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時(shí)間：2024-03-26 14:49:00
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4.用藍(lán)色石蕊試液測(cè)被壓扁的瓶中液體，顯 色，說(shuō)明此液體呈 性。
二氧化碳是學(xué)生繼氧氣之后比較系統(tǒng)地研究的第二種物質(zhì)。關(guān)于二氧化碳的教學(xué)，《科學(xué)八年級(jí)下教學(xué)參考書(shū)》建議采用實(shí)驗(yàn)、閱讀、討論相結(jié)合的方式，重點(diǎn)放在課本安排的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)和組織學(xué)生討論上，讓學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析中，歸納總結(jié)得出二氧化碳的性質(zhì)。開(kāi)始教學(xué)時(shí)，可以先介紹二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法、收集方法（向上排空氣收集法）、檢驗(yàn)氣體是否充滿(mǎn)集氣瓶的方法，再讓學(xué)生觀察教師的演示實(shí)驗(yàn)，然后讓學(xué)生用課前收集準(zhǔn)備好的二氧化碳進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
此探究活動(dòng)的編寫(xiě)意圖只是針對(duì)新授課的知識(shí)、技能等目標(biāo)與要求，也符合初二學(xué)生的認(rèn)知水平。筆者認(rèn)為課本對(duì)上述活動(dòng)的安排只考慮了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)二氧化碳的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，并沒(méi)有進(jìn)一步探討實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的藥品選擇和確定氣體收集方法等充滿(mǎn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究思想的相關(guān)知識(shí)。在初三復(fù)習(xí)課中，隨著學(xué)生知識(shí)的完善和能力的提升，科學(xué)教師可以增設(shè)這一目標(biāo)，通過(guò)精選相應(yīng)的變式練習(xí)，實(shí)現(xiàn)課本探究活動(dòng)與中考試題的融合，以提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
一、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳為什么選用石灰石
變式1 （2013·嘉興中考）為研究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的速度與什么因素有關(guān)，科學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：室溫下在六個(gè)錐形瓶中分別加入A、B兩種大理石各50克，然后加入等量的不同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸。記錄表如下：
（1）由實(shí)驗(yàn)方案可知，他們除了在研究稀鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響外，還在研究 的影響。
（2）查閱資料得知，化學(xué)反應(yīng)的速度與反應(yīng)物間的接觸面積有關(guān)。于是他們對(duì)上述方案進(jìn)行了修改，使大理石的 也相同。
（3）為了準(zhǔn)確比較CO2氣體的產(chǎn)生速度，理論上可以測(cè)量收集相同體積氣體所用的時(shí)間，也可以測(cè)量 。
【解析】 本題主要考查影響生成二氧化碳反應(yīng)速度的因素，根據(jù)科學(xué)興趣小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，他們除了在研究稀鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)其的影響外，還在研究大理石種類(lèi)對(duì)其的影響，并且由資料得知，反應(yīng)物間的接觸面積會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)的速度，所以要求大理石的顆粒大小（體積）也要保持相同；要準(zhǔn)確比較CO2氣體的產(chǎn)生速度，理論上可以測(cè)量收集相同氣體所用的時(shí)間，也可以測(cè)量相同時(shí)間收集到的氣體體積。
答案：（1）大理石的種類(lèi) （2）顆粒大?。w積） （3）相同時(shí)間收集到的氣體體積
變式1主要探究稀鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、大理石的種類(lèi)對(duì)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w速度的影響，其實(shí)該題還隱含了一個(gè)非常重要的知識(shí)，也是一個(gè)非常好的探究因素，即實(shí)驗(yàn)室為什么選用石灰石（或大理石）制取二氧化碳？現(xiàn)在的科學(xué)課本，只通過(guò)圖2-55告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)室用石灰石（或大理石）制取二氧化碳?xì)怏w，并沒(méi)有闡述其原因。石灰石（或大理石）的主要成分是碳酸鈣，碳酸鹽跟酸起反應(yīng)，一般都有二氧化碳生成。若選用可溶性的碳酸鹽（如碳酸鈉等），與酸反應(yīng)速度過(guò)快，難以控制；若選用不溶性碳酸鹽（如碳酸鎂等），則其來(lái)源一般較少。石灰石（或大理石）與酸反應(yīng)速度適中，其在自然界中的含量也極其豐富，且價(jià)格低廉。[2]所以，變式1更有助于學(xué)生完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，不僅解決了實(shí)驗(yàn)室為什么選用石灰石（或大理石）制取二氧化碳的問(wèn)題，而且進(jìn)一步探討了稀鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)等對(duì)制取二氧化碳速度的影響，不失為舉一反三的好題。
二、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳為什么最好選用稀鹽酸
變式2 （2007·杭州中考）雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣。教師在課堂上做了個(gè)趣味實(shí)驗(yàn)，將雞蛋放入盛有100毫升稀鹽酸的燒杯中（雞蛋的密度大于稀鹽酸的密度），可以看到雞蛋先下沉，一會(huì)又上浮，到液面時(shí)又下沉，如此反復(fù)。該實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是 。浮力改變是雞蛋下沉后又上浮的直接原因，而造成浮力改變的主要原因是 。除此主要原因外，引起浮力改變的原因還有 （假設(shè)在反應(yīng)的過(guò)程中，雞蛋、溶液體積和溫度不變）。
小明對(duì)該實(shí)驗(yàn)很感興趣，他也將同樣的雞蛋，放入實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的酸溶液中，但見(jiàn)雞蛋下沉后卻并不上浮，你猜測(cè)這其中的原因可能是 ，或是 。
【解析】 本題主要從日常生活中的一個(gè)常見(jiàn)的現(xiàn)象入手，對(duì)浮力知識(shí)和化學(xué)方面的知識(shí)進(jìn)行綜合考查。雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣，與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，而雞蛋浮力大小的改變主要與排開(kāi)液體體積的改變有關(guān)，即碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的小氣泡附在雞蛋殼表面，使雞蛋排開(kāi)的液體體積增大，導(dǎo)致浮力增大，雞蛋上浮到液面，氣泡破裂，體積減小，浮力也減小，因而又下沉。此外，雞蛋浮力大小的改變也與溶液的密度改變有關(guān)，由鹽酸變?yōu)槁然}溶液，溶液密度增大。而小明的實(shí)驗(yàn)，既然雞蛋放入酸中沒(méi)有上浮，也可以從上浮原因的反面進(jìn)行分析，如果酸的濃度較小，與碳酸鈣反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳較少，雞蛋所受的浮力小于所受的重力；此外，如果酸是硫酸，與碳酸鈣反應(yīng)生成微溶于水的硫酸鈣會(huì)阻礙繼續(xù)反應(yīng)。
變式2通過(guò)小明實(shí)驗(yàn)的不成功，巧妙地引出一個(gè)重要的科學(xué)問(wèn)題，即實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳時(shí)，為什么最好選用稀鹽酸，這與實(shí)驗(yàn)室為什么選用石灰石制取二氧化碳一樣在課本中都沒(méi)有說(shuō)明，這也是一個(gè)非常好的探究因素。如果用稀硫酸和石灰石（或大理石）反應(yīng)，由于生成的微溶性固體硫酸鈣覆蓋在石灰石（或大理石）表面，使酸與石灰石（或大理石）脫離接觸，導(dǎo)致反應(yīng)太緩慢或停止，若要讓反應(yīng)能進(jìn)行，則需考慮讓反應(yīng)物之間的充分接觸，如選用石灰石（或大理石）粉末等。如果用硝酸與石灰石（或大理石）反應(yīng)，由于硝酸不穩(wěn)定，見(jiàn)光或受熱易分解，制得的CO2中混有NO2和O2等雜質(zhì)；如果用濃鹽酸與其反應(yīng)，由于濃鹽酸具有揮發(fā)性，制得的CO2中混有氯化氫氣體，選用稀鹽酸 制得CO2氣體則較為純凈。[2]
三、實(shí)驗(yàn)室能否用排水法收集二氧化碳?xì)怏w
【解析】 本題主要考查二氧化碳的性質(zhì)。在探究二氧化碳的溶解性時(shí)，為了避免雜質(zhì)等影響，試劑瓶中加入的水應(yīng)是蒸餾水；為了使二氧化碳充分溶解，應(yīng)盡量緩慢地推動(dòng)活塞；當(dāng)向水中注入CO2氣體體積達(dá)到120毫升時(shí)，紅色油柱開(kāi)始向上移動(dòng)，說(shuō)明200毫升水中最多能溶解120毫升二氧化碳，實(shí)驗(yàn)表明在該條件下，1體積水中能溶解二氧化碳的體積是：120毫升/200毫升=0.6。
答案：（1）A （2）使二氧化碳充分溶解 （3）0.6
變式3通過(guò)定量的方式探究了二氧化碳在水中的溶解能力，回答了實(shí)驗(yàn)室能否用排水法收集二氧化碳?xì)怏w的問(wèn)題。課本通過(guò)圖2-57、2-56定性的說(shuō)明二氧化碳溶于水、且二氧化碳的密度比空氣大，只能采用向上排空氣法的方式收集二氧化碳?xì)怏w。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)在該條件下，1體積水中能溶解二氧化碳的體積為0.6（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1體積水也僅能溶解0.88體積的二氧化碳[3]），這個(gè)量并不大，此外還可通過(guò)二氧化碳在水中溶解快慢的實(shí)驗(yàn)，得出二氧化碳在水中溶解速率并不大，所以在實(shí)驗(yàn)室完全可以使用排水法收集二氧化碳，如果采用圖乙方式收集效果則更佳。我們知道能用排水法收集的氣體，一般不用排空氣法收集，因?yàn)榕潘ㄊ占臍怏w純度高，而且還可以觀察到氣體何時(shí)集滿(mǎn)。[4]
科學(xué)課本是課程專(zhuān)家、學(xué)科專(zhuān)家以及廣大一線優(yōu)秀科學(xué)教師集體智慧的結(jié)晶，是科學(xué)教師教學(xué)的基本憑借，也是學(xué)生自學(xué)的主要對(duì)象。但是，我們絕不能把科學(xué)課本當(dāng)成是“圣經(jīng)”、唯一的科學(xué)課程資源。在初三復(fù)習(xí)“科學(xué)探究”時(shí)，科學(xué)教師以課本為基礎(chǔ)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)新情境、新問(wèn)題，臻善典型“探究”活動(dòng)，開(kāi)展有效性的變式教學(xué)，這不僅能使學(xué)生的學(xué)習(xí)“減負(fù)提質(zhì)”，更能培養(yǎng)學(xué)生的求異創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王鶴新. 挖掘教材例題，開(kāi)展變式教學(xué)[J]. 中學(xué)物理教學(xué)參考，2013（4）.
如今，全世界各個(gè)國(guó)家研究二氧化碳捕集和封存的技術(shù)方興未艾、如火如荼。但6月19日，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)的一項(xiàng)獨(dú)立研究發(fā)出警告，二氧化碳的排放導(dǎo)致溫室效應(yīng)，被認(rèn)為是引發(fā)全球變暖的一大重要原因，（CCS）有可能誘發(fā)更大的地震。
碳捕集與封存
(CCS）是指將大型發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產(chǎn)生的二氧化碳收集起來(lái)，并用各種方法儲(chǔ)存以避免其排放到大氣中的一種技術(shù)。 CCS技術(shù)包括二氧化碳捕集、運(yùn)輸以及封存三個(gè)環(huán)節(jié)，它可以使單位發(fā)電碳排放減少85%-90%。
這項(xiàng)技術(shù)的研究可以追溯至1975年，當(dāng)時(shí)的美國(guó)將二氧化碳注入地下以提高石油開(kāi)采率，但將它作為一項(xiàng)存儲(chǔ)二氧化碳以減少溫室氣體排放的環(huán)保工程，則開(kāi)始于1989年的麻省理工大學(xué)，直至近年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)得到更多的重視和研究，它被認(rèn)為是一種可以減少空氣中二氧化碳濃度的方法。目前，據(jù)專(zhuān)家介紹，從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，應(yīng)用于碳的捕集、運(yùn)輸以及封存的各項(xiàng)技術(shù)其實(shí)都是已有的、成熟的，只不過(guò)在此前并未應(yīng)用于CCS方向，問(wèn)題主要存在于現(xiàn)有發(fā)電廠的改造以及新建發(fā)電廠的技術(shù)和資金投入。
二氧化碳的捕集方式主要有三種：燃燒前捕集（Pre-combustion）、富氧燃燒（Oxy-fuel combustion）和燃燒后捕集（Post-combustion）。無(wú)論哪種捕集方法，簡(jiǎn)而言之是將燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生的氣體收集起來(lái)，經(jīng)過(guò)脫硫、氮氧化物等等制備后，將二氧化碳分離并收集起來(lái)。
二氧化碳運(yùn)輸，捕集到的二氧化碳必須運(yùn)輸?shù)胶线m的地點(diǎn)進(jìn)行封存，可以使用汽車(chē)、火車(chē)、輪船以及管道來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸。一般說(shuō)來(lái)，管道是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式。 2008年，美國(guó)約有 5800千米的二氧化碳管道，這些管道大都用以將二氧化碳運(yùn)輸?shù)接吞?，注入地下油層以提高石油采收率（Enhanced Oil Recovery，EOR）。
“捉拿”技術(shù)各顯千秋
2010年7月，由我國(guó)安徽理工大學(xué)張明旭教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室小試裝置成功的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)和建造的利用稀氨水捕集二氧化碳中試裝置在安徽淮化集團(tuán)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并順利生產(chǎn)出了首批合格的碳酸氫銨產(chǎn)品。該裝置具有常溫、常壓、一次吸收和反應(yīng)、能耗低、工藝簡(jiǎn)單、安全穩(wěn)定等顯著特點(diǎn)。該裝置通過(guò)氨法對(duì)煙道氣中的二氧化碳進(jìn)行捕集和吸收，每小時(shí)可處理煙道氣1000立方米左右，煙道氣中的二氧化碳脫除效率達(dá)80％以上，減排二氧化碳超過(guò)110立方米（煙道氣中二氧化碳濃度按13%計(jì)算）以上，每小時(shí)可生產(chǎn)碳酸氫銨肥料270公斤左右。該技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)既可以減少二氧化碳排放，保護(hù)環(huán)境，又可使污染物變廢為寶。
今年2月，美國(guó)一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一種具有八角形孔窗的天然沸石尤其擅長(zhǎng)捕捉二氧化碳的行蹤，在效率和經(jīng)濟(jì)上遠(yuǎn)勝于目前的工業(yè)洗滌器。沸石是一種礦石，其晶格中存在很多大小均一的通道和空腔，一克沸石孔穴和通道的內(nèi)表面積可達(dá)500平方米到1000平方米，這種沸石每立方厘米的小孔足可吸附0.31克的二氧化碳。由此可以吸取或過(guò)濾大小不同的分子，并可重復(fù)使用幾百次，是過(guò)濾、擦洗含許多雜質(zhì)氣體的混合氣體中有害分子的理想選擇，也在化學(xué)工業(yè)中被廣泛應(yīng)用于催化劑和過(guò)濾器。
挪威在5月份，啟用了世界上規(guī)模最大的碳捕獲和儲(chǔ)存（CCS）技術(shù)發(fā)展設(shè)施。由挪威政府投資10億美元（約為63億元人民幣）資助的蒙斯塔德技術(shù)中心將測(cè)試兩種燃燒后碳捕獲技術(shù)，一種以胺為基礎(chǔ)，另外一種以冷凍的氨溶劑為基礎(chǔ)。該設(shè)施的獨(dú)特之處在于，它可以測(cè)試來(lái)自附近兩個(gè)地點(diǎn)的廢氣——一個(gè)280兆瓦的熱電聯(lián)產(chǎn)工廠和每年產(chǎn)生1000萬(wàn)噸排放的蒙斯塔德煉油廠。它們制造的煙氣里二氧化碳的含量各不同，分別約為3.5％和13％。
6月份，英國(guó)研究人員研發(fā)出一種新型多孔材料，這種材料中的孔洞就像一個(gè)個(gè)“籠子”。諾丁漢大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員在英國(guó)《自然?材料》雜志上報(bào)告說(shuō)，這是一種名為NOTT－202a的新材料。如果把空氣壓入這種多孔材料之中，大部分氣體如氮?dú)?、氧氣、氫氣和甲烷等隨后可以從“籠子”中出來(lái)，唯獨(dú)二氧化碳會(huì)被留下，鎖在“籠子”中。
碳捕的爭(zhēng)議
二氧化碳的排放導(dǎo)致溫室效應(yīng)，被認(rèn)為是引發(fā)全球變暖的一大重要原因。6月19日，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)的一項(xiàng)獨(dú)立研究發(fā)出警告，二氧化碳捕獲與封存（CCS）風(fēng)險(xiǎn)太大，地下封存有可能誘發(fā)更大的地震。該研究已發(fā)表在最新一期美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上。
地球物理和環(huán)境地球系統(tǒng)科學(xué)部門(mén)教授馬克和史蒂文?戈雷利克發(fā)表文章說(shuō)：“將大量的二氧化碳注入大陸內(nèi)部常見(jiàn)的脆性巖石當(dāng)中會(huì)高概率地觸發(fā)地震。而且即使是小到中等規(guī)模的地震都會(huì)威脅到二氧化碳庫(kù)密封的完整性，在此背景下，大規(guī)模的實(shí)施CCS可能是一個(gè)具有高風(fēng)險(xiǎn)且不會(huì)顯著減少溫室氣體排放的戰(zhàn)略。”
美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)指出，CCS將涉及長(zhǎng)時(shí)間注入地下最大量的流體，可能會(huì)導(dǎo)致更大的地震。CCS需要地下泄漏率每千年小于1％，以達(dá)到可再生能源相同的氣候效益。而近年來(lái)在美國(guó)注入到地下的污水已經(jīng)與發(fā)生小到中級(jí)的地震有所關(guān)聯(lián)。理由之一是，早在1960年，科羅拉多州就有明顯例證；另外的例子出現(xiàn)在去年阿肯色州和俄亥俄州。如果試圖將二氧化碳封存地層數(shù)百年到數(shù)千萬(wàn)年，引發(fā)類(lèi)似規(guī)模的地震可能性將相當(dāng)大。
實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中十分重要，對(duì)促進(jìn)學(xué)生理解知識(shí)、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)生能力與提升科學(xué)素養(yǎng)等具有重要的教育教學(xué)功能?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中往往存在著一些成功率不高的實(shí)驗(yàn)，有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，甚至還出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。這些所謂的疑難實(shí)驗(yàn)給我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)造成了一定的困難，也對(duì)教師的實(shí)驗(yàn)研究水平提出了更高的要求。我們?cè)趯?shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了這類(lèi)問(wèn)題并通過(guò)科學(xué)的方法解決了這些問(wèn)題。以下是我們對(duì)其中3個(gè)疑難實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新，取得了很好的效果。
1 銅與硝酸銀溶液的反應(yīng)
1.1實(shí)驗(yàn)改進(jìn)原因
按教材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，銅與硝酸銀溶液反應(yīng)生成的銀往往呈灰色或黑色，與教材描述的銀白色不吻合。
1.2實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置
改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。
1.3實(shí)驗(yàn)儀器及藥品
硝酸銀固體，蒸餾水，銅絲，植物油，溫水，試管，燒杯，玻璃棒，膠頭滴管，砂紙。
1.4實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象
（1）用加熱除氧后的蒸餾水配置新的AgNO3溶液；
（2）取適量AgNO3溶液加入潔凈的試管里，放人溫水中進(jìn)行水浴加熱；
（3）用砂紙除去銅絲表面的氧化膜，然后放人水浴加熱的AgNO3溶液中，可用膠頭滴管在液面滴加少量植物油隔絕空氣；
（4）約8～10min后，可清晰地觀察到銅絲周?chē)蚋鱾€(gè)方向生長(zhǎng)的銀晶體，顏色為銀白色，見(jiàn)圖2。
1.5實(shí)驗(yàn)改進(jìn)說(shuō)明
（1）配置新的AgNO3溶液，建議濃度為2%～3.4%；
（2）反應(yīng)時(shí)液面滴加植物油隔絕空氣；
（3）水浴加熱提高反應(yīng)溫度。
2 鐵與硫的反應(yīng)
2.1實(shí)驗(yàn)改進(jìn)原因
（1）在試管中加熱，反應(yīng)溫度較高，試管局部驟熱，常導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試管破裂；
（2）在石棉網(wǎng)上加熱，硫粉與空氣接觸，加熱時(shí)易產(chǎn)生有毒的二氧化硫；
（3）鐵粉和硫粉之間接觸松散，混合后難以完全反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)后磁鐵還能吸附起一部分未反應(yīng)的鐵粉。
2.2實(shí)驗(yàn)儀器及藥品
鐵粉，硫粉，天平，磁鐵，研缽，鋁箔紙，玻璃棒，坩堝鉗，酒精燈，火柴，石棉網(wǎng)。
2.3實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象
（1）用天平稱(chēng)取質(zhì)量比為7：4的還原鐵粉和硫粉；
（2）用磁鐵靠近粉末，觀察鐵粉是否被吸引；
（3）用研缽將鐵粉和硫粉混合均勻；
（4）取一張鋁箔紙?jiān)诓ＡО羯暇沓煽招匿X箔紙筒，下端封口；
（5）按一定的質(zhì)量比將混合粉末裝滿(mǎn)鋁箔紙筒并搗實(shí)（見(jiàn)圖3），使鐵粉和硫粉充分接觸，使反應(yīng)完全（減少硫粉與空氣的接觸，產(chǎn)生的二氧化硫氣體減少，減少了空氣污染）；
（6）用坩堝鉗夾住鋁箔紙筒底端，將玻璃棒燒到紅熱，迅速插入混合粉末中?；旌戏勰┳陨隙掳l(fā)紅、發(fā)光，劇烈反應(yīng)，見(jiàn)圖4；
（7）冷卻后用磁鐵去吸引反應(yīng)產(chǎn)生的黑色固體，它不能被磁鐵吸引，見(jiàn)圖5。
3 測(cè)定二氧化碳的溶解度
3.1實(shí)驗(yàn)改進(jìn)原因
通常一體積水能溶解一體積二氧化碳，但是往往實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果偏差比較大。
（1）由于產(chǎn)生二氧化碳時(shí)用的是石灰石和稀鹽酸，所以產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w中會(huì)有氯化氫氣體，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響；
（2）向上排空氣法收集的二氧化碳不夠純，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。
3.2實(shí)驗(yàn)儀器及藥品
大理石，稀鹽酸，飽和碳酸氫鈉溶液，水，蒸餾水，錐形瓶3個(gè)，雙孔橡皮塞3個(gè)，橡皮管，玻璃導(dǎo)管，水槽，2個(gè)針筒（60mL）及連接的皮管。
3.3實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象
（1）如圖6所示連接裝置，錐形瓶?jī)?nèi)的水必須是滿(mǎn)的，用排水法收集純凈的二氧化碳。
（2）制取二氧化碳，用飽和碳酸氫鈉溶液洗氣，用排水法收集一錐形瓶二氧化碳（用水槽接排出的水）。
（3）用針筒從錐形瓶中抽取40mL二氧化碳，另一針筒抽取30mL蒸餾水，用皮管連接兩針筒，如圖7。
（4）來(lái)回推活塞，使二氧化碳和水充分接觸，二氧化碳完全溶于水。
（5）待完全溶解后，把水和剩余氣體推入到其中一個(gè)針筒，觀察剩余氣體和水的混合體積，如圖8。可以得出通常情況下，一體積水約能溶解一體積的二氧化碳的結(jié)論。
3.4實(shí)驗(yàn)改進(jìn)說(shuō)明
（1）用飽和碳酸氫鈉溶液洗氣，排除氯化氫氣體對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾；
二、教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)目標(biāo)：認(rèn)識(shí)CO2，掌握其重要的化學(xué)性質(zhì)，了解其物理性質(zhì)和主要用途，懂得設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證物理性質(zhì)的方法，學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析并得出結(jié)論的方法，了解并關(guān)注溫室效應(yīng)。
2.技能目標(biāo)：養(yǎng)成自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究能力、觀察能力和抽象概括的能力。
3.情感目標(biāo)：形成勤于思考、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、善于合作、勇于創(chuàng)新和實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。
三、學(xué)情分析
學(xué)生通過(guò)前面氧氣的學(xué)習(xí)，從知識(shí)儲(chǔ)備上來(lái)看，學(xué)生在日常生活中，已經(jīng)了解了很多有關(guān)CO2的現(xiàn)象和知識(shí)，例如，喝汽水，植物光合作用的原料，呼吸作用產(chǎn)生等。因此，聯(lián)系生活來(lái)學(xué)氧化碳顯得很重要。如何記憶和應(yīng)用，重新樹(shù)立學(xué)好化學(xué)的信心，提高學(xué)習(xí)效率，這就要求發(fā)揮教師“導(dǎo)”的主體功能。
四、教學(xué)設(shè)計(jì)
利用展示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生親身體驗(yàn)、圖片等來(lái)學(xué)氧化碳的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、用途。并引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活和生產(chǎn)實(shí)際，學(xué)會(huì)應(yīng)用。在課堂教學(xué)中，可根據(jù)具體需要，采用如下過(guò)程：創(chuàng)設(shè)情境出示問(wèn)題學(xué)生討論思考教師歸納學(xué)生小結(jié)，達(dá)到教學(xué)目的。
五、教學(xué)過(guò)程
（一）提供素材，確定研究對(duì)象導(dǎo)入新課
通過(guò)多媒體設(shè)備展示和播放與二氧化碳有關(guān)的圖片，讓學(xué)生在觀看圖片思考以下問(wèn)題：1.本節(jié)課研究對(duì)象是什么？2.從材料中你能大體了解到此物質(zhì)的可能有哪些性質(zhì)和作用？
情景：你見(jiàn)過(guò)二氧化碳嗎？請(qǐng)說(shuō)說(shuō)你對(duì)二氧化碳的認(rèn)識(shí)。
通過(guò)觀看素材，使學(xué)生知道“從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走向社會(huì)”，通過(guò)圖片直觀地展現(xiàn)二氧化碳的用途，可以迅速激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
（二）CO2的物理性質(zhì)
1.二氧化碳的色、態(tài)、味
講解：大家都知道人在呼吸作用時(shí)會(huì)呼出大量的二氧化碳。大家都做一個(gè)深呼吸。你能得到什么結(jié)論？
設(shè)計(jì)意圖及資源準(zhǔn)備：從真實(shí)實(shí)例視頻入手，使學(xué)生認(rèn)識(shí)二氧化碳，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也為后面的學(xué)習(xí)作鋪墊。學(xué)生切身感受入手，降低學(xué)生畏懼情緒。
2.二氧化碳的密度
提問(wèn)：你能用什么實(shí)驗(yàn)方法知道二氧化碳與空氣的密度哪個(gè)大？
講解：同學(xué)們的方案有的可行，有的不好操作，現(xiàn)在來(lái)通過(guò)老師的實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)二氧化碳的密度。
演示實(shí)驗(yàn)：二氧化碳使高低不同地兩支燃著的蠟燭熄滅。
演示實(shí)驗(yàn)：在收集了二氧化碳?xì)怏w的軟塑料瓶中倒入水，然后震蕩。
設(shè)計(jì)意圖及資源準(zhǔn)備：讓學(xué)生在參與知識(shí)的探索過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生探究能力以及對(duì)信息分析歸納的能力。
3.二氧化碳的溶解性
提問(wèn)：瓶子為什么會(huì)癟？你能解釋嗎？
講解：對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行小結(jié)，歸納二氧化碳可溶于水的性質(zhì)。
設(shè)計(jì)意圖及資源準(zhǔn)備：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)信息分析歸納的能力以及用化學(xué)知識(shí)解決身邊問(wèn)題的能力。
（三）二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)
提問(wèn)：二氧化碳使蠟燭熄滅實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明二氧化碳還具有什么性質(zhì)？
1.不燃燒，不支持燃燒，也不供給呼吸。
2.與水反應(yīng)
提問(wèn)：二氧化碳溶于水的過(guò)程中，是否與水發(fā)生反應(yīng)？能否用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證？
演示實(shí)驗(yàn)：將試管中溶有二氧化碳的水滴入石蕊溶液中。
提供信息：石蕊是一種植物的色素，它的溶液呈紫色，在酸性環(huán)境下會(huì)顯現(xiàn)出紅色。
師：你能分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因嗎？
分析有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并獲知：二氧化碳與水反應(yīng)生成了酸性物質(zhì)。該酸性物質(zhì)不穩(wěn)定，受熱很容易分解。（學(xué)生活動(dòng)）
設(shè)計(jì)意圖及資源準(zhǔn)備：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)探究精神，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰瞳@得知識(shí)的能力。關(guān)注知識(shí)獲得的過(guò)程，聯(lián)系生活實(shí)際體會(huì)知識(shí)獲得的過(guò)程。
3.二氧化碳與石灰水反應(yīng)
演示實(shí)驗(yàn)：用吸管往澄清石灰水中吹氣
講解：CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O
（4）二氧化碳的用途
圖片：二氧化碳及固態(tài)二氧化碳――干冰的用途。
依據(jù)現(xiàn)象相互討論。并說(shuō)出自已的結(jié)論：二氧化碳能與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)。
觀看、了解相關(guān)知識(shí)，歸納二氧化碳及干冰的用途。
讓學(xué)生掌握石灰水變渾濁的原理，使前后知識(shí)聯(lián)系，達(dá)到學(xué)習(xí)新知，鞏固舊知的目的
（5）二氧化碳對(duì)環(huán)境的影響
鞏固知識(shí)：二氧化碳可用來(lái)滅火跟它的什么性質(zhì)有關(guān)？
情境：二氧化碳有這么多用途，是不是空氣中二氧化碳越多越好呢？
播放錄像：溫室效應(yīng)及其帶來(lái)的危害
講解：人類(lèi)只有一個(gè)地球，為了保護(hù)人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境，我們應(yīng)該采取哪些措施防止溫室效應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)？
提問(wèn)：你現(xiàn)在能解釋課時(shí)圖片的奧秘嗎？
觀看、了解相關(guān)知識(shí)，歸納二氧化碳及干冰的用途。
思考回答，二氧化碳不能支持燃燒、密度比空氣大。
討論發(fā)言：開(kāi)發(fā)新能源、植樹(shù)造林、減少化石燃料的燃燒。參與植物的光合作用、人工降雨等。（學(xué)生活動(dòng)）
設(shè)計(jì)意圖及資源準(zhǔn)備：通過(guò)多媒體拓展學(xué)生視野，增加學(xué)習(xí)的趣味性。
使學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)決定用途；
培養(yǎng)學(xué)生用一分為二的觀點(diǎn)；
培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。
（6）鞏固新知識(shí)，布置作業(yè)
展示課堂練習(xí)題，學(xué)生自由發(fā)言，教師給以適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥。
培養(yǎng)學(xué)生自我總結(jié)的能力及用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
六、板書(shū)設(shè)計(jì)
課題3二氧化碳和一氧化碳
一、二氧化碳
1.CO2的物理性質(zhì)
（1）通常狀況下，無(wú)色無(wú)味氣體；
（2）密度比空氣大；
（3）能溶于水。
2.CO2的化學(xué)性質(zhì)
（1）CO2不能燃燒，不能支持燃燒，也不能供給呼吸；
（2）CO2能與水反應(yīng)：CO2+H2O=H2CO3；
（3）CO2能與石灰水反應(yīng)：CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O。
3.二氧化碳的用途
4.CO2對(duì)生活環(huán)境的影響
（1）影響人體健康；
（2）引起溫室效應(yīng)。
七、教學(xué)反思
現(xiàn)代教學(xué)中，學(xué)生由被動(dòng)的知識(shí)接受者變?yōu)橹鲃?dòng)的教學(xué)參與者。在教學(xué)中啟發(fā)、誘導(dǎo)貫穿始終，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，注意調(diào)節(jié)課堂教學(xué)氣氛，使學(xué)生變主動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)愉快學(xué)習(xí)。
1.教學(xué)設(shè)計(jì)
1.1總體思路。
以學(xué)生活動(dòng)作為主體；探究學(xué)習(xí)為基本方法；聯(lián)系舊知學(xué)新知，用引導(dǎo)、對(duì)比、歸納的方式探索氣體的制取。
1.2過(guò)程。
引入問(wèn)題實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的知識(shí)回顧得出實(shí)驗(yàn)室制取氣體的研究思路探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置講述二氧化碳的驗(yàn)證方法和驗(yàn)滿(mǎn)方法制取一瓶二氧化碳?xì)怏w結(jié)合實(shí)際情境，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)氫氣的發(fā)生和收集裝置梳理歸納知識(shí)和總結(jié)初中化學(xué)常用解決問(wèn)題的方法。
1.3方法。
學(xué)習(xí)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生自主、合作、探究學(xué)習(xí)，采用討論探究、實(shí)驗(yàn)探究、對(duì)比探究、自學(xué)歸納等方法，充分體現(xiàn)新課標(biāo)提出的精心創(chuàng)設(shè)學(xué)生自主活動(dòng)和積極探究的情境，引導(dǎo)學(xué)生積極參與探究過(guò)程，從而獲得知識(shí)和親身體驗(yàn)。
2.教學(xué)目標(biāo)
2.1知識(shí)與技能。
①了解實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理，探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置，并設(shè)計(jì)裝置制取二氧化碳；②通過(guò)制取氧氣和二氧化碳原理和性質(zhì)的比較，初步確定實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法；③通過(guò)對(duì)二氧化碳的理想藥品的探究，培養(yǎng)學(xué)生善于合作、勤于思考、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于創(chuàng)新、樂(lè)于實(shí)踐的科學(xué)精神，提高其學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。
2.2過(guò)程與方法。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)地觀察、思考、分析和總結(jié)歸納的能力，使學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)探究的一般方法和步驟。
2.3情感態(tài)度與價(jià)值觀。
通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生努力探索的優(yōu)良品質(zhì)，總結(jié)初中化學(xué)常用的解決問(wèn)題方法。
3.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置和制取方法；從實(shí)驗(yàn)室制取氣體的設(shè)計(jì)思路出發(fā)，探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的方法。
4.教學(xué)過(guò)程
4.1導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
【視頻】神奇干冰吹泡泡的實(shí)驗(yàn)。
【引導(dǎo)】干冰的主要是什么？
【回答】二氧化碳。
【提問(wèn)】實(shí)驗(yàn)室是如何制取二氧化碳的呢？這就是本節(jié)課探討的內(nèi)容。
設(shè)計(jì)意圖：從神奇干冰吹泡泡的實(shí)驗(yàn)視頻引出二氧化碳，使學(xué)生產(chǎn)生親近感，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)室是如何制取二氧化碳的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。
4.2探究解疑，體現(xiàn)科學(xué)探究樂(lè)趣。
【回顧】在第二單元我們已經(jīng)學(xué)過(guò)實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀和過(guò)氧化氫制取氧氣，請(qǐng)同學(xué)們看白板。
【展示】實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的知識(shí)回顧。
【引導(dǎo)】通過(guò)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的知識(shí)回顧，你是否能得出實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路呢？
【回答】反應(yīng)原理、發(fā)生裝置、收集裝置、驗(yàn)證和驗(yàn)滿(mǎn)方法。
【思考】這5個(gè)步驟的依據(jù)分別是什么？
【回答】反應(yīng)原理：化學(xué)反應(yīng)方程式；發(fā)生裝置：反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件；收集裝置：氣體的密度、溶解性，以及氣體是否與水反應(yīng)；驗(yàn)證和驗(yàn)滿(mǎn)方法：氣體的化學(xué)性質(zhì)。
設(shè)計(jì)意圖：對(duì)學(xué)生原有知識(shí)儲(chǔ)備的回顧和利用過(guò)程，從而培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用原有知識(shí)建立知識(shí)體系的能力。
【過(guò)渡】反應(yīng)原理、發(fā)生裝置、收集裝置、驗(yàn)證和驗(yàn)滿(mǎn)方法是我們制取氣體的一個(gè)大致路線，我們今天就以這個(gè)路線為指導(dǎo)，探究二氧化碳實(shí)驗(yàn)室的制取。
【思考】在我們學(xué)過(guò)的化學(xué)反應(yīng)中，有哪些是可以制取二氧化碳的？
【討論】蠟燭燃燒，碳在氧氣中燃燒，碳還原氧化銅和氧化鐵……
【展示】能夠產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)。
【追問(wèn)】這些反應(yīng)都適合在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳嗎？如果不適合，原因是什么？
【提示】主要從氣體是否純凈和條件是否苛刻這兩個(gè)角度出發(fā)。
【回答】1和2不能的原因在于制得的氣體可能不純：制得的二氧化碳中可能含有氧氣；3和4不能的原因在于條件太苛刻：高溫條件實(shí)驗(yàn)室一般難以達(dá)到。
設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生自己分析解決，從而逐一各個(gè)擊破、加以排除。
【過(guò)渡】對(duì)于上述四個(gè)反應(yīng)，要么制得氣體不純，要么條件太苛刻，因此不適合在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳。下面，老師再向同學(xué)們介紹三個(gè)能夠生成二氧化碳的反應(yīng)，讓我們通過(guò)一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，看看哪個(gè)反應(yīng)適用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳？
【展示】三個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)圖。
【講述】等下請(qǐng)三位同學(xué)上臺(tái)做實(shí)驗(yàn)：1、2、3號(hào)試管中分別加入0.2g的碳酸鈉、石灰石、石灰石，之后同時(shí)加入5ml的稀鹽酸、稀鹽酸、稀硫酸，觀察現(xiàn)象。注意1和2的不同點(diǎn)是底物不同，加入的酸相同；2和3則是底物相同，加入的酸不同。
【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】三位學(xué)生分別在1、2、3號(hào)試管中加入0.2g的碳酸鈉、石灰石、石灰石，聽(tīng)到教師命令后，分別向1、2、3號(hào)試管中加入5ml的稀鹽酸、稀鹽酸、稀硫酸。
【觀察與思考】三個(gè)試管中的現(xiàn)象是否相同？
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】1.產(chǎn)生氣泡，速率過(guò)快；2.產(chǎn)生氣泡，速率適中；3.產(chǎn)生氣泡，但速率較慢。
【結(jié)論】實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的最佳反應(yīng)是大理石和稀鹽酸。原因在于稀鹽酸和石灰石的反應(yīng)速率適中，適用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w。
設(shè)計(jì)意圖：在這里先介紹三個(gè)能夠生成二氧化碳的反應(yīng)，讓學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，分析比較后，從而得出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理。
【總結(jié)】實(shí)驗(yàn)室制取氣體反應(yīng)原理應(yīng)考慮的因素：制得的氣體要較純，反應(yīng)條件要容易滿(mǎn)足，反應(yīng)速率要適中。
【強(qiáng)調(diào)】雖然碳酸鈉和稀鹽酸由于反應(yīng)速率太快不適合在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳，卻是滅火的原理，正所謂“天生我才必有用”。
【過(guò)渡】確定了實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理，接下來(lái)，我們?cè)撗芯渴裁茨兀?/p>
【回答】發(fā)生裝置和收集裝置。
【追問(wèn)】確定二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置時(shí)各要考慮哪些因素？
【提示】聯(lián)想制取氧氣的發(fā)生裝置和收集裝置時(shí)考慮的因素。
【回答】發(fā)生裝置：反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件；收集裝置：密度與空氣比較的大小、溶解性、是否與水反應(yīng)。
設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣和二氧化碳的類(lèi)比，讓學(xué)生找到規(guī)律，指導(dǎo)探究其他氣體的制取，從而鍛煉學(xué)生對(duì)知識(shí)舉一反三的能力。使學(xué)生的思維得以發(fā)散，提升對(duì)知識(shí)間的聯(lián)系和遷移的把握。
【講述】現(xiàn)在大家選擇發(fā)生裝置和收集裝置。
【展示】現(xiàn)提供如下裝置，你會(huì)選擇怎樣的發(fā)生和收集裝置制取二氧化碳呢？
【學(xué)生回答】發(fā)生裝置：A和C；收集裝置：E。
【反問(wèn)】為何長(zhǎng)頸漏斗要伸入液面以下？
【回答】防止生成的二氧化碳從長(zhǎng)頸漏斗逸出。
【板書(shū)】二、發(fā)生裝置：固液不加熱；收集裝置：向上排空氣法。
【追問(wèn)】如果實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有長(zhǎng)頸漏斗和錐形瓶，那么哪些裝置可以作為替代品？請(qǐng)從圖4中進(jìn)行選擇。
【回答】用注射器和分液漏斗代替長(zhǎng)頸漏斗；用平底燒瓶和試管代替分液漏斗。
【強(qiáng)調(diào)】分液漏斗下端不用液封，原因在于分液漏斗有活塞，反應(yīng)隨關(guān)隨停，氣體不會(huì)從漏斗逸出。
設(shè)計(jì)意圖：在這里我在確定了實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理和發(fā)生裝置、收集裝置時(shí)要考慮哪些因素的基礎(chǔ)上，借勢(shì)讓學(xué)生選擇出合理實(shí)驗(yàn)室二氧化碳的制取裝置，可謂是循循善誘、水到渠成。更重要的一點(diǎn)：鍛煉了學(xué)生學(xué)以致用的能力。
【過(guò)渡】同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳裝置的認(rèn)識(shí)已經(jīng)到了會(huì)選擇、會(huì)變通地步，如果老師給出若干種實(shí)驗(yàn)儀器，則相信同學(xué)們一定能夠設(shè)計(jì)出富有個(gè)性的實(shí)驗(yàn)裝置?，F(xiàn)在有請(qǐng)幾位同學(xué)到臺(tái)前來(lái)點(diǎn)擊屏幕上的儀器，設(shè)計(jì)連接裝置，要求每位同學(xué)設(shè)計(jì)的發(fā)生裝置不一樣。
【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】連接裝置Flash，如圖5所示。
【提問(wèn)】這位同學(xué)將有空塑料板的試管和長(zhǎng)頸漏斗相接，打開(kāi)止水夾，反應(yīng)開(kāi)始，關(guān)閉止水夾，反應(yīng)停止。這個(gè)裝置有什么特點(diǎn)？如圖6所示。
【回答】控制反應(yīng)速率。
【追問(wèn)】通過(guò)什么控制反應(yīng)速率？
【回答】止水夾。
【提問(wèn)】試管和帶有注射器膠塞組合，這個(gè)裝置又有什么特點(diǎn)？如圖7所示。
【回答】控制反應(yīng)速率。
【追問(wèn)】通過(guò)什么控制反應(yīng)速率？
【回答】通過(guò)注射器滴加液體的快慢。
【提問(wèn)】在選擇反應(yīng)器和膠塞組合過(guò)程中，為什么會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)器和膠塞組合不合適的情況？
【學(xué)生討論】有些反應(yīng)器是有側(cè)導(dǎo)管的，有些沒(méi)有；膠塞組合有些是單孔的，有些是雙孔的；還有一個(gè)大的反應(yīng)器，連接任何膠塞組合都不行……
【教師總結(jié)】對(duì)于反應(yīng)器有側(cè)導(dǎo)管的，說(shuō)明反應(yīng)器已有導(dǎo)氣裝置，膠塞就只用選擇單孔的；反過(guò)來(lái)，反應(yīng)器沒(méi)有側(cè)導(dǎo)管的，說(shuō)明反應(yīng)器無(wú)導(dǎo)氣裝置，膠塞就必須選擇雙孔的；對(duì)于大的反應(yīng)器，叫啟普發(fā)生器，裝置內(nèi)有內(nèi)置漏斗和導(dǎo)氣管，所以不用膠塞組合，直接連接收集裝置即可。
設(shè)計(jì)意圖：利用白板的交互性、主動(dòng)性的特點(diǎn)，讓學(xué)生通過(guò)Flash拖拽實(shí)驗(yàn)儀器、拼裝實(shí)驗(yàn)裝置，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳裝置的選擇由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生在積極、主動(dòng)的狀態(tài)下完成化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)。
【過(guò)渡】對(duì)于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳，我們已經(jīng)研究了兩大問(wèn)題：即反應(yīng)原理和制取裝置，接下來(lái)就是氣體的驗(yàn)證和驗(yàn)滿(mǎn)方法。
【講述】驗(yàn)證和驗(yàn)滿(mǎn)是兩個(gè)容易混淆的問(wèn)題，請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用對(duì)比的方式，對(duì)此加以思考。
【提問(wèn)】如何檢驗(yàn)二氧化碳？很早就學(xué)過(guò)了。
【回答】澄清石灰水，若變渾濁就是二氧化碳。
【追問(wèn)】驗(yàn)滿(mǎn)呢？
【提示】利用二氧化碳不支持燃燒的性質(zhì)。
【回答】將燃著的木條放在集氣瓶口，熄滅則滿(mǎn)。
【強(qiáng)調(diào)】二氧化碳的驗(yàn)證和驗(yàn)滿(mǎn)使用的試劑是不同的，但都是利用二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)。
【板書(shū)】三、驗(yàn)證：把產(chǎn)生的氣體通入盛有澄清的石灰水的試管中，若澄清石灰水變渾濁，證明是二氧化碳。驗(yàn)滿(mǎn)：將燃著的木條放在集氣瓶口，若火焰熄滅，則說(shuō)明已經(jīng)收集滿(mǎn)。
【過(guò)渡】現(xiàn)在輪到大家自己親自動(dòng)手制取一瓶二氧化碳了吧？并驗(yàn)證和驗(yàn)滿(mǎn)。
【講述】但是在做實(shí)驗(yàn)之前，一定要清楚實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)大家以4人為以小組進(jìn)行討論，時(shí)間為4分鐘。
【小組展示】首先，按要求連接好儀器；其次，檢查裝置的氣密性；再次，裝入固、液體藥品；最后，驗(yàn)證并驗(yàn)滿(mǎn)氣體。
【評(píng)價(jià)】集體的智慧真?zhèn)ゴ蟆?/p>
【板書(shū)】四、實(shí)驗(yàn)步驟：連、查、裝、驗(yàn)。
【講述】大家以4人為以小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，時(shí)間為6分鐘，同組的同學(xué)要相互提醒，密切配合。
學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)。
請(qǐng)兩位同學(xué)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)成果并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。
4.3再探揭秘，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科價(jià)值。
【檢測(cè)】節(jié)日用于填充氣球的氫氣，實(shí)驗(yàn)室用鋅粒和稀硫酸在常溫下反應(yīng)制取，已知?dú)錃怆y溶于水，密度比空氣小，請(qǐng)你根據(jù)已知知識(shí)設(shè)計(jì)氫氣的發(fā)生和收集裝置。
【引導(dǎo)】發(fā)生裝置和收集裝置的選擇依據(jù)。
小組組員討論交流并公布答案。
設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)訓(xùn)練，學(xué)生進(jìn)一步鞏固加深實(shí)驗(yàn)室制取氣體的方法與思路，并學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室制取氣體的思路解決實(shí)際問(wèn)題。
4.4梳理歸納，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科魅力。
【引導(dǎo)】教師引導(dǎo)學(xué)生自己做課堂小結(jié)。
知識(shí)小結(jié)：
1.實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳反應(yīng)原理。
2.實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳發(fā)生裝置和收集裝置。
3.二氧化碳的驗(yàn)證和驗(yàn)滿(mǎn)。
方法小結(jié)：
初中化學(xué)中常用的方法：溫故而知新、對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
5.教學(xué)反思
5.1課前一定要進(jìn)行學(xué)情分析。
針對(duì)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，確定學(xué)生需要掌握哪些知識(shí)，然后分析學(xué)生是否具備這些知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。只有掌握和了解學(xué)生已有的化學(xué)知識(shí)和已經(jīng)掌握的實(shí)驗(yàn)操作技能，才能合理地確定教學(xué)任務(wù)的深度、難度和廣度。
5.2課堂一定要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。
只有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生通過(guò)自己的知識(shí)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的建構(gòu)，在問(wèn)題中探究，在探究中學(xué)習(xí)，學(xué)生才能學(xué)到真正的知識(shí)，進(jìn)而形成能力，這樣的課堂教學(xué)才是有效的。課堂不應(yīng)是學(xué)生復(fù)制知識(shí)的加工廠，而應(yīng)成為展示他們聰明才智和創(chuàng)造能力的舞臺(tái)。
5.3課堂一定要滲透初中化學(xué)思想方法。
教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用更多地源于學(xué)生已有的知識(shí)解決課堂上的實(shí)際問(wèn)題，即溫故而知新，本節(jié)課中利用到第二單元用高錳酸鉀和過(guò)氧化氫制氧氣的相關(guān)知識(shí)。從已知中發(fā)現(xiàn)未知，從熟悉中感受新奇，這種發(fā)現(xiàn)的過(guò)程和新奇的體驗(yàn)對(duì)于學(xué)生的發(fā)展是非常有意義的。另外，在實(shí)驗(yàn)探究中所運(yùn)用的對(duì)比方法也使學(xué)生受益頗多，從而提高他們的學(xué)習(xí)能力。我相信，有了這些方法引路，學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)的道路上一定會(huì)有更大收獲。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類(lèi)號(hào)：X55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）11-0342-02
一、 研究目的及意義
隨著現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為人類(lèi)關(guān)注的焦點(diǎn)，由于大量排放二氧化碳導(dǎo)致的溫室效應(yīng)便是其中重要的一環(huán)，其帶來(lái)的危害已經(jīng)為各國(guó)政府高度關(guān)注。我國(guó)政府承諾到2020年碳排放強(qiáng)度比2005年降低40-45%，足可見(jiàn)我國(guó)對(duì)控制二氧化碳排放的決心之大。但當(dāng)前我國(guó)的能源領(lǐng)域面臨著多方挑戰(zhàn)，能源消費(fèi)增長(zhǎng)迅速，且現(xiàn)階段我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主，世界一多半的煤炭為中國(guó)所用，中國(guó)60%多的煤炭用于發(fā)電，因此控制燃煤電廠二氧化碳的排放是我國(guó)碳減排的關(guān)鍵，研究電廠二氧化碳捕集運(yùn)輸和儲(chǔ)存技術(shù)顯得舉足輕重。
二、 二氧化碳的捕集技術(shù)路線及方法分析
燃煤電廠對(duì)燃料燃燒不同階段產(chǎn)生的二氧化碳的捕集分為燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒捕集三條技術(shù)路線。現(xiàn)階段捕集方法主要有物理吸附法、物理吸收法、化學(xué)吸收法、膜分離法、低溫蒸餾法等，使用何種捕集方法取決于二氧化碳?xì)怏w的濃度、壓力、溫度，不同類(lèi)型發(fā)電機(jī)組以及不同技術(shù)路線會(huì)選用不同的捕集方法。
2.1 二氧化碳捕集技術(shù)路線現(xiàn)狀分析
2.1.1 燃燒前捕集：燃燒前捕集技術(shù)主要應(yīng)用在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC），IGCC的工藝流程主要為：氮?dú)庾鳛閯?dòng)力氣源帶動(dòng)燃煤進(jìn)入氣化爐，與空分系統(tǒng)分離送出的純氧在氣化爐內(nèi)發(fā)生高壓富氧反應(yīng)，生成有效成分主要為一氧化碳和氫氣的混合氣體，隨后，在催化轉(zhuǎn)換器中經(jīng)過(guò)水煤氣變換后，促使一氧化碳轉(zhuǎn)換為二氧化碳并進(jìn)一步產(chǎn)生氫氣，混合氣體中二氧化碳被捕集分離，氫氣經(jīng)過(guò)凈化作為清潔的氣體燃料送入燃?xì)廨啓C(jī)用于燃燒。燃燒前捕集技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是由于混合氣體的壓力較高，可以生成濃縮的二氧化碳?xì)饬鳎挥眉訅罕隳軡M(mǎn)足壓縮機(jī)對(duì)管道內(nèi)輸送氣體壓力的要求，減少能耗，同時(shí)高濃度的二氧化碳?xì)怏w有利于捕集和利用，該技術(shù)還具有捕集系統(tǒng)小、捕集效率高以及對(duì)污染物的控制方面有很大潛力的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是IGCC技術(shù)仍面臨初期投資成本高、可靠性不高的問(wèn)題，并且由于二氧化碳捕集系統(tǒng)需使用蒸汽以及壓縮機(jī)需使用額外功率會(huì)導(dǎo)致IGCC面臨發(fā)電成本增加40%、效率降低22%的問(wèn)題。該技術(shù)常采用物理溶劑吸收方法和膜分離法來(lái)捕集二氧化碳。
2.1.2 燃燒后捕集：燃燒后捕集顧名思義是在燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣中進(jìn)行二氧化碳捕集的技術(shù)。由于電廠煙氣中二氧化碳的濃度相對(duì)較低，該技術(shù)路線一般采用化學(xué)吸收法并需要使用強(qiáng)力溶劑。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是只需對(duì)現(xiàn)有燃煤機(jī)組加以改造加裝二氧化碳捕集裝置即可，不需要對(duì)機(jī)組的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大面積的調(diào)整，適合運(yùn)行機(jī)組改造，并且該種技術(shù)是一種成熟的技術(shù)，缺點(diǎn)是由于煙氣中二氧化碳的濃度較低，二氧化碳的捕集費(fèi)用相對(duì)較高，同時(shí)還面臨溶劑再生需要消耗大量能量的問(wèn)題。燃燒后捕集技術(shù)還可使用物理吸附法、膜分離法和低溫蒸餾法捕集二氧化碳。
2.1.3 富氧燃燒捕集：富氧燃燒捕集顧名思義就是化石燃料在燃燒的過(guò)程中助燃劑是純氧而非空氣，這樣燃料燃燒完畢煙氣中主要含有二氧化碳和水蒸氣，只有少量的二氧化硫、碳氧化物等雜質(zhì)，把煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝及除塵后進(jìn)行冷卻，除去其中的水蒸氣便可得到高純度的二氧化碳，純度能夠達(dá)到80%至98%，少量煙氣再循環(huán)進(jìn)入燃燒室，目的是控制火焰溫度，防止燃料在純氧中燃燒時(shí)溫度過(guò)高，并且提高了煙氣中二氧化碳的體積比。此種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是捕集成本低；由于沒(méi)有氮?dú)鈪⑴c燃燒，煙氣中氮氧化物的含量大大降低；由于是富氧燃燒，可以降低燃料的消耗量，提高熱效率，缺點(diǎn)是燃燒需要在富氧的環(huán)境下進(jìn)行，制備高純度氧的能耗很高；燃燒室需要改造；該種技術(shù)面臨的問(wèn)題很多，如煙氣再循環(huán)的參入量、氧量變化造成鍋爐燃燒調(diào)節(jié)的改變等，該種技術(shù)尚不成熟，處于示范階段。
綜上所述，三種二氧化碳捕集技術(shù)路線各有特點(diǎn)，燃燒前捕集技術(shù)占用場(chǎng)地小、捕集效率高但初期投資成本高，適用于IGCC電廠；燃燒后捕集技術(shù)對(duì)已建電廠改造難度小、技術(shù)相對(duì)成熟但捕集成本高；富氧燃燒捕集成本低但制氧能耗高、技術(shù)不成熟，燃燒后捕集和富氧燃燒捕集技術(shù)路線主要適用于傳統(tǒng)以化石能源為燃料的電廠，并適合老廠改造?，F(xiàn)階段，三種技術(shù)路線均未達(dá)到商業(yè)化的程度，只處于實(shí)驗(yàn)室階段或有少量的示范項(xiàng)目。
2.2 二氧化碳捕集方法介紹
2.2.1 物理吸收法
物理吸收法是利用有機(jī)溶劑在高壓下對(duì)二氧化碳的吸收量增大的機(jī)理實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)有機(jī)溶劑降壓便可以釋放二氧化碳，還原溶劑。此種方法能耗較低，要求有機(jī)溶劑具有對(duì)二氧化碳的溶解度隨壓力變大增速明顯、沸點(diǎn)高、選擇性好、無(wú)毒、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。常用的物理吸收溶劑有聚乙二醇二甲醇、甲醚、環(huán)丁砜、三乙醇胺和碳酸丙烯酯。
2.2.2 化學(xué)吸收法
化學(xué)吸收法在化工行業(yè)是一種常見(jiàn)的方法，一般二氧化碳的吸收溶劑為有機(jī)胺的水溶液。研究發(fā)現(xiàn)水對(duì)乙醇胺吸收二氧化碳的能力有提升作用，沒(méi)有水的存在，1mol乙醇胺只能吸收0.5mol二氧化碳，水存在的情況下，1mol乙醇胺能吸收1mol二氧化碳。醇胺類(lèi)化學(xué)吸收法的優(yōu)點(diǎn)為技術(shù)成熟、吸收量大、選擇性高并能同時(shí)吸收硫化氫和氮氧化物等有害氣體；缺點(diǎn)為吸收溶劑再生困難，需要消耗較高能量；對(duì)設(shè)備易腐蝕；在富氧的環(huán)境下，吸收性能大幅降低等。
2.2.3 物理吸附法
物理吸附法是利用固體吸附劑對(duì)二氧化碳進(jìn)行選擇性吸附的原理，脫除煙氣中的二氧化碳，吸附法分為變溫吸附法和變壓吸附法。固體吸附劑表面的孔徑大小、孔容和極性以及吸附材料分子量、分子大小、極性決定了該吸附劑的吸附能力，此種方法比吸收法具有吸附過(guò)程需要能量少的優(yōu)點(diǎn)，并且由于吸附過(guò)程是放熱過(guò)程，吸附劑需要通過(guò)加熱還原再生。物理吸附法對(duì)二氧化碳的捕集成本與吸收法大致相當(dāng)，但其對(duì)二氧化碳的吸附量和選擇性要更好，并且吸附劑的還原需要的能量較低，操作簡(jiǎn)單，相比吸收法更具有市場(chǎng)價(jià)值，缺點(diǎn)是進(jìn)行二氧化碳捕集前需要將混合氣體冷卻、干燥，以及除去易使吸附劑中毒的氣體，并且存在二氧化碳回收率不高以及吸附劑選擇性的問(wèn)題。常用的吸附劑有天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠和活性炭等。
2.2.4 膜分離法
膜分離法是利用部分氣體無(wú)法穿透薄膜的原理對(duì)氣體進(jìn)行分離，此法的驅(qū)動(dòng)力是膜兩側(cè)的壓差，當(dāng)差壓達(dá)到一定值時(shí)，能夠穿透薄膜的氣體會(huì)透過(guò)薄膜，捕集氣體會(huì)留在膜內(nèi)。薄膜的氣體選擇性、壓力比、穿透氣流和總氣流的流量比決定了此薄膜的二氧化碳捕集能力。此方法在分離工業(yè)合成氨尾氣、煉油尾氣等領(lǐng)域已經(jīng)廣泛使用，但是由于電廠煙氣流量大，需要膜的面積很大，投資成本高。用于捕集二氧化碳的薄膜有醋酸纖維膜、聚苯醚膜、乙基膜、聚砜膜、溴磺化聚環(huán)氧丙烷膜、沸石礦物膜等。
2.2.5 低溫蒸餾法
低溫蒸餾法是利用不同氣體的冷凝點(diǎn)不同而進(jìn)行氣體分離的，系統(tǒng)一般由壓縮機(jī)、焦耳湯普森閥、多級(jí)熱交換器和膨脹機(jī)組成，系統(tǒng)中設(shè)有不同溫度的冷阱，以此來(lái)捕集不同冷凝點(diǎn)的氣體。由于低溫蒸餾法是在液態(tài)的形態(tài)下捕集到的二氧化碳，為運(yùn)輸和儲(chǔ)存提供便捷；該方法同時(shí)還能減少水的消耗、化學(xué)試劑的使用量以及有效解決設(shè)備腐蝕等問(wèn)題，缺點(diǎn)是設(shè)備龐大、能耗大、煙氣中的粉塵易阻塞設(shè)備等，此方法一般用于分離高濃度的二氧化碳，常用于分離油田伴生氣中的二氧化碳。
2.2.6 二氧化碳捕集新方法
所謂的二氧化碳捕集新方法是指尚在實(shí)驗(yàn)室研究階段，技術(shù)尚未成熟的方法，主要有化學(xué)循環(huán)捕集法和二氧化碳水合分離法。
上述幾種二氧化碳的捕集方法各有千秋，需要根據(jù)捕集技術(shù)路線選擇合適的捕集方法或幾種捕集方法的集合，電廠的二氧化碳捕集方法大多尚在實(shí)驗(yàn)室或示范階段，需要進(jìn)一步研究論證。
三、 二氧化碳的運(yùn)輸與儲(chǔ)存技術(shù)分析
3.1 二氧化碳運(yùn)輸技術(shù)
二氧化碳經(jīng)捕集、壓縮形成超臨界流體或液體，通過(guò)鐵路、船舶、管道等輸送工具運(yùn)至目的地的過(guò)程稱(chēng)為二氧化碳的運(yùn)輸。當(dāng)運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)時(shí)（大于1000千米）管道運(yùn)輸?shù)某杀咀畹?，并且管道運(yùn)輸是一項(xiàng)成熟的商業(yè)化技術(shù)，其成本取決于管道的長(zhǎng)度、直徑、二氧化碳的壓力和地質(zhì)特點(diǎn)。
3.2 二氧化碳儲(chǔ)存技術(shù)
二氧化碳的存儲(chǔ)技術(shù)分為地質(zhì)儲(chǔ)存、海洋儲(chǔ)存、儲(chǔ)液站儲(chǔ)存、固態(tài)儲(chǔ)存和礦物碳化儲(chǔ)存技術(shù)。
地質(zhì)儲(chǔ)存技術(shù)是把超臨界狀態(tài)的二氧化碳灌入油田、氣田、無(wú)法開(kāi)采的煤層、深鹽水層進(jìn)行儲(chǔ)存，這些地層必須由巖石密封，并且相對(duì)二氧化碳來(lái)說(shuō)是不可滲透的。把二氧化碳注入油田或氣田存儲(chǔ)二氧化碳的同時(shí)用以驅(qū)動(dòng)采油或氣，可以提高30%至60%的石油產(chǎn)量；注入無(wú)法開(kāi)采的煤礦可以把煤層中的煤層氣驅(qū)趕出來(lái)，增加煤層氣采集率；深鹽水層儲(chǔ)存技術(shù)由于儲(chǔ)存容量大具有最大的潛力，該方法已于1996年一家挪威的能源公司投入商業(yè)運(yùn)行。
海洋儲(chǔ)存技術(shù)是把二氧化碳輸送到海洋600米深度以下的區(qū)域，在此深度由于水的壓力能夠把二氧化碳轉(zhuǎn)換為液體，當(dāng)儲(chǔ)存深度達(dá)到3000米、溫度低于10攝氏度時(shí)，液態(tài)二氧化碳的密度會(huì)大于水的密度，并在表面形成粘稠狀薄膜，防止二氧化碳擴(kuò)散。此種技術(shù)可能會(huì)改變海洋的PH值，其對(duì)環(huán)境的危害程度未知，此種技術(shù)還在探索階段。
儲(chǔ)液站儲(chǔ)存技術(shù)是把捕集到的二氧化碳進(jìn)行凈化、干燥等處理后冷卻形成高壓、低溫的液態(tài)二氧化碳，具有效率高、氣體純度高、儲(chǔ)量大的特點(diǎn)。
固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)是把二氧化碳先高壓壓縮形成液態(tài)二氧化碳，然后高壓低溫冷卻形成干冰儲(chǔ)存，由于其生產(chǎn)工藝?yán)щy且儲(chǔ)存條件費(fèi)用高，此項(xiàng)技術(shù)并不常用。
礦物碳化技術(shù)儲(chǔ)存二氧化碳是一項(xiàng)新興技術(shù)，技術(shù)原理是將二氧化碳礦物碳化固定與含方英石雜質(zhì)的鈣基膨潤(rùn)土深加工相結(jié)合，利用鈣基膨潤(rùn)土容易通過(guò)離子交換形成碳酸鈣以及堿法分離方英石過(guò)程中容易形成吸收二氧化碳溶液的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)吸收固定二氧化碳，但其預(yù)期成本遠(yuǎn)高于其他存儲(chǔ)方法，不適合開(kāi)展利用。
四、 結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)階段，制約二氧化碳捕集存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵在于技術(shù)不成熟和高昂成本問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)成熟、高效、低成本的二氧化碳捕集儲(chǔ)存技術(shù)將是未來(lái)發(fā)展的方向。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的二氧化碳的捕集、運(yùn)輸及儲(chǔ)存技術(shù)進(jìn)行闡述，為未來(lái)該技術(shù)在電廠的成熟應(yīng)用提供理論依據(jù)。
人教版九年級(jí)化學(xué) 第六單元 課題3 二氧化碳和一氧化碳
科目
化學(xué)
教學(xué)對(duì)象
九年級(jí)學(xué)生
課時(shí)
第一課時(shí)
作者
董林峰
單位
南雄市第二中學(xué)
一、教學(xué)內(nèi)容分析
1、本課題主要介紹二氧化碳和一氧化碳的性質(zhì)。關(guān)于二氧化碳，教材首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別介紹二氧化碳的密度、不支持燃燒、溶解性。然后聯(lián)系學(xué)生已有的知識(shí)，介紹二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的原因。其中，二氧化碳與水、石灰石的反應(yīng)是本課題的教學(xué)難點(diǎn)。
2、本課題屬于元素及其化合物知識(shí)的講授，二氧化碳與第二單元的氧氣是九年級(jí)化學(xué)必須掌握的重要?dú)怏w。第六單元在整個(gè)初中化學(xué)中占有承上啟下的地位，碳的化合物中最熟悉的就是二氧化碳，所以二氧化碳這一節(jié)是本單元的重點(diǎn)與核心，教材首先安排二氧化碳有關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，由此來(lái)帶動(dòng)其他含碳元素的化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)。
二、學(xué)情分析
1、二氧化碳是學(xué)生繼氧氣之后要學(xué)習(xí)的又一重要?dú)怏w。該氣體與日常生活聯(lián)系非常緊密，學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中就有所接觸，但對(duì)二氧化碳的性質(zhì)和用途未必有科學(xué)的了解和認(rèn)識(shí)。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)氧氣時(shí)已經(jīng)形成了一定的學(xué)習(xí)方法，教材中關(guān)于二氧化碳的知識(shí)，學(xué)生大都能通過(guò)預(yù)習(xí)來(lái)掌握。然而學(xué)生習(xí)慣于接受式學(xué)習(xí)，科學(xué)探究意識(shí)較缺乏，看問(wèn)題多停留于表面，缺乏深思的習(xí)慣。
2、學(xué)生易錯(cuò)點(diǎn)分析：對(duì)二氧化碳使石蕊溶液變紅色的原因認(rèn)識(shí)易出現(xiàn)錯(cuò)誤，當(dāng)看到二氧化碳通入石蕊試液中，石蕊試液變紅，他們就會(huì)得出二氧化碳能使石蕊試液變紅的錯(cuò)誤結(jié)論。教學(xué)中要使學(xué)生認(rèn)識(shí)到：二氧化碳通入水中，一部分溶解，另一部分與水反應(yīng)生成碳酸，是碳酸使紫色石蕊溶液變紅色，而不是二氧化碳。
三、教學(xué)目標(biāo)
1．知識(shí)與技能
（1）認(rèn)識(shí)二氧化碳，掌握其重要的化學(xué)性質(zhì)，了解其物理性質(zhì)和主要用途。
（2）懂得設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證物質(zhì)性質(zhì)的方法。
（3）學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析并得出結(jié)論的方法。
2．過(guò)程與方法
（1）通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。
（2）通過(guò)讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證二氧化碳的性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
（3）經(jīng)過(guò)親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生懂得二氧化碳可以與水反應(yīng)生成碳酸。
3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀
（1）通過(guò)對(duì)二氧化碳的密度以及水溶性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)以及思維的嚴(yán)密性。
（2）通過(guò)用浸過(guò)石蕊溶液的小花來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生親自參與到知識(shí)的形成。
四、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)：1．二氧化碳的密度和水溶性 2．二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸以及碳酸的不穩(wěn)定性
教學(xué)難點(diǎn)：二氧化碳與水、澄清石灰水的反應(yīng)
五、教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
預(yù)設(shè)學(xué)生行為
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
學(xué)氧化碳的物理性質(zhì)
探究二氧化碳的密度和溶解性
提出問(wèn)題
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
介紹石蕊試劑
分組探究實(shí)驗(yàn)
二氧化碳與水反應(yīng)的原理
課堂練習(xí)
布置作業(yè)
引入：同學(xué)們?cè)谇懊嬉呀?jīng)陸續(xù)的接觸、學(xué)習(xí)過(guò)二氧化碳這種物質(zhì)，你能歸納出它的性質(zhì)么？
投影并歸納二氧化碳的有關(guān)性質(zhì)
講解：二氧化碳與澄清石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式。
提問(wèn)：你們知道的二氧化碳的性質(zhì)中，哪些是已經(jīng)做過(guò)實(shí)驗(yàn)親自驗(yàn)證并非常確定的，哪些只是由
別人告訴你的？
演示實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)1.用二氧化碳傾倒階梯上的蠟燭
實(shí)驗(yàn)2.在裝滿(mǎn)二氧化碳的軟塑料瓶?jī)?nèi)倒入少量水
實(shí)驗(yàn)前讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行猜想；實(shí)驗(yàn)后提問(wèn)：你們看到了什么？這說(shuō)明了二氧化碳具有什么性質(zhì)。
提問(wèn)：根據(jù)上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)意圖，你們還能設(shè)計(jì)一些其他的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明二氧化碳的密度比空氣大且可溶于水么？
讓學(xué)生思考一會(huì)兒后再投影出一些提示
讓學(xué)生講述自己小組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并引導(dǎo)其他學(xué)生去評(píng)價(jià)這些設(shè)計(jì)。
講解：今天老師還補(bǔ)充一個(gè)二氧化碳的性質(zhì)就是二氧化碳能夠與水反應(yīng)。但它們的生成物到底是什么，由你們?nèi)ミM(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。
投影并講解：石蕊是一種植物的色素，能在酸性、中性及堿性環(huán)境下顯現(xiàn)出三種不同的顏色
講解：二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸的化學(xué)方程式。以及碳酸分解的化學(xué)方程式。
投影：根據(jù)本課的有關(guān)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)與生活密切相關(guān)的習(xí)題來(lái)進(jìn)行知識(shí)的鞏固和運(yùn)用
布置作業(yè)：家庭小實(shí)驗(yàn)：用家里的一些物品制造并收集二氧化碳?xì)怏w并對(duì)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)施，把實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與老師和同學(xué)們一起分享。
學(xué)生思考、回答：二氧化碳是無(wú)色、無(wú)味的氣體，密度比空氣大，可溶于水、不能燃燒也不能支持燃燒，能使澄清石灰水變渾濁。
學(xué)生抄寫(xiě)、記憶
學(xué)生回答：二氧化碳的密度及水溶性是在實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳時(shí)從老師口中獲知。
學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并思考回答：
實(shí)驗(yàn)1說(shuō)明二氧化碳的密度比空氣大，不能燃燒也不能支持燃燒；實(shí)驗(yàn)2說(shuō)明二氧化碳可溶解于水。
學(xué)生分小組討論并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
學(xué)生：講述自己的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備如何實(shí)施，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行猜想。
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：把浸過(guò)石蕊試液的4朵小花分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比：（1）噴醋酸（2）噴水（3）直接放入盛有二氧化碳的集氣瓶（4）噴水后放入盛有二氧化碳的集氣瓶（5）把（4）中的小花放在酒精燈火焰上烘烤。
分析有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并獲知：二氧化碳與水反應(yīng)生成了酸性物質(zhì)。該酸性物質(zhì)不穩(wěn)定，受熱很容易分解。
學(xué)生抄寫(xiě)、記憶
學(xué)生思考、討論
注意從學(xué)生已有的知識(shí)出發(fā)，避免了重復(fù)與羅嗦，使教學(xué)更有針對(duì)性，重點(diǎn)更為突出。
對(duì)需要重點(diǎn)掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。
培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，不要“人云亦云”，要敢于創(chuàng)新。
這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)要收集到的二氧化碳?xì)怏w較多，耗時(shí)較長(zhǎng)且實(shí)驗(yàn)的成功率較低，所以宜由老師演示能起到較好的示范作用。
培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，通過(guò)小組的合作，互相啟迪、互相補(bǔ)充、并完善自己的設(shè)計(jì)。
通過(guò)讓學(xué)生講述自己的設(shè)計(jì)提高學(xué)生的表述能力，并使學(xué)生初步學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；通過(guò)贊美學(xué)生的設(shè)計(jì)讓學(xué)生感受成功的喜悅，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
通過(guò)學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生親自參與到知識(shí)的形成過(guò)程中，并學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)析、得出結(jié)論，從而獲得成功的喜悅和對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的持續(xù)興趣。
使學(xué)生能把學(xué)到的知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系在一起，懂得運(yùn)用有關(guān)的化學(xué)知識(shí)去解決生活中的一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。
讓學(xué)生多動(dòng)手、多思考，他們就會(huì)有更多的心得和體會(huì)，對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)也就更有興趣。
六、板書(shū)設(shè)計(jì)
第六單元課題3 二氧化碳和一氧化碳
一、 二氧化碳的物理性質(zhì)
1、 無(wú)色無(wú)氣味的氣體；2、密度比空氣大；3、可溶于水
二、 二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)
1、 二氧化碳不能燃燒，一般也不支持燃燒
2、 二氧化碳能與水反應(yīng)
紫色石蕊溶液遇到酸性溶液會(huì)變紅色
3、 二氧化碳能與石灰水反應(yīng)
七、教學(xué)活動(dòng)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)
一、分組實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)（采用組間相互評(píng)價(jià)；分優(yōu)秀、良好、合格、不合格四個(gè)等級(jí)。） 第一組第二組第三組第四組第五組第六組組員合作情況操作規(guī)范情況現(xiàn)象及分析情況 二、學(xué)習(xí)參與度評(píng)價(jià)（采用教師評(píng)價(jià)；主要以鼓勵(lì)為主） 三、課堂練習(xí)評(píng)價(jià)（采用小組內(nèi)同學(xué)相互評(píng)價(jià)；分A、B、C三個(gè)等級(jí)）
二、腐蝕影響因素研究
1.腐蝕因素
二氧化碳腐蝕鋼材主要是二氧化碳溶于水生成碳酸而引起電化學(xué)腐蝕所致，主要考慮以下影響因素：1、二氧化碳分壓的影響：二氧化碳分壓小于0.021MPa不產(chǎn)生腐蝕；在0.021～0.21MPa間為中等腐蝕；大于0.21MPa產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。2、礦化度的影響：溶液中以Cl-的影響最為突出，Cl-濃度越高，腐蝕速度越大，特別是當(dāng)Cl-濃度大于3000mg/L 時(shí)腐蝕速度尤為明顯。3、流速的影響：一般認(rèn)為隨流速的增大，H2CO3和H+等去極化劑能更快地?cái)U(kuò)散到電極表面，使陰極去極化增強(qiáng)，消除擴(kuò)散控制，同時(shí)使腐蝕產(chǎn)生的Fe2+迅速離開(kāi)腐蝕金屬的表面，因而腐蝕速率增大。
2.產(chǎn)出物分析
2.1產(chǎn)出水
在研究的過(guò)程中我們對(duì)30樣本井進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析與采集，研究治理提供可靠依據(jù)。通過(guò)對(duì)30口油井產(chǎn)出水的PH值、礦化度、氯離子含量和硫酸鹽還原菌等指標(biāo)進(jìn)行分析，PH值為5.5～6.0，礦化度為44023～84040 mg/L， Cl-平均含36762mg/L ，SRB含量450～1000個(gè)/ml。
2.2伴生氣
將分析的伴生氣中二氧化碳的含量和計(jì)算出的分壓進(jìn)行分析可知油井伴生氣中二氧化碳的平均含量為1.78%，平均分壓為0.28MPa。油田產(chǎn)出水的二氧化碳含量相對(duì)較多，屬于嚴(yán)重腐蝕等級(jí)，同時(shí)產(chǎn)出液的PH值較低（5.5～6.0），由此會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕。
3.腐蝕影響因素認(rèn)識(shí)
通過(guò)腐蝕因素的實(shí)驗(yàn)分析，可以得出造成油井腐蝕的主要原因是：
3.1油井含水率高，平均含水94.5%，介質(zhì)的礦化度較高，Cl-、HCO3-等強(qiáng)腐蝕性離子含量高，溶液的PH值介于5.5～6.0之間，呈弱酸性，勢(shì)必會(huì)造成油管、桿的電化學(xué)腐蝕。
3.2伴生氣中二氧化碳含量較多，平均含量為1.78%，最高達(dá)4.68%，通過(guò)計(jì)算，34.6%油井的二氧化碳分壓都大于0.2MPa，因此二氧化碳是造成腐蝕的重要因素。
三、二氧化碳防腐工藝技術(shù)研究
1.技術(shù)路線
二氧化碳分壓對(duì)油井和生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生中、重度腐蝕，通過(guò)分離井筒中產(chǎn)出液中的二氧化碳含量，降低液體中的二氧化碳含量，減緩H+的去極化作用，從而減輕二氧化碳造成的腐蝕。
由伯努力方程： 12 ρv2+ρgh+p=C
式中：ρ―密度；v―流速；g―重力加速度；h―流體處于的高度；p―流體所受壓強(qiáng)
可知：流速增加，其它條件不變，流體所受壓強(qiáng)變小，氣體可從液體中析出。
另外，由于由于高流速增大了腐蝕介質(zhì)到金屬表面的傳質(zhì)速度，且高流速會(huì)阻礙保護(hù)膜的形成或破壞保護(hù)膜，因而隨流速增大，腐蝕速度增加。
解決思路：井下配套防氣技術(shù)，將二氧化碳分離并通過(guò)環(huán)套排出，減少泵筒內(nèi)產(chǎn)出液中二氧化碳的濃度，以此削弱二氧化碳腐蝕；同時(shí)由于進(jìn)入環(huán)空的二氧化碳流速大大降低，減緩二氧化碳的腐蝕，在液面以上，二氧化碳呈氣態(tài)，沒(méi)有了H+的去極化作用，二氧化碳腐蝕大大降低。
2.配套工藝
高效氣液分離器，其原理如下：產(chǎn)出液由進(jìn)液孔進(jìn)入高效防氣裝置，通過(guò)防氣濾網(wǎng)順著環(huán)形空間下行進(jìn)入螺旋分離機(jī)構(gòu)部分，氣液混合物在螺旋機(jī)構(gòu)內(nèi)部螺旋向下流動(dòng)，在離心力的作用下，氣體因密度較小沿著螺旋片的內(nèi)側(cè)經(jīng)過(guò)螺旋片上部的小孔上行，浮到錨體環(huán)形空間頂部時(shí)，經(jīng)排氣孔排到油套環(huán)形空間，而液體因密度較大，就沿著螺旋片外側(cè)下行，下行至錨體的下部，經(jīng)氣敏網(wǎng)進(jìn)入中心管內(nèi)部經(jīng)抽油泵排出，液體經(jīng)過(guò)氣敏網(wǎng)時(shí)，液體內(nèi)部所含的細(xì)小氣泡被過(guò)濾在外，沿錨體的環(huán)形空間上行至頂部排氣孔排出。
四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果
2012年以來(lái)，我們對(duì)腐蝕井進(jìn)行了全方位的跟蹤分析，針對(duì)二氧化碳腐蝕進(jìn)行了深入研究，應(yīng)用高效防氣技術(shù)有針對(duì)性的治理工作，取得了明顯的效果。
針對(duì)腐蝕較為嚴(yán)重的8口油井綜合分析，定性為典型二氧化碳腐蝕，措施前8口井的平均免修周期為104天，措施后的4口井平均免修周期延長(zhǎng)的276天，延長(zhǎng)了196天，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了措施前的免修期，另外4口井持續(xù)正常生產(chǎn)，效果十分顯著。
典型井例---徐側(cè)14井
該井歷年來(lái)均因腐蝕造成躺井，平均檢泵周期僅60天，2013.4.23日檢泵發(fā)現(xiàn)內(nèi)液面油管掛下84根，外液面不詳，全井油管內(nèi)壁腐蝕，油管掛下第98根有2處砂眼，調(diào)查歷次作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管桿起出情況，均變現(xiàn)為油管在80～100根之間腐蝕穿孔，根據(jù)徐集油田沙三下天然氣化驗(yàn)資料，該井硫化氫無(wú)、二氧化碳含量2.26%、氮?dú)?.89%。分析認(rèn)為地層中二氧化碳在此位置高濃度析出或在此位置碳酸根濃度較高引起腐蝕，故對(duì)該類(lèi)腐蝕井提出新的思路，即下入防氣裝置，將二氧化碳在環(huán)套分離出來(lái)，從套管放掉，以削弱二氧化碳腐蝕。
截至2014.3.10日，該井生產(chǎn)正常，管桿連續(xù)工作320天，目前繼續(xù)有效。保證了油井的生產(chǎn)，至少減少檢泵作業(yè)5次，至少節(jié)約作業(yè)、成本、占產(chǎn)等費(fèi)用30萬(wàn)元。
五、結(jié)論及認(rèn)識(shí)
1.對(duì)以二氧化碳腐蝕為主因的油井配套防氣技術(shù)，將二氧化碳分離并通過(guò)環(huán)套排出，減少泵筒內(nèi)產(chǎn)出液中二氧化碳的濃度，減輕二氧化碳腐蝕，從實(shí)踐結(jié)果來(lái)看是可行的。
低碳生活涉及碳足跡，碳足跡表示一個(gè)人或者一個(gè)團(tuán)體的碳耗費(fèi)量，是測(cè)量某個(gè)國(guó)家和地區(qū)的人口因每日消耗能源而產(chǎn)生的二氧化碳排放對(duì)環(huán)境影響的一種指標(biāo)。第一碳足跡是因使用化石能源而直接排放的二氧化碳，比如一個(gè)經(jīng)常坐飛機(jī)出行的人會(huì)有較多的第一碳足跡，因?yàn)轱w機(jī)飛行會(huì)消耗大量燃油，排放出大量二氧化碳。第二碳足跡是因使用各種產(chǎn)品而間接排放的二氧化碳，比如消費(fèi)一瓶普通的瓶裝水，會(huì)因它的生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放而帶來(lái)第二碳足跡。碳足跡越大，說(shuō)明你對(duì)全球變暖所要負(fù)的責(zé)任越大。碳足跡越小，說(shuō)明你對(duì)環(huán)境的保護(hù)做出的貢獻(xiàn)越大。
就個(gè)人而言，每個(gè)人可以從自我做起，從生活中的細(xì)節(jié)做起，盡量減低碳足跡，選擇低碳生活。例如，少開(kāi)一天車(chē)，少吃一頓肉食大餐，少用一次性筷子，少開(kāi)一盞燈等等，都可以減少碳足跡；甚至用餐做菜時(shí)選擇烹飪方式也可以減少碳足跡。以土豆為例，用烤箱烘烤土豆產(chǎn)生的二氧化碳比用鍋煮的要多，而用鍋煮產(chǎn)生的二氧化碳又比微波爐做產(chǎn)生的多。所以，用微波爐做土豆就是一種更好的低碳生活。
另外，棉布衣服與化纖衣服，爬樓梯與坐電梯，走路與開(kāi)車(chē)等等，都是前者是低碳生活，后者是高碳生活。生產(chǎn)化纖衣服要消費(fèi)更多的石油和能源，排放更多的二氧化碳，所以應(yīng)當(dāng)選擇棉布衣服。在家居用電上，使用風(fēng)電或水電等清潔能源產(chǎn)生的碳排放會(huì)比使用熱電低。在交通出行方面，小排放量汽車(chē)在同距離時(shí)碳排放量較少，應(yīng)大力推廣小排量節(jié)能環(huán)保型汽車(chē)。
盡管低碳生活值得提倡，但是，由于工作需要或其他原因，人們不時(shí)會(huì)進(jìn)入高碳生活。這時(shí)就應(yīng)當(dāng)對(duì)自己的高碳生活進(jìn)行補(bǔ)償。這種補(bǔ)償就是所謂的碳中和。這種補(bǔ)償就是碳中和。碳中和指的是，人們可以計(jì)算自己日?；顒?dòng)（生產(chǎn)）直接或間接制造的二氧化碳排放量，如果過(guò)高，則可以通過(guò)植樹(shù)等方式把這些排放量吸收掉，或者計(jì)算抵消這些二氧化碳所需的經(jīng)濟(jì)成本，然后個(gè)人付款給專(zhuān)門(mén)企業(yè)或機(jī)構(gòu)，由他們通過(guò)植樹(shù)或其他環(huán)保項(xiàng)目抵消大氣中相應(yīng)的二氧化碳量，以達(dá)到降低溫室效應(yīng)的目的?？梢哉f(shuō)，碳中和就是人們對(duì)自己高碳生活的補(bǔ)償。
筆者通過(guò)對(duì)教材的分析和實(shí)際教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)于華師大版教材九年級(jí)上冊(cè)第一章第三節(jié)《重要的堿》這節(jié)課中有些問(wèn)題不明白：氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)無(wú)明顯現(xiàn)象，到底有沒(méi)有反應(yīng)呢？教師說(shuō)反應(yīng)了，學(xué)生不見(jiàn)的會(huì)明白！這跟學(xué)生所認(rèn)為的化學(xué)反應(yīng)有氣泡或者沉淀現(xiàn)象等等是不同的，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)這是個(gè)難點(diǎn)！那么如何幫助學(xué)生突破這個(gè)難點(diǎn)呢？
首先，我們來(lái)看教材的處理方法：演示實(shí)驗(yàn)――在一個(gè)充滿(mǎn)二氧化碳的礦泉水瓶中加入適量的氫氧化鈉溶液，迅速蓋住瓶蓋。振蕩溶液，會(huì)發(fā)現(xiàn)瓶會(huì)變癟。由此得出，二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)，使瓶?jī)?nèi)氣壓變小，從而在外界大氣壓的作用下瓶變癟了。
對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)我覺(jué)得有以下問(wèn)題：對(duì)于瓶變癟的現(xiàn)象學(xué)生覺(jué)得可能是由于二氧化碳溶解在氫氧化鈉溶液的水中造成的，因?yàn)槎趸既芙庠谒幸材苁蛊績(jī)?nèi)氣壓變小，從而使瓶變癟。而教材提供的素材沒(méi)有排除水的因素。那么如何排除水的干擾？筆者對(duì)教材的演示實(shí)驗(yàn)作了如下改進(jìn)：
一、先設(shè)置一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)
1.實(shí)驗(yàn)
準(zhǔn)備兩個(gè)事先充滿(mǎn)二氧化碳的礦泉水瓶標(biāo)上甲、乙。（1）在甲礦泉水瓶中注射進(jìn)20毫升水。（2）在乙礦泉水瓶中注射進(jìn)20毫升氫氧化鈉溶液。然后仔細(xì)觀察現(xiàn)象！
2.對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)明
（1）筆者用的礦泉水瓶是農(nóng)夫山泉350毫升裝的空瓶，選用這種瓶的原因是，這種瓶相對(duì)較硬挺，在二氧化碳溶于水后，在有針筒插在上面的橡皮塞時(shí)，不會(huì)引起瓶的形變，而二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)后卻會(huì)使瓶發(fā)生明顯變癟的現(xiàn)象。還有一點(diǎn)是，這種瓶要用稍大的力才能變形，便于區(qū)分現(xiàn)象。
（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)置理由：既然教材的處理方法會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得瓶變癟的原因可能是二氧化碳溶解在氫氧化鈉溶液的水中，那么我們可以在一個(gè)同樣充滿(mǎn)二氧化碳的礦泉水瓶中分別注射進(jìn)相同量的水和氫氧化鈉溶液，我們控制的唯一變量是注射進(jìn)的物質(zhì)是否含有氫氧化鈉。
（3）為何在實(shí)驗(yàn)中將倒入氫氧化鈉溶液改為注射氫氧化鈉溶液？筆者在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時(shí)做了試驗(yàn)：在兩個(gè)同樣充滿(mǎn)二氧化碳的空礦泉水瓶中分別倒入20毫升水和氫氧化鈉溶液，發(fā)現(xiàn)倒入水的瓶會(huì)變癟，不過(guò)不是很明顯，而倒進(jìn)氫氧化鈉溶液的瓶變癟很明顯。經(jīng)過(guò)分析比較，很容易得出瓶變癟是因?yàn)槎趸寂c氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)。但是這里就出現(xiàn)了一個(gè)小問(wèn)題：倒入水的瓶變癟不明顯是不是會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得二氧化碳不會(huì)溶解在水中。這與華師大版教材七年級(jí)下冊(cè)二氧化碳能溶解在水中相矛盾。
二、引導(dǎo)學(xué)生思考如何將變癟的礦泉水瓶變回正常形態(tài)
1.具體的教學(xué)過(guò)程
案例名稱(chēng)：突破“氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)”教學(xué)難點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)。
演示：將CO2分別通入Ca（OH）2、NaOH溶液中。
師：同學(xué)們觀察到了什么現(xiàn)象？
生：在氫氧化鈣溶液中通入二氧化碳發(fā)現(xiàn)溶液變渾濁，而氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳無(wú)明顯現(xiàn)象。
教師板書(shū)Ca（OH）2與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式：
Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O
師：CO2與Ca（OH）2反應(yīng)有沉淀生成，而放NaOH的試管無(wú)現(xiàn)象，那么CO2與NaOH是不是確實(shí)發(fā)生了反應(yīng)？接下來(lái)我們用實(shí)驗(yàn)證明CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)。
板書(shū)：用實(shí)驗(yàn)證明CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)。
師：先來(lái)觀察一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)、仔細(xì)觀察產(chǎn)生的現(xiàn)象并思考其中的原因。這里需要事先說(shuō)明的是，礦泉水瓶的瓶蓋我換成了橡皮塞，等一會(huì)兒注射時(shí)為了避免針頭在橡皮塞中被橡膠堵塞，所以老師會(huì)換上有針頭的橡皮塞。因?yàn)槌叵露趸济芏却笥诳諝?，所以只要換的快一點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響應(yīng)該是不大的。
演示實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)備兩個(gè)事先充滿(mǎn)二氧化碳的礦泉水瓶標(biāo)上甲、乙。（1）在甲礦泉水瓶中注射進(jìn)20毫升水。（2）在乙礦泉水瓶中注射進(jìn)20毫升氫氧化鈉溶液。
師：大家觀察到了什么現(xiàn)象？
生1：甲瓶沒(méi)有變癟，乙瓶明顯變癟了。
師：我們來(lái)分析這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的原因！首先來(lái)分析甲瓶的現(xiàn)象，原來(lái)甲瓶容積約為380毫升，我將20毫升的水注射進(jìn)瓶?jī)?nèi)，總體積應(yīng)該為400毫升，但現(xiàn)在總體積約為384毫升，減少了16毫升，水還在里面，說(shuō)明減少的是氣體，那么這16毫升氣體到哪里去了呢？
生2：二氧化碳溶解在水里了。
師：對(duì)，二氧化碳能溶于水，平常情況下1體積水能溶解1體積二氧化碳。而現(xiàn)在20毫升水大約溶解了16毫升，這是為什么呢？
生3：因?yàn)闅怏w的溶解能力隨溫度的升高而減弱。
師：對(duì)，1體積的水溶解1體積的二氧化碳是在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下0攝氏度時(shí)的情況，而今天的氣溫大約為20攝氏度，所以20毫升的水大約溶解了16毫升的二氧化碳?xì)怏w。下面我們?cè)賮?lái)分析乙瓶的現(xiàn)象。乙瓶變得很癟說(shuō)明里面的氣體的體積變小了很多，這么多的氣體到哪里去了呢？
生4：溶解在氫氧化鈉溶液中的水里了！
生5：不可能，理由是如果是二氧化碳溶解在氫氧化鈉溶液的水中了，那么甲瓶、乙瓶現(xiàn)象應(yīng)該一致！
師：那么二氧化碳到哪里去了？
生6：二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)了。
師：說(shuō)得對(duì)！二氧化碳可以與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)。
教師板書(shū)：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
師：現(xiàn)在知道二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)了使瓶變癟，現(xiàn)在有沒(méi)有辦法使變癟的瓶變回正常形態(tài)？
生7：只要加入足量鹽酸與碳酸鈉，反應(yīng)能生成二氧化碳?xì)怏w就行。
師：下面我們來(lái)試驗(yàn)這個(gè)方法。
教師演示實(shí)驗(yàn)：將20毫升鹽酸用針筒注射進(jìn)乙瓶。
師：大家觀察到了什么現(xiàn)象？
生8：出現(xiàn)很多氣泡，瓶身慢慢變鼓了。
師：出現(xiàn)剛才的現(xiàn)象原因是什么呢？我們來(lái)分析：兩個(gè)針筒活塞位置顯示里面體積分別為18毫升和35毫升，還有瓶的容積為380毫升，總和為433毫升，原來(lái)兩個(gè)針筒和瓶總?cè)莘e為420毫升，前后相差為13毫升，因?yàn)楝F(xiàn)在瓶還有稍微在此地方癟的，估計(jì)體積為8毫升左右，這樣前后體積差就只有5毫升了。
2.案例反思及對(duì)策
（1）在教學(xué)中應(yīng)該讓學(xué)生的錯(cuò)誤思維充分暴露出來(lái)！
在下面的小片段中：
師：對(duì)，1體積的水溶解1體積的二氧化碳是在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下0攝氏度時(shí)的情況，而今天的氣溫大約為20攝氏度，所以20毫升的水大約溶解了16毫升的二氧化碳?xì)怏w。下面我們?cè)賮?lái)分析乙瓶的現(xiàn)象。乙瓶變得很癟說(shuō)明里面的氣體的體積變小了很多，這么多的氣體到哪里去了呢？
生4：溶解在氫氧化鈉溶液中的水里了！
教師處理的不夠到位！不能直接讓這個(gè)學(xué)生坐下去，應(yīng)該追問(wèn)學(xué)生：為什么你覺(jué)得二氧化碳溶解在氫氧化鈉溶液中的水里了？使學(xué)生錯(cuò)誤或不完善的思維暴露出來(lái)，從知識(shí)建構(gòu)的角度有利于此學(xué)生以及其他學(xué)生理解二氧化碳與氫氧化鈉能反應(yīng)！
（2）在教學(xué)中沒(méi)有充分利用生成性資源。
在最后分析鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳從而使瓶身變回正常形態(tài)時(shí)處理不好。①應(yīng)該先讓學(xué)生來(lái)分析前后體積變化，教師不要替代學(xué)生來(lái)分析，即使學(xué)生分析不出來(lái)，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生去分析。②既然瓶身還有那么一點(diǎn)癟，為何不讓學(xué)生思考如何把瓶身完全恢復(fù)到正常形態(tài)呢？如果學(xué)生思考不出，教師可以通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生利用針筒的活塞讓瓶身恢復(fù)正常形態(tài)。如果瓶身溫度與原來(lái)感覺(jué)不一樣可以通過(guò)在空氣中冷卻后再比較。
總之，利用生活中常見(jiàn)的器材對(duì)課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)科學(xué)教師來(lái)說(shuō)是很有必要的，這樣會(huì)拉近學(xué)生對(duì)科學(xué)的積極態(tài)度以及提高教師對(duì)教材的理解和教師自身的業(yè)務(wù)素養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)：
2013年9月，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）了第五次氣候變化評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)告，報(bào)告用來(lái)自大氣、海洋、冰川的多種指標(biāo)從多方面證實(shí)了全球氣候變暖的事實(shí)，這些事實(shí)是在全面分析多種觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上所得出的確鑿結(jié)論，也已得到國(guó)際社會(huì)和科學(xué)界的廣泛認(rèn)同。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)告各章引用文獻(xiàn)總計(jì)超過(guò)1萬(wàn)篇，其中被引用的“最古老”的于1896年。這篇論文的題目是“論空氣中碳酸對(duì)地面溫度的影響”，作者是瑞典科學(xué)家阿倫尼烏斯。當(dāng)時(shí)的科學(xué)界把大氣中的二氧化碳稱(chēng)為碳酸。這篇論文之所以重要，是因?yàn)檫@是人類(lèi)歷史上首次量化計(jì)算大氣中二氧化碳濃度對(duì)溫度變化的影響。這一開(kāi)創(chuàng)性的工作進(jìn)行得非常辛苦，花費(fèi)了阿倫尼烏斯大約1年時(shí)間。
大氣中二氧化碳濃度增加能帶來(lái)多大幅度升溫
事實(shí)上，阿倫尼烏斯這篇論文的初始目的并不是為了解決大氣中二氧化碳濃度增加引起的全球變暖問(wèn)題。這是因?yàn)椋援?dāng)時(shí)人類(lèi)向大氣中排放二氧化碳的速度來(lái)計(jì)算，大氣中二氧化碳濃度增加50%需要3000年時(shí)間：阿倫尼烏斯估計(jì)當(dāng)時(shí)每年由于人類(lèi)活動(dòng)排放到大氣中的二氧化碳只占大氣中二氧化碳總量的千分之一，并且人為排放的二氧化碳中又有六分之五被海洋吸收，只有六分之一滯留在大氣中。阿倫尼烏斯進(jìn)一步計(jì)算得出，這3000年內(nèi)大氣中二氧化碳濃度增加50%將引起3℃多的增溫，相當(dāng)于人類(lèi)活動(dòng)造成的增溫為每年0.001℃。因此，阿倫尼烏斯認(rèn)為，盡管他的計(jì)算還存在不足之處，如由于對(duì)一些碳循環(huán)的過(guò)程缺乏定量了解導(dǎo)致尚不能精確給出地面溫度升高的速度，但大氣中二氧化碳含量的增加是事實(shí)，這有可能影響到許多代以后的子孫后代的環(huán)境。
阿倫尼烏斯沒(méi)有料到的是，后來(lái)大氣中二氧化碳濃度增加的速度遠(yuǎn)比他預(yù)測(cè)的快得多。1896年前后大氣中的二氧化碳濃度還不到300ppm（大約295ppm左右），一個(gè)世紀(jì)之前的1800年前后，大氣中的二氧化碳濃度約為280ppm，相當(dāng)于100年內(nèi)增加了5%左右；而一個(gè)世紀(jì)之后的2012年，全球大氣中二氧化碳的平均濃度達(dá)到了393ppm，100多年的時(shí)間內(nèi)增加了30%以上。如果與工業(yè)化前的1750年相比，則在不足300年的時(shí)間內(nèi)大氣中二氧化碳的平均濃度增加了40%以上，這比阿倫尼烏斯所計(jì)算的3000年增加50%的速度快了近10倍。
那么，阿倫尼烏斯發(fā)表這篇論文的最初目的是什么？我們知道大氣中的二氧化碳是一種溫室氣體，這種溫室氣體具有“溫室效應(yīng)”，也就是說(shuō)它像玻璃溫室一樣，可以讓太陽(yáng)輻射穿透并加熱溫室內(nèi)部，卻對(duì)溫室內(nèi)輻射的長(zhǎng)波具有阻擋作用，從而使溫室內(nèi)部保持較高的溫度。雖然阿倫尼烏斯并不是第一個(gè)提出溫室效應(yīng)概念的科學(xué)家，但他的這篇論文在人類(lèi)歷史上第一次量化計(jì)算出了二氧化碳濃度變化后所引起的全球溫度變化幅度。促使他從事這項(xiàng)研究的目的是為了解釋歷史上冰期和間冰期循環(huán)的機(jī)制問(wèn)題?，F(xiàn)在我們知道，地球歷史上存在10萬(wàn)年左右的冰期和間冰期循環(huán)，這主要是由于地球軌道參數(shù)的變化引起的，因?yàn)榈厍蜍壍绤?shù)的變化決定了地球接收太陽(yáng)輻射的多少，太陽(yáng)輻射變化會(huì)通過(guò)各種機(jī)制引發(fā)周期為10萬(wàn)年左右的冰期和間冰期循環(huán)。
但阿倫尼烏斯認(rèn)為，地球軌道參數(shù)的變化不是引起冰期和間冰期循環(huán)的原因，大氣中二氧化碳濃度的變化才是冰期和間冰期變化的主要原因。當(dāng)時(shí)有一種科學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，冰期和間冰期之間的溫度差要求大氣中的二氧化碳濃度至少存在50%以上的變化，但這需要相關(guān)的資料和模型來(lái)計(jì)算驗(yàn)證。阿倫尼烏斯計(jì)算后最終得出的結(jié)論是：如果大氣二氧化碳濃度下降三分之一，則全球溫度將下降3℃以上；如果大氣中二氧化碳濃度增加50%，則全球溫度將升高3℃以上；如果大氣中二氧化碳濃度增加100%，則全球溫度將升高5℃以上。他的計(jì)算還表明，如果大氣中二氧化碳濃度增加，則地球上陸地與海洋之間、赤道和溫帶之間、夏季和冬季之間、白天和夜晚的溫差都會(huì)減小。
阿倫尼烏斯的計(jì)算結(jié)果表明，大氣中的二氧化碳若以幾何級(jí)數(shù)增加，則全球溫度將以算術(shù)級(jí)數(shù)增加，即大氣中二氧化碳濃度增加50%引起3℃的平均升溫等同于大氣中二氧化碳濃度減少33%引起3℃的平均降溫。據(jù)此外推，可得到大氣中二氧化碳濃度增加一倍將引起5℃以上的平均升溫，增加兩倍后將引起8℃以上的平均升溫。
當(dāng)然，由于受觀測(cè)資料和模型的限制，阿倫尼烏斯在計(jì)算中對(duì)水汽的反饋和二氧化碳的輻射效應(yīng)都存在不同程度的高估。但不管如何，他根據(jù)不完全的數(shù)據(jù)所得出的計(jì)算結(jié)果表現(xiàn)出了驚人的真實(shí)性。直到20世紀(jì)60年代之后，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得人們開(kāi)發(fā)復(fù)雜的氣候模式進(jìn)行海量計(jì)算變?yōu)榭赡?，科學(xué)家才根據(jù)氣候模式計(jì)算了大氣二氧化碳增加所引起的全球增溫幅度，現(xiàn)在一般稱(chēng)大氣二氧化碳濃度加倍所引起的全球增溫幅度為“平衡氣候敏感性”，也就是大氣二氧化碳濃度增加1倍達(dá)到平衡狀態(tài)后會(huì)引起的全球平均升溫幅度。1967年，美國(guó)大氣海洋管理局（NOAA）的科學(xué)家真鍋首次使用自己所開(kāi)發(fā)的全球大氣輻射對(duì)流模型得出大氣二氧化碳濃度增加1倍后會(huì)引起全球升溫2.3℃；20世紀(jì)70年代，真鍋又開(kāi)發(fā)出了三維全球大氣環(huán)流模式（GCM）對(duì)氣候敏感性進(jìn)行計(jì)算，這種三維氣候模式考慮了水文要素變化的作用，如雪蓋和海冰對(duì)氣候變化的反饋?zhàn)饔谩Ｔ撊S模式的計(jì)算結(jié)果表明，在考慮了雪蓋和海冰對(duì)氣候變化的反饋?zhàn)饔煤笏?jì)算的氣候敏感性為3℃左右，稍大于根據(jù)輻射對(duì)流模型所得出的計(jì)算結(jié)果。
1979年，美國(guó)科學(xué)院委托麻省理工學(xué)院著名的氣象學(xué)家查尼建立了一個(gè)特別工作組對(duì)二氧化碳與氣候變化的關(guān)系進(jìn)行評(píng)估，后來(lái)發(fā)表的評(píng)估報(bào)告（又被稱(chēng)為查尼報(bào)告）認(rèn)為：大氣二氧化碳濃度增加1倍會(huì)引起3℃的升溫（不確定性范圍為上下各1.5℃，即升溫范圍在1.5℃～4.5℃）。在此之后的30多年來(lái)，全球各地的科學(xué)家利用各種模型對(duì)氣候敏感性進(jìn)行了大量的計(jì)算。IPCC從1990年的第一次評(píng)估報(bào)告起也每次都評(píng)估氣候敏感性的大小，但所有研究得出的結(jié)論基本上相差不大：1990年的IPCC第一次評(píng)估報(bào)告的評(píng)估結(jié)論是全球升溫3℃（不確定性范圍為上下各1.5℃，即升溫范圍在1.5℃～4.5℃），2013年的IPCC第五次評(píng)估報(bào)告給出的評(píng)估結(jié)論仍是全球升溫3℃（不確定性范圍為上下各1.5℃，升溫范圍在1.5℃～4.5℃）。
氣候變暖的觀測(cè)事實(shí)：全球變暖毋庸置疑
那么，觀測(cè)到的氣候變暖事實(shí)是怎樣的呢？世界氣象組織（WMO）于2014年2月5日指出，就全球陸地和海洋表面平均溫度而言，2013年全球陸地與海洋平均溫度比1961～1990年的平均值高0.5℃，比2001～2010年的平均值高0.03℃。2013年與2007年并列為1850年有現(xiàn)代氣象記錄以來(lái)的第六暖年。全球有氣象記錄以來(lái)最暖的14個(gè)年份中，有13個(gè)都出現(xiàn)在21世紀(jì)（1998年除外），其中2010年和2005年并列為全球氣溫最高的年份，比1961～1990年的平均值高0.55℃。
在全球氣候變暖的同時(shí)，世界也經(jīng)歷了前所未有的極端氣候事件，這些極端氣候事件產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。它們都給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
IPCC第五次評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)告也以來(lái)自大氣、海洋、冰川的多種指標(biāo)從多方面證實(shí)了全球氣候變暖的事實(shí)。報(bào)告指出，1880～2012年全球地表平均溫度升高了0.85℃，其中2003～2012年這10年的平均氣溫比1850～1900年的平均氣溫上升了0.78℃?？傊?，100多年來(lái)全球地表平均溫度升高了0.8℃是確鑿的事實(shí)，并且呈現(xiàn)出陸地比海洋增溫快、高緯度地區(qū)增溫比中低緯度地區(qū)大、冬半年增溫比夏半年明顯的趨勢(shì)。在21世紀(jì)的前10年里，北極海冰、格陵蘭島及南極冰蓋和各大冰川也不斷消融，大面積的冰川融化及海水熱膨脹使全球海平面的平均值以每年3毫米左右的速度不斷上升，這一速度大約是20世紀(jì)海平面上升速度的兩倍。
我國(guó)的氣候變化趨勢(shì)與全球較為一致。根據(jù)中國(guó)氣象局的《2013年中國(guó)氣候公報(bào)》，2013年我國(guó)平均氣溫較常年偏高0.6℃，較2012年偏高0.8℃，為1961年以來(lái)的第四暖年。
氣候變暖的原因：人類(lèi)活動(dòng)是主要影響因素
現(xiàn)在我們反過(guò)來(lái)看另一個(gè)問(wèn)題：觀測(cè)到的氣候變暖是由什么原因引起的？我們已經(jīng)知道大氣中二氧化碳濃度的升高會(huì)引起全球溫度的升高，但影響全球溫度變化的因子并不只有二氧化碳濃度這一項(xiàng)。人類(lèi)在向大氣排放二氧化碳等溫室氣體的同時(shí)，還向大氣中排放了大量具有降溫作用的氣溶膠。氣溶膠一方面將太陽(yáng)輻射直接反射回去，另一方面作為云的凝結(jié)核導(dǎo)致云的反射率增加，這都能起到降低地表氣溫的作用。例如，科學(xué)家很早就注意到火山噴發(fā)產(chǎn)生的火山云氣溶膠具有降溫作用，多種記錄也顯示了大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)與緊接著的第二年夏天的低溫和中緯度地區(qū)農(nóng)作物減產(chǎn)之間存在經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。1991年夏天菲律賓的皮納圖博火山噴發(fā)造成接下來(lái)的兩三年內(nèi)全球地表氣溫出現(xiàn)較為明顯的下降，直到1995年全球地表平均氣溫才恢復(fù)上升。此外，還有很多自然因素也會(huì)影響全球溫度的變化，如太陽(yáng)活動(dòng)的變化、氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率的變化等。
IPCC第五次評(píng)估報(bào)告評(píng)估了1951年以來(lái)各種因素對(duì)氣候變化的作用，評(píng)估結(jié)論認(rèn)為：1951～2010年因大氣中二氧化碳等溫室氣體所產(chǎn)生的增溫作用可能為0.5℃～1.3℃；包括氣溶膠降溫效應(yīng)在內(nèi)的其他人為作用的貢獻(xiàn)可能為-0.6℃～0.1℃；氣候變化自然因素的貢獻(xiàn)很小，大約為-0.1℃～0.1℃；因此，綜合來(lái)看，所評(píng)估的這些自然和人為因子的貢獻(xiàn)與這一時(shí)期所觀測(cè)到的約0.6℃～0.7℃的全球變暖幅度是非常一致的。我們也可以這樣理解：1951～2010年溫室氣體產(chǎn)生的溫室效應(yīng)造成的地球升溫幅度在0.9℃左右，氣溶膠及其他人為作用造成的降溫幅度在-0.25℃左右，其他自然因素對(duì)這一時(shí)期氣候變化的貢獻(xiàn)基本上為0，所以最終計(jì)算下來(lái)，1951年以來(lái)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氣候變化的影響程度是增溫0.65℃左右。因此，IPCC在第五次評(píng)估報(bào)告中給出了一條重要的結(jié)論：人類(lèi)活動(dòng)極可能導(dǎo)致了20世紀(jì)50年代以來(lái)一半以上的全球氣候變暖（這里的“極可能”指的是信度水平超過(guò)95%）?；蛘呶覀兛梢赃@樣理解：“人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致了20世紀(jì)50年代以來(lái)一半以上的全球氣候變暖”這一結(jié)論的可靠性水平超過(guò)了95%。也就是說(shuō)，如果我們認(rèn)為“人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致了20世紀(jì)50年代以來(lái)一半以上的全球氣候變暖”，那么我們犯錯(cuò)誤的可能性低于5%。
當(dāng)然，這里所說(shuō)的90%以上或95%以上都指的是信度水平，即人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致全球氣候變暖這一結(jié)論的可靠程度；不能將其理解為“全球氣候變暖的90%以上或95%以上是人類(lèi)活動(dòng)造成的”。也就是說(shuō)，在90%以上的信度水平下，如果我們相信“人類(lèi)活動(dòng)造成了全球氣候變暖”這一結(jié)論，我們犯錯(cuò)誤的可能性將不超過(guò)10%。這里有個(gè)小笑話可以幫我們理解90%以上的可能性和90%百分比的區(qū)別：一位病人在上手術(shù)臺(tái)之前非常緊張，他對(duì)醫(yī)生說(shuō)：“我聽(tīng)說(shuō)這種手術(shù)失敗的可能性在90%以上?！贬t(yī)生說(shuō)：“你不應(yīng)該緊張，我應(yīng)該恭喜你：我之前做的9個(gè)手術(shù)都失敗了?！睋Q而言之，如果90%是百分比，那么這位病人確實(shí)應(yīng)該高興，但這個(gè)90%是可能性，也就是說(shuō)，第10次手術(shù)失敗的可能性仍然是90%以上。
大氣中二氧化碳濃度突破400 ppm之后
觀測(cè)事實(shí)、科學(xué)分析和模式研究都表明，大氣中二氧化碳等溫室氣體濃度持續(xù)增加主要是由于化石燃料燃燒、毀林及生物質(zhì)燃燒、化肥施用、各種工業(yè)過(guò)程等人類(lèi)活動(dòng)造成的。自1750年工業(yè)革命以來(lái)，人類(lèi)通過(guò)化石燃料燃燒等方式向大氣中排放的二氧化碳累積量約為2萬(wàn)億噸，其中大氣累積了8794億噸，海洋吸收了5679億噸，自然陸地生態(tài)系統(tǒng)累積了5862億噸。也就是說(shuō)，其中約有45%被海洋和陸地生物圈吸收，約有55%留存在大氣中，導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度逐年上升。2013年5月9日，美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）稱(chēng)夏威夷莫納羅亞山觀測(cè)站所觀測(cè)到的二氧化碳日均濃度數(shù)據(jù)為400.03ppm。同年5月14日，世界氣象組織也消息稱(chēng)該組織全球大氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)多個(gè)監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示大氣中二氧化碳日均濃度已超過(guò)400ppm。我國(guó)青海省瓦里關(guān)全球大氣本底站也測(cè)得了超過(guò)400ppm的二氧化碳濃度數(shù)據(jù)。
全球各地所測(cè)得的大氣二氧化碳濃度超過(guò)400ppm再一次向人們敲響了氣候變化的警鐘。當(dāng)然，上述觀測(cè)到的400ppm這一數(shù)值并不是年平均值，2012年的全球平均大氣二氧化碳濃度值為393.1ppm，比工業(yè)化革命前（1750年）增加了41%，比2011年增加了2.2ppm，高于2010～2011年的平均增量（約2ppm/年）和20世紀(jì)90年代的平均增量（約1.5ppm/年）。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)告也指出，當(dāng)前主要溫室氣體的濃度是過(guò)去80萬(wàn)年以來(lái)最高的，溫室氣體濃度增加的速度也是過(guò)去2.2萬(wàn)年以來(lái)最快的。根據(jù)當(dāng)前大氣中二氧化碳濃度的增加速度計(jì)算，2015年或2016年全球平均的大氣二氧化碳濃度就會(huì)超過(guò)400ppm。
未來(lái)全球平均溫度還將繼續(xù)上升。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)告指出：與1986～2005年相比，2016～2035年全球平均表面溫度可能升高0.3℃～0.7℃；2081～2100年可能升高0.3℃～4.8℃。
應(yīng)對(duì)氣候變化，時(shí)不我待。
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