课时 教案 鲁教版（五四学制）2024版 · 初中化学 · 八年级全一册 · 第七单元第三节 一、教材分析 本节为鲁教版（五四学制）2024版八年级全一册第七单元第三节第二课时。第一课时已学习自然界碳循环及碳达峰、碳中和的基本内涵。本课时聚焦实现“双碳”目标的具体路径与化学原理，将二氧化碳性质、燃料燃烧等知识与国家战略、社会生活紧密联结，是培养学生化学核心素养与社会责任的重要内容。 二、四维核心素养 化学观念：理解碳循环中物质转化与能量转化的统一，认识化学变化在碳减排中的作用。 科学思维：基于证据分析碳排放成因，逻辑推理降碳措施背后的化学原理。 科学探究与实践：通过任务式探究设计低碳行动方案，开展小组合作、讨论交流与成果展示。 科学态度与责任：树立生态文明意识，认同“双碳”战略意义，自觉践行绿色低碳生活方式。 三、教学重难点 教学重点：实现碳达峰与碳中和的主要路径，包括化石燃料替代、新能源开发、二氧化碳捕集利用与封存等措施。 教学难点：依据二氧化碳的化学性质分析降碳方法的原理，将宏观“双碳”政策转化为个人可操作的低碳行动方案。 四、新课导入 教师播放两段影像：第一段展示近百年来全球平均气温上升曲线与极地冰川消融画面；第二段展示我国西北戈壁上绵延的光伏基地与沿海风机群。教师提问：温室效应加剧，地球正在“发烧”，科学家和工程师用了哪些化学方法为地球“降温”？由此导入本节课——探寻实现“双碳”目标的化学路径。 五、设计意图 以真实数据对比与工程影像创设认知冲突，激发学生探究降碳化学路径的内驱力，自然引出课题。 六、上课过程设计意图 本课时以“我为双碳献一策”为主线，设计三个递进式任务。任务一“碳路径大调查”引导学生从源头减排与碳吸收两条主线梳理实现“双碳”目标的途径，建立系统认知；任务二“碳捕集与利用”结合二氧化碳的性质，探讨碳捕集、转化与封存的化学原理，突破教学难点；任务三“低碳行动设计师”指导学生将宏观政策转化为校园与家庭可落地的低碳行动方案，实现知识迁移与价值升华。三个任务层层递进，从知识梳理到原理探究再到实践应用，让学生在做中学、在议中悟，既落实核心知识，又培养社会责任感与跨学科实践能力。 七、教学过程 任务一：双碳目标再认识——从概念到路径 活动一：温故知新——碳循环与双碳概念回顾 教师引导学生回顾上节课所学内容，请学生在小组内用自己的语言描述自然界中的碳循环过程，并用箭头在白板上画出二氧化碳在大气、海洋、陆地生物、岩石之间的流动方向。教师巡视各小组，倾听学生的描述，适时追问：在碳循环中，哪些过程是自然界固有的碳吸收？哪些过程是人类活动额外增加的碳排放？ 学生以四人小组为单位，合作绘制碳循环示意图。一位学生代表小组上台展示并讲解：大气中的二氧化碳通过植物的光合作用进入生物圈，被海洋吸收后溶于海水形成碳酸盐，动植物遗体经漫长地质作用转化为化石燃料埋藏于地下；同时，动植物的呼吸作用、微生物的分解作用以及化石燃料的燃烧又将二氧化碳释放回大气。教师在学生展示后追问：在正常情况下，自然界的碳循环基本保持平衡，那为什么近百年来大气中二氧化碳含量持续上升？ 学生结合生活经验与上节课所学回答：工业革命以来，人类大量开采和燃烧煤、石油、天然气等化石燃料，将亿万年前固定的碳在短时间内释放到大气中；同时，森林被大面积砍伐，植物吸收二氧化碳的能力下降。一增一减之间，大气中二氧化碳浓度不断攀升。教师肯定学生的分析，并在黑板上同步完善碳循环示意图，用红色标注人类活动造成的“额外排放”，用绿色标注“自然吸收”，让学生直观看到失衡之处。 活动二：路径梳理——实现“双碳”的四大支柱 教师提出核心问题：既然大气中二氧化碳过多是问题的根源，那么要实现碳达峰和碳中和，我们可以从哪些方向入手？请各小组结合上节课所学和生活常识，尽可能多地列举降碳途径。教师将学生提出的途径逐条写在黑板一侧，不急于分类，先让学生充分发散。 学生陆续提出：少开私家车、多乘公共交通；节约用电；开发太阳能和风能；多植树造林；减少一次性用品使用；研发新技术捕捉二氧化碳；等等。教师引导学生将这些途径归类，最终形成实现“双碳”目标的四大支柱：一是源头替代，即用清洁能源替代化石燃料；二是过程减排，即提高能源利用效率、减少浪费；三是碳捕集与封存，即把排放的二氧化碳“抓回来”并储存；四是生态吸收，即通过植树造林、保护湿地等自然方式吸收二氧化碳。 教师进一步追问：这四大支柱中，哪一项与化学学科关系最密切？学生经过讨论后认为，碳捕集与利用最直接依赖化学知识，因为它涉及二氧化碳的性质、化学反应和材料选择。教师顺势引出任务二，带领学生深入探究碳捕集与利用的化学原理。 任务二：减排降碳大探究——化学视角下的降碳之道 活动一：化石燃料的“减法”——为什么要控煤炭、减石油？ 教师出示一组数据卡片：我国能源消费结构中煤炭占比约为百分之五十以上，煤炭、石油、天然气在燃烧时都会向大气释放大量二氧化碳。教师提问：为什么说化石燃料是碳排放的主要来源？请从化学变化的角度解释。 学生回忆燃烧的条件与燃料的主要成分，小组讨论后回答：煤主要含有碳元素，石油主要由碳氢化合物组成，天然气的主要成分是甲烷。这些物质在燃烧时与氧气发生反应，生成二氧化碳和水，同时释放热能。由于人类每年燃烧的化石燃料数量极其巨大，短时间内将地下固定的碳以二氧化碳形式排放到大气中，而自然界的吸收能力有限，便打破了碳循环的平衡。 教师追问：既然化石燃料燃烧不可避免地产生二氧化碳，那“减法”该怎么做？学生提出三种思路：第一，减少化石燃料的使用量；第二，提高燃烧效率，让单位能量产生的二氧化碳更少；第三，用不含碳或低碳的能源替代化石燃料。教师对三种思路逐一肯定，并补充我国正在推进的“煤改气”“煤改电”“超低排放改造”等工程实例，帮助学生理解过程减排的实际意义。 活动二：新能源的“加法”——清洁能源如何替代化石能源？ 教师播放一组短视频：太阳能光伏板在阳光下发电、风力发电机在海边缓缓转动、水力发电站水流推动涡轮、核电站发出清洁电力。教师提问：这些新能源在发电过程中是否会排放二氧化碳？为什么说它们是“清洁能源”？ 学生分组讨论。第一小组代表回答：太阳能和风能利用的是自然界已经存在的能量，发电过程中不燃烧燃料，因此直接碳排放几乎为零。第二小组补充：水力发电利用水流的机械能推动涡轮，也不直接燃烧化石燃料。第三小组从材料角度提出疑问：光伏板和风力发电机在制造、运输和安装过程中是否也会消耗能源、产生排放？教师肯定第三小组的批判性思维，指出这是“全生命周期碳排放”的概念，新能源在制造阶段确实有碳排放，但与长期使用所减少的化石燃料燃烧相比，总体碳排放远低于火电。 教师进一步引导学生思考：除了发电领域，交通领域如何实现“加法”？学生联系生活回答：电动汽车替代燃油汽车、氢燃料电池汽车、公共交通优先、共享单车等。教师展示我国新能源汽车产销量连续多年位居世界前列的图片，说明新能源替代不仅是化学问题，更是材料、工程和政策协同的系统工程。 活动三：二氧化碳的“捕捉”——碳捕集、利用与封存的化学原理 教师出示一个问题情境：假如我们不得不使用化石燃料，能否在二氧化碳排入大气之前就把它“抓”住？请结合二氧化碳的化学性质思考可行的方法。学生小组讨论，教师提示从二氧化碳能与哪些物质发生反应的角度思考。 学生很快回忆起：二氧化碳能溶于水，能与澄清石灰水反应产生白色沉淀，能与氢氧化钠溶液反应。教师引导学生推理：既然二氧化碳能与碱性溶液反应，那么工业上是否可以用碱性液体“洗涤”工厂排放的烟气，把二氧化碳吸收下来？学生兴奋地提出方案：让烟气通过装有氢氧化钠溶液的吸收塔，二氧化碳被溶液吸收，净化后的烟气从塔顶排出。教师补充：这就是工业上“碳捕集”的基本思路之一——吸收法。常用的吸收剂是胺类溶液，它在常温下吸收二氧化碳，在加热条件下又能释放出纯净的二氧化碳，从而实现吸收剂的循环使用。 教师继续追问：捕集下来的纯净二氧化碳如何处理？学生结合上节课知识提出：可以注入深海或废弃矿井封存起来，不让它回到大气中。教师展示碳捕集、利用与封存（CCUS）流程图，介绍二氧化碳的“利用”途径：将其注入油田提高采油率、转化为化工原料生产塑料和肥料、制成干冰用于人工降雨和食品保鲜、甚至与氢气反应合成可再生燃料。教师强调：碳捕集与利用不是万能的，它需要消耗大量能源和材料，因此根本出路还是源头减排和可再生能源替代。 活动四：碳吸收的“自然方案”——植树造林与生态修复 教师提问：除了工业手段，自然界本身有没有吸收二氧化碳的“装备”？学生齐声回答：植物的光合作用。教师进一步引导：一棵树一年能吸收多少二氧化碳？一片森林、一片湿地、一片草原在碳吸收中各扮演什么角色？ 教师展示一组数据：一棵成年乔木每年可吸收约十八千克二氧化碳，一公顷森林每年可吸收数十吨二氧化碳。除了森林，海洋中的浮游植物也是重要的碳汇，湿地和草原同样具有储碳功能。教师引导学生认识到：保护现有生态系统、防止森林退化和湿地萎缩，与新植树造林同样重要。教师介绍我国“三北防护林”“退耕还林还草”“荒漠化治理”等重大生态工程，说明生态修复不仅吸收碳，还能涵养水源、保持水土、保护生物多样性。 任务三：低碳行动设计师——我为校园低碳献一策 活动一：校园碳排放小调查 教师布置任务：假设我们的学校要创建“低碳校园”，请各小组先调查校园中可能产生碳排放的环节，并分析哪些环节可以改进。教师发放“校园碳排放调查记录单”，引导学生从用电、用餐、交通、用纸、垃圾处理等维度展开。 学生以小组为单位开展调查讨论。第一小组关注用电：教室里的电灯、空调、多媒体设备、饮水机、走廊的照明，放学后是否及时关闭？空调温度设置是否合理？第二小组关注用餐：食堂是否使用一次性餐具？学生是否存在大量剩菜剩饭？第三小组关注交通：学生上下学方式中，家长开车接送的比例有多高？骑行或步行的同学占多少？第四小组关注用纸和垃圾：学校打印是否双面？废纸是否回收？垃圾分类是否落实？每个小组将调查发现整理成简明的清单。 活动二：低碳方案设计与展示 教师要求各小组根据调查结果，设计一份“校园低碳行动方案”，要求方案至少包含三个具体可操作的措施，并说明每个措施减少碳排放的原理或预期效果。教师提示学生可以从“节约能源”“绿色出行”“资源循环”“绿化校园”“宣传倡导”五个方向选择。 各小组合作撰写方案。第一小组提出“关灯行动”：在每个教室安排一名“关灯员”，放学后和体育课、课间操无人时关闭电灯和多媒体；将走廊灯改为感应式或分组控制。理由是电能很大一部分来自火电，节约用电就是减少煤炭燃烧和二氧化碳排放。 第二小组提出“绿色餐盘”行动：食堂取消一次性筷子和塑料袋，改用可重复使用的餐具；倡导“光盘行动”，减少食物浪费。理由是一次性筷子的生产消耗木材，减少使用就是保护森林碳汇；食物在种植、运输、加工过程中也消耗能源，减少浪费等于减少间接碳排放。 第三小组提出“自行车接送日”：每周设立一天“无车日”，倡导家长不接送，学生步行或骑行上下学；在学校门口设置自行车停放区。理由是燃油汽车每行驶一定距离就会排放二氧化碳，绿色出行直接减少交通排放。 第四小组提出“校园小花园”：在教学楼屋顶或操场边角种植本土灌木和草本植物，建立班级“认养”绿植制度。理由是植物通过光合作用吸收二氧化碳，绿化校园既美观又增汇。第五小组提出“废纸重生”计划：在每层教学楼设置废纸回收箱，将双面用过的纸张另一面作为草稿纸继续使用，回收的废纸联系再生纸企业处理。理由是造纸需要消耗木材和能源，废纸回收减少了新纸生产的碳排放。 活动三：方案互评与优化 各小组派代表上台展示方案，每组展示后接受其他小组的提问和建议。教师引导学生从“可行性”“减排效果”“推广难度”三个角度评价方案。例如，有同学提出“关灯行动”很好操作，但需要持续的制度保障；“屋顶花园”减排效果有限，但教育意义很大；“绿色出行”在冬季和恶劣天气时执行难度较大，需要灵活调整。 教师在学生互评后总结：好的低碳方案不需要惊天动地，关键在于可持续、可坚持。一个措施也许减排量不大，但如果全校同学都行动起来，积少成多，就是巨大的贡献。教师鼓励各小组课后将方案完善后提交给学校德育处或团委，推动方案真正落地。 任务四：双碳中国——青年担当与未来展望 活动一：我国“双碳”政策时间线 教师出示时间线展板：2020年9月，我国在联合国大会上宣布，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；此后，“碳达峰碳中和”被写入政府工作报告，各行业陆续发布实施方案；新能源装机容量、新能源汽车产销量、可再生能源投资规模持续领跑全球。教师请学生思考：从2030年碳达峰到2060年碳中和，中间只有三十年，时间紧、任务重，这说明了什么？ 学生讨论后认为：这体现了中国作为大国的责任担当；同时也说明实现“双碳”目标需要全社会、各行业的共同努力，绝非一朝一夕之功。教师补充：对在座的同学们而言，你们正处于实现“双碳”目标的关键时期——2030年你们正值青年，2060年你们正是社会建设的中坚力量。今天所学的化学知识，未来将在你们手中转化为改变世界的力量。 活动二：青年能做什么——低碳生活倡议 教师引导学生回顾本节课所学，以“我的低碳承诺”为主题，每位同学在卡片上写下三条自己能够长期坚持的低碳行动，例如：随手关灯、双面用纸、绿色出行、减少一次性用品、节约粮食、积极参与植树等。写完后，学生在小组内分享，互相监督鼓励。 教师收束全课：碳达峰与碳中和不仅是国家的战略目标，更是每一个人的生活选择。化学教会我们认识物质、理解变化，更教会我们用科学的眼光看待人类与自然的关系。希望同学们把今天的承诺化作日常的行动，从身边小事做起，做“双碳”目标的践行者和传播者。 八、板书设计 第三节 碳达峰与碳中和（第二课时） 一、实现“双碳”的四大支柱 1. 源头替代：清洁能源（太阳能、风能、水能、核能）替代化石燃料 2. 过程减排：提高能源利用效率，减少浪费 3. 碳捕集与利用封存（CCUS）：吸收法捕集 → 利用/封存 4. 生态吸收：植树造林、保护湿地与草原 二、化学原理 · 化石燃料燃烧：碳氢化合物 + 氧气 → 二氧化碳 + 水 + 热能 · 二氧化碳捕集：碱性溶液吸收二氧化碳，加热释放循环利用 · 植物光合作用：吸收二氧化碳，释放氧气 三、青年行动 节约能源 | 绿色出行 | 资源循环 | 绿化校园 | 宣传倡导 1 学科网（北京）股份有限公司 $