資源簡介

第六單元 碳和碳的氧化物 跨學科實踐活動5
基于碳中和理念設計低碳行動方案 導學案
一、自主預習填空
“碳中和”是指通過________等形式，抵消自身產生的二氧化碳排放量，實現二氧化碳“零排放”。
常見的溫室氣體除二氧化碳外，還包括________、________等。
二、知識清單
碳中和的概念與意義
概念：________。意義：________。
碳排放的主要來源
能源領域：________。工業生產：________。交通運輸：________。
農業活動：________。日常生活：________。
實現碳中和的途徑
能源轉型：________。工業減排：________。綠色交通：________。
生態碳匯：________。低碳生活：________。
三、要點解析
碳中和的概念與意義
概念：碳中和是指國家、企業、產品、活動或個人在一定時間內直接或間接產生的二氧化碳或溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節能減排等形式，以抵消自身產生的二氧化碳或溫室氣體排放量，實現正負抵消，達到相對“零排放”。
意義：有助于應對全球氣候變化，減緩溫室效應；推動能源轉型和產業升級，促進經濟可持續發展；保護生態環境，提高生態系統的穩定性和服務功能；增強國際競爭力，提升國際形象和影響力。
常考易錯點：對碳中和的概念理解不全面，忽略了間接排放或抵消的方式；對碳中和意義的闡述不夠深入，不能結合具體的環境、經濟和社會方面進行分析。
碳排放的主要來源
能源領域：化石燃料（如煤、石油、天然氣）的燃燒用于發電、供熱和交通運輸等，是二氧化碳排放的主要來源。
工業生產：鋼鐵、水泥、化工等高耗能行業在生產過程中會排放大量的二氧化碳，例如，鋼鐵生產中的煉鐵和煉鋼環節，水泥生產中的熟料煅燒過程。
交通運輸：汽車、飛機、船舶等交通工具燃燒化石燃料產生二氧化碳，特別是隨著交通運輸業的快速發展，排放量不斷增加。
農業活動：農業中的化肥使用、牲畜養殖（如反芻動物的消化過程會產生甲烷）、農田開墾和焚燒秸稈等活動也會釋放溫室氣體。
日常生活：居民的能源消費（如用電、取暖、制冷）、垃圾處理（如填埋產生甲烷）和消費行為（如購買高碳產品）等都對碳排放有貢獻。
常考易錯點：不能全面準確地識別各個領域的碳排放來源；對某些特殊行業或活動的碳排放機制理解不清。
實現碳中和的途徑
能源轉型：加快發展可再生能源（如太陽能、風能、水能、生物能等），逐步替代化石能源，提高能源利用效率，推廣能源儲存和智能電網技術。
工業減排：采用先進的生產技術和工藝，提高能源利用效率，減少能源消耗；發展循環經濟，加強廢棄物的回收和再利用；推廣工業領域的碳捕集、利用與封存（CCUS）技術。
綠色交通：推廣電動汽車、氫燃料電池汽車等新能源交通工具，優化交通運輸結構，提高公共交通的分擔率，發展多式聯運，加強交通管理，減少擁堵和怠速。
生態碳匯：通過植樹造林、森林管理、濕地保護、草原恢復等增加陸地生態系統的碳吸收和儲存能力，同時加強海洋生態系統的保護和修復，發揮海洋的碳匯作用。
低碳生活：倡導居民減少能源消耗，如節約用電、節約用水、減少不必要的消費；鼓勵綠色出行，如步行、騎自行車、乘坐公共交通；推廣綠色建筑，提高建筑的能源效率；加強碳教育，提高公眾的低碳意識和參與度。
常考易錯點：對各種實現碳中和途徑的具體措施和技術了解不夠深入；在設計行動方案時，不能根據實際情況合理選擇和組合不同的途徑。
四、同步分層練習
【基礎組】
1.從環境保護的角度考慮，下列燃料最理想的是(　 　)
A.汽油　　　　　　B.柴油　　　　　　C.氫氣　　　　　　D.煤油
2.下列不屬于新能源開發和利用的是(　 　)
A.太陽能發電　　　　B.風力發電　　　　C.核能發電　　　　D.火力發電
3.下列做法或說法不正確的是(　 　)
A.天然氣、太陽能、地熱能、潮汐能等都屬于新能源
B.可燃冰具有熱值高等優點，主要含有甲烷水合物
C.為了節約資源、變廢為寶，回收秸稈將其加工成生物柴油
D.改進燃煤爐灶，促使燃料充分燃燒，提高能源的生產效率和使用效率
4.下列做法不符合可持續發展理念的是( 　　)
A.騎共享單車，助力低碳出行
B.使用乙醇汽油可減少汽車尾氣對環境的污染
C.直接將玉米秸稈作為家用燃料燒火做飯
D.開發和使用新能源可以緩解化石燃料緊缺的局面
5.現代社會對能源的需求越來越大，下列說法不正確的是(　　)
A.物質燃燒過程中既有物質變化又伴隨著能量變化
B.可燃冰的大量發現表明化石燃料是一種取之不盡、用之不竭的能源
C.車用乙醇汽油可在一定程度上減少汽車尾氣的污染
D.人們正在利用和開發的新能源有太陽能、風能、地熱能、潮汐能、生物質能和核能等
【創新組】
單選題：
1.氫氣為綠色能源，如圖是以太陽能為熱源獲得氫能的過程。下列有關說法錯誤的是(　　 )
A.整個過程有兩種單質生成
B.制氫過程中需持續添加Fe3O4
C.過程Ⅰ反應的化學方程式為2Fe3O4 6FeO+O2↑
D.該過程制氫具有成本低、安全系數高等優點
2.煤的燃燒會產生大量二氧化碳；通過對煤的綜合利用可獲得多種產品，其中汽油、煤油等可以作為液體燃料。下列說法正確的是 (　　 )
A.煤加工成汽油、煤油等液體燃料的變化屬于物理變化
B.石油分餾出汽油、柴油等多種產品的變化是化學變化
C.煤燃燒產生的二氧化碳是空氣污染物
D.煤是復雜的混合物，除了含有碳、氫元素外，還含有少量硫、氮等元素
3.如圖是某空間站能量轉化系統的局部示意圖，則下列說法正確的是 (　 　)
A.循環過程中沒有發生化學反應 B.該轉化系統中水可以循環使用
C.光電轉換器中電能轉化為光能 D.氫氣和氧氣反應生成水是吸熱反應
4.《漢書》中記載“高奴縣洧水可燃”，《夢溪筆談》中記載“予知其煙可用，試掃其煙為墨，黑光如漆”。“洧 水”即為石油。下列關于“洧水”的說法錯誤的是( )
A．具有可燃性
B．是不可再生資源，屬于純凈物
C．其成分中主要含有 C、H 元素
D．其不完全燃燒的產物可用于制墨
5.神舟十六號載人飛船于 2023 年 5 月 30 日在新能源助力下成功升空。下列屬于新能源的是( )
A．天然氣 B．氫能 C．石油 D．煤
二、填空和探究題：
1．《2050年世界與中國能源展望》中提出，全球能源結構正在向多元、清潔、低碳轉型。如圖所示為幾種能源結構變化調整圖。
(1)幾種能源中，屬于化石燃料的是天然氣、____________。
(2)天然氣的主要成分是甲烷，其完全燃燒的化學方程式為_______________。
(3)由圖獲得的有關能源結構的信息有：從2020年到2040年，______________。
2.碳單質和部分碳的化合物間轉化關系如圖所示(部分反應物、生成物及反應條件已略去)。
(1)物質X的化學式是____________。
(2)在物質的分類中，CO屬于_______________。(填字母)
A.單質　　　　　　B.混合物　　　　　　C.氧化物
(3)一氧化碳常用于冶金工業，這是利用了一氧化碳的　　　　。
(4)寫出如圖所示轉化關系中屬于分解反應的化學方程式：______________。
(5)寫出一個CO→X的化學方程式：_____________________。
3.氫能源是最理想的“綠色能 源”之一，有規劃地開發和使用氫能源是優化能源結構，實現“碳中和”的重要措施。我國氫能源的發展規劃分為“灰氫”、“藍氫”和“綠氫”三個階段，具體如圖所示。
回答下列問題：
煤炭生成“灰氫”屬于_____________（選填“物理變化”或“化學變化”）。
通過反應 制備的氫氣屬于________________（選填“灰氫”、“藍氫”或“綠氫”）。
(3)水分解生成“綠氫”時的另種生成物為____________ ；寫出一種用于制備“綠氫”的可再生能源____________。
同步分層練習答案
【基礎組】：
1.C 2.D 3.A 4.C 5.B
【創新組】：
一、選擇題：
1.B 2.D 3.B 4.B 5. B
二、填空和探究題：
1.(1)煤炭、石油　(2)CH4+2O2 CO2+2H2O　(3)能源結構中化石燃料的占比降低、新能源的占比增加(合理即可)
2.(1)CO2　(2)C　(3)還原性　
(4)H2CO3 CO2↑+H2O　(5)2CO+O2 2CO2(合理即可)
3.(1)化學變化 (2)藍氫 (3) 氧氣/O2 太陽能（合理即可）第六單元 碳和碳的氧化物 跨學科實踐活動5
基于碳中和理念設計低碳行動方案教學設計
課標分析
本節課的核心素養目標主要圍繞科學探究與創新意識、科學態度與社會責任兩個方面展開。
1.科學探究與創新意識:通過設計低碳行動方案，學生將運用所學知識解決實際問題，培養他們的科學探究能力。在此過程中，學生需要獨立思考、發現問題、提出解決方案，并對其進行評估和優化。這有助于培養學生的創新意識，提高他們運用科學知識解決實際問題的能力。
2.科學態度與社會責任:本節課旨在引導學生關注碳中和與低碳生活，認識到環境保護的重要性。通過學習，學生將明白自己在碳中和過程中的責任和義務，并積極參與到低碳生活中。此外，學生還需學會與他人合作、交流，培養團隊協作精神，提高社會責任感。
3.邏輯推理與論證能力:在設計低碳行動方案的過程中，學生需要分析生活中的碳排放來源，了解低碳生活的意義。這將有助于培養學生的邏輯推理與論證能力，使他們能夠運用所學知識對問題進行深入分析，并提出合理的解決方案。4.信息收集與處理能力:為了完成低碳行動方案的設計，學生需要搜集相關的信息，如碳排放來源、減少碳排放的方法等。在這個過程中，學生將學會如何收集，處理信息，提高他們的信息素養。
二、教學目標
1.知道大氣中二氧化碳的來源及對環境帶來的影響，從元素守恒、物質轉化的視角簡單解釋減少二氧化碳的產生和排放、促進二氧化碳的轉化和吸收的方法，討論實現碳中和的可行性。
2.認識我國能源使用現狀，討論在工業生產中減少二氧化碳排放的具體方法，從化學和跨學科視角出發，從科學、技術、社會、政策等方面設計、評價低碳行動的方案，認識 綜合運用科學、技術、工程等解決實際問題的重要性，提高社會責任感和實踐能力。
3.通過學習活動，發展元素觀、變化觀、價值觀，學會多角度綜合分析、評價低碳行動方案的可行性；在分析、解決實際問題的過程中發展批判性思維能力，建構“化學與可持續發展”跨學科大觀念
三、教學重難點
低碳行動、碳達峰和碳中和等概念。二氧化碳的排放與吸收途徑及相關原理。
四、教學與教法
1.教學方法
(1)案例分析法: 通過引入具體的碳中和案例，讓學生了解碳中和的實際應用加深學生對碳中和概念的理解，
(2)小組討論法:組織學生進行小組討論，鼓勵學生分享自己的低碳行動方案培養學生的團隊合作能力和創新思維，
(3)實踐活動法:引導學生參與低碳行動實踐活動，如節能減排、綠色出行等讓學生在實踐中學習和體驗低碳生活。
2.教學手段
(1)多媒體演示法:利用多媒體設備展示碳中和的相關圖像、視頻等資料，幫助學生形象地理解碳中和的概念和意義。
(2)在線學習平臺:利用教學軟件和在線學習平臺，提供豐富的學習資源，方便學生自主學習和探究。
(3)互動式教學法:通過提問、回答、討論等方式，引導學生積極參與課堂互動，提高學生的思維能力和問題解決能力。
五、教學準備
多媒體工具、二氧化碳濃度檢測儀、澄清石灰水、紅墨水、碳循環示意圖、低碳生活的具體做法的視頻等資料。
六、教學過程
新課導入
為應對全球變暖這一重大環境問題，2020年，我國提出碳達峰、碳中和的戰略目標。為了實現這個目標，我們都應該加人低碳行動的行列。那么，哪些行動是符合碳中和理念的低碳行動呢
進行新課
第一課時
任務一 了解相關概念，聚焦核心物質
［講解］要理解碳中和理念，必須要了解三個關鍵詞“低碳行動”“碳達峰”和“碳中和”。
1.碳中和：一定時間內直接或間接產生的二氧化碳或溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節能減排等形式，以抵消自身產生的二氧化碳或溫室氣體排放量，達到相對“零排放”。
2.碳達峰：在某一個時間點，二氧化碳的排放不再增長，達到峰值之后逐步回落。
3.低碳行動：應用新世紀的創新技術與創新機制，通過低碳經濟模式與低碳生活方式，實現社會可持續發展。
［提問］請結合我們學習的二氧化碳的性質等思考，低碳行動有什么意義呢？
［答］保障人體健康，提升生活質量；保護環境和氣候，維護自然生態系統和生物多樣性；節約資源，促進社會可持續發展等。
［追問］生活中，我們有哪些可以實現低碳行動的做法呢？
［答］減少能源消耗，步行騎自行車或乘坐公共交通工具代替開車出行，節約用水，減少食物浪費等。
［小結］“碳達峰”“碳中和”中的“碳”指的是二氧化碳，為維持人類生活與生態平衡，控制二氧化碳的排放與吸收具有重大意義。我國已向世界承諾力爭于2030年前實現“碳達峰”，努力爭取2060年前實現“碳中和”，體現了大國的責任與擔當。
任務二 測定不同環境中二氧化碳的含量
［提示］如何測定不同環境中二氧化碳的含量 ？學生自主設計實驗方案，展示成功案例
同學們用兩個相同的塑料瓶分別收集了燃
氣灶炒菜前后灶臺旁的氣體。設計如圖實
驗，放在陽光下照射，觀察水柱的移動情況
［小結］人類活動對空氣中二氧化碳的含量影響很大
第二課時
任務三 梳理自然界中的碳循環
［展示］教師多媒體展示二氧化碳在自然界中的轉化關系圖。
［討論］閱讀上圖中二氧化碳在自然界中的轉化過程，試分析屬于二氧化碳排放途徑的有哪些？屬于二氧化碳吸收的途徑有哪些？
［答］二氧化碳的排放途徑有：燃料燃燒，碳酸分解，動植物呼吸。二氧化碳的吸收途徑有：綠色植物光合作用，海水吸收，化學吸收。
［小結］
涉及反應的化學方程式
二氧化碳的排放 燃料燃燒 C+O2點燃CO2
碳酸分解 H2CO3==CO2↑+H2O
動植物呼吸
二氧化碳的吸收 海水吸收 CO2+H2O==H2CO3
化學吸收 Ca(OH)2+CO2==CaCO3+H2O
［講解］人工吸收二氧化碳的過程包含二氧化碳的捕集、利用與封存，指將排放源產生的二氧化碳捕獲、壓縮后，作為工業原料利用，或輸送到選定地點長期封存，而不是釋放到大氣中。二氧化碳的捕集可以采用化學吸收法，利用堿性吸收劑與二氧化碳反應生成不穩定的物質，該物質在一定條件下可逆向分解重新釋放二氧化碳，從而實現二氧化碳的捕集和利用。二氧化碳的封存主要是將捕集到的二氧化碳封存于地層深處或海底。
［提問］結合前面對二氧化碳的學習，思考人工捕集二氧化碳可以利用哪些試劑或反應原理呢？
［答］可以利用氫氧化鈣、氫氧化鈉等試劑進行吸收，也可以利用催化劑將二氧化碳轉化為甲醇瘋物質進行再利用。
［小結］
［講解］自然界中綠色植物的光合作用是二氧化碳最主要的吸收途徑，所以大家一定要愛護綠植。
任務四 設計低碳行動方案
［提問］設計低碳行動的目的是什么呢？
［答］減緩空氣中二氧化碳含量的增加或降低二氧化碳的含量。
［講解］所以低碳行動就是在日常生活，工作學習中要選擇能減少向空氣中排放二氧化碳的行動方式，或者進行一些可以加強吸收大氣中的二氧化碳的活動。
［小結］
低碳途徑 具體措施
減少排放 使用清潔能源，使用節能家電；出行乘坐公共交通工具，短途出行盡量步行或騎自行車等
增加吸收 植樹、種草,保護綠地;禁止亂砍濫伐等
［布置任務］參觀當地相關展覽，就低碳行動與工作人員交流，制作低碳行動方案。八、八、布置作業
制作低碳行動方案設計展板，并在學校或社區開展宣傳活動。
九、教學反思
經過前面的多次實踐探究活動，學生對跨學科實踐活動的流程已經有了一定的認識，本活動是在基于對二氧化碳的性質的認識的基礎上進行的，實踐過程中要注意結合前面所學的內容進行，活動進行要注意以學生為主體，幫助學生形成低碳生活的意識。教師講解過程中要注意升華活動的含義，使學習更貼近生活，認識生活幫助學生完成從理論到實踐的過度。(共23張PPT)
第六單元 碳和碳的氧化物
跨學科實踐活動5
基于碳中和理念設計低碳行動方案
1.通過視頻和交流，理解碳中和、低碳生活的意義，能綜合考慮社會生活的實際，從個人、社會層面系統設計碳中和行動方案。
2.聚焦二氧化碳性質，整理能產生二氧化碳的反應和能吸收二氧化碳的方法，初步形成元素觀、轉化觀的化學觀念。
3.了解碳封存、碳捕捉的相關科技發展，特別是中國在世界碳中和中的作用，增強民族自豪感。
新課引入
為應對全球變暖這一重大環境問題，2020年，我國提出碳達峰、碳中和的戰略目標。為了實現這個目標，我們都應該加入低碳行動的行列。那么，哪些行動是符合碳中和理念的低碳行動呢
探索新知
【活動設計與實施】
任務一：了解相關概念，聚焦核心物質
鼓勵公眾從身邊小事做起，調整生活方式，為減少溫室氣體排出出力。
低碳行動
1.低碳行動、碳達峰和碳中和
探索新知
【活動設計與實施】
任務一：了解相關概念，聚焦核心物質
碳達峰
指某個地區或行業，年度碳排放量達到歷史最高值，是碳排放量由增轉降的歷史拐點，標志著經濟發展由高能耗、高排放向清潔的低能耗模式轉變。
1.低碳行動、碳達峰和碳中和
探索新知
【活動設計與實施】
任務一：了解相關概念，聚焦核心物質
1.低碳行動、碳達峰和碳中和
碳中和
是指某個地區在一定時間內(一般指一年)人為活動直接和間接排放的二氧化碳，與其通過植樹造林等吸收的二氧化碳相互抵消，實現二氧化碳“凈零排放”。
探索新知
【活動設計與實施】
任務一：了解相關概念，聚焦核心物質
2.二氧化碳對生活和環境的影響
二氧化碳過量排放導致的全球氣候變暖
探索新知
【活動設計與實施】
任務一：了解相關概念，聚焦核心物質
2.二氧化碳對生活和環境的影響
任務二：測定不同環境中二氧化碳的含量
同學們走進廚房，用兩個相同的塑料瓶
分別收集了燃氣灶炒菜前后灶臺旁的氣體。
設計如圖實驗，放在陽光下照射，觀察水
柱的移動情況。
【實驗現象】紅墨水水柱向____邊移動（填“左”或“右”）。
【實驗結論】炒菜后空氣中含量增多，說明燃氣燃燒產生了 。
左
探索新知
【活動設計與實施】
任務三：梳理自然界中的碳循環
產生二氧化碳的反應
人類活動對碳循環過程的影響
探索新知
【活動設計與實施】
任務三：梳理自然界中的碳循環
人類活動對碳循環過程的影響
探索新知
【活動設計與實施】
海洋每年吸收了人類排放的二氧化碳的近四分之一，每年有200億噸的二氧化碳進入海洋。
任務三：梳理自然界中的碳循環
人類活動對碳循環過程的影響
探索新知
【活動設計與實施】
任務四：設計低碳行動方案
1.低碳行動方案
使用新能源改變生活習慣垃圾處理的方式節水節能
碳中和
光合作用
海水吸收
物理分離
化學反應
減少二氧化碳排放
增大二氧化碳吸收
探索新知
【活動設計與實施】
任務四：設計低碳行動方案
2.調查走訪根據實際制定方案。
01.低碳的了解情況問卷調查：（“知道”、“熟悉”、“不知道”）
02.節能意識情況調查：（“有”、“基本能做到”、“希望別人干”、“事不關己”）
探索新知
【活動設計與實施】
任務四：設計低碳行動方案
2.調查走訪根據實際制定方案。
加強低碳意識，政府引領宣傳教育
強化低碳行為，建立激勵制度
創新低碳技術，提高能排放減少技術及碳捕獲與存儲技術
完善低碳政策，建立碳排放約束機制
完善低碳產品標識
生產生活推行低碳
市民低碳生活質量提升策略
探索新知
【活動設計與實施】
任務四：設計低碳行動方案
2.調查走訪根據實際制定方案。
學生實施方案
呼吁更多時同學一起加入，在日常的學習和生活中實行低碳，如及時關燈，空凋溫度不能太低等。
在學校設立低碳活動小組，派人宣傳并定期檢查。
在學校設立一個社團組織，向其他同學們宣傳低碳理念，定期進入社區宣傳、不定期邀請老師和社會環保人士講授低碳環保科學知識。
1.少用紙巾，重拾手帕，保護森林，低碳生活；
2.每張紙都雙面打印；
3.隨手關燈、開關、拔插頭，不坐電梯爬樓梯；
4.綠化不僅是去郊區種樹，可以在家種些花草；
5.用積水來沖洗馬桶；
6.少開私家車......
減少二氧化碳的排放量
探索新知
低碳生活(low carbon living)
主要是從節電、節氣和回收三個環節來改變生活細節。
減少對大氣的污染
減緩生態惡化
低碳生活從我做起
1.展示小組形成的低碳行動方案，經全班討論形成評價標準。
2.全班達成共識，形成一套低碳行動方案，制作展板或開展講座，在學校和社區等地宣講并踐行低碳行動。
【展示與交流】
探索新知
1.2023年11月30日，世界氣象組織發布了暫定版《2023全球氣候狀況報告》，宣布2023年是有記錄以來人類歷史上最熱的一年。應對氣候變暖已是人類面臨的現實問題和緊迫任務，需要全人類共同開展統一行動。下列說法中錯誤的是( )
A. 研究開發二氧化碳回收利用技術
B. 利用垃圾發電，變廢為寶
C. 開發風能、太陽能等新能源，減少使用化石燃料
D. 提倡家用汽車替代公交車
練習與應用
D
練習與應用
2.“碳中和”指力爭實現二氧化碳的排放量等于二氧化碳的吸收量，二氧化碳的吸收方式有“自然吸收”和“人工轉化”。
（1）“自然吸收”的途徑之一是“海水吸收”，其涉及的原理包括水與二氧化碳發生的反應，其化學方程式為_____________________。
（2）“人工轉化”的方法之一是指二氧化碳轉化為優質的燃料甲醇，請完成其化學方程式的配平：______ ______ 。
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跨學科實踐活動5
基于碳中和理念設計低碳行動方案
學完本課你知道了什么？
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了解相關概念，聚焦核心物質
梳理自然界中的碳循環
3
設計低碳行動方案
制作展板或開展講座，在學校和社區等地宣講并踐行低碳行動。
課后作業
謝謝

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