高三高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件化學(xué)反應(yīng)原理在“碳中和”中的應(yīng)用

碳達(dá)峰碳中和“碳”索之路CO2排放及趨勢溫室效應(yīng)太陽光中絕大部分的紫外光被大氣上層的臭氧層所吸收，其余部分的光進(jìn)入大氣。大氣中的水汽和CO2不吸收可見光，因此可見光可通過大氣層而到達(dá)地球表面。與此同時，地球也向外輻射能量，不過此能量以紅外光的形式輻射出去。水汽和CO2能吸收紅外光，這就使得地球應(yīng)該失去的那部分能量被儲存在大氣層內(nèi)，造成大氣溫度升高。極端天氣冰川消融凍土融化

碳達(dá)峰指二氧化碳排放量達(dá)到歷史最高值，然后經(jīng)歷平臺期進(jìn)入持續(xù)下降的過程，是二氧化碳排放量由增轉(zhuǎn)降的歷史拐點，標(biāo)志著碳排放與經(jīng)濟發(fā)展實現(xiàn)脫鉤，達(dá)峰目標(biāo)包括達(dá)峰年份和峰值。碳達(dá)峰碳中和20302060碳排放量

碳中和是指某個地區(qū)在一定時間內(nèi)(一般指一年)人為活動直接和間接排放的二氧化碳，與其通過植樹造林等吸收的二氧化碳相互抵消，實現(xiàn)二氧化碳“凈零排放”。我國作為一個排碳大國，有責(zé)任有義務(wù)承擔(dān)減排的重?fù)?dān)；你知道有哪些途徑可以實現(xiàn)“碳中和”的宏偉目標(biāo)？我們又能做哪些力所能及的事為“碳達(dá)峰碳中和”作貢獻(xiàn)？CO2減排源頭上終端上擴大利用無碳、低碳新能源，節(jié)約能源及提高效能對排放出的CO2進(jìn)行捕捉和封存從現(xiàn)實考慮,我國短時間內(nèi)很難改變能源結(jié)構(gòu)，而植樹造林對于CO2含量的改變也很難立竿見影?；贑O2的性質(zhì)，應(yīng)如何捕集CO2?碳達(dá)峰碳中和的途徑—碳捕集碳酸化爐煙氣(含CO2)CaOCaCO3CO2煅燒爐新鮮石灰石燃料+O2

捕集轉(zhuǎn)化

解吸模擬煙氣(含N2、CO2)虛線框內(nèi)表示以氨水為主要介質(zhì)的液相環(huán)境CO2氨水吸收法醇胺吸收法鈣基吸收法燃煤煙氣吸收

解吸CO2

模擬煙氣(含CO2)堿性吸收劑不穩(wěn)定的鹽類CO2氨水吸收法鈣基吸收法碳酸化爐煙氣(含CO2)CaOCaCO3CO2煅燒爐新鮮石灰石燃料+O2鈣循環(huán)捕集CO2與CaO/Ca(OH)2儲熱體系耦合工藝CaO儲罐水合反應(yīng)器用來加熱鍋爐給水脫水反應(yīng)器CaOCaOCaOCa(OH)2H2O循環(huán)Ⅰ循環(huán)Ⅱ①經(jīng)歷多次循環(huán)I后，高溫煅燒造成CaO孔隙大量減少，捕集CO2效率降低。分析經(jīng)歷多次循環(huán)I再經(jīng)歷多次循環(huán)II后的CaO能有效提高CO2捕集效率的可能原因是___________。②從能量轉(zhuǎn)化與物質(zhì)資源綜合利用角度分析，該工藝的優(yōu)點是___________。答案：Ca(OH)2脫水產(chǎn)生大量水蒸氣，使CaO孔隙重新變得豐富，捕集CO2的效率提高；答案：通過太陽能、熱能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化實現(xiàn)儲熱和放熱；產(chǎn)生的熱能用于工業(yè)生產(chǎn)；實現(xiàn)了捕集CO2循環(huán)后CaO的再利用；更好的技術(shù)期待更好的你們CH4CH3OHHCOOHC6H12O6???有機化合物CO2以碳元素為核心的物質(zhì)轉(zhuǎn)化路徑能源耗盡危機根據(jù)國家發(fā)改委公布《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄2024年本》:CO2催化合成綠色甲醇為明確鼓勵類發(fā)展項目，也是二氧化碳綜合利用類型中明確鼓勵類發(fā)展項目。CO2CH3OH反應(yīng)?H/(KJ?)?S/(J??)CO2(g)+3H2(g)

=CH3OH(g)

+H2O(g)-48.97-177.16CO2(g)+2H2O(g)

=CH3OH(g)

+O2(g)+676.48-43.87設(shè)計適于工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)的基本思路:首先考慮反應(yīng)在指定條件下能否正向自發(fā)進(jìn)行；其次考慮原料來源、成本等。選擇合成CH3OH的反應(yīng)反應(yīng)可行反應(yīng)不可行選擇合成CH3OH的反應(yīng)思考:有哪些方法可以制取H2？選擇哪一種方法更適合？CO2(g)+3H2(g)

=CH3OH(g)

+H2O(g)化石能源初期中期最終階段工業(yè)評價方案可再生能源伴有大量CO2捕捉CO2后無碳排放制氫技術(shù)原料來源碳排放灰氫藍(lán)氫綠氫

水煤氣制氫天然氣制氫

合成CH3OH條件選擇CO2(g)+3H2(g)

CO2(g)+6H*

CO2*+6H*

HCOO*+5H*

HCOOH*+4H*

CH3O2*+3H*

CH3O*+OH*+2H*

CH3OH*+OH*+H*

CH3OH*+H2O*CH3OH(g)+H2O(g)CH2O*+OH*+3H*

0-0.51相對能量/eVCO2和H2在催化劑表面上合成CH3OH反應(yīng)歷程思考1:如果你是企業(yè)的設(shè)計者，請嘗試為上述合成甲醇的反應(yīng)選擇合適的反應(yīng)條件來達(dá)到更多、更快的生產(chǎn)要求，并說明理由。CO2(g)+3H2(g)

=CH3OH(g)

+H2O(g)

在工業(yè)條件選擇上，考慮的是更多，更快，更純，更省，更環(huán)保等多個方面；合成CH3OH條件優(yōu)化

COCH2O

CH3OH-1.38-0.281.360.280.952.730.451.120.58-0.60-1.11相對能量eV反應(yīng)歷程以磷化硼納米顆粒為催化劑：

思考2:在合成甲醇的反應(yīng)中，容易得到的副產(chǎn)物有哪些？其中相對較多的副產(chǎn)物是哪種？在選擇催化劑時，應(yīng)選擇什么類型的？

對甲醇有高選擇性的催化劑低溫條件下高活性中科院大連化物所和廈門大學(xué)的科研團隊合作，歷時近6年，首次利用富含硫空位的少層二硫化鉬(MoS2)催化劑實現(xiàn)了低溫、高效、長壽命催化劑CO2加氫制甲醇。研究人員表示，二硫化鉬催化劑的活性與選擇性能維持3000小時以上，在180℃下，甲醇選擇性為94.3%。1008060402004030201001000200030000選擇性%CO2轉(zhuǎn)化率%s(CH3OH)s(CO)

濃度壓強溫度催化劑條件c(H2):c(CO2)=3:14:145MPa553K左右雙金屬固溶體氧化物ZnO-ZrO2工業(yè)生產(chǎn)條件選擇的視角反應(yīng)的自發(fā)性ΔH-TΔS濃度溫度壓強催化劑化學(xué)反應(yīng)的選擇原料來源/成本化學(xué)條件的選擇化學(xué)條件的優(yōu)化反應(yīng)速率反應(yīng)限度設(shè)備安全環(huán)保副反應(yīng)的抑制???更多，更快，更純，更省，更環(huán)保???反應(yīng)?H/(KJ?)?S/(J??)CO2(g)+2H2O(g)

=CH3OH(g)

+O2(g)+676.48-43.87合成CH3OH的反應(yīng)電極反應(yīng)E(電極電勢)/V+=H20CO2++=CH3OH+H2O0.03CO2CH3OHH2OO2質(zhì)子交換膜思考3:該制甲醇方法尚未能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，除因為CO2的溶解度低、難吸附在電極和催化劑表面外，還有

?；瘜W(xué)溶劑吸收化學(xué)轉(zhuǎn)化利用新技術(shù)新思路礦物碳化封存雙碳之路并不遙遠(yuǎn)，萬物共生才是一個美好的地球村!

我國提出爭取在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實現(xiàn)碳中和，這對于改善環(huán)境，實現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。碳中和是指CO2的排放總量和減少總量相當(dāng)。下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有效