跨学科实践活动5 基于碳中和理念设计低碳行动方案-【勤径学升】2026-2027学年九年级上册化学实验报告册(人教版·新教材)

跨学科实践活动5基于碳中和理念设计低碳行动方案 活动目标 1.基于碳中和理念，结合生物学、地理、物理等课程的学习，从物质的性质和转化角度认识二氧化碳 的排放和吸收，理解低碳行动原理。 2.设计并评价低碳行动方案，从个人、国家和国际层面体会低碳行动的意义和价值。 $话动设计与实施 任务一了解相关概念，聚焦核心物质 1.查阅资料，了解低碳行动、碳达峰和碳中和等概念的含义。 【信息检索】 碳达峰：指某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值，然后经历平台期进入持续下降 的过程，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点。 碳中和：指国家企业、产品、活动或个人在一定时间内或间接排放的二氧化碳，与其通过植树造 林、节能减排等形式吸收的二氧化碳相互抵消，达到相对“零排放”。 2.低碳行动的意义与低碳做法 (1)低碳行动的意义 ①保障健康：低碳行动的有效实施可以改善空气质量、促进体育活动、倡导健康饮食、减轻心 理压力进而保障人民身体健康； ②促进可持续发展：低碳行动鼓励从依赖化石能源向清洁能源和可再生能源转型，强调资源 的节约和高效利用，有助于促进可持续发展； ③减缓气候变化：低碳行动通过减少二氧化碳的排放，降低极端天气事件的频率和强度，保护 地球生态系统的平衡； ④推动技术创新和产业升级：低碳行动需要不断的技术创新来支撑，在减少碳排放的过程中， 会催生一系列低碳技术和产品，同时推动传统产业的转型升级。 (2)低碳做法 ①绿色出行，使用清洁能源交通工具；②节能减排，合理使用电器，安装节能灯具、节能空调 等；③减少使用一次性产品，拒绝一次性餐具，减少使用塑料袋；④植树造林，参加植树活 动等。 任务二测定不同环境中二氧化碳的含量 测定教室与花园中二氧化碳的含量，并分析人类活动对空气中二氧化碳含量的影响。 (1)将两个相同体积的集气瓶装满水，盖上玻璃片，分别带到教室和花园中，将水倒掉，然后用 橡胶塞塞紧瓶口（排水法收集气体）。 (2)用二氧化碳浓度监测仪测定两瓶气体中二氧化碳的含量。 (3)对比分析结果：教室中人口密集，人类的呼吸作用会消耗氧气，产生二氧化碳，导致室内空 气中二氧化碳含量升高。 571 初中实验探究报告册 化学九年级上册 任务三梳理自然界中的碳循环 1.回顾自然界中的碳循环，梳理二氧化碳在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈间的转化关系。 大气中的 呼吸 二氧化碳 作用 呼吸作用}光合作用 化石燃料 鳖 燃烧 n微生物的 分解作用 陆地」海洋 动物、植物等的遗骸 泥炭煤 石油和天然气 二氧化碳的排放途径：燃料燃烧、碳酸分解、动植物呼吸。 二氧化碳的吸收途径：绿色植物光合作用、海水吸收、化学吸收。 2.从二氧化碳的排放和吸收的角度，涉及的反应汇总 涉及反应的化学方程式 燃料燃烧 C+C0,点燃c0, 二氧化碳的排放 碳酸分解 H2C03=CO2个+H2O 动植物呼吸 C,H0.+60,爵6C0,+6H,0 光合作用 叶绿素 6C02+6H2O 光照 C6H12O6+O2 二氧化碳的吸收 海水吸收 C02+H20=H2C03 化学吸收 Ca(OH)2+CO2-CaCO++H2O 任务四设计低碳行动方案 1.捕集二氧化碳的方法 【信息检索】 方法 典型工艺 化学吸收 醇胺(MEA、MDEA) 物理吸附 PSA/TSA,沸石/活性炭/MOF 膜分离 聚合物膜、无机膜 低温蒸馏 深冷蒸馏 化学链燃烧 金属氧化物载氧，富氧燃烧 矿化/生物捕集 碱性矿物固碳、微藻光合 /58 第六单元碳和碳的氧化物 初中实验探究报告册 2.低碳行动的方案 【信息检索】 层面 核心措施 关键要点/示例 节能用电 空调≥26℃；选购一级能效家电；关闭待机电量 绿色出行 短途步行/骑行；公共交通优先；新能源车 个人与家庭 减少浪费 光盘行动；自带购物袋；二手平台流转 低碳饮食 每周素食日；本地应季食材；减少瓶装水 能源管理 节能改造；屋顶光伏；余热回收 工艺优化 高效电机；替代燃料；碳捕集利用 企业与机构 供应链减碳 低碳原材料采购；优化物流路线 办公运营 无纸化；远程会议；内部碳账户 城市规划 15分钟生活圈；增加绿地；海绵城市 交通基建 扩建地铁/公交专用道；普及充电桩 政府与社区 建筑节能 新建75%节能标准；既有建筑保温改造 产业政策 碳配额交易；补贴低碳技术；零碳园区 农田减排 测土施肥；间歇灌溉；秸秆生物炭 农业与林业 林业增汇 退耕还林；保护天然林；林下经济 畜牧业 饲料添加剂降甲烷；粪污沼气利用 3.参观当地相关展览，就低碳行动与工作人员交流，进一步完善低碳行动方案。 竖展本与致流 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.以小组为单位，优化低碳行动方案，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。 延伸思考 1.请用一个“水池”或“存钱罐”的比喻，向你的家人解释清楚“碳达峰”和“碳中和”有什么区别，并说 明为什么光靠“少开车、少用电”还达不到碳中和，还要多种树？ 2.想验证“教室里人多时，二氧化碳含量会升高”。请设计一个简单的实验方案（用哪种工具、什么 时间测、怎么对比)，并说说如何避免“开窗通风”这个因素干扰实验结果。 591 初中实验探究报告册 化学九年级上册 3.我们学过光合作用能吸收二氧化碳，但地理课上又讲森林能调节气候。有人说“北方多种树既能 吸碳又能降温”，你认同吗？尝试从生物学和地理学两个角度各说一条理由。 到实践反馈 1.(绥化二模)“十五五”规划中指出，牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，以碳达峰碳中 和为牵引，以健全生态文明制度体系为保障，协同推进降碳、减污、扩绿、增长，改善生态环境质 量，筑牢生态安全屏障，增强绿色发展动能。下列做法不符合这一理念的是 () A.生活污水处理后才能排放 B.合理使用农药化肥 C.把秸秆直接焚烧处理 D.城市禁止燃放烟花爆竹 2.(哈尔滨一模)阅读科普短文，回答问题： 自然界吸收二氧化碳的主要途径是植物的光合作用和海洋吸收。光合作用是指植物通过叶 绿体利用光能将二氧化碳和水转化成储存着能量的淀粉等糖类，并且释放出氧气的过程。海洋 吸收二氧化碳主要有两种机制，一种是海洋生物对二氧化碳的吸收，其过程类似于陆地上绿色植 物的光合作用；另一种是海洋中水对二氧化碳的吸收。海洋中二氧化碳浓度增大可导致海水酸 化。人类活动所排放的二氧化碳中有百分之五十到百分之六十不能被海洋和植物吸收而留在大 气中，因此人工捕集成为增加二氧化碳吸收的必要途径和手段。 (1)C02的过度排放会造成 (填序号)。 A.臭氧层空洞 B.全球气温上升 C.雾霾天气 (2)大量植树有利于“碳中和”的早日实现，这是因为 (3)海洋中的水吸收二氧化碳，反映了二氧化碳 (填“能”或“不能”)溶于水。 (4)CO2的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径。下图反应I利用CO捕集CO2,反应Ⅱ分解 所得的CO疏松多孔，有利于捕集，实现了将低浓度的二氧化碳转化为高浓度的二氧化碳。 请写出反应Ⅱ的化学方程式： 烟气中的CO2 560~700℃ 反应I CaCO3 反应Ⅱ C02 870℃ (5)作为中学生我们也要行动起来，倡导“低碳”行动，则“低碳”指的是 160 第六单元碳和碳的氧化物 初中实验探究报告册 多维评价 跨学科实践活动5基于碳中和理念设计低碳行动方案 班级： 姓名： 组别： 日期： 评价维度（权重） 评价指标（核心要求） 自评 互评 师评 ①准确阐述碳达峰、碳中和、低碳行动概念， 理解低碳行动的意义； 1.知识理解(20%) ②解释CO2性质与转化，说明碳循环过程 (大气圈、岩石圈、水圈、生物圈) ①设计CO2测定实验（变量控制、安全）； 2.实践能力(25%) ②实地参观记录低碳案例并交流 ①提出新颖低碳做法（如雨水收集、旧物 3.创新探究(20%) 改造)，方案可行且结合政策/技术； ②深入探究碳循环与人类活动关系 ①汇报逻辑清晰、表达流畅、阐述有条理； 4.成果展示(20%) ②多媒体材料精美准确 ①主动参与、积极承担任务，团队分工明确、 协作默契； 5.情感态度(15%) ②关注环境、认同低碳必要性，愿践行并带 动他人 备注： 得分=自评×20%十互评×30%+师评×50% 满分：100分得分： 综合评价等级：☐优秀（≥90）☐良好(75~89)☐合格(60~74)☐待改进（≤59） 评语（教师/组长简评）： 61/塞弹出，使得装置不再密闭。 2.略 延伸练习 1.(1)AB (2)形成密闭装置，防止瓶内物质逸出；调节瓶内气 压，防止瓶塞冲出没有 (3)右装置不密闭，反应产生的气体逸出，烧杯内 物质总质量减小 (4)反应前称量的固体是镁，反应有氧气参与，反应 后生成氧化镁，称量固体质量变大 (5)密闭 (6)化学反应前后，原子的种类、个数、质量均不变 2.C 跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器 【延伸思考】 1.示例：实验室的集气瓶又重又容易碎，而且里面的氧 气只能一次性用完，没办法控制出气速度。便携式 供氧器需要小巧、轻便、安全，还要能根据需要随时 调节氧气流量，比如用塑料瓶和软管做成“即开即 用”的装置才合适。 2.示例：平时散步用的供氧器可以慢慢吸，浓度低一点 也行。但急救时必须保证氧气又浓又稳，不能断断 续续。另外，急救用的管子要结实不漏气，还得在氧 气出口加一块棉花或海绵，防止双氧水的小液滴喷 到人嘴里。 3.示例：可以让双氧水一滴一滴地加到二氧化锰上，而 不是一下子全倒进去。比如用一个眼药水瓶装双氧 水，慢慢挤出来，这样产生的氧气就很少很柔和，不 会把弟弟妹妹呛到。还可以把双氧水稀释得更淡 些，比如用3%的医用双氧水 4.示例：①检查漏气：把装置的出气管插进一杯水里， 轻轻捏一下反应瓶，如果有气泡冒出来，说明没漏 气；如果捏了没气泡，就是漏气了。 ②检查防倒吸：在出气管和嘴巴之间加一个空的小 瓶子（安全瓶），然后突然堵住出气管，看看反应瓶里 的水会不会倒流进那个小瓶子。如果水只流到小瓶 子里就停了，说明防倒吸成功，不会流到嘴里。 实践反馈 MnO2 1.(1)B(2)2H2O2 2H2O十O2个 (3)分解反应 第六单元碳和碳的氧化物 实验活动3二氧化碳的实验室制取与性质 实验过程 一、【实验原理】 (1CaCO+2HCI-CaCl,+H,O++CO, (2)固体、液体常温 参考答案 初中实验探究报告册 【实验步骤】 大理石（或石灰石） 稀盐酸澄清石灰水白色 沉淀燃着的木条木条熄灭 【注意事项】 1.稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙，硫 酸钙覆盖在大理石（或石灰石）表面，阻碍反应进 行浓盐酸有挥发性，会使制得的二氧化碳中混 入氯化氢气体 2.碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，难以控制，不便 于收集 3.液封，防止空气进入锥形瓶内，防止生成的二氧 化碳沿长颈漏斗逸出 4.氮气 二、【实验步骤】自下而上依次燃烧支持燃烧能 变浑浊 【注意事项】 1.(1)空气(2)上上 2.(1)瓶内原有的空气(2)软(3) 3 (5)使CO,与水充分接触溶解 3.(2)蒸馏水若收集时混有水蒸气，会导致Ⅱ号 纸花也变红，得出错误结论 探究交流 1.①石灰水已变质；②盐酸有挥发性，使制得的二氧化 碳中混人氯化氢气体。 2.不能。塑料瓶变瘪，只能说明瓶内气压减小，瓶内气 体减少。物理变化（溶解）和化学变化（反应）都能导 致气压减小、塑料瓶变瘪，因此单一的气压变化现象 无法区分两种变化，需要进一步验证有新物质生成， 才能说明二氧化碳与水发生了反应。 延伸练习 1.(1)AC (2)Ca(OH)2+CO2-CaCO3+H2O (3)密度比空气大(4)AB 2.(1)① (2)U形管内液面左高右低排除二氧化碳溶于水 的干扰，从而证明二氧化碳能和氢氧化钠发生反应 跨学科实践活动5 基于碳中和理念设计低碳行动方案 【延伸思考】 1.示例：把大气中的二氧化碳比作水池里的水，碳达峰 就是水池进水的速度（排放量）不再增加，达到了最 高点，开始慢慢下降，但水位（大气中二氧化碳总量） 还在上升；碳中和就是水池进水的速度等于排水或 抽水的速度（吸收量），水位不再上涨，实现“收支平衡”。 为什么不能只靠减排：就像水池漏水速度很慢，但水 龙头开得太大，即使把水龙头关小一点，水还是越积 越多。所以除了关小水龙头（减排），还要用大勺子 往外舀水（种树、保护海洋等），才能让水面不再 上升。 751 初中实验探究报告册 化学九年级上册 2.示例：实验工具：用便携式二氧化碳检测仪（或向学 校借)，也可以用石灰水变浑浊的简易方法（但只能 定性比较)。 实验方案：①选择同一间教室，在早上没人时（比如 7:00)先测一次，记录数据；②等到上午第二节课下 课时（教室里坐了40人，门窗关闭1小时），再测一 次；③连续测3天，取平均值。 排除开窗干扰：测定的3天里，都保持门窗紧闭（除 非太闷，可以规定统一开窗10min后再关窗测量)， 这样结果差异主要来自人的呼吸，而不是风吹进来 的新鲜空气。 3.示例：不完全认同，需要看地方。 生物学角度：树通过光合作用确实能吸收二氧化碳， 把碳储存在树干和叶子里，这是“碳汇”，有好处。 地理学角度：树叶是深绿色的，比草地或雪地更容易 吸收阳光，夏天树荫下凉快，但到了冬天如果叶子落 光，深色树干反而会吸热，可能让地面更热。另外， 在干旱地区种太多树会耗掉大量地下水，反而破坏 当地生态。 结论：种树是好办法，但要“因地制宜”一在南方雨 水多的地方多种树，在北方缺水的地方要选耐旱树 种，不能盲目“哪儿都种”。 实践反馈 1.C 2.(1)B(2)绿色植物的光合作用吸收二氧化碳（合理 即可)(3)能(4)CaC0,s70口Ca0+C0,+ (5)较低的二氧化碳排放 第七单元能源的合理利用与开发 实验活动4燃烧条件的探究 实验过程 一、【实验步骤】燃烧白烟不燃烧不燃烧 燃烧着火点氧气 【注意事项】 1.镊子2.滤纸3.高低 5.固定白磷位置，防止其随意漂动 7.自燃引发火灾、造成污染 8.通风橱 二、【实验步骤】(1)小木块小煤块着火点 (2)氧气（或空气） 探究交流 薄铜片的作用：导热，支撑白磷和红磷并使其与热水 分开。 热水的作用：提供热量，隔绝氧气（或空气）。 延伸练习 1.(1)可燃物棉花燃烧水吸收热量变为水蒸气离 开棉花，棉花和氧气接触，继续加热，温度达到棉花 的着火点，从而使棉花燃烧 (2)乒乓球碎片的着火点比滤纸的着火点低控制 /76 变量（让两种物质受热温度相同） (3)蜡烛火焰由上（高）到下（低）依次熄灭 2.A 跨学科实践活动6调查家用燃料的 变迁与合理使用 【延伸思考】 1.示例：蓝色火焰代表燃烧充分，温度高、不熏锅。如 果火焰发黄，说明氧气不够，燃气里的碳烧不干净， 会变成黑烟（炭黑）熏黑锅底，还浪费燃气，甚至产生 有毒的一氧化碳。所以，做饭时要记得把灶台底下 的“风门拨片”调到火焰变蓝为止。 不能立刻打火，要开窗通风等一会儿。水浇灭了火， 是因为温度降到了着火点以下，但燃气还在泄漏。 如果立刻打火，泄漏在空气中的燃气遇到电火花，容 易发生爆炸，非常危险！正确做法是：先关掉灶具开 关，打开门窗通风，等燃气散掉后再重新打火。 2.示例：①麻烦程度：烧煤球前要先劈柴生火，烧完了 要掏煤灰，还得半夜起床“封火”防止熄灭，特别麻 烦；天然气只要拧一下开关，火就来了，关火也快，非 常方便省力。 ②对家里环境的影响：煤球燃烧会冒出呛人的烟和 粉尘，家里墙壁容易被熏黑，晾在阳台的衣服也容易 落灰；而天然气燃烧主要生成水和二氧化碳，几乎没 有烟尘，厨房干净多了。 ③花钱多少：虽然煤球单价便宜，但它的热效率低。 用天然气烧开同样一壶水，速度快很多，算下来总花 费并不比烧煤贵多少，再加上国家铺了燃气管网，用 起来更划算。 3.示例：两大麻烦：①难以储存和运输：氢气是最轻的 气体，分子非常小，很容易从管道接口和阀门缝隙里 漏出去，而且氢气非常容易爆炸，只要有一点火星就 可能出事。若用钢瓶盛装，需要用耐高压的特种钢 材，钢瓶太重，难以运输；②在灶具上难以控制：氢气 燃烧的速度比天然气快得多，在家用灶具中非常容 易出现回火现象，引发危险。 解决思路：先不直接用纯氢气，而是把少量氢气（比 如掺5%~10%)混进天然气里一起用。这样既减少 了碳排放，又不用大改家里的灶具和地下管道，安全 性也相对可控，等未来技术成熟了再慢慢提高比例。 实践反馈 1.(1)酸雨(2)不可再生能源 (3)清洁或安全或热值高（合理即可） 2.(1)增大可燃物与氧气的接触面积，使燃烧更充分 (2)大 (3)不可CH,十20，点燃C0,十2H,0 (4)用锅盖盖灭（或迅速放入大量蔬菜等合理答案）ad (5)污染小、价格相对较低（任写一条合理答案）