第八章碳達(dá)峰和碳中和化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

碳達(dá)峰和碳中和

—《化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展》整理與提升

可持續(xù)發(fā)展化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展

“雙碳目標(biāo)”碳達(dá)峰和碳中和

核心問題：物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的化學(xué)問題1為何要控制二氧化碳的排放量？3我們可以為雙碳目標(biāo)做些什么？2從科學(xué)技術(shù)層面，哪些方法有助于實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)？1.為何要控制二氧化碳的排放量？大氣中二氧化碳含量的變化趨勢(shì)

一千年來大氣中二氧化碳的含量【問題】大氣中二氧化碳含量的變化趨勢(shì)是怎樣的？為何有這樣的趨勢(shì)？十八世紀(jì)六十年代后，急速升高。工業(yè)革命開始后，大量化石燃料被開發(fā)利用?；剂显诠I(yè)生產(chǎn)中的重要作用【問題】以金屬冶煉工業(yè)為例，解釋在工業(yè)生產(chǎn)中為何消耗大量的化石燃料？Mn＋＋ne－→M【知識(shí)回顧】金屬礦物開發(fā)利用化石燃料在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用NaMgAl

ZnFeCuHgAg電解法熱分解法熱還原法

NaMgAl

ZnFeCuHgAg電解法熱分解法熱還原法

H2、CO、C化石燃料在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用【知識(shí)回顧】金屬礦物開發(fā)利用化石燃料提供能量提供原料【知識(shí)回顧】煤的綜合利用組成以碳元素為主，含有少量的氫、硫、氮等元素。煤、石油、天然氣的綜合利用煤、石油、天然氣的綜合利用化學(xué)變化

煤的干餾煤的氣化煤的液化將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體隔絕空氣加強(qiáng)熱將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料【知識(shí)回顧】煤的綜合利用煤間接液化：煤

CO和H2

甲醇等直接液化：煤與氫氣作用生成液體燃料催化劑氣化煤的干餾【知識(shí)回顧】石油的綜合利用煤、石油、天然氣的綜合利用主要成分：多種烴的混合物石油的分餾（物理變化）裂化裂解催化重整C16H34C8H18+C8H16催化劑加熱、加壓十六烷辛烷辛烯重油→輕質(zhì)液體燃料（特別是汽油）C8H18辛烷C4H10丁烷＋C4H8丁烯C4H10丁烷C2H6乙烷＋C2H4乙烯獲得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料鏈狀烴

環(huán)狀烴催化劑加熱【知識(shí)回顧】天然氣的利用煤、石油、天然氣的綜合利用清潔的燃料合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成含兩個(gè)或多個(gè)碳原子的其他有機(jī)物等。主要成分：甲烷氧化甲醇甲烷大氣中二氧化碳含量過高對(duì)環(huán)境造成的影響溫室氣體作用：維持地球溫度

支持光合作用過低：不利于光合作用，地表晝夜溫差增大。過多：帶來溫室效應(yīng)，導(dǎo)致海平面上升、氣候反常、生物滅絕等。控制大氣中二氧化碳的含量是可持續(xù)發(fā)展的必然選擇！【問題】二氧化碳含量過高會(huì)對(duì)環(huán)境造成什么影響呢？2.從科學(xué)技術(shù)層面，哪些方法有助于實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)？“負(fù)碳”減少二氧化碳的排放處理已經(jīng)排放的二氧化碳“減碳”

化石燃料提供了能量和物質(zhì)雙碳目標(biāo)—減碳風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能等生物質(zhì)資源、廢棄塑料等雙碳目標(biāo)—減碳我國(guó)近年和未來展望的一次能源消費(fèi)占比曲線圖【問題】我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀及成因？

未來我國(guó)能源發(fā)展的趨勢(shì)？種類我國(guó)人均剩余可采儲(chǔ)量/世界平均可采儲(chǔ)量煤炭58.6%石油7.69%天然氣7.05%雙碳目標(biāo)—減碳2020年全球煤炭?jī)?chǔ)量占比情況新能源起步晚、成本高、有待研究和推廣。成因：化石燃料易獲取、較高的能量密度、成本低等。富煤、貧油、少氣現(xiàn)狀：化石能源占據(jù)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位，其中煤炭的比例最大。雙碳目標(biāo)—減碳雙碳目標(biāo)化石燃料現(xiàn)階段不可替代能源發(fā)展的趨勢(shì)能源高效利用調(diào)整能源結(jié)構(gòu)構(gòu)建化石能源清潔高效開發(fā)利用體系雙碳目標(biāo)—減碳—調(diào)整能源結(jié)構(gòu)如何調(diào)整能源結(jié)構(gòu)？大力發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、海洋能、核能、氫能等新能源。氫能——二十一世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉措p碳目標(biāo)—減碳—調(diào)整能源結(jié)構(gòu)【問題】氫能從何而來？氫能的哪種來源最值得研究和發(fā)展？氫能的優(yōu)勢(shì)是什么？全球（左）中國(guó)（右）氫源結(jié)構(gòu)對(duì)比圖常見燃料熱值灰—煤制氫

黃—天然氣制氫

綠—副產(chǎn)氫

綠—電解水雙碳目標(biāo)—減碳—調(diào)整能源結(jié)構(gòu)來源氫能是二次能源，必須從一次能源轉(zhuǎn)化而來。加工化石燃料煤的氣化工業(yè)副產(chǎn)品水分解電解水氯堿工業(yè)煤的干餾2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑電解2H2O→2H2↑+O2↑

產(chǎn)生碳排放綠氫利用太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)的電2H2O→2H2↑+O2↑

光催化雙碳目標(biāo)—減碳—調(diào)整能源結(jié)構(gòu)雙碳目標(biāo)—減碳—調(diào)整能源結(jié)構(gòu)氫能的優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的氫氣燃燒釋放的熱能多，只生成水。綠氫真正意義上的清潔能源雙碳目標(biāo)—減碳—調(diào)整能源結(jié)構(gòu)2020年中國(guó)氫氣利用結(jié)構(gòu)清潔能源化工原料雙碳目標(biāo)—減碳—調(diào)整能源結(jié)構(gòu)【知識(shí)回顧】生物質(zhì)資源歷史悠久、來源廣泛。轉(zhuǎn)化為燃料轉(zhuǎn)化為材料、化工原料、生態(tài)化肥等雙碳目標(biāo)—減碳—綠色高效利用化石燃料【提升】高效清潔利用煤資源煤中的氫和碳的比例小于1雙碳目標(biāo)—減碳—綠色高效利用化石燃料【問題】在獲得相同或者更多熱量時(shí)，怎樣降低單位質(zhì)量煤炭產(chǎn)生的二氧化碳呢？物質(zhì)熱值（1000KJ/Kg）氫碳比焦炭29.7氫氣142.6乙烷523乙烯50.42乙炔50.01將煤變成氫碳比更高的燃料雙碳目標(biāo)—減碳—綠色高效利用化石燃料煤的氣化煤的液化煤變“油”煤變“氣”間接液化：煤

CO和H2

甲醇等直接液化：煤與氫氣作用生成液體燃料催化劑氣化雙碳目標(biāo)—減碳—能源的高效利用改進(jìn)設(shè)備、優(yōu)化生產(chǎn)路線、尋找更加高效的催化劑、提高原子利用率等?！締栴}】在工業(yè)生產(chǎn)中，如何不降低產(chǎn)量的同時(shí)降低能耗？改進(jìn)高效析氧電催化劑某汽車品牌優(yōu)化生產(chǎn)線雙碳目標(biāo)—減碳—能源的高效利用【知識(shí)回顧】原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)

原子利用率方法一：CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2O方法二：2CH2=CH2＋O22乙烯合成環(huán)氧乙烷的兩種方法方法二的原子利用率是100%雙碳目標(biāo)—負(fù)碳【擴(kuò)展】對(duì)二氧化碳捕集、封存與利用（CCUS）2023年，某企業(yè)將捕集到的二氧化碳，運(yùn)送至勝利油田進(jìn)行驅(qū)油封存，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳捕集、驅(qū)油與封存一體化應(yīng)用。海洋也能夠吸收、固定、儲(chǔ)存CO2雙碳目標(biāo)—負(fù)碳【擴(kuò)展】對(duì)二氧化碳捕集、封存與利用（CCUS）二氧化碳是可再生的碳資源2021年，我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)從二氧化碳人工合成淀粉。人對(duì)自然資源的利用自然資源

物質(zhì)和能量提供海水資源古代現(xiàn)在未來【知識(shí)回顧】海水資源開發(fā)利用→3.我們可以為雙碳目標(biāo)做些什么？雙碳目標(biāo)—從身邊事做起節(jié)約能源珍惜化學(xué)品和各種材料做好垃圾分類化學(xué)品的合理使用某些化學(xué)品使用不慎可能給環(huán)境或人體帶來危害【知識(shí)回顧】化學(xué)品的合理使用化學(xué)品的合理使用【知識(shí)回顧】化學(xué)品的合理使用亂用、濫用化學(xué)品的危害