前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的二氧化碳產(chǎn)生的原因主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。
知識(shí)目標(biāo)：認(rèn)識(shí)二氧化碳的主要物理和化學(xué)性質(zhì);了解二氧化碳在自然界碳循環(huán)中的作用以及對(duì)人類(lèi)生活和生產(chǎn)的意義。
能力目標(biāo)：初步學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等方法獲取信息;初步學(xué)會(huì)用歸納、概括等方法對(duì)獲取的信息進(jìn)行加工;
情感目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲;發(fā)揚(yáng)善于合作、勤于思考、勇于創(chuàng)新和實(shí)踐的精神。
學(xué)習(xí)重點(diǎn)：認(rèn)識(shí)二氧化碳的主要物理和化學(xué)性質(zhì)
學(xué)習(xí)難點(diǎn)：運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等方法獲取信息，并對(duì)獲取的信息進(jìn)行加工
學(xué)習(xí)方法：實(shí)驗(yàn)探究、交流討論。
教學(xué)方法：指導(dǎo)探究、主持討論。
教學(xué)設(shè)計(jì)：
教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)預(yù)測(cè)與對(duì)策
[創(chuàng)設(shè)情景](故事導(dǎo)入)一人帶著一條狗走進(jìn)一個(gè)山洞，走著走著，狗突然倒在地上，原來(lái)狗已經(jīng)死了?！瓕?dǎo)致狗死亡的原因是什么?
[教師講解](小結(jié)并提出學(xué)習(xí)任務(wù))幾位同學(xué)猜得很對(duì)，是由于山洞的下層充滿二氧化碳?xì)怏w所致。你們還知道其他有關(guān)二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生和消耗的途徑嗎?把你知道的歸納一下，填寫(xiě)在學(xué)案上。
[問(wèn)題導(dǎo)入]你知道二氧化碳有哪些用途嗎?引入二氧化碳的奇妙變化(液態(tài)二氧化碳，固態(tài)二氧化碳—干冰)
[播放錄像]光合作用，溫室效應(yīng)、二氧化碳滅火器、“干冰”的用途。
[創(chuàng)設(shè)問(wèn)題]你知道打開(kāi)汽水瓶或啤酒瓶時(shí)冒出的氣體是什么嗎?如何驗(yàn)證?
通過(guò)此實(shí)驗(yàn)，你還能得出二氧化碳具有哪些性質(zhì)?
[演示實(shí)驗(yàn)]在一個(gè)裝滿二氧化碳的集氣瓶中，注入少量水，迅速塞上單孔橡皮塞(連有導(dǎo)管、橡皮管和彈簧夾)并把導(dǎo)管另一端放入盛水的燒杯，打開(kāi)彈簧夾。
[問(wèn)題情景]我們同學(xué)每天都喝飲料，你對(duì)瓶子上的說(shuō)明有哪些發(fā)現(xiàn)或有哪些疑問(wèn)嗎?
[提供信息]紫色石蕊試液遇到酸性物質(zhì)會(huì)變紅，可用來(lái)檢驗(yàn)二氧化碳和水是否會(huì)生成碳酸。
[布置任務(wù)]自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究二氧化碳和水是否會(huì)生成碳酸。
[布置任務(wù)]按照課本p43圖2-21設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并推測(cè)二氧化碳還有哪些性質(zhì)。
[演示實(shí)驗(yàn)]把二氧化碳?xì)怏w慢慢倒入放有燃著蠟燭的燒杯中。
[布置任務(wù)]通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)探究和交流討論，你能說(shuō)出奇妙的二氧化碳具有哪些物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)嗎?
[家庭實(shí)驗(yàn)]自制汽水：取一個(gè)洗刷干凈的汽水瓶，瓶里加入占80%容積的冷開(kāi)水，再加入2g白糖和少量果味香精，然后加入2g碳酸氫鈉，攪拌溶解后，迅速加入檸檬酸，并立即將瓶蓋壓緊，使生成的氣體不能逸出而溶解在水里，將瓶子放置在冰箱中降溫。取出后，打開(kāi)瓶蓋就可以飲用。[交流討論]
[思考、填寫(xiě)]
[觀看、了解相關(guān)知識(shí)]
[實(shí)驗(yàn)探究、觀察、思考、得出結(jié)論]
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：將汽水瓶中的氣體通入澄清石灰水中。
[觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、解釋原因]
[提問(wèn)、討論、解答]
[分析信息]
[設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案]
[總結(jié)出二氧化碳的又一條化學(xué)性質(zhì)：二氧化碳能和水反應(yīng)生成碳酸。]
[用自帶的堿面和醋完成實(shí)驗(yàn)、得出性質(zhì)]
[觀察現(xiàn)象、說(shuō)明二氧化碳滅火的原因]
[交流討論、總結(jié)]
[家庭實(shí)驗(yàn)]
有的學(xué)生可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)這個(gè)故事，知道是山洞的下層充滿二氧化碳?xì)怏w的緣故。
學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)和日常生活經(jīng)驗(yàn)，會(huì)知道自然界中二氧化碳的循環(huán)。
學(xué)生可能知道舞臺(tái)煙霧，人工降雨是怎么回事。
學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)操作不會(huì)有太大困難。但要得出二氧化碳有關(guān)性質(zhì)可能有些難度。
學(xué)生在學(xué)習(xí)了空氣中氧氣含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，解釋該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因不會(huì)有太大的難度。
學(xué)生的問(wèn)題可能是：瓶子標(biāo)簽上寫(xiě)的是碳酸水，為什么不寫(xiě)二氧化碳飲料?
對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)用“紫色石蕊試液檢驗(yàn)酸”這一知識(shí)點(diǎn)是陌生的，需要教師的引導(dǎo)。
方案可能有：直接向碳酸飲料中滴紫色石蕊試液;把二氧化碳通入紫色石蕊試液。等等。
通過(guò)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、觀察教師演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能得出二氧化碳的相應(yīng)性質(zhì)。
該實(shí)驗(yàn)生活氣息濃，趣味性強(qiáng)。
課后反思：
作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)政府在2009年12月的哥本哈根國(guó)際氣候會(huì)議上對(duì)全世界作出鄭重承諾：到2020年我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的二氧化碳排放量比2005年下降40％～50％．而作為世界上最大的碳排放國(guó)家，我國(guó)的碳減排目標(biāo)任重而道遠(yuǎn)．當(dāng)前，全球都在積極推行“低碳經(jīng)濟(jì)”，各國(guó)都在努力實(shí)現(xiàn)“綠色生產(chǎn)”，力求減少碳排放量．我國(guó)政府在“十二五”規(guī)劃中提出節(jié)能減排的約束性目標(biāo)，即單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗要降低16％，而二氧化碳排放要降低17％，主要污染物的排放總量要求減少8％到10％，同時(shí)把該目標(biāo)進(jìn)一步分解到全國(guó)各地區(qū)，要求各地區(qū)務(wù)必堅(jiān)持綠色、低碳的新型發(fā)展理念，把節(jié)能減排作為貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的一個(gè)重要出發(fā)點(diǎn)，發(fā)展資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的生產(chǎn)消費(fèi)模式，進(jìn)而增強(qiáng)自身的可持續(xù)發(fā)展能力．一直以來(lái)，二氧化碳排放問(wèn)題作為全球變暖背景下的一個(gè)新標(biāo)識(shí)，是國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者密切關(guān)注的重點(diǎn)．由于我國(guó)存在嚴(yán)重的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡和地區(qū)資源稟賦差異，中國(guó)各省市地區(qū)的碳排放也存在顯著差異．要想制定出科學(xué)合理且有針對(duì)性的節(jié)能減排政策，就必須很好地把握中國(guó)各省市的碳排放情況，因此有必要對(duì)各省市碳排放量進(jìn)行全面系統(tǒng)的測(cè)算．然而，截止目前，我國(guó)無(wú)論是國(guó)家層面的還是省級(jí)層面都沒(méi)有直接公布二氧化碳排放量的官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的測(cè)算研究都是基于對(duì)能源消費(fèi)量的測(cè)算．那么，我國(guó)各省份二氧化碳排放量到底有多少，哪些因素對(duì)二氧化碳的排放產(chǎn)生影響？這些相關(guān)影響因素對(duì)二氧化碳排放的影響程度又是如何呢？這些問(wèn)題的解決與否關(guān)系到我國(guó)節(jié)能減排政策制定的科學(xué)與否，也關(guān)系到低碳戰(zhàn)略實(shí)施成效的顯著與否．節(jié)能減排工作的順利開(kāi)展，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)保持可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵．本文參照IPCC（2006）以及國(guó)家氣候變化對(duì)策協(xié)調(diào)小組辦公室［3］和國(guó)家發(fā)改委能源研究所（2007）［4］的方法，運(yùn)用相關(guān)方法對(duì)各省市地區(qū)的碳排放量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，比較詳細(xì)估算了我國(guó)30個(gè)省市（直轄市、自治區(qū)）1997—2011年的二氧化碳排放量．
2各地區(qū)碳排放量的測(cè)算
考慮到二氧化碳排放的來(lái)源比較廣泛，除了化石能源燃燒外，在水泥、石灰、電石、鋼鐵等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，由于物理和化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，也會(huì)有二氧化碳的排放，而在所有工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放的二氧化碳中，水泥大約占56．8％，石灰大約占33．7％，而電石、鋼鐵生產(chǎn)所占不足10％．為了進(jìn)一步增強(qiáng)估算的全面性和準(zhǔn)確性，本文不僅估算了化石能源燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳排放量，同時(shí)也估算了水泥生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳排放量．另外，為精確起見(jiàn)，本文進(jìn)一步將化石能源消費(fèi)細(xì)分為煤炭消費(fèi)、焦炭消費(fèi)、石油消費(fèi)、天然氣消費(fèi)，其中石油消費(fèi)則更進(jìn)一步細(xì)分為汽油、煤油、柴油、燃料油四類(lèi)．所有化石能源消費(fèi)數(shù)據(jù)都來(lái)自于歷年《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》．水泥生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)自于國(guó)泰安金融數(shù)據(jù)庫(kù)．水泥生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳排放量具體計(jì)算公式如下：CC＝Q×EFcement．（2）其中CC表示水泥生產(chǎn)過(guò)程中二氧化碳排放總量，Q表示水泥生產(chǎn)總量，而EFcement則是水泥生產(chǎn)的二氧化碳排放系數(shù)．本文估算水泥生產(chǎn)的二氧化碳排放量時(shí)，僅僅計(jì)算了化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳排放量，而沒(méi)有包含水泥生產(chǎn)過(guò)程中燃燒化石燃料而造成的二氧化碳排放量．表1列出了各類(lèi)排放源的CO2排放系數(shù)．經(jīng)過(guò)一系列準(zhǔn)確計(jì)算，可以得到我國(guó)30個(gè)省市地區(qū)1997—2011年二氧化碳排放量的估計(jì)值.由表2的二氧化碳排放量估算值可以看出我國(guó)各省市地區(qū)碳排放量基本都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，地區(qū)差異比較明顯．為了更好的體現(xiàn)我國(guó)二氧化碳排放的地區(qū)差異性，將我國(guó)30個(gè)省（市、區(qū)）按照經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和其地理位置劃分為三大區(qū)域，包括東部地區(qū)、中部地區(qū)以及西部地區(qū)．具體來(lái)講，東部地區(qū)包括北京、河北、天津、遼寧、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東和海南這11個(gè)?。ㄊ校恢胁康貐^(qū)主要包括黑龍江、吉林、山西、湖北、河南、湖南、安徽和江西這8個(gè)省份；西部地區(qū)則包括內(nèi)蒙古、廣西、云南、貴州、四川、陜西、重慶、青海、寧夏、新疆、甘肅、（由于缺乏數(shù)據(jù)較多，未估算其二氧化碳排放量）這12個(gè)?。ㄊ?、區(qū)）．表3顯示我國(guó)三大區(qū)域的碳排放量.表3的數(shù)據(jù)反映了我國(guó)及東中西部三大區(qū)域碳排放量情況．從總體上來(lái)看，1997—2011年我國(guó)的二氧化碳排放量呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，從1997年的336565．69萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2011年的1066359．01萬(wàn)噸，增長(zhǎng)幅度達(dá)到729793．32萬(wàn)噸，短短15年間排放量大約增長(zhǎng)了2．17倍．由圖1可以明顯看出，在1997—2002年我國(guó)二氧化碳排放量處于緩慢增長(zhǎng)的階段，這個(gè)階段我國(guó)的二氧化碳排放量年均增長(zhǎng)為3．48％．這個(gè)階段產(chǎn)生的原因主要是受亞洲金融危機(jī)影響，我國(guó)出口貿(mào)易縮減，這在一定程度上減少了二氧化碳的排放．從2003年起，亞洲各國(guó)陸續(xù)走出金融危機(jī)的泥潭，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展加速，但由于我國(guó)高投入、高消耗、高污染的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，使得我國(guó)這一階段的二氧化碳排放量處于快速增長(zhǎng)期，2003—2007年我國(guó)二氧化碳排放量增速達(dá)到13．70％．之后我國(guó)二氧化碳排放量增速有所下降，2008—2011年增速為9．37％．雖然增長(zhǎng)率依舊不低，但是相比于2003—2007年還是呈現(xiàn)下降趨勢(shì)．這說(shuō)明我國(guó)意識(shí)到能源環(huán)境的重要性，開(kāi)始探尋低碳經(jīng)濟(jì)路徑，為實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)付出努力．特別是在2008年10月29日我國(guó)公布的《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的政策行動(dòng)》白皮書(shū)，鄭重聲明了我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化問(wèn)題的積極態(tài)度和相關(guān)行動(dòng)，更是明晰了我國(guó)未來(lái)低碳發(fā)展路徑．從表3東中西部三大區(qū)域碳排放量情況可以明顯看出，我國(guó)的碳排放區(qū)域差異性是比較顯著的．總體來(lái)講，我國(guó)二氧化碳排放量呈現(xiàn)由東到西依次遞減的規(guī)律，東部地區(qū)碳排放量最多，中部地區(qū)次之，西部地區(qū)碳排放量最少．東部地區(qū)的二氧化碳排放在絕對(duì)量上大大超過(guò)中西兩大區(qū)域．從圖2可以看到，這三大區(qū)域二氧化碳排放均呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，且其增長(zhǎng)規(guī)律均與全國(guó)二氧化碳排放量一樣，可以分為三個(gè)階段：從1997—2002年三大區(qū)域的二氧化碳排放量有升有降，總體來(lái)說(shuō)處于緩慢增長(zhǎng)階段；從2003—2007年，三大區(qū)域的二氧化碳排放量均呈現(xiàn)不同程度的增長(zhǎng)，整體處于快速增長(zhǎng)階段；從2008—2011年，三大區(qū)域的二氧化碳排放量處于增速下降階段．圖2是我國(guó)1997—2011年30個(gè)省市地區(qū)二氧化碳排放量均值的降序排列圖．其中，二氧化碳排放量均值位于全國(guó)二氧化碳排放均值的省市地區(qū)有：山東、河北、江西、江蘇、河南、廣東、遼寧、內(nèi)蒙古、浙江、四川和湖北．排名靠前的前五個(gè)省份是山東、河北、江西、江蘇和河南，分別占我國(guó)二氧化碳排放總量均值的8．71％、8．00％、7．68％、6．21％和5．95％．我國(guó)的主要二氧化碳排放大省均為傳統(tǒng)工業(yè)，能源消費(fèi)以煤炭為主．二氧化碳排放量排名靠后的五個(gè)省份分別是天津、甘肅、寧夏、青海和海南，分別占我國(guó)二氧化碳排放總量均值的1．46％、1．44％、0．98％、0．40％和0．30％．圖3是我國(guó)1997—2011年各省碳排放年均增長(zhǎng)率的降序排列圖．可以看到，二氧化碳排放年均增長(zhǎng)率排名前五的省份是寧夏、內(nèi)蒙古、海南、福建和山東，其中寧夏二氧化碳排放的年均增長(zhǎng)率達(dá)到15．36％．寧夏出現(xiàn)較高二氧化碳排放速度的原因與其快速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)密切相關(guān)，1997年寧夏的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值為210．92億元，2011年為2102．21億元，增幅達(dá)到1891．29，增長(zhǎng)了8．97倍．第二產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重由1997年的41．6％增長(zhǎng)到了2011年的50．2％，增長(zhǎng)了8．6個(gè)百分點(diǎn)．快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及不合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)刺激了二氧化碳的高速排放．除了以上二氧化碳排放年均增長(zhǎng)率排名靠前的省份外，青海、陜西、廣西和新疆的年均增長(zhǎng)率也均超過(guò)了10％，高于全國(guó)8．59％的平均增長(zhǎng)水平．排名靠后的五個(gè)省份為遼寧、山西、黑龍江、上海和北京，其二氧化碳排放的年均增長(zhǎng)率分別為6．47％、6．16％、5．41％、4．32％和1．95％，其中北京二氧化碳排放年均增長(zhǎng)率以1．95％位居全國(guó)最低.
3我國(guó)各省區(qū)二氧化碳排放影響因素的實(shí)證研究
影響二氧化碳排放的相關(guān)因素很多，比如地理因素、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、對(duì)外開(kāi)放程度、投資水平、制度環(huán)境、城市化水平、能源價(jià)格等［5－8］．考慮到客觀條件的限制，在考慮數(shù)據(jù)可得性基礎(chǔ)上，本文構(gòu)建面板數(shù)據(jù)模型研究產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、出口貿(mào)易、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、城市化水平、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值對(duì)二氧化碳排放的影響．本文選擇的面板數(shù)據(jù)模型如下：yit＝α＋Zitβ＋ηi＋εit．（3）其中，yit是第i個(gè)省份第t年人均二氧化碳排放量；α是常數(shù)項(xiàng)，β是回歸系數(shù)；ηi是個(gè)體效應(yīng)，主要用來(lái)控制各省份自有的特殊性質(zhì)，εit是外生解釋變量，主要包含國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（用gdp表示）、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、城市化水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及出口貿(mào)易等因素．其中，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)量的比重度量（用energe表示），城市化水平以非農(nóng)人口占總?cè)丝诒戎囟攘浚ㄓ胏ity表示），出口貿(mào)易以出口額占GDP的比重度量（用export表示），產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比重度量（用industry表示），同時(shí)對(duì)所有變量進(jìn)行了取對(duì)數(shù)處理．結(jié)果顯示，該面板回歸模型擬合地較好，回歸系數(shù)具有較高的顯著性，其符號(hào)方向與現(xiàn)實(shí)情況較為符合．產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值對(duì)二氧化碳排放量的彈性系數(shù)較高，說(shuō)明二氧化碳對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的變動(dòng)比較敏感．第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比重每增加1％，會(huì)使二氧化碳排放量增加0．9744％，這說(shuō)明第二產(chǎn)業(yè)與碳排放呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系，第二產(chǎn)業(yè)是二氧化碳排放的主要驅(qū)動(dòng)因素．經(jīng)濟(jì)每增長(zhǎng)1％，二氧化碳排放量則會(huì)增加0．5812％，這說(shuō)明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)也是碳排放量增多的一個(gè)重要因素，二者呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系．能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與出口貿(mào)易與碳排放量的彈性系數(shù)在1％水平上不顯著．
4結(jié)論與政策建議
關(guān)鍵詞：CO2捕集 京都議定書(shū) 燃煤電廠 吸收 吸附 分離 環(huán)境
中圖分類(lèi)號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（b）-0000-00
1 引言
人類(lèi)在近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)大量使用礦物燃料（如煤、石油等）所排放的大量CO2等多種溫室氣體，致使全球變暖是最主要的原因?；鹆Πl(fā)電廠燃煤所產(chǎn)生的主要碳氧化物是二氧化碳（CO2），是溫室氣體的主要來(lái)源，2005年2月16日“京都議定書(shū)”生效，而中國(guó)是“京都議定書(shū)”的簽約國(guó)，對(duì)二氧化碳的捕集再利用再一次成為全球關(guān)注的主要問(wèn)題，也是締約國(guó)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中減少碳排放的重要目標(biāo)之一。
我國(guó)二氧化碳排放到大氣中每年約110億噸，但由于回收二氧化碳的措施不到位，致使回收再利用的二氧化碳量每年還不到排放量的2%，既造成氣候變化惡劣，形成了可怕的溫室效應(yīng)，又浪費(fèi)了寶貴的碳資源。
二氧化碳放空對(duì)環(huán)境危害極大，這已經(jīng)是路人皆知的事實(shí)，但單純?yōu)橹卫矶卫硐拗破渑欧?，又將?duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展產(chǎn)生較大影響。目前二氧化碳已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如化學(xué)合成工業(yè)、石油開(kāi)采、金屬鑄造加工、機(jī)械保護(hù)焊接、農(nóng)業(yè)施肥、果品蔬菜保鮮、啤酒飲料灌裝、醫(yī)藥衛(wèi)生、消防滅火等許多行業(yè)都需要大量二氧化碳，是一種寶貴的資源。因此，如果能把排放的二氧化碳回收再利用，既不會(huì)因減排而影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，又會(huì)起到保護(hù)環(huán)境的作用，有利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)。
2碳捕集工藝分離
根據(jù)目前二氧化碳的來(lái)源和用戶(hù)的要求，主要分離方法有以下幾種：
（1）溶劑吸收法：主要包含物理溶劑吸收和化學(xué)溶劑吸收。這種方法最適用于從二氧化碳濃度低于20%的煙氣中回收二氧化碳。二氧化碳濃度可大于98%，但流程較復(fù)雜，操作成本高。
物理溶劑吸收法是利用二氧化碳?xì)怏w和其它氣體在某一種溶液中的不同溶解度而進(jìn)行分離的方法。而化學(xué)溶劑吸收法是利用二氧化碳與某一種溶劑起化學(xué)反應(yīng)，生成中間化合物，其他氣體不與該溶劑發(fā)生反應(yīng)；生成中間化合物在另外一個(gè)裝置中分解后又生成二氧化碳和溶劑，溶劑反復(fù)使用，二氧化碳連續(xù)排出，從而使二氧化碳與其他混合氣分離。
（2）變壓吸收法：采用固體顆粒吸附劑有選擇性吸附混合氣體中二氧化碳，在壓力作用下，二氧化碳被吸附劑吸附，其他氣體不被吸附而得以分離。當(dāng)吸附劑吸附二氧化碳接近飽和時(shí)，靠降壓和抽真空把吸附的二氧化碳解吸下來(lái)，統(tǒng)一作為廢氣排出。二氧化碳濃度較低，一般在60%左右。
（3）膜分離法：利用一種類(lèi)似管道的中空纖維膜，膜壁上布滿超細(xì)微孔，孔徑為分子量級(jí)（單位：道爾頓）?？赏ㄟ^(guò)物質(zhì)分子量的大小，采用不同工藝制作不同分子量孔徑的膜。膜的材質(zhì)為疏水性高有機(jī)分子材料，即：透氣而不透水。在壓力作用下，混合氣體中的二氧化碳從膜壁滲透出去，其他大分子氣體不能滲透而從管道的另一端排出，以達(dá)到分離二氧化碳?？上攵?，這種方法適用于氣源比較干凈、且全部是大分子的混合氣體，產(chǎn)生的二氧化碳濃度不大于90%，并且有機(jī)膜很容易被雜質(zhì)或油水污染而報(bào)廢，壽命一般不超過(guò)兩年，能耗很高。
（4）低溫精餾法：是利用二氧化碳與其他氣體的不同沸點(diǎn)進(jìn)行分割，用不同吸附劑脫除比二氧化碳沸點(diǎn)大的重組分，用精餾法提取比二氧化碳沸點(diǎn)小的輕組分，最后剩余純度99.99%以上的二氧化碳。這種方法適用于二氧化碳純度已經(jīng)達(dá)到90%以上，且產(chǎn)品純度要求很高、又需要液化儲(chǔ)運(yùn)的場(chǎng)合，是目前最先進(jìn)的技術(shù)方法。
（5）催化燃燒法：利用催化劑與純氧把煙氣中可燃燒雜質(zhì)燃燒脫除。但要使雜質(zhì)含量降到PPm級(jí)，就要加入過(guò)量純氧助燃，這將帶來(lái)新的氧氣與二氧化碳分離難題；另外催化燃燒需在300℃以上操作，后續(xù)二氧化碳液化又需在-20℃以下操作，這溫度一升一降的變化使能量消耗非常驚人；同時(shí)還無(wú)法除去一些不燃燒的雜質(zhì)，的催化劑也要一年更換一次。所以，該技術(shù)在世界范圍內(nèi)被淘汰，很難推廣使用。
3主要工藝技術(shù)流程
火力發(fā)電廠燃煤鍋爐產(chǎn)生的大量煙氣，因不同煤種及含量會(huì)有一定波動(dòng)，其中含二氧化碳8～12%，氮?dú)?8%，氧氣4～9%，氫氣約3%，水分5%左右，其他是一氧化碳、氮氧化物、硫化物等雜質(zhì)。煙氣作為碳捕獲的原料氣，如需生產(chǎn)食品級(jí)二氧化碳產(chǎn)品，首先要用化學(xué)溶劑把二氧化碳從10%提濃到93%（干基），其次用吸附精餾再提純到99.9%以上，主要流程如下：
從燃煤鍋爐來(lái)的煙氣經(jīng)脫硝、除塵、脫硫后進(jìn)入碳吸收塔。碳吸收塔中的化學(xué)吸收液吸收二氧化碳，吸收后的富集液經(jīng)熱交換器加熱進(jìn)入解吸塔得到濃度為93%（含飽和水）左右的二氧化碳?xì)?，通過(guò)緩沖罐和壓縮機(jī)增壓、冷卻除水、穩(wěn)壓進(jìn)入干燥床，采用分子篩干燥劑干燥脫水，通過(guò)吸附床脫除油脂、硫化物等雜質(zhì)；再經(jīng)冷凍機(jī)降溫液化后進(jìn)入精餾塔。輕組分氮?dú)?、氧氣全部從精餾塔頂排出，塔底得到純度為99.9%以上的食品級(jí)二氧化碳產(chǎn)品，經(jīng)儲(chǔ)存后裝瓶出廠。每套干燥床和吸附床均為兩個(gè)相同體積的床體，內(nèi)裝等量的干燥劑和多種高效吸附劑。兩個(gè)床可輪流操作，連續(xù)生產(chǎn)。
4 吸收液和吸附劑的選擇
對(duì)低濃度二氧化碳吸收劑的選擇主要有羥乙基乙二胺（AEE）、N一甲基二乙醇胺（MDEA）和2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP），他們具有吸收速率快、吸收量大，以及對(duì)溫度變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)，比原有以一乙醇胺（MEA）為主的吸收液吸收量大了23%，所需再生加熱量可降低了20%以上，再生解吸率則高達(dá)99%，重復(fù)利用率高。與該溶劑配置的設(shè)備尺寸小，換熱器面積小，溶劑泵耗能低，溶劑降解率低，對(duì)設(shè)備腐蝕性小，設(shè)備經(jīng)過(guò)適當(dāng)防腐處理就完全可以采用碳鋼制作，可極大降低投資。
吸附法回收二氧化碳的關(guān)鍵技術(shù)是吸附劑的選取，而應(yīng)用在二氧化碳精制中的普通吸附劑有活性炭、氧化鋁、硅膠、分子篩等，這些吸附劑作為多孔、高比表面積的物質(zhì)，對(duì)水分、油脂等許多物質(zhì)都有好的吸收性，當(dāng)然對(duì)二氧化碳也具有吸附性，因此不適合脫除高濃度、高壓力二氧化碳中的雜質(zhì)。現(xiàn)在單純使用活性炭和硅膠技術(shù)已經(jīng)被淘汰，取而代之的是采用選擇性更高的吸附劑應(yīng)用于二氧化碳精制過(guò)程。新型吸附劑應(yīng)具有大的比表面積，適當(dāng)?shù)目讖椒秶?，好的?qiáng)度，對(duì)雜質(zhì)的高選擇性，同時(shí)還必須具有在高濃度、高壓力二氧化碳中對(duì)雜質(zhì)所具有的良好吸附性能。
由于吸附劑的吸附性能和再生性能的限制，對(duì)傳統(tǒng)的吸附工藝只能是一組吸附床吸附一種或一類(lèi)雜質(zhì)，如采用干燥床裝填硅膠，吸附床裝填活性炭，各吸附床采用不同的再生介質(zhì)和再生條件，工藝流程復(fù)雜，操作煩瑣，活性炭床層再生汽源還必須使用高溫、高壓蒸汽，大大增加了管道和設(shè)備投資，增加了操作費(fèi)用。因此，目前國(guó)內(nèi)外工藝已經(jīng)基本上沒(méi)有使用蒸汽再生這種方式。
根據(jù)煙氣中的雜質(zhì)來(lái)選擇多種吸附劑填裝到同一個(gè)吸附床中。在一組干燥系統(tǒng)中采用特殊的填裝工藝和設(shè)備結(jié)構(gòu)，使各層吸附劑之間不混合，煙氣通過(guò)不同的吸附劑層不發(fā)生波動(dòng)，保證吸附劑的吸附效果。吸附劑裝填順序的關(guān)鍵是匹配，既能保證在相同條件下能全部吸附雜質(zhì)，又要保證在完全相同的條件下使吸附劑再生，并且不使用蒸汽和氮?dú)狻?/p>
生產(chǎn)食品級(jí)二氧化碳產(chǎn)品的重點(diǎn)是脫除煙氣中的水分、硫化物、氮氧化物以及一些輕組分。在工藝技術(shù)上選用多種不同規(guī)格的吸附劑，有針對(duì)性地脫除以上雜質(zhì)，使其各自達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
5 液化壓力選擇
目前液化氣體二氧化碳主要有高壓法和中壓法二種。
高壓法：一般是把氣體二氧化碳加壓到7.28MPa（臨界壓力）以上充入鋼瓶，然后用低于31.4℃（臨界溫度）的冷卻水對(duì)鋼瓶外面噴淋降溫促使瓶?jī)?nèi)的氣體液化。
這種方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，不用制冷機(jī)。但缺點(diǎn)是加壓后直接充瓶，產(chǎn)品未經(jīng)過(guò)任何凈化處理，二氧化碳純度達(dá)不到99%以上，無(wú)法滿足食品級(jí)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如果加壓后經(jīng)過(guò)凈化處理，其所用的吸附、精餾等環(huán)節(jié)的設(shè)備均需要在8MPa的高壓下操作，設(shè)備投資成倍增加，加大了操作危險(xiǎn)性。另外，在高壓下精餾塔組分相對(duì)揮發(fā)度低，需將精餾塔設(shè)計(jì)的很大，回流比增大，板數(shù)增加，操作成本高，產(chǎn)品純度低；更致命的弱點(diǎn)是：液化是在鋼瓶中實(shí)現(xiàn)，無(wú)法裝入大型產(chǎn)品貯罐，也不能滿足裝入槽車(chē)進(jìn)行遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，嚴(yán)重限制了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此采用高壓法生產(chǎn)液化二氧化碳只能是小作坊式生產(chǎn)。
中壓法：是把氣體二氧化碳加壓到2.5～3.0MPa，用制冷機(jī)冷卻溫度到-8℃以下液化。
這種方法多一套氨冷卻系統(tǒng)，增加部分電耗，操作較復(fù)雜。但在中壓條件下進(jìn)行吸附和精餾等凈化操作，中壓設(shè)備投資少，綜合耗能少，危險(xiǎn)性小，安全性高；精餾塔體積小，板數(shù)少，回流比小，操作成本低，產(chǎn)品純度高。氨冷卻系統(tǒng)的冷劑循環(huán)使用，沒(méi)有損耗?？芍苯由a(chǎn)合格的液化二氧化碳產(chǎn)品，用管道連續(xù)輸送到儲(chǔ)罐中，便于大規(guī)模儲(chǔ)存和裝車(chē)運(yùn)輸。同時(shí)現(xiàn)在二氧化碳儲(chǔ)罐是雙層真空層加珍珠砂保溫，運(yùn)輸槽車(chē)也是真空雙層保溫，壓力為2.2MPa，溫度在-15～-17℃，該方法的操作壓力和溫度條件與儲(chǔ)罐和槽車(chē)的基本一致。因此，目前二氧化碳液化普遍推廣使用的方法就是中壓液化法。
6 碳捕集工藝方案
碳吸收單元；壓縮吸附單元；冷凍液化單元；精餾儲(chǔ)存單元是二氧化碳回收裝置的四個(gè)單元。以下對(duì)各單元工藝內(nèi)容進(jìn)行分別介紹。
（1）碳吸收單元
鍋爐來(lái)煙氣經(jīng)脫硝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、濕法脫硫系統(tǒng)脫除NOx、煙塵、SO2、SO3、HF、HCl等有害物質(zhì)，凈煙氣進(jìn)入碳吸收塔中，自下而上流動(dòng)與噴淋層噴射向下的堿液發(fā)生反應(yīng)，由堿液泵送到再生塔。尾氣經(jīng)除水后從碳吸收塔頂排出。
從碳吸收塔底排出的堿液，經(jīng)換熱由泵送到再生（解吸）塔的頂部，自上而下流過(guò)填料層，同時(shí)被自下而上的再生塔底部蒸汽加熱，使堿液中的二氧化碳從溶液中解吸出來(lái)，將二氧化碳?xì)怏w經(jīng)冷卻、除水后濃度93%的二氧化碳從塔頂排出塔外。塔底部基本不含二氧化碳的堿液，經(jīng)換熱由泵送到吸收塔上部循環(huán)使用。吸收工藝流程，見(jiàn)圖1。
圖1 吸收工藝流程圖
（2）壓縮吸附單元
從再生塔頂排出的二氧化碳?xì)怏w，在常壓、低于40℃條件下，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入水洗塔中洗掉煙氣中帶過(guò)來(lái)的溶劑等雜質(zhì)，經(jīng)除水器分離水洗塔帶來(lái)的水分，然后經(jīng)冷卻器用低溫液氨降低煙氣的露點(diǎn)，再次用除水器除水。氣體從緩沖罐上部進(jìn)入壓縮機(jī)，兩個(gè)除水器的冷凝水排入廢水溝。
二氧化碳?jí)嚎s機(jī)采用三級(jí)壓縮，每一級(jí)壓縮后的氣體都進(jìn)入冷卻器降溫、除水器除水，再進(jìn)入下一級(jí)壓縮。經(jīng)過(guò)三級(jí)壓縮、冷卻、除水后，通過(guò)穩(wěn)壓罐進(jìn)入脫硫床，經(jīng)過(guò)一級(jí)脫硫把硫化物脫除到標(biāo)準(zhǔn)以下。
經(jīng)加壓、除水、脫硫后的煙氣返回壓縮機(jī)三段入口增壓到設(shè)計(jì)參數(shù)，排入干燥床中。干燥床為兩個(gè)同樣大小體積的吸附床，床內(nèi)的干燥劑在壓力作用下將水分、油脂等雜質(zhì)吸附，氣體從干燥床頂部排出，再經(jīng)冷卻器和預(yù)冷器進(jìn)行熱量交換，降低物流溫度進(jìn)入液化器中。
當(dāng)干燥床吸水接近飽和后，煙氣經(jīng)過(guò)閥門(mén)切換進(jìn)入另一干燥床中進(jìn)行除水。此時(shí)打開(kāi)電加熱器電源，同時(shí)打開(kāi)低壓殘氣開(kāi)關(guān)，從干燥床底部引入升溫到250℃的熱氣，把精餾塔引來(lái)的塔頂殘氣加熱，反向解吸吸附的水分等雜質(zhì)，并從干燥床頂部排空。一直保持250℃恒溫1小時(shí)，就可以把雜質(zhì)解吸干凈。此時(shí)關(guān)閉加熱電源，但繼續(xù)保持通入低溫殘氣，促使床層迅速降到常溫，以備再用，至此完成了一次循環(huán)。兩個(gè)干燥床輪換操作，可連續(xù)生產(chǎn)。
（3）冷凍液化單元
煙氣在預(yù)冷器是用精餾塔頂?shù)蜏貧怏w冷卻進(jìn)入液化器，被節(jié)流降溫的氨水冷卻，直到大部分二氧化碳被液化，與輕組分甲烷、氮?dú)?、氧氣一起被送入精餾系統(tǒng)中。
氣氨進(jìn)入螺桿式冷凍機(jī)壓縮后進(jìn)入臥式冷卻器中，被冷卻水冷卻為液氨，儲(chǔ)存在儲(chǔ)氨器中供二氧化碳液化用。
由氨冷卻系統(tǒng)來(lái)的液氨一般分三路使用，一路經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入液化器中，把干燥氣態(tài)二氧化碳液化，本身被汽化重新返回到氨冷卻系統(tǒng)中。另一路液氨經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入塔頂冷凝器，將揮發(fā)的二氧化碳液化回流，本身被汽化重新返回到氨冷卻系統(tǒng)中。第三路液氨經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入前一個(gè)冷卻器把煙氣降溫，本身被汽化重新返回到氨冷卻系統(tǒng)中。
（4）精餾儲(chǔ)存單元
二氧化碳?xì)饨?jīng)脫硫、干燥、吸附后，通過(guò)預(yù)冷器降溫進(jìn)入液化器中液化，直接進(jìn)入精餾塔中，脫除輕組分后的液體在精餾塔底引出，經(jīng)節(jié)流降壓到2.2MPa，直接送到產(chǎn)品儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存并裝車(chē)出廠。吸附精餾工藝流程，見(jiàn)圖2。
不凝氣在精餾塔頂部排出后，節(jié)流降壓到0.2MPa，返回到預(yù)冷器中回收冷量，再經(jīng)電加熱器升溫后作為再生氣體進(jìn)入干燥床中，解吸氣體排空。
圖2 吸附精餾工藝流程圖
7 主要技術(shù)特點(diǎn)
燃煤鍋爐來(lái)凈煙氣采用一種化學(xué)復(fù)合溶液，該吸收液吸收效率高，再生能力好，對(duì)設(shè)備腐蝕小。
采用吸附與精餾相結(jié)合工藝，流程簡(jiǎn)單，操作方便，不僅可以生產(chǎn)工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，也可以生產(chǎn)食品級(jí)產(chǎn)品，工藝靈活可調(diào)，市場(chǎng)應(yīng)變力強(qiáng)。
常溫條件下，在液化過(guò)程中精餾無(wú)過(guò)多操作單元，能耗低，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品利潤(rùn)空間大。
利用多種高效干燥劑組合，有效脫除煙氣中多種難分離雜質(zhì)，產(chǎn)品純度高，質(zhì)量完全能滿足工業(yè)級(jí)CO2標(biāo)準(zhǔn)要求。
干燥采用降壓、加熱和解吸相結(jié)合，節(jié)省熱量消耗；用精餾塔頂排放的輕組分氣體作為再生氣體，不用外加氮?dú)饣蚱渌偕鷼?，降低了操作費(fèi)用。精餾系統(tǒng)采用熱泵技術(shù)，巧妙地用塔頂排出的熱量來(lái)加熱再沸器，不需要外加蒸汽，節(jié)省能量消耗。采用自動(dòng)化監(jiān)控和調(diào)節(jié)主要技術(shù)指標(biāo)，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)操作人員，自動(dòng)化水平高。
8 結(jié)語(yǔ)
二氧化碳捕集回收再利用裝置在燃煤電廠的應(yīng)用有利于我國(guó)燃煤電廠二氧化碳回收利用實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，能帶動(dòng)我國(guó)燃煤電廠二氧化碳回收工業(yè)的成長(zhǎng)，提升我國(guó)二氧化碳回收的技術(shù)能力，在解決二氧化碳所造成的環(huán)境污染的同時(shí)提升我國(guó)二氧化碳回收技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
此外，燃煤電廠大規(guī)模二氧化碳回收利用技術(shù)的推廣和應(yīng)用，能形成一種嶄新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時(shí)也能帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和提高，形成清潔生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈。對(duì)于我國(guó)的環(huán)境保護(hù)建設(shè)、培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和解決城市霧霾問(wèn)題都具有巨大的社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
⒈知識(shí)與技能
⑴認(rèn)識(shí)二氧化碳的用途，了解二氧化碳在自然界碳循環(huán)中的作用。
⑵認(rèn)識(shí)二氧化碳的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。
⑶培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、表達(dá)能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
⑷初步學(xué)會(huì)用歸納、概括等方法對(duì)獲取的信息進(jìn)行加工。
⒉過(guò)程與方法
⑴初步學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察和實(shí)驗(yàn)的方法獲取信息并驗(yàn)證信息。
⑵通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
⒊情感態(tài)度和價(jià)值觀
通過(guò)親身經(jīng)歷和體驗(yàn)科學(xué)探究活動(dòng)，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增進(jìn)對(duì)科學(xué)的理解，并有意識(shí)的運(yùn)用科學(xué)探究的方法解決遇到的問(wèn)題。
二、重點(diǎn)和難點(diǎn)
學(xué)習(xí)重點(diǎn)：認(rèn)識(shí)二氧化碳的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)
學(xué)習(xí)難點(diǎn)：運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等方法獲取信息，并對(duì)獲取的信息進(jìn)行加工
三、 教學(xué)過(guò)程
[教師活動(dòng)]在空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)僅為0.03%，自然界中如果沒(méi)有二氧化碳會(huì)怎樣呢？展示圖片“二氧化碳在自然界中的循環(huán)圖”。
[設(shè)計(jì)意圖]在自然課和生物課里學(xué)到的植物的光合作用、動(dòng)植物的呼吸作用等知識(shí)基礎(chǔ)上，啟迪學(xué)生的思路，引導(dǎo)他們充分認(rèn)識(shí)二氧化碳對(duì)自然生命活動(dòng)的重要性，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)氧化碳性質(zhì)的愿望。
[學(xué)生活動(dòng)]看圖，簡(jiǎn)述二氧化碳對(duì)自然界中生命活動(dòng)的重要性。
[設(shè)計(jì)意圖]培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確、清楚的表達(dá)自己觀點(diǎn)的能力。 [創(chuàng)設(shè)情境]請(qǐng)同學(xué)們觀看一段錄像：二氧化碳滅火、植物的光合作用、溫室肥料、碳酸飲料等。
[設(shè)計(jì)意圖]通過(guò)二氧化碳的用途，為學(xué)氧化碳具有哪些性質(zhì)制造懸念。
1、制取二氧化碳并觀察現(xiàn)象
[師生互動(dòng)]完成實(shí)驗(yàn)6－3，提醒學(xué)生注意觀察現(xiàn)象。
[學(xué)生活動(dòng)]根據(jù)現(xiàn)象總結(jié)二氧化碳的性質(zhì)。
[教師活動(dòng)] 演示實(shí)驗(yàn)6－4，提醒學(xué)生注意觀察現(xiàn)象。
[學(xué)生活動(dòng)]敘述觀察到的現(xiàn)象，總結(jié)獲取的信息：二氧化碳的密度比空氣的密度大，也能說(shuō)明一般條件下，二氧化碳不燃燒也不支持燃燒。
[設(shè)計(jì)意圖]提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)觀察能力和獲取信息的能力。
[思考問(wèn)題]大家想一想還有哪些方法可以證明二氧化碳的密度比空氣密度大呢？
2、二氧化碳與水反應(yīng)
[師生活動(dòng)]指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)6－5。
[學(xué)生活動(dòng)] ①觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因。②通過(guò)實(shí)驗(yàn)6－3、6－4、6－5和所學(xué)知識(shí)完成下表：
[教師活動(dòng)]取一朵用石蕊溶液染成的紫色的干燥小花，噴上實(shí)驗(yàn)6－5中溶有二氧化碳的水。
[師生互動(dòng)]觀察現(xiàn)象，提出疑問(wèn)：讓石蕊試液變紅的物質(zhì)是什么呢？
[教師活動(dòng)]另取兩朵用石蕊溶液染成的紫色的干燥小花，第一朵噴上稀醋酸，第二朵噴上稀鹽酸，
[學(xué)生活動(dòng)]觀察現(xiàn)象，分析得出結(jié)論：酸溶液能使紫色的石蕊變成紅色。
[問(wèn)題情景] 溶有二氧化碳的水也能使紫色的石蕊變成紅色，對(duì)此你有哪些猜想呢？
[匯總猜測(cè)]水也能使紫色的石蕊試液變色；溶有二氧化碳的水中含有酸；溶有二氧化碳的水中含有酸和二氧化碳；二氧化碳能和水發(fā)生反應(yīng)能生成酸……
[教師活動(dòng)]請(qǐng)大家針對(duì)自己的觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明。
[學(xué)生活動(dòng)]學(xué)生分組討論，設(shè)計(jì)解決方案。
[設(shè)計(jì)意圖]培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
[教師活動(dòng)]為學(xué)生提供幾朵用石蕊溶液染成的紫色的干燥小花（或干燥的紫色石蕊試紙）、干燥的二氧化碳?xì)怏w、水、紫色石蕊試液、膠頭滴管等。
[師生活動(dòng)]設(shè)計(jì)方案: ①向裝有干燥的紫色石蕊試紙的集氣瓶中通入干燥的二氧化碳；②向裝有干燥的紫色石蕊試紙的集氣瓶中通入純凈水；師生共同完成上述實(shí)驗(yàn)。
[學(xué)生活動(dòng)]分析每個(gè)實(shí)驗(yàn)的條件，得出結(jié)論：①純凈的水和干燥的二氧化碳都不能使紫色的石蕊變成紅色。②二氧化碳和水常溫反應(yīng)生成碳酸，碳酸能使紫色的石蕊變成紅色。
[設(shè)計(jì)意圖]使學(xué)生明白科學(xué)探究不是科學(xué)家的專(zhuān)利，學(xué)生也可以針對(duì)一定的問(wèn)題，按照科學(xué)的方法來(lái)展開(kāi)探究活動(dòng)?？茖W(xué)探究是人們獲取科學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)客觀世界的重要途徑；科學(xué)探究的主要步驟：提出問(wèn)題、猜想或假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、得出結(jié)論等。
[教師活動(dòng)]將變成紅色的小花小心的加熱。
[學(xué)生活動(dòng)]觀察現(xiàn)象，思考原因。（碳酸不穩(wěn)定，易分解成二氧化碳和水，所以紅色的石蕊試紙又變成紫色。）
3、二氧化碳和石灰水的反應(yīng)
[師生活動(dòng)]取少量澄清石灰水，請(qǐng)學(xué)生向石灰水中吹氣，觀察現(xiàn)象。
[教師活動(dòng)]寫(xiě)出反應(yīng)的方程式，指出該反應(yīng)是鑒定二氧化碳的重要反應(yīng)。
4、二氧化碳不能供給呼吸
[學(xué)生活動(dòng)]閱讀教材第115-116頁(yè)。
5、課后小結(jié)
三、教后反思
本課教學(xué)中，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)探究問(wèn)題，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與教學(xué)的積極性，突出了學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，收到了良好的教學(xué)效果。鍛煉了學(xué)生觀察、表達(dá)的能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在實(shí)驗(yàn)操作和探究設(shè)計(jì)的過(guò)程中，培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和進(jìn)行探究學(xué)習(xí)的基本方法，較好的實(shí)現(xiàn)了本課的教學(xué)目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：新課程 初中化學(xué) 課堂教學(xué)
《初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》是以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨，更加重視科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互聯(lián)系，倡導(dǎo)以科學(xué)探究為主的多樣化的學(xué)習(xí)方式。如何將這些新課程理念落實(shí)到課堂教學(xué)之中，使我們教學(xué)水平得到提高，是化學(xué)老師經(jīng)常探討的問(wèn)題。
一、教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變
1.轉(zhuǎn)變教師角色，做學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者
新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：學(xué)習(xí)是一種個(gè)性化行動(dòng)。新課標(biāo)下的教師角色不僅僅是知識(shí)的傳授者，而且更應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者、指導(dǎo)者和引路人。教師應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變教學(xué)行為，把大多數(shù)“自我展示”的時(shí)間和空間還給學(xué)生，保證學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，動(dòng)手操作、思考問(wèn)題、交流討論、總結(jié)反思都要到位。在教學(xué)活動(dòng)中，要發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造能力，讓他們自己設(shè)計(jì)、探究、交流等。
2.建立和諧的師生關(guān)系，促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)
新課程倡導(dǎo)以學(xué)生為本位，教師只是學(xué)習(xí)的組織者、參與者，而不是教學(xué)的主宰者。這就要求教師必須堅(jiān)持“以人為本”，逐步建立起“平等、和諧、合作”的新型師生關(guān)系。只有師生平等，才能調(diào)動(dòng)起師生合作的積極性，才有利于師生的交流，促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)。教師要樂(lè)于“蹲下來(lái)看學(xué)生”。全身心地融入到學(xué)生中間去，與學(xué)生一起合作、交流，與學(xué)生“打”成一片，和學(xué)生一起去感受、認(rèn)知、探究，讓每一位學(xué)生以輕松愉快的心情去認(rèn)識(shí)多彩的化學(xué)世界，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)探究過(guò)程。
二、教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變
1.增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的探究性，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的能力
在講授二氧化碳與水的反應(yīng)這個(gè)問(wèn)題時(shí)，我發(fā)給每個(gè)組幾張自制的紫色石蕊試紙，一張滴上事先做過(guò)證明二氧化碳能溶于水的軟飲料瓶（瓶中的水溶有二氧化碳）中的液體，結(jié)果試紙變成紅色，將這張?jiān)嚰埛旁谝粋€(gè)干凈的玻璃片上，同時(shí)讓學(xué)生思考試紙變成紅色的原因。有些學(xué)生猜想可能是水使試紙變成了紅色；也有的認(rèn)為是二氧化碳使試紙變成了紅色。這時(shí)我讓學(xué)生做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將蒸餾水滴在紫色的石蕊試紙上，結(jié)果紫色的石蕊試紙沒(méi)有變色；同時(shí)將一張干燥的紫色的石蕊試紙放人充滿二氧化碳的集氣瓶中，結(jié)果試紙也沒(méi)有變色。此時(shí)，有的學(xué)生想到可能有新物質(zhì)生成。這種物質(zhì)是什么呢？這時(shí)我又讓學(xué)生做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將稀鹽酸和稀硫酸分別滴在紫色的石蕊試紙上，結(jié)果紫色的石蕊試紙都變紅了，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明酸可以使紫色的石蕊變紅，此時(shí)學(xué)生很自然地想到可能水中生成了一種酸。這時(shí)可以告訴學(xué)生這種酸就是碳酸。在提出這個(gè)問(wèn)題的同時(shí)讓學(xué)生觀察剛才變紅的試紙，學(xué)生驚訝地發(fā)現(xiàn)紅色已經(jīng)褪去了，原因何在？有的學(xué)生認(rèn)為可能是碳酸與空氣中的某些成分反應(yīng)了，也有的認(rèn)為可能是分解了，說(shuō)法不一。此時(shí)，我讓學(xué)生先在溶有二氧化碳的水中滴加紫色石蕊試液，溶液變了成紅色，再取出少量放在試管中，加熱并將沸騰后產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中，結(jié)果原來(lái)的變紅的溶液又變成了紫色，石灰水也變渾濁了。對(duì)于二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁學(xué)生早就有了了解。這時(shí)不用我再解釋?zhuān)瑢W(xué)生已經(jīng)很自然地想到二氧化碳與水反應(yīng)生成了碳酸，而碳酸又會(huì)分解產(chǎn)生二氧化碳，同時(shí)也了解到碳酸是一種不穩(wěn)定的物質(zhì)很容易分解。這時(shí)，我又追問(wèn)是不是二氧化碳與石蕊反應(yīng)而沒(méi)有與水反應(yīng)呢？學(xué)生思考后認(rèn)為剛才將干燥的石蕊試紙放入二氧化碳?xì)怏w中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)變色，所以不可能是二氧化碳與石蕊反應(yīng)了，而是與水反應(yīng)生成的碳酸使紫色石蕊變紅。
2.鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑，積極開(kāi)展探究式教學(xué)
在教學(xué)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，以現(xiàn)行教材為基本探究?jī)?nèi)容，以學(xué)生生活實(shí)際為參照對(duì)象，為學(xué)生提供充分自由表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問(wèn)題的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過(guò)個(gè)人、小組、集體等多種解難釋疑的嘗試活動(dòng)，將自己所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的一種教學(xué)形式。九年級(jí)化學(xué)課程是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的入門(mén)課程，如果是按傳統(tǒng)教學(xué)的被動(dòng)接受學(xué)習(xí)方式，學(xué)生就會(huì)由開(kāi)始時(shí)學(xué)習(xí)熱情高漲到后來(lái)興趣減弱，直至普遍對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)感到困難與吃力。因此，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，就顯得尤為重要。
如在進(jìn)行《二氧化碳的性質(zhì)》的教學(xué)中，可以先展示一瓶飲料向?qū)W生質(zhì)疑：你怎樣確定其中溶有二氧化碳呢？學(xué)生頓時(shí)興趣高漲，討論設(shè)計(jì)方案并動(dòng)手實(shí)驗(yàn)證明。接著教師又發(fā)問(wèn)：由這瓶飲料你還能想到什么？分析得出：既然飲料中可逸出二氧化碳，說(shuō)明二氧化碳能溶于水。再提出問(wèn)題：如何用實(shí)驗(yàn)證明？學(xué)生用了很多方法，如探究對(duì)比實(shí)驗(yàn)：取兩瓶?jī)?nèi)盛同等量水的塑料瓶，一個(gè)中充入二氧化碳，一個(gè)中是空氣，充分振蕩，觀察兩瓶中的現(xiàn)象，從而得出二氧化碳能溶于水的性質(zhì)。這時(shí)又問(wèn)：為什么一些飲料商標(biāo)上寫(xiě)碳酸飲料而不寫(xiě)二氧化碳飲料？很自然又將激起新一輪探究。對(duì)于問(wèn)題情景中所隱含的“問(wèn)題”，教師不是簡(jiǎn)單地直接給出，而是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)中自己去發(fā)現(xiàn)、去提出。這樣一來(lái)，學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題就更貼近學(xué)生自身思維實(shí)際，更能引發(fā)其去探究，從而增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的積極性。
3.密切化學(xué)與生活的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
新課程提倡“從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走向社會(huì)”的思想，興趣是學(xué)習(xí)化學(xué)的主要?jiǎng)訖C(jī)之一。從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，重視學(xué)生的親身感受，密切化學(xué)與生活的聯(lián)系，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、展開(kāi)探究，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，加深他們對(duì)化學(xué)知識(shí)在生活中應(yīng)用的認(rèn)識(shí)。有些現(xiàn)象或問(wèn)題都是學(xué)生在生活中經(jīng)?？吹交蛳氲降?，但往往并不知道其中的原因，因此通過(guò)這些問(wèn)題的提出很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。使學(xué)生充分感受到“生活離不開(kāi)化學(xué)，化學(xué)源于生活”，以達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的目的。
4.充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段
1.1二氧化碳的大量排放
二氧化碳的排放是造成環(huán)境問(wèn)題的主要原因，因此，這里我們著重研究二氧化碳排放問(wèn)題。二氧化碳的排放主要一下幾種：第一、工廠的各種生產(chǎn)需要工廠的生產(chǎn)必須要有動(dòng)力支持，那么這樣就需要消耗能源。我們?cè)谶@里講一個(gè)鋼鐵生產(chǎn)的例子。在我們國(guó)家普遍的現(xiàn)象就是，鋼鐵生產(chǎn)量大的地方污染比其他地區(qū)的環(huán)境污染更加嚴(yán)重，就是因?yàn)樵阡撹F生產(chǎn)過(guò)程中需要耗費(fèi)大量的能源，在這個(gè)過(guò)程就會(huì)生產(chǎn)大量的二氧化碳。當(dāng)然，能源消耗的過(guò)程不僅會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，還會(huì)產(chǎn)生多種有害物質(zhì)，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。第二、車(chē)輛燃油在最近幾年里，我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的重要體現(xiàn)就是各種車(chē)輛的增多。車(chē)輛增多、交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)達(dá)當(dāng)然給我們的生活帶來(lái)了便利之處，但是我們也不得不承認(rèn)這也是二氧化碳排放量增加的一個(gè)重要原因?，F(xiàn)階段，車(chē)輛的行駛都是靠燃油支持，燃油勢(shì)必會(huì)造成二氧化碳以及含鉛化合物等的大量排放。而且，我們國(guó)家發(fā)展速度比較快，基礎(chǔ)設(shè)施跟不上也是一個(gè)問(wèn)題。這樣就容易造成堵車(chē)，在這種情況下，車(chē)輛的燃油量要超過(guò)車(chē)輛正常行駛時(shí)的燃油量。第三、火力發(fā)電隨著現(xiàn)代化的生產(chǎn)發(fā)展，人們對(duì)電力的需求越來(lái)越多。任何一家工廠、公司的發(fā)展都離不開(kāi)電力的支持。尤其是在工廠的生產(chǎn)過(guò)程中，更需要高電壓電力的支持。其次，在每家每戶(hù)的生活中也離不開(kāi)電力的支持。在現(xiàn)在社會(huì)中，現(xiàn)代化設(shè)備越來(lái)越多，人們對(duì)電力的依賴(lài)程度也越來(lái)越大。在一定程度上，家庭用電量可以代表家庭的生活水平。然而，在現(xiàn)階段我們國(guó)家依然是以火力發(fā)電為主?；鹆Πl(fā)電燃煤也是二氧化碳的一個(gè)重要來(lái)源。
1.2pm2.5
在最近幾年里，有出現(xiàn)了一個(gè)新名詞，pm2.5。最近幾年里，它的出現(xiàn)對(duì)人們的身體健康造成了很大的影響。它并不像二氧化碳一樣是一種單一的物質(zhì)，而是一種多種有害物質(zhì)結(jié)合、反應(yīng)而形成的一種物質(zhì)。這種物質(zhì)的出現(xiàn)與上述文章中造成二氧化碳大量排放的原因相同，是多種工業(yè)產(chǎn)生產(chǎn)生的有害物質(zhì)的結(jié)合體。
1.3塑料制品
塑料制品可以說(shuō)是一種生產(chǎn)成本低，但是運(yùn)用方便的一種產(chǎn)品。但是，在現(xiàn)在還是頒布了限速令。因?yàn)檫@是一種難以降解的物品。大量的塑料制品，尤其是塑料袋出現(xiàn)在空中，勢(shì)必會(huì)成為環(huán)境污染。人們不滿這種污染的出現(xiàn)會(huì)對(duì)其進(jìn)行燃燒處理，這樣并不會(huì)減少對(duì)環(huán)境的污染，反而會(huì)增加有害物質(zhì)的排放。同時(shí)也會(huì)加劇上述文章中提到的二氧化碳、pm2.5的污染程度。綜上所述，環(huán)境問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因是能源的利用，尤其是煤、石油等能源的消耗。但是，塑料制品作為現(xiàn)代產(chǎn)物也對(duì)環(huán)境造成污染。
2對(duì)人們的影響
2.1自然環(huán)境破壞，自然災(zāi)害頻繁出現(xiàn)
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展卻帶來(lái)了環(huán)境的污染，人們?cè)诮鼛啄昀锝佣B三的遭受著自然災(zāi)害的懲罰。這些自然災(zāi)害出現(xiàn)的原因很多都來(lái)自環(huán)境污染。我們利用的煤、石油、礦石等自然資源，基本都是深埋在地下的，大量開(kāi)采這些資源就會(huì)減輕山體的重量。那么，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)山體越輕，運(yùn)動(dòng)就會(huì)越劇烈。而且，地下資源被開(kāi)采后地面塌陷的情況就更加嚴(yán)重了。自然環(huán)境的破壞，自然災(zāi)害的出現(xiàn)不僅對(duì)人類(lèi)的生活產(chǎn)生影響，對(duì)各種動(dòng)植物的生活也產(chǎn)生了影響。尤其是二氧化碳的大量排放，全球變暖，一些生活在南北極寒冷地區(qū)的生物就會(huì)失去氣息的環(huán)境，從而滅絕。這樣就會(huì)造成一些珍貴藥材的喪失，這樣又會(huì)對(duì)人類(lèi)的生活產(chǎn)生影響。
2.2有害物質(zhì)傾入人體
現(xiàn)在，出現(xiàn)在人們面前最主要的問(wèn)題就是空氣質(zhì)量問(wèn)題。空氣是人們生活不可以缺少的東西，但是空氣質(zhì)量卻越來(lái)越差。那么，人們吸入大量的有害物質(zhì)就會(huì)導(dǎo)致呼吸道疾病的產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致人身體素質(zhì)越來(lái)越差，最終導(dǎo)致死亡。
2.3全球變暖對(duì)人們的影響
在全球范圍內(nèi)，都由于二氧化碳的過(guò)量排放，出現(xiàn)了溫度升高的現(xiàn)象。首先，全球變暖導(dǎo)致了大量的中年積冰的融化，海平面的上升。這樣就會(huì)導(dǎo)致沿海地區(qū)的居民喪失生活的環(huán)境。其次，在我們國(guó)家的北方最忌諱暖冬的出現(xiàn)。但是，在最進(jìn)幾年里，由于全球升溫，在我們國(guó)家的北方很少會(huì)出現(xiàn)寒冬，取而代之的是暖冬。
3根據(jù)上述問(wèn)題建立環(huán)境保護(hù)體系
3.1限塑令
在出現(xiàn)塑料制品問(wèn)題之后，我們國(guó)家果斷頒布了“限塑令”。很顯然，在最近幾年里，“限塑令”確實(shí)起了很大的作用，空中漂浮的塑料制品也逐漸減少。但是，想要徹底解決該問(wèn)題，就要進(jìn)一步對(duì)塑料制品使用的管理。因?yàn)椤跋匏芰睢敝皇菍?duì)塑料袋的使用起到了作用。那么，我們現(xiàn)在要做的就是進(jìn)一步解決塑料制品的使用問(wèn)題，例如一些塑料器皿的使用。
3.2減少二氧化碳的排放量
我們國(guó)家二氧化碳排放的主要來(lái)源就是工業(yè)生產(chǎn)。那么，我們想要控制二氧化碳的排放量首先要從工廠入手。最有效的手段就是建立二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)閉不合格的工廠。當(dāng)然，我們更應(yīng)該注重技術(shù)的發(fā)展，盡可能將二氧化碳等一系列有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可以用于生產(chǎn)生活的有用物質(zhì)。
3.3找到新能源
從上述文章中的分析可以得出，自然環(huán)境問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因是化石能源的燃燒，尤其是煤、石油等。那么?，F(xiàn)在我們能做的就是找出新的能源代替這些化石能源。而且，新的能源不能像之前我們使用的化石能源一樣產(chǎn)生大量的污染。
3.4用風(fēng)力、水利發(fā)電代替火力發(fā)展
1.分析呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳的實(shí)驗(yàn)，并且釋放熱量的實(shí)驗(yàn)。
2.分析呼吸作用需要氧氣的實(shí)驗(yàn)。
教學(xué)難點(diǎn)
植物呼吸作用消耗氧氣、產(chǎn)生二氧化碳的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程并不復(fù)雜，但是七年級(jí)的學(xué)生所做的生物實(shí)驗(yàn)比較少，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的一些設(shè)計(jì)原則、依據(jù)不是很理解；并且在沒(méi)有學(xué)過(guò)化學(xué)知識(shí)的情況下學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，因此，對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果的分析有較大的難度。在教學(xué)中，教師要組織好學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)的原理適當(dāng)講述，引導(dǎo)學(xué)生找出現(xiàn)象之間的差異并分析原因。
實(shí)驗(yàn)原理
1.探究植物呼吸作用要消耗氧氣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用“沒(méi)有氧氣使帶小火的木條熄滅”，驗(yàn)證植物呼吸作用需要氧氣。2.探究植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳的實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用“二氧化碳使澄清石灰水變渾濁”進(jìn)行驗(yàn)證。3.探究植物呼吸作用釋放熱量的實(shí)驗(yàn)，可以直接用溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量來(lái)驗(yàn)證。
教學(xué)過(guò)程
將學(xué)生預(yù)先進(jìn)行分組，將全班學(xué)生分成6個(gè)小組，為下面的探究實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。1.提出問(wèn)題植物呼吸作用過(guò)程中有哪些現(xiàn)象存在？2.作出假設(shè)植物呼吸作用要（或不要）消耗氧氣、產(chǎn)生（或不產(chǎn)生）二氧化碳、釋放（或不釋放）熱量。3.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)器材：萌發(fā)的種子(大豆、綠豆或蠶豆等)、新鮮的蘿卜根、新鮮的青菜莖、新鮮的月季花瓣、新鮮的小番茄、新鮮的青菜葉、沸水、澄清石灰水、紗布、飲料瓶（瓶口稍大的）、細(xì)線、溫度計(jì)、黑色塑料袋等。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程：6個(gè)小組各挑一種實(shí)驗(yàn)的材料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的3個(gè)假設(shè)，提前一天讓學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。教師進(jìn)行適當(dāng)指導(dǎo)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要設(shè)置對(duì)照組的原則，可以首先證明植物的呼吸作用能產(chǎn)生二氧化碳。（1）可以取兩個(gè)同樣大小的飲料瓶，在瓶中裝上等量的澄清石灰水。（2）將正在萌發(fā)和煮熟的種子均用紗布包住，用細(xì)線扎好，分別放入兩個(gè)飲料瓶的中央部位，細(xì)線置于瓶外，在瓶口繞圈，蓋緊瓶蓋。（3）將兩個(gè)飲料瓶放在溫暖的地方，24小時(shí)后觀察澄清石灰水的渾濁程度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：飲料瓶中懸掛的是萌發(fā)種子，澄清石灰水會(huì)變渾濁；飲料瓶中懸掛的是煮熟的種子，則不會(huì)出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。
探究植物呼吸作用過(guò)程中釋放熱能，可以對(duì)上一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改裝。只要在上一實(shí)驗(yàn)的飲料瓶的瓶蓋上打孔插入溫度計(jì)，即將溫度計(jì)的水銀球分別插入萌發(fā)種子和煮熟種子中，一段時(shí)間后可以觀察溫度計(jì)的度數(shù)，即可證明。因此可以將以上兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合并，設(shè)計(jì)的裝置如圖1所示。探究植物呼吸作用消耗氧氣的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：在密閉的飲料瓶中分別放入一些萌發(fā)種子和煮熟種子，24小時(shí)后，用帶小火的木條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示：圖2根據(jù)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)，在萌發(fā)種子的飲料瓶中小木條熄滅，在煮熟種子飲料瓶中的小木條仍舊帶著小火，實(shí)驗(yàn)證明：植物呼吸作用消耗氧氣。
實(shí)驗(yàn)分析
學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析、討論。5.得出結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、證據(jù)，探討合理的現(xiàn)象原因，得出結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)效果
1.實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)
課本實(shí)驗(yàn)材料為蔬菜，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)一般以大葉菜作為實(shí)驗(yàn)的對(duì)象，而植物呼吸作用不僅僅局限于植物的葉子，因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)材料方面進(jìn)行多種嘗試。凡是具有活細(xì)胞的器官都能進(jìn)行呼吸作用（如：根、莖、花、果實(shí)、種子等），通過(guò)6個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)植物的呼吸作用有了更進(jìn)一步的了解。同時(shí)通過(guò)對(duì)這6種材料的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還可以發(fā)現(xiàn)并確定做此實(shí)驗(yàn)?zāi)囊环N實(shí)驗(yàn)材料更為有效。
2.實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)
課本實(shí)驗(yàn)采用塑料袋、軟管、錐形瓶、止水夾等材料，證明植物呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳。教師準(zhǔn)備工作比較繁瑣，制作也不方便。課本實(shí)驗(yàn)的裝置圖如圖3：在本實(shí)驗(yàn)中采用的是生活中隨手可得的飲料瓶，代替了錐形瓶、塑料袋，整套裝置整體性強(qiáng)，制作攜帶方便，在檢驗(yàn)二氧化碳是否產(chǎn)生時(shí)，不需要軟管將氣體導(dǎo)出，在飲料瓶中可以直接完成。在用植物的葉片作為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，需要對(duì)上述裝置進(jìn)行改進(jìn)，必須對(duì)兩個(gè)飲料瓶的外面包上黑色紙袋（葉片在透明的飲料瓶中既會(huì)呼吸作用又會(huì)光合作用，光合作用消耗二氧化碳產(chǎn)生氧氣，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果）。
3.實(shí)驗(yàn)試劑的改進(jìn)
在本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，驗(yàn)證二氧化碳采用的是澄清石灰水，其實(shí)還可以用溴麝香草酚藍(lán)進(jìn)行鑒定。植物呼吸作用不斷放出二氧化碳，溶液中的碳酸逐漸增多，溶液變成了酸性，使溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色由藍(lán)變綠再變黃；至于對(duì)照組，由于瓶?jī)?nèi)的植物已死亡，不能進(jìn)行呼吸作用，溶液內(nèi)的二氧化碳都不會(huì)增多，因此其顏色不變。
4.實(shí)驗(yàn)形式的改變
我國(guó)能源與環(huán)境面臨何種形勢(shì)？
倪維斗指出，能源消費(fèi)是造成霧霾天氣的直接原因。大量燃煤供暖、汽車(chē)尾氣及燃煤發(fā)電等加重了環(huán)境負(fù)擔(dān)。當(dāng)前，能源與環(huán)境形勢(shì)嚴(yán)峻，我國(guó)已被逼到“墻角”，每年排放的二氧化碳已達(dá)70億噸，為世界第一。中國(guó)正處于二氧化碳排放的上升期，面臨國(guó)際上對(duì)我國(guó)二氧化碳排放峰值出現(xiàn)時(shí)間和絕對(duì)值的要求，在已經(jīng)大力強(qiáng)化節(jié)能以及發(fā)展核能和可再生能源的條件下，未來(lái)我國(guó)在碳減排上仍將處于被動(dòng)狀態(tài)。
倪維斗說(shuō)，全世界環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)非常嚴(yán)重，中國(guó)的問(wèn)題更加嚴(yán)重，一個(gè)是氣候變化，再加上二氧化碳排放已是世界第一，大概是70-80億噸/年，美國(guó)現(xiàn)在60億噸/年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)美國(guó)；第二個(gè)問(wèn)題是能源安全，一些燃料中國(guó)大量進(jìn)口，差不多每年要進(jìn)口2.5億噸，消費(fèi)量是4.5億噸，自產(chǎn)不到2億噸，進(jìn)口的來(lái)源、進(jìn)口的成本、進(jìn)口的出路，將來(lái)都存在很大的問(wèn)題；還有個(gè)問(wèn)題是PM2.5的問(wèn)題，以上這幾個(gè)問(wèn)題困擾著中國(guó)的發(fā)展。
倪維斗認(rèn)為，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，化石能源仍然是世界上主要的能源，煤、石油、天然氣到2050年差不多各占27%左右（能源消費(fèi)總量），核電、水電、可再生能源各占7%，從某種意義上來(lái)說(shuō)，煤的問(wèn)題比較突出。中國(guó)這個(gè)時(shí)期，議論很多，尤其霧霾天氣出來(lái)以后，人們認(rèn)為煤是罪魁禍?zhǔn)?，想把煤砍掉，但是中?guó)看起來(lái)砍不掉，煤炭在相當(dāng)時(shí)期仍然是我國(guó)的能源主力。在中國(guó)，如果不解決煤的清潔利用問(wèn)題，那么所謂低碳發(fā)展都是不可能的。
倪維斗說(shuō)，我國(guó)的二氧化碳排放是個(gè)尖銳問(wèn)題，到2020年單位GDP的二氧化碳排放量減少40%-45%，到2050年，全世界二氧化碳排放量要比1990年下降一半，只能排放104億噸（1990年208億噸）。中國(guó)將來(lái)二氧化碳的減排主要落在煤身上。倪維斗說(shuō)：“從2010年到2050年，我國(guó)將要用掉1200億噸煤，這1200億噸煤怎么用就是個(gè)大問(wèn)題。如果直接燃燒，將產(chǎn)生大量污染，這顯然不行，大自然已經(jīng)給我們教訓(xùn)了，但我國(guó)以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不會(huì)變，因此，大幅度減排二氧化碳和其他污染物主要靠煤的清潔低碳利用?！?/p>
怎樣解決電煤的清潔化利用問(wèn)題？
倪維斗認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化有多種途徑，分別是實(shí)施先進(jìn)的煤炭發(fā)電技術(shù)和實(shí)施煤基多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)技術(shù)。前者旨在進(jìn)一步提高能效，減少排放，后者則是通過(guò)系統(tǒng)過(guò)程集成，達(dá)到物質(zhì)和能量多維度梯級(jí)利用。
倪維斗表示，現(xiàn)在我國(guó)的燃煤發(fā)電技術(shù)已經(jīng)走在世界前列。倪維斗舉例說(shuō)，上海外高橋第三發(fā)電廠每度電的平均煤耗在276克標(biāo)準(zhǔn)煤左右，這在世界屬于領(lǐng)先水平。但是從目前的發(fā)電技術(shù)上來(lái)看，燃煤超超臨界蒸汽發(fā)電技術(shù)不一定是煤高效利用的唯一重點(diǎn)方向，因?yàn)槿济撼R界蒸汽發(fā)電在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、常規(guī)污染物的脫除、二氧化碳的減排上都具有一定先天性的缺陷。特別是二氧化碳在煙氣中的收集成本很高，從煙氣中收集二氧化碳比較難，要大量的噴淋，還要用化學(xué)物質(zhì)分離，會(huì)導(dǎo)致電廠的發(fā)電效率降低11%-12%，同時(shí)單位成本提高，投資成本增加一倍；本身的發(fā)電成本也增加。這種技術(shù)的真正商業(yè)化大規(guī)模使用在目前還沒(méi)有。
倪維斗說(shuō)，第二條路徑是IGCC技術(shù)（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)）。華能集團(tuán)在天津有一臺(tái)250MW的IGCC電站，現(xiàn)在已經(jīng)基本運(yùn)行，但是系統(tǒng)復(fù)雜，價(jià)格較貴，首套的造價(jià)差不多12000元/kW，而超臨界也就4000元/kW。IGCC本身是很好的概念，在目前條件之下，在中國(guó)純粹的發(fā)電的IGCC估計(jì)也不會(huì)有大發(fā)展，但是IGCC最大的優(yōu)點(diǎn)就是將來(lái)較易把二氧化碳取出來(lái)，二氧化碳濃度較高，達(dá)到40%左右，壓力比較大，體積比較小，容易取出。
倪維斗表示，多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是中國(guó)二氧化碳減排的戰(zhàn)略方向。多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)以煤氣化技術(shù)為核心，通過(guò)化工合成與動(dòng)力生產(chǎn)過(guò)程的集成耦合，實(shí)現(xiàn)煤炭物質(zhì)和能量的梯級(jí)轉(zhuǎn)化與利用。該技術(shù)具有捕捉二氧化碳的天性，是實(shí)現(xiàn)未來(lái)二氧化碳捕捉和埋存的有效途徑，且經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保性能優(yōu)異，對(duì)于我國(guó)乃至世界的煤炭清潔利用都具有非常重要的戰(zhàn)略意義。
倪維斗認(rèn)為，多聯(lián)產(chǎn)是綜合解決我國(guó)能源問(wèn)題的重要方案，有助于緩解能源總量要求，尤其是可以應(yīng)用大量的高硫煤；有助于緩解液體燃料短缺，可以大規(guī)模地生產(chǎn)甲醇、F-T合成油等替代燃料，緩解石油進(jìn)口壓力；徹底解決燃煤污染問(wèn)題，同時(shí)用甲醇來(lái)制備二甲醚，二甲醚基本上是和LPG（液化石油氣）同樣性質(zhì)的液體，可以大量供應(yīng)小城鎮(zhèn)的需要；滿足未來(lái)減排CO2的需要，所以說(shuō)，在煤的清潔高效利用方面電化共軌（或能化共軌）有很大潛力，是重要方向。
倪維斗說(shuō)，以上這三種煤高效清潔利用的技術(shù)途徑各有千秋，要因時(shí)、因地而宜，但必須要有一個(gè)頂層設(shè)計(jì)、總體規(guī)劃。
如何減少燃煤電廠排放的二氧化碳？
倪維斗提出了兩種思路，一是要節(jié)約用能；二是將用能后產(chǎn)生的二氧化碳捕捉起來(lái)。從目前來(lái)看，要降低碳排放，實(shí)際上是要在煤的應(yīng)用上下功夫，因?yàn)槟茉聪M(fèi)主體是煤。要將那些散燒煤取締或想辦法替代，將來(lái)煤要集中使用，在集中使用過(guò)程中再想辦法把二氧化碳減少。因此，碳減排的根本問(wèn)題就是二氧化碳的捕捉問(wèn)題。
“實(shí)施煤炭現(xiàn)代化戰(zhàn)略刻不容緩，煤的高效清潔利用最終離不開(kāi)二氧化碳的捕捉與處理，我國(guó)的CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）戰(zhàn)略應(yīng)該按照我國(guó)國(guó)情實(shí)施?！蹦呔S斗表示，我國(guó)實(shí)施CCUS戰(zhàn)略目前已有很大的潛力，關(guān)鍵在于如何全面統(tǒng)籌安排、協(xié)調(diào)管理。
于是很多人就會(huì)問(wèn)，啤酒為什么會(huì)有泡沫?啤酒的泡沫為什么很難消失，而同樣能產(chǎn)生大量氣泡的可樂(lè)、香檳，它們的氣泡就為何會(huì)迅速消散?
二氧化碳的小魔術(shù)
在我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)里面，啤酒“是一種以麥芽、水為主要原料，加啤酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的、含有二氧化碳的、起泡的、低酒精度的發(fā)酵酒”。其中還規(guī)定，泡沫是否細(xì)膩，是否持久掛杯，是評(píng)判啤酒質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。
啤酒是一種氣泡酒，瓶裝或者罐裝的啤酒是二氧化碳的過(guò)飽和溶液。這些二氧化碳可以是發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的，也可以是在灌裝的過(guò)程中加入的。在密封的情況下，二氧化碳在水里的溶解度跟壓強(qiáng)有關(guān)，壓強(qiáng)越高，溶解的二氧化碳越多。開(kāi)瓶的時(shí)候，由于壓強(qiáng)變小了，二氧化碳就會(huì)從啤酒里面釋放出來(lái)，形成很多氣泡。如果啤酒有劇烈的運(yùn)動(dòng)(搖晃或快速倒入杯子里)，以及和啤酒接觸的器皿表面粗糙不平，那么就會(huì)更快更多地產(chǎn)生氣泡?？蓸?lè)、香檳等含有大量二氧化碳的飲品也有類(lèi)似的情況。當(dāng)人喝下這些飲品之后，由于氣體離開(kāi)人體時(shí)會(huì)帶走一些熱量，能讓人感到?jīng)鏊＿@就是為什么在炎炎夏日里啤酒和可樂(lè)大受歡迎的一個(gè)原因。
啤酒和可樂(lè)的不同之處
然而，光有氣泡并不足以形成持久的泡沫。一般情況下，在把可樂(lè)或者香檳倒入杯子里面的時(shí)候，也會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，但是這些氣泡很快會(huì)破碎，只會(huì)把小液滴向周?chē)鷩姙R，很難會(huì)形成漂浮的泡沫。
那么，啤酒為何能形成穩(wěn)定的泡沫呢?奧妙之處就在于啤酒里面含有來(lái)自于麥芽等原料的多種有機(jī)物，其中的多肽和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，可以起到表面活性劑的作用，讓氣泡不容易破碎，更容易形成穩(wěn)定的泡沫。
表面活性劑一般是同時(shí)具有親水性和疏水性的有機(jī)物分子，食品行業(yè)里面通常稱(chēng)作乳化劑。典型的表面活性劑有著這樣的結(jié)構(gòu)：有一個(gè)親水的極性基團(tuán)性(圖中的圓球腦袋)，還有一個(gè)喜歡溶解在油等非極性介質(zhì)里面的非極性憎水基團(tuán)性(圖中的尾巴)。構(gòu)成生物體細(xì)胞膜的磷脂分子、生物體里的多肽和很多蛋白質(zhì)都可以作為表面活性劑。蛋白質(zhì)一般都是球形的，沒(méi)有頭尾的結(jié)構(gòu)，其表面上有一些親水和憎水的基團(tuán)。
倒啤酒和吹泡泡
大家都做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)，用清水吹不成泡泡，但是用肥皂水就能很容易地吹成泡泡，這是因?yàn)榉试硭锏谋砻婊钚詣┛梢允沟脷馀莘€(wěn)定下來(lái)。當(dāng)啤酒里產(chǎn)生的小氣泡聚集在一起時(shí)，它們之間的啤酒在重力作用下流下來(lái)，它們就會(huì)互相接觸，形成多面體的結(jié)構(gòu)：泡沫。這時(shí)候，“憎水的尾巴”暴露在氣泡里面，而“親水的腦袋”扎在一薄層啤酒里面，使得這種泡沫的結(jié)構(gòu)可以在比較長(zhǎng)的時(shí)間里穩(wěn)定存在。