跨学科实践活动05 基于碳中和理念设计低碳行动方案（活动设计）-九年级化学跨学科实践活动教学课件+设计

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设计活动：基于碳中和理念设计低碳行动方案课时4授课年级九年级主题分析《义务教育化学课程标准（2022年版）》的“化学与社会·跨学科实践”主题中，首次提出跨学科实践活动的思路，明确了“化学与可持续发展”的概念，引导学生认识化学在解决资源、能源、材料、环境、人类健康等问题中的作用，树立建设美丽中国、为全球生态安全作贡献的信念，主动践行节约资源、环境友好的生活方式，树立人与自然和谐共生的科学自然观和绿色发展观。全球气候问题是当今人类面临的重大危机。为了应对气候变化所带来的问题，2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会上宣布：中国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。要想实现碳中和，需要从物质的多样性以及“化学与可持续发展”的学科大概念统摄学习内容，引导学生基于碳元素的转化、循环以及二氧化碳的性质与转化，理解碳中和思想，并能运用跨学科知识综合分析、认识碳中和的重要性，探索并践行低碳行动，从而促进学生形成科学观念，培养科学态度和社会责任感。教学目标1.知道大气中二氧化碳的来源及对环境带来的影响，从元素守恒、物质转化的视角简单解释减少二氧化碳的产生和排放、促进二氧化碳的转化和吸收的方法，讨论实现碳中和的可行性。2.认识我国能源使用现状，讨论在工业生产中减少二氧化碳排放的具体方法，从化学和跨学科视角出发，从科学、技术、社会、政策等方面设计、评价低碳行动的方案，认识综合运用科学、技术、工程等解决实际问题的重要性，提高社会责任感和实践能力。3.通过学习活动，发展元素观、变化观、价值观，学会多角度综合分析、评价低碳行动方案的可行性；在分析、解决实际问题的过程中发展批判性思维能力，建构“化学与可持续发展”跨学科大观念。教学重难点教学重点理解碳中和概念，准确找出不同场景下的碳排放源，设计合理有效的低碳行动方案。教学难点如何根据实际情况计算碳排放，以及如何确保所设计的低碳行动方案具有可行性和创新性。学情分析1.已有知识基础九年级的学生已经学习了燃烧的条件、二氧化碳的性质等化学知识，这为理解碳中和概念和分析碳排放源奠定了一定的基础。同时，在其他学科的学习中，学生也对环境问题有了一些初步的认识，具备一定的环保意识。2.能力水平这个阶段的学生具有较强的好奇心和探索欲，具备一定的自主学习能力和团队合作能力。但是，他们的知识储备和生活经验还相对有限，在处理复杂的跨学科问题时，可能会遇到困难，例如在综合运用多学科知识进行碳排放计算和方案设计时，可能会出现考虑不周全的情况。3.学习特点学生对与生活实际相关的话题比较感兴趣，但在学习过程中可能会因为缺乏足够的动力而难以深入探究。因此，在教学过程中，需要通过设置有趣的情境、真实的案例等方式来激发学生的学习兴趣，引导他们积极参与到学习活动中来。知识整合一、二氧化碳的性质1.二氧化碳的物理性质（1）物理性质颜色状态气味密度溶解性无色常温下是气体无味比空气大能溶于水固体二氧化碳——干冰，在一定条件下，二氧化碳能变成液体或固体。固态的二氧化碳又叫做“干冰”，干冰升华吸热，可作制冷剂或人工降雨。（2）实验探究①倾倒二氧化碳实验将二氧化碳慢慢倒入如图所示的烧杯中，观察到下层蜡烛先熄灭、上层蜡烛后熄灭。结论：二氧化碳的密度比空气大，同时，也说明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧。②二氧化碳的溶解性实验向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，震荡。观察到塑料瓶变瘪了。结论：二氧化碳能溶于水，造成瓶内气压减小，大气压高于瓶内气压，所以变瘪了。2.二氧化碳的化学性质（1）一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。（2）能与水反应：二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变成红色，其化学方程式为CO₂+H₂O==H₂CO3。碳酸很不稳定，容易分解成二氧化碳和水，其化学方程式为H₂CO3==H₂O+CO₂↑。（3）能使澄清石灰水变浑浊：二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应，生成白色的碳酸钙沉淀，其化学方程式为CO₂+Ca(OH)2==CaCO3↓+H₂O，这个反应可以用来检验二氧化碳。除去二氧化碳用氢氧化钠。（4）二氧化碳能与碳单质反应:CO2+C2CO，此过程中二氧化碳体现氧化性。二、二氧化碳的转化三、二氧化碳对生活和环境的影响1.绿色植物的光合作用自然界中的二氧化碳循环：绿色植物的光合作用人和动植物的呼吸，化石燃料的燃烧等二氧化碳氧气人和动植物的呼吸，化石燃料的燃烧等2.温室效应二氧化碳本身没有毒性，但不能供给呼吸。当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会使人感到气闷、头昏。因此在人群密集的地方应该注意通风换气。大气中的二氧化碳就像温室的玻璃或塑料薄膜一样，既能让太阳光透过，又能使地面吸收的太阳光热量不易向外散失，起到了对地球保温的作用，这种现象叫做温室效应。注意：二氧化碳不是空气污染物。3.低碳生活倡导低碳生活的理念。如不使用一次性筷子、理性消费、不使用一次性购物袋、使用节能灯泡、随手关灯、少开私家车、出行多步行或骑自行车等。教学过程【课前预习】1.“碳达峰”“碳中和”中的碳指的是二氧化碳。2.低碳行动的设计原理：减少二氧化碳的排放与增加二氧化碳的吸收。【新课导入】为应对全球变暖这一重大环境问题，2020年，我国提出碳达峰、碳中和的战略目标。为了实现这个目标，我们都应该加人低碳行动的行列。那么，哪些行动是符合碳中和理念的低碳行动呢?【活动过程】任务一了解相关概念，聚焦核心物质［讲解］要理解碳中和理念，必须要了解三个关键词“低碳行动”“碳达峰”和“碳中和”。1.碳中和：一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，达到相对“零排放”。2.碳达峰：在某一个时间点，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步回落。3.低碳行动：应用新世纪的创新技术与创新机制，通过低碳经济模式与低碳生活方式，实现社会可持续发展。［提问］请结合我们学习的二氧化碳的性质等思考，低碳行动有什么意义呢？［答］保障人体健康，提升生活质量；保护环境和气候，维护自然生态系统进行和生物多样性；节约资源，促进社会可持续发展等。［追问］生活中，我们有哪些可以实现低碳行动的做法呢？［答］减少能源消耗，步行骑自行车或乘坐公共交通工具代替开车出行，节约用水，减少食物浪费等。［小结］“碳达峰”“碳中和”中的“碳”指的是二氧化碳，为维持人类生活与生态平衡，控制二氧化碳的排放与吸收具有重大意义。我国已向世界承诺力争于2030年前实现“碳达峰”，努力争取2060年前实现“碳中和”，体现了大国的责任与担当。任务二测定不同环境中二氧化碳的含量［布置任务］分小组收集不同环境中二氧化碳的含量。［学生活动］收集教室里的空气和花园里的空气各一瓶：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里，将水倒掉，然后用橡胶塞塞紧瓶口。［讲解］利用排水法可以收集任何地方的空气样品。［演示］教师讲解二氧化碳浓度仪的作用和结构等知识，并演示其使用方法。［学生活动］利用二氧化碳浓度检测仪检测两瓶中二氧化碳的含量。［提问］教室里和花园里的空气中二氧化碳的含量相同吗？［答］不同。教室里的空气中二氧化碳含量高。［追问］为什么会产生这样的结果呢？［答］因为教室里人口密集，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的含量升高。［小结］人类活动会增加空气中二氧化碳的含量。任务三梳理自然界中的碳循环［展示］教师多媒体展示二氧化碳在自然界中的转化关系图。［讨论］阅读上图中二氧化碳在自然界中的转化过程，试分析属于二氧化碳排放途径的有哪些？属于二氧化碳吸收的途径有哪些？［答］二氧化碳的排放途径有：燃料燃烧，碳酸分解，动植物呼吸。二氧化碳的吸收途径有：绿色植物光合作用，海水吸收，化学吸收。［小结］放源产生的二氧化碳捕获、压缩后，作为工业原料利用，或输送到选定地点长期封存，而不是释放到大气中。二氧化碳的捕集可以采用化学吸收法，利用碱性吸收剂与二氧化碳反应生成不稳定的物质，该物质在一定条件下可逆向分解重新释放二氧化碳，从而实现二氧化碳的捕集和利用。二氧化碳的封存主要是将捕集到的二氧化碳封存于地层深处或海底。［提问］结合前面对二氧化碳的学习，思考人工捕集二氧化碳可以利用哪些试剂或反应原理呢？［答］可以利用氢氧化钙、氢氧化钠等试剂进行吸收，也可以利用催化剂将二氧化碳转化为甲醇疯物质进行再利用。［小结］［讲解］自然界中绿色植物的光合作用是二氧化碳最主要的吸收途径，所以大家一定要爱护绿植。任务四设计低碳行动方案［提问］设计低碳行动的目的是什么呢？［答］减缓空气中二氧化碳含量的增加或降低二氧化碳的含量。［讲解］所以低碳行动就是在日常生活，工作学习中要选择能减少向空气中排放二氧化碳的行动方式，或者进行一些可以加强吸收大气中的二氧化碳的活动。［小结］［布置任务］参观当地相关展览，就低碳行动与工作人员交流，制作低碳行动方案。【课堂小结】通过“了解相关概念”的学习，学生对“碳中和”“碳达峰”等概念有了一定的认识，明白了低碳行动的意义。通过“测定不同环境中的二氧化碳的含量”活动，学生明白了空气中二氧化碳的含量会受到人类活动的影响，要减少空气中的二氧化碳含量，也必须从人类的活动出发进行。“梳理自然界中的碳循环”可以帮助学理解设计低碳行动原理，进而学会分析方案的可行性。最后通过方案设计与交流完善，帮助学生形成体系的低碳行动的要落实在日常行为中的意识。作业设计1．自然界存在多种元素及物质的循环。下图表示的是自然界中的A．氮循环 B．硫循环 C．碳循环 D．水循环【答案】C2．我国提出2060年前实现碳中和。下列措施不利于实现碳中和的是（）A．鼓励民众植树造林 B．废旧书籍、报纸分类回收，再利用C．开发利用清洁能源 D．露天焚烧农作物秸秆以增加肥效【答案】D3．“碳循环”、“氧循环”和“水循环”是自然界存在的三大重要循环。已知图1反应条件为常温，图2反应是植物的光合作用，下列说法正确的是A．变化观：“水循环”主要是由于水分子的运动引起的，属于化学变化B．守恒观：图一中X和图二中Y为同种物质C．平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定D．微粒观：绿色植物光合作用会使自然界中的氧原子总数增加【答案】C4．根据下文，回答问题。我国坚定落实“双碳”承诺，做全球“碳中和”的践行者、贡献者和引领者。减少碳排放，实现碳中和的对策可以分为碳替代、碳减排、碳封存、碳循环4种主要途径。专家预测：2050年4种途径对全球碳中和的贡献率如图。2023年6月1日，我国首个海上封存示范工程项目正式投用。海上封存就是将在海上采油过程中伴生的“捕获”并“封存”在海底。首先，将油井开发伴生的捕获、分离、加压至气液混合的超临界状态，通过一口回注井，以初期每小时约9吨的速度回注至距平台3公里、海底地层800多米的咸水层中。进一步促进海洋油气产业绿色低碳转型。（1）大气中的主要来自化石燃料的燃烧，如煤、石油和等，化石燃料属于（填“可再生”或“不可再生”）能源。若排入大气中的越来越多，会导致加剧。（2）自然界碳的循环中，植物的光合作用能（填“吸收”或“释放”）。（3）由图可知，到2050年，对全球“碳中和”贡献率最大的途径是。（4）将加压至超临界状态的过程，从微观角度分析，能被压缩的原因是。（5）的捕获是碳封存的首要环节。用NaOH溶液吸收，发生反应的化学方程式为。【答案】（1）天然气不可再生温室效应（合理表述即可）（2）吸收（3）碳替代（4）分子之间存在间隔，受压后，分子之间的间隔变小（5）5．我国承诺：2030年“碳达峰”，2060年“碳中和”，体现大国担当。丁仲礼院士认为“碳中和”是让人为排放的CO2，被人为努力和自然过程所吸收。I.碳排放：（1）查阅图1，动植物呼吸(选填“能”或“不能”)释放CO2。Ⅱ.碳中和：（2）自然吸收：查阅图1，CO2的自然吸收途径有(填图中序号)。（3）人为努力：工业上一种利用NaOH溶液实现“碳捕集”技术的流程如图2所示。①操作1用到玻璃棒的作用是：。②大气中二氧化碳含量过高时可能会形成效应。③反应、分离室中发生的复分解反应的化学方程式为。④高温反应室中发生的化学反应方程式为，该反应的基本反应类型是反应。⑤流程中可循环利用的物质有CaO、。【答案】（1）能（2）④⑥（3）引流温室效应分解氢氧化钠/NaOH教学反思（1）在教学过程中，虽然通过小组活动的方式激发了学生的积极性和参与度，但部分学生在小组合作中仍然存在依赖他人的现象，没有充分发挥自己的主观能动性。（2）在碳排放计算和低碳行动