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

碳達峰和碳中和

—《化學與可持續(xù)發(fā)展》整理與提升

可持續(xù)發(fā)展化學與可持續(xù)發(fā)展

“雙碳目標”碳達峰和碳中和

核心問題：物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的化學問題1為何要控制二氧化碳的排放量？3我們可以為雙碳目標做些什么？2從科學技術層面，哪些方法有助于實現(xiàn)雙碳目標？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

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是怎樣的？為何有這樣的趨勢？十八世紀六十年代后，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熱將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料【知識回顧】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、合成含兩個或多個碳原子的其他有機物等。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，導致海平面上升、氣候反常、生物滅絕等?？刂拼髿庵卸趸嫉暮渴强沙掷m(xù)發(fā)展的必然選擇！【問題】二氧化碳含量過高會對環(huán)境造成什么影響呢？2.從科學技術層面，哪些方法有助于實現(xiàn)雙碳目標？“負碳”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—減碳風能、水能、太陽能等生物質(zhì)資源、廢棄塑料等雙碳目標—減碳我國近年和未來展望的一次能源消費占比曲線圖【問題】我國一次能源消費結(jié)構的現(xiàn)狀及成因？

未來我國能源發(fā)展的趨勢？種類我國人均剩余可采儲量/世界平均可采儲量煤炭58.6%石油7.69%天然氣7.05%雙碳目標—減碳2020年全球煤炭儲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)我國能源結(jié)構中的主導地位，其中煤炭的比例最大。雙碳目標—減碳雙碳目標化石燃料現(xiàn)階段不可替代能源發(fā)展的趨勢能源高效利用調(diào)整能源結(jié)構構建化石能源清潔高效開發(fā)利用體系雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結(jié)構如何調(diào)整能源結(jié)構？大力發(fā)展太陽能、風能、地熱能、生物質(zhì)能、海洋能、核能、氫能等新能源。氫能——二十一世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉措p碳目標—減碳—調(diào)整能源結(jié)構【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)勢是什么？全球（左）中國（右）氫源結(jié)構對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—減碳—調(diào)整能源結(jié)構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能、風能發(fā)的電2H2O→2H2↑+O2↑

光催化雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結(jié)構雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結(jié)構氫能的優(yōu)勢：單位質(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—減碳—調(diào)整能源結(jié)構2020年中國氫氣利用結(jié)構清潔能源化工原料雙碳目標—減碳—調(diào)整能源結(jié)構【知識回顧】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—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—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，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—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—減碳—能源的高效利用改進設備、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。【問題】在工業(yè)生產(chǎn)中，如何不降低產(chǎn)量的同時降低能耗？改進高效析氧電催化劑某汽車品牌優(yōu)化生產(chǎn)線雙碳目標—減碳—能源的高效利用【知識回顧】原子經(jīng)濟性反應

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—負碳【擴展】對二氧化碳捕集、封存與利用（CCUS）2023年，某企業(yè)將捕集到的二氧化碳，運送至勝利油田進行驅(qū)油封存，實現(xiàn)了二氧化碳捕集、驅(qū)油與封存一體化應用。海洋也能夠吸收、固定、儲存CO2雙碳目標—負碳【擴展】對二氧化碳捕集、封存與利用（CCUS）二氧化碳是可再生的碳資源2021年，我國科學家實現(xiàn)從二氧化碳人工合成淀粉。人對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【知識回顧】海水資源開發(fā)利用→3.我們可以為雙碳目標做些什么？雙碳目標—從身邊事做起節(jié)約能源珍惜化學品和各種材料做好垃圾分類化學品的合理使用某些化學品使用不慎可能給環(huán)境或人體帶來危害【知識回顧】化學品的合理使用化學品的合理使用【知識回顧】化學品的合理使用亂用、濫用化學品的危害