二氧化碳产生的原因范文

导语：如何才能写好一篇二氧化碳产生的原因，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

学习目标：

1.认识二氧化碳的主要物理性质和化学性质；

2学氧化碳的实验制法；

3.认识化合反应和分解反应的特点 ；

4.了解二氧化碳在自然界碳循环中的作用，以及对人类生产生活的意义。

5.初步学会运用各种媒体获取信息；初步学会用归纳，概括等方法对获取的信息进行加工处理。

学习重点：

1． 认识二氧化碳的主要物理性质和化学性质；学氧化碳的实验制法。

2． 从各种媒体中获取信息，并对信息进行加工处理。

课堂学习：

第一课时：自然界中的二氧化碳及与人体的健康

教师提问：二氧化碳在空气中的含量是？如果把这0.03%的二氧化碳从空气中除去，行吗？

师生交流：相互讨论。

归纳引入：二氧化碳对自然界的生命活动如此重要，我们一定要充分认识二氧化碳。

教师引导：1、自然界的二氧化碳是如何产生的？

2、自然界的二氧化碳是如何消耗的？

学生讨论

共同归纳：学生发言，补充、板书。

教师提问： 1、 产生二氧化碳的速度与消耗二氧化碳的速度相当吗？

2、自然界的二氧化碳含量恒定吗？

3、二氧化碳含量上升会带来什么问题？

4、二氧化碳含量上升对人类也有好处吗？

设问引入： 二氧化碳对人有毒吗？

学生阅读： 课本表2—5

学生交流：在教室里学习时，为什么要保持教室通风？

课后探究：如何检测二氧化碳含量是否过高呢？我们下节课交流。

第二课时：二氧化碳的性质

直接引入：这节课，我们来学氧化碳的性质

教师提问： 通过预习，结合生活经验，你已经知道了二氧化碳的那些性质？

问题汇总：（教师在黑板上列出同学们的回答）

教师提问： 同学们对其中的那些问题感兴趣？

明确探究的问题

探究1：如何用实验说明二氧化碳的密度比空气的密度大？

拟备实验：1、简易天平测量法。2、气球法（注意比较）。3、倾倒法。

探究2：如何知道二氧化碳溶于水？

拟备实验：1、向装满二氧化碳的塑料汽水瓶中到入半瓶水，盖紧、震荡。

2、向装满二氧化碳的集气瓶中到入半瓶水，盖紧、震荡、倒立。

探究3： 二氧化碳与石灰水的反应。

拟备实验：如何简易得到二氧化碳？向石灰水中吹二氧化碳。

探究4：能见到二氧化碳的固体干冰吗？

拟备实验：用液态二氧化碳灭火器制干冰。

探究5： 二氧化碳与水反应吗？

拟备实验：1、水与石蕊试液的反应。2、向石蕊试液中吹气。3、向石蕊试液中加入溶有

二氧化碳的水。

质疑： 让石蕊试液变红的物质是什么呢？

提供信息：用一组酸分别与石蕊试液作用。

归纳： 酸让石蕊变红。

提供信息：二氧化碳不是酸，酸从何来？

学生阅读，讲解归纳。

学生实验：加热变红的石蕊试液。

讨论讲解：石蕊试液又变色的原因。

整理归纳：二氧化碳的性质

介绍： 化合反应与分解反应。

学生举例：说出你知道的化合反应与分解反应实例。

留疑： 教材46页第5题。

第三课时：二氧化碳的实验制法

复习引入：1、二氧化碳的物理性质。2、二氧化碳的化学性质。3、板演反应式。

教师提问：如何在实验条件下得到二氧化碳？

演示实验：碳酸钙与稀盐酸反应。

教师提问：如何才知道所得气体就是二氧化碳呢？

演示实验：用石灰水检验所得气体。

讲解板书：反应的文字表达式

学生交流；书中42页与43页产生氧气的装置有何不同？

集中讨论：1、铁架台的作用是什么？2、反应容器的区别是什么/

3、用分液漏斗的好处是什么？4、如果用长颈漏斗代替分液漏斗，行吗？

5、如何检验二氧化碳何时收集满？

演示实验：制取二氧化碳。

归纳整理：实验室收集气体的常见方法及一些注意事项。

篇2

[关键词]二氧化碳 能源强度 产业结构

中图分类号：X32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0146-01

引言

二氧化碳气体的排放是全球关注的重大环境问题，他直接导致了全球气候的变暖，严重影响着地球的环境，破坏生态平衡。为了应对全球变暖的问题，我国在2009年的常务委员会中结合当前我国二氧化碳的排放状况，给出了未来的排放指标。指标要求在2020年的时候总排放量要比2009年下降40%。这就要求各地政府要充分做好优化二氧化碳排放的工作，实现二氧化碳的排放目标。根据调查显示，我国在1952年到2011年间，制造企业的增长速度由原来的19%增加到40%上升了21个百分点。制造企业是我国最大的能源消耗企业，因此要想降低二氧化碳的排放就必须控制好我国制造业能源消耗量。根据2008年的ipcc的第5次评估报告显示，我国的二氧化碳排放主要是由于化工燃料的燃烧，根据调查显示，我国的化石燃料燃烧所产生的二氧化碳排放量达到全国总排放量的90%多。

一、 研究方法与数据来源

本篇文章是用“转换份额分析”（Shift--shareAnalysis）的模式对制造业二氧化碳的排放数据进行分解。

根据以上的公式我们可以看出影响制造业二氧化碳排放指标变化的因素主要可以分为7个。（1）技术进步因素。它主要是反映了制造业个行业的能源消耗变化对制造业二氧化碳排放量的影响。这种影响主要是基于制造业的产品工艺的不同。所以制造业应该努力提高自己产品的生产工艺，开发研究新的产品，让单位产品在能源消耗上发生变化，这样就能做到节能减排的效果。（2）行业结构的变化。它主要是反应制造业各个行业的产品结构对二氧化碳排放强度的影响。这种影响主要是外部环境以及内部生产调整的影响。（3）能源结构效应。他主要是指制造业中由于生产使用的能源变化对二氧化碳排放的影响。（4）技术进步与行业结构相互影响的作用。是指由于技术的进步和产业结构的变动对二氧化碳排放强度的影响。（5）技术与能源结构的效应。我国制造产业的的技术不断改进和能源结构的不断调整对二氧化碳排放产生的影响。（6）行业结构与能源的相互效应。制造业行业结构的变动与能源变动的综合变动对二氧化碳排放的影响。（7）技术进步，行业结构与能源结构的相互作用。主要是针对这三者的结合对制造业二氧化碳排放的影响。

二、制造业二氧化碳排放强度变动总体效应分析

在1999到2009年这十年之间，技术的进步是影响二氧化碳排放强度的最大影响因素。接着是行业结构的变动，能源消耗的减少等因素。通过历年数据的分析我们不难看出各种因素影响对二氧化碳排放的影响比值，其实技术的进步使得二氧化碳的排放量减少了24%左右，行业结构的变动让二氧化碳减少19%左右，能源消耗的减少使得二氧化的排放量减少了10%左右。由此可见技术的创新和生产工艺的改良对制造业二氧化碳的排放量影响最大。由于制造行业中一般都是以煤炭作为主要的能源，因而能源结构的{整对制造业二氧化碳的排放影响也是极为重要的。

三、行业数据分析

在制造业各个行业的数据分析中我们不难看出对制造业技术进步影响最大的是金属的冶炼及锻压行业，技术进步与改良让整个行业中的二氧化碳排放量减少了30%多。紧着是非金属的矿物质制品和化学原料及化学制品企业，由于技术的改良和创新让二氧化碳的排放量减少了20%多。其原因是这些行业的产品创新和技术工艺的水平发展比较快，使得能源的消耗大量减少。还有一些行业的技术进步比较缓慢。如通信设备，计算机，纺织业，皮毛加工制造业以及木材的加工制造业等等，这些产业的技术进步对能源的消耗影响不大。所以这些行业的技术进步对整个行业中的二氧化碳排放强度影响较小。

在行业结构效应中，对制造业影响最大的是石油化工，炼焦，以及核燃料的加工。他们平均让二氧化碳的排放强度减少了42%。其次是化学原料及化工制品企业，他们的行业结构调整让二氧化碳的排放强度减少了33%。这些行业的结构调整使得二氧化碳的排放强度减少。但是制作行业中别的产业的行业调整对二氧化碳强度的排放影响甚微。甚至有些行业的调整没有让二氧化碳的排放强度减少却还在增加。比如黑色金属的冶炼及压延，交通运输设备的制造企业，医药制造企业，专用设备的制造企业等。由于这些行业的产出比重增加的速度大大超过了能源消耗的下降速度，所以对制造业二氧化碳的排放强度没有起到积极的影响。

结论

气候变暖是如今世界最为关注的问题之一，减少二氧化碳的排放，缩短气候变暖的程度已经变得刻不容缓。我国制造业是关系国民经济发展的支柱产业。由于我国的各种原因导致很多高能耗，高污染的企业技术得不到改善。根据本文的研究发现经济的增长和能源的消耗对制造企业的影响最大。

为了贯彻落实我国节能减排的政策，降低二氧化碳的排放强度，需要从二个方面入手，一方面要切实做好节能减排的具体措施。另一方面要密切关注整个制造行业的减排效果。在减排的手段方面要促进制造业的技术改进，让企业在优化生产技术的同时节约能源的消耗，以实现减排的目的。具体产业的变动对二氧化碳的排放影响比较小，还存在着很大的改良空间。可以多促进绿色制造，新兴制造业，大力开发可持续能源与再生能源。

参考文献

[1]李晶. 产业政策对产业结构变迁、二氧化碳排放的影响[D].山东大学，2014.

[2]郭杰. 中国碳减排政策分析与评估方法及应用研究[D].中国科学技术大学，2011.

篇3

一、肺换气

肺换气是指肺泡中的氧气进入肺泡壁毛细血管血液以及血液中的二氧化碳进入肺泡的过程。通过肺换气，含氧量少而含二氧化碳多的静脉血，转变为含氧量多而含二氧化碳少的动脉血。

肺换气是通过呼吸膜进行的，其动力是靠呼吸膜两边存在的气体分压差。氧从压力高的肺泡向压力低的血液运动，二氧化碳从压力高的血液向压力低的肺泡运动。气体分子从压力高处向压力低处运动的过程，称之为气体扩散。

气体扩散的速率与气体分压差、温度、扩散面积（呼吸膜面积）和溶解速度成正比，与扩散距离（呼吸膜厚度）和分子量的平方根成反比。综合考虑各因素，氧的扩散速率大约是二氧化碳的1/2，因此，临床上缺氧现象比二氧化碳潴留更为常见。

另外，肺通气与血液的比值也可以影响肺换气的效率。就整个肺来说，通气和血流比值，即每分钟肺泡通气量与每分钟肺血流量的比值。正常人安静状态下，每分钟肺泡通气量为4.21升，心排出量约为51升，通气/血流比值为0.84，此时，肺内气体交换效率最高。通气/血流比值增大或减小时，肺换气的效率均下降。

二、组织换气

组织换气是指血液中的氧与组织细胞产生的二氧化碳，进行交换的过程，也称为内呼吸。组织换气的原理与肺换气相同，氧和二氧化碳都是顺着压力差扩散的。在此过程中，组织细胞不断地消耗氧，而产生二氧化碳。所以，在日常生活中，任何原因，只要会减少输送氧气的量，都可发生组织缺氧现象。

三、气体在血液中的运输

氧和二氧化碳在血液中均通过物理溶解和化学结合两种形式运输。进入血液中的氧和二氧化碳首先溶解在血浆中，提高了气体分压，再发生化学结合；反之，氧和二氧化碳从血液释放时，也是溶解的先逸出，待气体分压下降后，呈化学结合气体再解离、释放出来。

血液中的氧和化学结合形式，主要是靠氧和血红蛋白的结合。氧与血红蛋白中的铁元素的结合是可逆的。在肺内，由于氧分压升高，氧与血红蛋白结合形成氧合血红蛋白，从而把氧运输到组织中。在组织内由于血氧分压降低，氧与血红蛋白解离并扩散进入细胞内，供细胞代谢所需要。

篇4

二氧化碳成了环境难以承受之重

生活在当代，相信很多人对每年不期而至的极端气候刻骨铭心，严寒与酷暑，飓风与海啸，干旱与洪涝，这些自然灾害破坏力惊人，造成的损失不可偌啤F涫嫡庖磺械淖锟祸首都与温室效应有关。所谓温室效应，是指大气中的水汽、二氧化碳、氧化亚氮、甲烷以及臭氧等气体，吸收和发射红外辐射，造成地表升温的效应。据研究，上述这些气体对太阳短波辐射吸收很少，而对大气长波辐射吸收很强，当空气中温室气体的含量增加，就会改变大气的热量平衡，从而影响地气系统的辐射平衡，导致大气低层和地表的平均温度上升，从而对全球气候的变化造成直接影响。

在温室气体中，二氧化碳虽然占比约0.031%，在空气成分中排名第三，但是却对温室效应贡献了30%的力量。所以，研究和控制温室效应，二氧化碳是首要目标。而化石燃料的燃烧和其他相关的人类活动，每年向大气中排放二氧化碳300亿吨，如果从工业革命开始算起，200多年间排放到大气中的二氧化碳，已经累计高达3000亿吨，浓度达到了80万年来最高水平。根据全球气温监测数据可知，从20世纪50年代开始，约有50%以上的地表气温升高，而温室气体在1951年到2010年的60年中，为地表温度上升贡献了0.5℃～1.1℃。二氧化碳与温室效应的密切相关度，让这种气体成了环境的不可承受之重。

要想应对温室效应，必须将全球大气中二氧化碳浓度的准确数据和未来变化情况了然于心，也就是说，最好有一幅全球二氧化碳浓度分布图，才能对症下药。想法虽然很好，然而，要想绘制这张图的难度却超出了我们的想象。原因为何？那就是以前的监测手段比较落后，无法获得全球大气中二氧化碳浓度的全面而准确的数据。

世界各国的科学家为了获取大气中二氧化碳的浓度数据也是绞尽了脑汁，目前，通行的检测方法一共有3种，分别是地基、空基和星载模式（卫星遥感模式）。

所谓“地基”检测模式，就是在地面建立多个观测站，观测和记录二氧化碳浓度。这种方法发端于1957年，由美国科学家查尔斯・基林在夏威夷的莫纳罗亚山上，建立起全球首个大气二氧化碳浓度监测站，开启了全球二氧化碳监测的先河。如今这项工作是由美国国家海洋和大气管理局的地球系统研究实验室承担，具体而言是由美国阿拉斯加州的巴罗天文台、夏威夷的莫纳罗亚天文台、萨摩亚群岛天文台和南极洲上的天文台共同承担检测大气中不同气体成分变化情况的任务，同时，还承担全球气体采样网络、提供大气中二氧化碳空间变化情况的任务。目前，全球设置二氧化碳地面观测点300多个，大部分位于美国和欧洲，对于美国和欧洲之外的广袤地区，包括海洋和沙漠，因缺乏站点，无法做到有效监测。

而“空基”二氧化碳检测方法，是利用飞机在科学家们指定的区域内进行观测，精度可达0.1ppm～0.2ppm。如今的美国飞机参与了多个项目的空基测量，而日本的空基测量则是利用商用飞机飞往澳大利亚、夏威夷、欧洲、北美和亚洲等国的机会，在飞机上搭载探测仪器进行温室气体的测量。除了利用飞机之外，热气球也是在大气底层中开展空基测量的好帮手。

然而，地基和空基测量方法都存在明显的局限性。比如地基测量技术存在空间覆盖度低、容易受到沙漠和高山等地形条件影响的问题，且地面观测基站的维护成本较高，无法获取大范围的二氧化碳浓度信息。而空基测量技术只有依托飞机和热气球等交通工具才能实施，也很容易受到恶劣气候的影响，同时飞机和热气球的航线也是固定的，使得二氧化碳测量范围狭窄，只能获取局部二氧化碳浓度数据，尚不能完成对全球大气中温室气体的浓度测量，更遑论绘制全球二氧化碳浓度分布图了。而此时，第三种办法就派上用场了，那就是“星载（卫星遥感）检测技术”。

二氧化碳星载检测技术的先行者

星载检测技术会脱颖而出，力压群芳，究竟靠的是哪些压倒性的优势呢？

原来，星载检测技术是通过卫星平台，对地球大气层中的二氧化碳进行浓度检测，绘制全球二氧化碳的浓度图，为科学家们研究气候变化产生的影响提供数据支持。这个卫星平台就是我们俗称的“碳卫星”，即全球二氧化碳监测科学实验卫星。它可以实时捕捉大气的二氧化碳浓度，具有统一、连续、覆盖范围厂的优势。

然而，星载检测技术虽然很高端，能够对全球大气的变化进行监测，但是也注定了这种技术实现难度之大。难到何种程度？全球目前只有日本、美国和中国掌握了这项技术。其中，美国和日本是星载技术的开拓者，采用的技术均基于“日光反射式被动探测原理”，即利用卫星上的望远镜，收集穿越大气层后由地表反射的太阳光，当反射光进入光学系统之后，对其二氧化碳的吸收光谱进行分析，进而得到全球二氧化碳的分布图。

美国的碳卫星OCO由美国加州理工大学喷气推进实验室负责研制，这是美国国家航空航天局（NASA）地球系统科学开发计划的重要组成部分。这颗碳卫星号称是测量大气中的二氧化碳浓度空间分辨率最高、测量数据最精准的卫星，卫星的测量采样率每天高达50万～100万次；视场分辨率为3平方千米，这里所说的“视场”，指的是卫星摄像头能够观察到的最大范围，视场越大，观测范围就越宽；卫星的二氧化碳光谱分辨率为20000，精度高达1ppm+2ppm。

美国发射碳卫星一波三折，2009年第一颗碳卫星OCO的发射，因为整流罩未能与第三级火箭分离，发射失败，卫星坠毁，星载技术遭受巨大挫折。随后，美国继续研制了碳卫星OCO-2，一直拖延到2014年才发射成功，总造价高达4.68亿美元。

相比之下，日本的第一颗碳卫星GOSAT发射就顺利得多，这颗卫星是日本宇宙航空研究开发机构、日本环境部和日本国家环境研究院联合研发而成的，搭载1台傅里叶变换光谱仪，用于探测二氧化碳和甲烷浓度，还搭载1台云（气）溶胶探测仪，用于提高温室气体观测精确度。它于2009年1月23日发射成功，至今服役7年时间，已经快要达到设计年限。

我国的TANSAT碳卫星后来居上

美日两国发射的碳卫星为全球范围内监测大气中的二氧化碳浓度作出了开创性贡献，这是毋庸置疑的。然而，不管是美国发射的OCO碳卫星，还是日本发射的GOSAT碳卫星，都存在技术上的不完美之处。就拿日本的GOSAT碳卫星而言，它每天的有效观测点只有300多个，相当于在地球的几十万平方千米范围内只有一个观测点，并且最小只能探测到10千米范围内大气中二氧化碳的平均值，测量精度和范围都不是太高。

鉴于美日两国碳卫星技术的不完美，我国的科学家们对自主研发的TANSAT碳卫星进行了20多项关键技术攻关，克服了重重困难，终于让卫星的技术水平上了一个台阶。2016年12月22日，在酒泉卫星发射中心，TANSAT碳卫星被成功发射。

我国发射的碳卫星的全称叫“全球二氧化碳监测科学试验卫星”，质量为620千克，在距地700千米的太阳同步轨道上运行，装有高光谱二氧化碳探测仪和多谱段云（气）溶胶探测仪，用来获取全球包括我国重点地区大气中二氧化碳浓度分布图，测量精度为1ppm～4ppm，达到了国际先进水平。

与日本的碳卫星相比，我国碳卫星的扫描宽度是20千米，是日本卫星的两倍，同时有效采样点数也比日本卫星高出10倍以上。碳卫星上专门搭载一台多谱段云（气）溶胶探测仪，这是美国的碳卫星没有的，这台仪器非常重要，可以在观测二氧化碳的同时，对大气中的气溶胶进行联合观测，主要是为了解决二氧化碳监测的噪音干扰问题。

TANSAT碳卫星的关键技术

我国的TANSAT碳卫星研发开始于2011年，其研发的核心动力，是为了打破国外的技术垄断，掌握更多的话语权，同时为应对全球气温变暖献计献策，最终做到资源共享，为全人类的福祉作出贡献。2011年，国家启动实施863计划“十二五”重大项目“全球二氧化碳监测科学试验卫星与应用示范”研究，由中科院国家空间科学中心负责工程总体组织实施，中科院微小卫星创新研究院负责卫星系统，中科院长春光学精密机械与物理研究所研制有效d荷，中国气象局国家卫星气象中心负责地面数据接收处理与二氧化碳反演验证系统的研制、建设和运行。

我国TANSAT碳卫星装载的高光谱二氧化碳探测仪有2000多个通道，光谱解析度极高。它的工作原理是，大气在太阳光照射下，二氧化碳分子会呈现光谱吸收特性，碳卫星通过精细测量二氧化碳的光谱吸收线，就可以反演出大气二氧化碳浓度。卫星每隔16天可完成一次地球二氧化碳测绘，从而能测量地面2平方千米范围内的二氧化碳浓度。

当碳卫星采集到原始数据后，通过设置在地面的应用系统，对卫星观测资料进行接收、汇集和加工处理。碳卫星观测完成的全球大气二氧化碳浓度的原始数据，将被传送汇集至中国气象局国家卫星气象中心，研究人员再将数据进行定位、光谱定标和辐射定标处理，产生高精度的高光谱分辨率辐射信号。随后，结合地面监测站的历史数据，再对信号进行反演，最终得到精度在]ppm～4ppm的全球二氧化碳浓度数据。

由于碳卫星的技术难度高，我国的科学家们几经周折，才攻克了最关键的200毫米×200毫米的大面积衍射光栅技术和光谱仪器的定标技术。其中大面积衍射光栅技术由中科院长春光机所研制成功，观测精度达到了原子级别，可以对二氧化碳的吸收光谱进行细分，能够探测2.06微米、1.6微米、0.76微米三个大气吸收光谱通道，最高分辨率达到0.04纳米，如此高的分辨率也创造了国内光谱仪器的最高纪录。

另外，TANSAT碳卫星毕竟在真空中运行，时间一长，搭载的测量设备就会因为部件老化和温度不断变化等原因，影响到测量仪器的精度，此时，必须采用定标技术对测量仪器进行精调，才能保障卫星的正常工作。而光学遥感定标技术，也是光谱仪器最终实现精度的关键技术，这种定标系统就犹如一杆秤的刻度，刻度越精准，测量精度越高。

篇5

本单元是继空气、氧气和水以后，学习的又一个元素及其化合物知识单元，其学习是在学生具备了一定的化学基本概念和基本技能之后深入、细致的研究具体物质，内容紧密联系社会和高新科技，可以冲淡学生在学习物质构成以及元素符号、化学式、化学方程式等化学用语中产生的枯燥感。加之本单元的实验贴近学生生活实际、重视学科间的联系、注重探究能力培养，可以有效地恢复学生在第四、第五单元学习中受到影响的学习化学的兴趣。学习碳及其氧化物的性质以及它们之间的衍变关系，为以后学习燃料及其利用、酸和碱、盐和化肥等单元的内容打下一定基础。

本单元的重点在碳及碳的氧化物的性质；实验室中制取二氧化碳的装置；引导学生以发展的观点看待碳的单质；培养学生关注社会和环境的责任感。难点在于探究实验室中制取二氧化碳的装置。为了突破重点和难点在我的实际教学中我着手从以下的几点出发：

1.引导学生弄清物质的结构与性质、性质与制法、性质与用途之间的关系。让学生知道其实在此之前我们已经初步认识了这四者的关系如在学习氧气和氢气的制取时就是从性质出发引出它们的制法和收集方法；性质与用途之间我们最先认识氧气具有助燃性和氧化性因此在实验和实际生活中可用氧气来帮助其他物质燃烧也知道物质生锈和腐烂都是氧气惹的祸等。学习第六单元可充分利用教材中的图片，让学生比较不同碳单质的结构与性质的关系，树立结构决定性质的观念。在实验室制取二氧化碳的研究与实践中让学生从反应物的状态、反应条件等方面比较、选择气体发生装置，从气体密度、溶解性等方面比较、选择气体收集装置，列表比较、分析二氧化碳和氧气、氢气制取实验及相关性质，使学生认识物质性质决定制法。通过不同碳单质的性质与用途，二氧化碳、一氧化碳性质与用途的讨论、归纳，使学生理解物质性质决定用途。

2.为了让学生很好的掌握实验室制取二氧化碳这部分知识我组织好实验室制取二氧化碳的活动与探究。这种探究与质量守恒定律的探究有所不同，是由实验室具体条件设备出发，围绕药品、原理、装置、收集、检验这一主线来进行的探究，药品可增加Na2CO3和HCl，学生通过直观的实验现象分析出选择石灰石和稀盐酸的原因，同时为后面灭火机反应原理的学习埋下伏笔。探究学习中要坚持创设探究情境、提出探究问题、营造探究氛围、亲历探究过程、启迪探究思维、体现探究价值的设计思路，使学生通过探究学习体验科学研究的方法和途径，培养学生的科学态度和科学思维品质。

篇6

教学目标

知识目标

使学生了解在实验室中制取气体的方法和设计思路的基础上，研讨二氧化碳的实验室制法；

通过讨论，掌握实验室制取二氧化碳的药品和反应原理；

通过实验探究，学会设计实验室制取二氧化碳的装置；

能力目标

通过实验室制取二氧化碳的药品和装置的探究，逐步提高学生的探究能力；

通过小组合作，培养学生合作能力、表达能力；

通过探究实验室制取二氧化碳的装置，培养学生实验室制取气体装置的设计思路；

通过筛选二氧化碳的实验室制法，发展观察能力并提高学生分析和解决实际问题的能力。

情感目标

在探究中，使学生体验合作、发现的乐趣；

在设计实验装置过程中，培养学生创新精神、实践能力，以及严谨求实的科学态度。

教学建议

课堂引入指导

方法一：引导学生复习到目前为止学生已经掌握的可以得到二氧化碳气的方法，逐一筛选出适合实验室制备二氧化碳的方法，让学生在教师的带领下学会选择，学会判断，从中真正体现学生是学习的主体，实验学生的主动学习。

方法二：从实验室制气的要求入手，讲清楚原则，让学生自己总结，思考到底实验室中用什么方法来制备二氧化碳。

方法三：单刀直入先讲实验室中制二氧化碳的原理，让学生思考，实验室选择这种方法的依据是什么？通过对比突出该方法的优越性，总结出实验室制气的原则。

知识讲解指导

注意讲解时的条理性，使学生明白实验室制二氧化碳的原理、装置；检验方法；让部分学生清楚选择该方法的原因和实验室制气方法选择的依据。

注意理论与实验的结合，避免过于枯燥或过于浅显，缺乏理论高度。

联系实际，讲二氧化碳灭火器的原理，适用范围，必要时也可讲解常用灭火器的使用方法。

关于二氧化碳的实验室制法的教材分析

本节课在全书乃至整个化学学习过程中，所占有的地位十分重要。它是培养学生在实验室中制取某种气体时，药品的选择、装置的设计、实验的方法等思路的最佳素材。上好此节课对学生今后学习元素化合物知识、化学基本实验及实验探究能力都有深远的影响。

本节知识的学习比较容易，学生在前面学习元素化合物的基础上经过讨论便可解决。本节学习的重点是能力训练。学生在前面学习的氧气、氢气的实验室制法，具备了一些气体制备的实践经验，各项实验技术也已经具备，此时，在课堂教学中体现学生主体，让学生真正参与到教学过程中来正是时机。教师提出探究问题、引发学生思考；通过小组合作，设计方案、表达交流、实施方案、总结表达等环节完成整个探究。

关于二氧化碳的实验室制法的教学建议

为了完成对学生探究能力的培养，设计2课时完成此节教学；

本节是典型的探究学习模式。其中有两个探究：制备药品的探究（快、易）、制取装置的探究（重点、慢）。

讲授过程指导

二氧化碳的实验室制法可结合实验六二氧化碳的制取和性质进行边讲边实验。

注意运用讨论法，充分调动学生积极性。可适当与氧气、氮气的实验室制法进行对比；结合装置讲解制二氧化碳装置与制氢装置的区别与联系（均是固液反应不需加热制气）；结合二氧化碳气的性质，讲解二氧化碳气的检验和验满方法。

课程结束指导

复习实验室制二氧化碳原理、装置及验满方法。

布置学生进行家庭实验，用醋酸和鸡蛋壳或水垢制二氧化碳。

布置作业，注意计算和装置图两方面的内容。

教学设计方案一

教学过程：

【引言】

二氧化碳是一种有广泛用途的气体，实验室中如何制取二氧化碳呢？想一想到目前为止，你知道多少种能够制得二氧化碳的方法。

（学生讨论，并列举学过的可以得到二氧化碳的方法。教师在黑板上逐一记录）

1.碱式碳酸铜热分解

2.蜡烛燃烧

3.木炭燃烧

4.石墨等碳单质在氧气中燃烧

5.木炭还原氧化铜

6.碳在高温下还原氧化铁

7.碳酸受热分解

8.人或动物的呼吸

9.高温煅烧石灰石……

引导学生讨论作为实验室制法的条件是：

1.制取应简便迅速；

2.所制得的气体纯度高，符合演示实验的需要；

3.操作简单、安全，易于实现。

学生评价每一种制得二氧化碳的方法是否可以作为二氧化碳的实验室制法。

【板书】第四节二氧化碳的实验室制法

【小结】以上方法都不能作为二氧化碳的实验室制法。

【讲解】经过不断研究改进，实验室中常用石灰石或大理石与盐酸反应来制备二氧化碳。

【板书】一反应原理

1.试剂石灰石或大理石盐酸

【讲解】碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙和碳酸，碳酸不稳定，分解生成二氧化碳和水，故最终产物为氯化钙、水和二氧化碳。

【板书】2.原理：

CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2

【提问】可不可以用稀硫酸与石灰石或大理石来制取二氧化碳？

【演示】在两个表面皿中分别放有大小一样的石灰石各一块，一支试管中加入稀盐酸、一支试管中加入稀硫酸。（让学生观察到开始都有二氧化碳生成，随后加入硫酸的试管，反应速率越来越慢，最后停止。）

【结论】不能用硫酸与石灰石或大理石来制取二氧化碳。

【讲解】为了收集到二氧化碳需要什么样的装置来制备二氧化碳呢？反应条件反应物的状态等对实验装置有较大的影响。碳酸钙是块状固体，盐酸是液体，且反应进行时不需要加热，根据这些特点，我们可以选择什么样的反应装置呢？（必要时教师可以讲解制氧气、氢气的装置特点）

【板书】二、反应装置：

（学生回答、教师归纳）

【讲解】因为实验室制取二氧化碳和实验室制取氢气的反应药品状态，反应条件类似，故可以采用相似的装置来制取。用投影显示制氢气和制二氧化碳的装置图

【讨论】

1.长颈漏斗是否可用普通漏斗代替？

2.锥形瓶可否用其他仪器来代替？

3.根据二氧化碳的性质，可以采用什么方法收集二氧化碳？

4.如何检验二氧化碳是否收集满？

（学生讨论、回答，然后教师实验演示、讲解）

【演示】用普通漏斗代替长颈漏斗，结果没有在集气瓶中收集到二氧化碳。

【讲解】

1．因为普通漏斗颈太短，产生的二氧化碳气会从漏斗处逸出。长颈漏斗下端管口在液面下被液体封住，气体不会从长颈漏斗处逸出。

2．锥形瓶可以用广口瓶、大试管等玻璃仪器代替。

3．气体收集方法主要取决于气体的密度和气体在水中的溶解性。因二氧化碳可溶于水生成碳酸，故不宜用排水法收集。二氧化碳比空气重，所以常采用集气瓶口向上排气法收集。

4．可以根据二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧的性质，可以将燃着的木条放在集气瓶口，如火焰熄灭，则说明二氧化碳已收集满。

【板书】三收集方法：向上排气法

验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，火焰熄灭，已经收集满。

【板书】四、实验室制取二氧化碳

【演示】制取并验证二氧化碳气体。

【提问】怎样证明生成的气体是二氧化碳？

（将气体通入澄清石灰水中变浑浊）

【讲解】上一节学过二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，可以用来灭火，如液态二氧化碳灭火器。还有其它一些二氧化碳型灭火器。

【录像】各种二氧化碳型灭火器介绍

【演示】灭火器原理实验。

常用二氧化碳灭火器主要有：

（1）泡沫灭火器（2）干粉灭火器（3）液态二氧化碳灭火器

【小结】通过已学习过的氧气、氢气、二氧化碳的实验室制取，归纳出气体实验室制取的设计思路及方法，必须明确制取气体的顺序是：

1.了解实验室制取气体所需药品及相应的化学反应方程式。

篇7

【关键词】二氧化碳；驱油机理；影响因素

1 背景及意义

目前世界上大部分油田采用注水开发，面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题，对此，国外近年来大力开展二氧化碳驱油[1-4]提高采收率技术的研发和应用。这项技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。该技术不仅仅适用于常规油藏，还适用于低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率。

将二氧化碳注入能量衰竭的油层，可提高油气田采收率，已成为世界许多国家石油开采业的共识。二氧化碳纯度在90%以上即可用于提高采油率。二氧化碳在地层内溶于水后，可使水的黏度增加20%～30%。二氧化碳溶于油后，使原油体积膨胀，黏度降低30%～80%，油水界面张力降低，有利于增加采油速度，提高洗油效率和收集残余油。

2 二氧化碳的驱油方式

二氧化碳的特性众所周知，利用其特性可以有多种有效的驱油方式。

2.1 CO2混相驱

混相驱油是在地层高退条件下，油中的轻质烃类分子被CO2提取到气相中来，形成富含烃类的气相和溶解了CO2的原油的液相两种状态。当压力达到足够高时，CO2把原油中的轻质和中间组分提取后，原油溶解沥青、石蜡的能力下降，这些重质成分将会从原油中析出，残留在原地，原油粘度大幅度下降，从而达到混相驱的目的。混相驱油效率很高，条件允许时，可以使排驱剂所到之处的原油百分之百的采出。

CO2混相驱对开采下面几类油藏具有更重要的意义。

（1）水驱效果差的低渗透油藏；

（2）水驱完全枯竭的砂岩油藏；

（3）接近开采经济极限的深层、轻质油藏；

（4）利用CO2重力稳定混相驱开采多盐丘油藏。

2.2 CO2非混相驱

CO2非混相驱的主要采油机理是降低原油的粘度，使原油体积膨胀，减小界面张力，对原油中轻烃汽化和油提。当地层及其中流体的性质决定油藏不能采用混相驱时，利用CO2非混相驱的开采机理，也能达到提高原油采收率的目的，主要应用包括：

（1）可用CO2来恢复枯竭油藏的压力。虽然与水相比，恢复压力所用的时间要长得多，但由于油藏中存在的游离气相将分散CO2，使之接触到比混相驱更多的地下原油，从而使波及效率增大。特别是对于低渗透油藏，在不能以经济速度注水或驱替溶剂段塞来提高油藏的压力时，采用注CO2，就可能办到，因为低渗透性油层对注入CO2这类低粘度流体的阻力很小。

（2）重力稳定非混相驱替。用于开采高倾角、垂向渗透率高的油藏。

（3）重油CO2驱，可以改善重油的流度，从面改善水驱效率。

（4）应用CO2驱开采高粘度原油。

2.3 单井非混相CO2“吞吐”开采技术

这种单井开采方案通常适用那些在经济上不可能打许多井的小油藏，强烈水驱的块状油藏也可使用。该方法的一般过程是把大量的CO2注入到生产井底，然后关井几个星期，让CO2渗入到油层，然后，重新开井生产。采油机理主要是原油体积膨胀、粘度降低以及烃抽提和相对渗透率效应；在倾斜油层中，尽管油井打在不太有利的位置，利用这种技术回采倾斜油层顶部的残余油也是可能的。

CO2吞吐增产措施相对来说具有投资低、返本快的特点，有获得广泛应用的可能性。

3 二氧化碳驱油因素分析

二氧化碳是怎样驱油的呢？将二氧化碳从地下采出来，然后再注入油层，它与油层“亲密接触”后，就产生四种作用。一是降低原油黏度。二是能使原油体积膨胀10%至40%。这样能让一部分不流动的残余油动起来，抽油机就能让原油“走出”地面了。三是可降低油水界面张力，把黏在岩壁上的原油洗下来，从而提高了采收率。四是能解堵及改善油水黏度比。这样就减弱了“水窜”，减少了无效循环，进而提高了水驱效果。

同事，影响CO2驱油效果的因素很多，主要分为储层参数、地层流体性质以及注气方式三大类。其中，储层参数主要包括油藏的非均质性、油层厚度、渗透率性等，流体性质主要包括原油粘度及原油密度等。

3.1 储层特征影响因素分析

3.1.1 渗透率、平面非均质性影响

低渗透率可提供充分的混相条件，减少重力分离，渗透率太高容易导致早期气窜，从而造成较低的驱油效率。随着非均质性的增强，采收率变小。因为非均质油藏中，注入的CO2优先进入高渗透层，导致当低渗透层中的原油尚未被完全驱扫时，CO2已从高渗透层突入到生产井中，产生粘性指，从而使驱油效率降低。因此，储层岩石的非均质性越小越好。

3.1.2 垂向横向渗透率比值Kv/Kh的影响

随着Kv/Kh的增大，采收率有所下降。随着纵横向渗透率比值的增大，浮力的作用加剧，层间矛盾更加突出。

3.2 流体性质影响因素分析

3.2.1 浮力、重力影响因素

在油藏中由于密度差引起溶剂超覆原油而产生流动。二氧化碳气体在驱替前缘向油藏上部移动，在上部与油形成混相，驱替效率较高。在油藏下部，驱替效率明显比上部低。

随着原油密度的增大，其采收率减小，变小的主要原因为由于油气密度差越大，浮力作用越明显，二氧化碳气体越容易沿着油层的顶部流动，气体突破的时间就越短，大大降低了二氧化碳气体的体积波及系数，导致采收率下降。

3.2.2 扩散、弥散作用

混相流体的混合作用有分子扩散、微观对流弥散、宏观弥散三种机理。随着横向扩散系数的增大，其采收率也在增大，变大的主要原因为考虑了扩散的影响，二氧化碳气体分子扩散作用、对流弥散作用延迟二氧化碳的突破时间。使二氧化碳向周围迁移，减缓了二氧化碳向生产井的推进，提高了波及系数，因而可获得较高的采收率；在不考虑分子扩散作用情况下，二氧化碳向生产井推进较快，波及效率较低，从而使二氧化碳较早突破，生产井二氧化碳的含量很快上升，所获得的采收率偏低。

4 总结

随着工业和人类生活过程中产生的温室气体CO2排放量日益增加，人类生存的环境面临着越来越严重的威胁。将CO2气体注入油藏不仅可以提高原油采收率，解决能源不足问题，而且还能解决CO2的排放问题。本文着重介绍了CO2驱油机理，CO2驱油方式及影响因素分析。随着技术的发展和应用范围的扩大，二氧化碳将成为我国改善油田开发效果、提高原油采收率的重要资源。

【参考文献】

[1]陈志超，李刚，尚小东，伊艳梅.CO2驱提高采收率国内外发展应用情况[J].内蒙古石油化工，2009，34（9）：256-268.

[2]苏玉亮，编.油藏驱替机理[M].北京：石油工业出版社，2009.

篇8

关键词：初中化学；智慧教育；教学案例

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2015）21-0057-04

初中化学学科智慧教育内涵及要求

初中化学是一门实验类探究学科，强调基于问题的认识活动，学生寻求信息和理解事物的一般过程具有过程性和实践性等特点。可如今，初中化学教师在教学中更多关注的是化学知识概念、公式的传授和记忆，很少精心设计认识活动的过程和方法，完全忽视了学生的智慧培养，与课程强调的教育理念背道而驰。在学习过程中，学生逐渐丧失了学习兴趣，只知道运用原理概念做题，缺乏情境问题分析能力，无法找到解决问题的相应策略，变成了机械的知识“接收器”。

为培养学生的探究及创新能力，让初中化学教育“智慧”起来，我们需要对初中化学课堂提出新的要求：首先，教师要拥有智慧教育理念，改变传统的价值取向，不能一味地注重分数，要更多关注学生智慧能力的培养。其次，教师要从学生角度出发，创建智慧的学习资源，构建智慧的学习环境，培养学生的化学思维，而化学思维能力的培养虽然要以学科知识学习为基础，但又要与学科知识点有本质区别，即需要长时间、过程性、实践性的训练，教师要花费时间去设计认识活动和方法，准备探究实验，培养化学思维。最后，在智慧教育的课堂上，教师要把课堂还给学生，充分发挥学生的主体地位，鼓励学生大胆质疑，自主创设情境解决问题，提高学生将化学知识转化成解决问题的能力，实现真正意义上的智慧学习。

信息技术支撑下的智慧学习环境

初中化学智慧教育离不开智慧的学习环境，而智慧学习环境的构建则需要信息技术产品的有效支撑。交互式电子白板、信息化教学平台、电子书包等都是新兴的资源工具，笔者提供的教学案例主要是在电子书包和微视频环境下促成的智慧教育教学。

电子书包即利用信息化设备进行教学的便携式终端，拥有丰富而又有针对性的学习资源，能够为学生提供更多的学习机会，凸显学生的主体地位。电子书包能够提供答疑检测，在实验探究过程中，教师可以及时了解学生的化学实验探究进程，并有针对性地给予指导和帮助，同时，它所提供的协作交流功能能够真正满足学生讨论学习的需求，激发学生的交流协作兴趣，提高他们的化学学习效率。

微课以视频化的形式传递知识，能够激发学生的学习兴趣，满足其个性化需求。本案例中，教师在课前将二氧化碳制取的微课视频提供给学生，学生可以独立观看视频，激发其自主探究思考，并完成课前新知预习。

案例设计

《二氧化碳制取的研究》教学设计

1.教学内容分析

本节课是人教版初中化学第六单元第二课的内容，是本单元的核心知识，是培养学生在实验室中制取某种气体时药品的选择、装置的设计、实验的方法等思路的最佳素材，对今后学习元素化合物知识、化学基本实验及实验探究能力培养都有深远的影响。通过对制取二氧化碳装置的探究，学生能够归纳延伸出实验室制取气体的思路和方法，为今后研究其他气体的制法提供了科学依据。另外，“二氧化碳的制取和性质”是新版教材内容标准中规定必须安排和组织学生完成的基本化学实验之一，因此本节课的学习对今后学生进行分组实验提供了有力保证。

2.教学对象分析

学生已经在第二单元学习过氧气的实验室制法，具备一定的“气体的制备与收集”的实践经验。初步掌握了“根据药品选择发生装置，根据气体的相关性质选择收集装置”的实验技能与方法，懂得气体的收集方法与物理性质有关，因此本节课应注重知识的梳理与整合，为制取二氧化碳装置的探究指明方向。

3.教学目标制定

知识与技能目标：掌握实验室制取二氧化碳的反应原理；掌握实验室制取二氧化碳的收集方法和检验方法；了解实验室制取气体的发生装置和收集装置的确定依据；能设计并组装实验室制取二氧化碳的装置。

过程与方法目标：通过对实验室制取二氧化碳的探究，逐步分析出制取二氧化碳的理想药品及实验装置，培养创新的意识；通过对实验室制取氧气的思路和方法的复习，初步确定实验室制取气体的一般思路和方法；通过对实验室制取二氧化碳的探究过程的体验、反思，培养多角度、多层次地观察和分析问题的能力。

情感态度与价值观目标：通过实验、问题的讨论，培养求实、创新、合作的科学品质；通过教师与学生、学生与学生之间的合作、研究性学习，体验探究成功的乐趣，激发求知欲，形成持续不断的学习兴趣。

4.教学重难点

重点：实验室制取二氧化碳的反应原理、实验装置的确定及气体制取的一般思路和方法。

难点：实验室制取二氧化碳的实验装置探究。

5.教学方法及整合点

教学方法：利用信息技术的仿真功能模拟不同物质制取二氧化碳的反应现象及反应原理；再现学习过的实验过程；模拟演示实验过程中错误操作带来的不良后果，直观再现实验情境，帮助学生温习氧气制取时的注意事项；构建虚拟实验环境，提供多种实验器材，学生可根据实验方案灵活设计并组装实验装置，帮助学生完成探究活动。

整合点：不易理解、微观现象无法展现；实验现象观察困难，实验步骤不易规范；课时影响，无法或没有必要重新再做氧气实验室制取实验；部分学校受实验条件影响，难以保证每位学生人手一套齐全的实验器材。

6.教学模式

翻转课堂教学模式的运用，弱化了教师的主导地位，充分地调动了学生的主动性，培养学生自主学习意识的同时大大提高了课堂教学效率。

7.教学环境

在多媒体教室借助网络，利用平台和电子书包将课前学习和课堂学习贯穿起来，极大地调动了学生学习的主动性。

8.教学过程

课前：

①教师以微课的形式将生石灰刷墙的相关视频放到电子书包平台上，创设情境，引入新知，让学生思考“为什么用生石灰刷完墙会变白变硬”。

设计意图：通过视频引入新知，从学生身边熟悉的灭火器入手，使化学与生活密切联系，让学生感知身边的化学物质二氧化碳。

②教师以微课的形式将判断实验室制取氧气的思路和方法的视频放到电子书包平台上，温故思新，讲授新知。

整合点：课时影响，无法或没有必要重新做氧气实验室制取实验；知识零散，缺乏系统整合。

设计意图：通过观看电子书包中氧气制取的虚拟实验动画，回顾知识点，同时引导学生思考实验室制取氧气时反应物的确定、发生装置及收集装置的选择、检验方法等步骤，使学生初步了解气体制取的一般思路和方法，进而进行本实验的探究活动。

课上：

①导入新课，明确学习目标。教师解释生石灰刷完墙会变白变硬的原因，并设疑。

师：请同学们思考在学过的化学反应中，哪些能生成二氧化碳？你能根据实验室制取气体的要求选择适宜的反应吗？

生：C+O2点燃CO2

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+ CO2

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+ CO2

CaCO3高温CaO+CO2

CuO+C高温2Cu+CO2

教师点拨：实验室通常用大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）与稀盐酸反应制取二氧化碳，即反应物为固液常温混合。

设疑：在实验室中应如何安全方便地制取二氧化碳呢？能否用碳酸钠粉末代替大理石或石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳呢？能否用稀硫酸或浓盐酸代替稀盐酸和大理石或石灰石反应制取二氧化碳呢？

②模拟实验。利用化学平台演示虚拟实验，四组对比（如图1）。

学生观察对比四个试管中气泡产生的快慢。试管Ⅰ产生气泡速率很快；试管Ⅱ产生气泡速率适中；试管Ⅲ产生气泡速率缓慢微弱并渐止；试管Ⅳ有白雾现象。

整合点：教材中直接给出实验室制取二氧化碳所用的药品，但当学生接触到其他能产生二氧化碳的药品时可能会混淆。该实验对反应药品的探究在常规实验下存在做不好、做不了、现象不明显等问题。而教师可以利用电子书包中平台演示虚拟实验的功能，将不能做的实验模拟出来，使学生直观了解到浓硫酸不能作为反应物的原因。

设计意图：通过对比实验，引导学生归纳在选择药品制取二氧化碳时应注意的事项，从而树立其从多角度、多层次观察分析、解决问题的意识。

③学生讨论。用大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）与稀盐酸反应制取二氧化碳，制得的气体是否较纯？反应条件是否容易满足？反应速率是否适中？并论述原由。

设计意图：启发学生思维，通过电子书包讨论区发散思维、实时交流，提高学生的学习兴趣和理解能力，调动学习积极性。

④实验装置的确定。教师引导学生思考问题：实验室制取氧气的实验装置由哪几部分组成？如何选择实验的发生装置及收集装置？确定气体发生装置和收集装置时应考虑哪些因素？氧气的检验方法是什么？学生思考后，教师讲解实验室中制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分，列出确定气体发生装置和收集装置时应考虑的因素（如图2），并引导学生完成表格（如右上表）。

最后教师总结，因为二氧化碳可溶于水，所以不能采用排水法收集。由于二氧化碳密度比空气大，所以可采用向上排空气法收集。

设计意图：比较氧气和二氧化碳的相关性质，使学生了解制备氧气与二氧化碳的发生装置和收集装置的异同。

⑤牛刀小试。学生可在实验器材中选择设计二氧化碳的实验装置，放入“器材购物车”中（如图3），组装好后汇报交流。

整合点：利用电子书包中信息化构建工具软件，对装置进行反复比较，构建出实验装置的几种可能，如有操作不当可保护学生安全，启发培养学生自主探究，在营造讨论的气氛的同时，充分培养了学生的创造思维能力。

设计意图：此环节是本节的重点，教师对学生设计中的突破性想法要及时鼓励，同时还要把握好探究的度，既不能对学生的创造思维置之不理，又不能操之过甚偏离了主题。引进日用品做化学仪器培养了学生对化学的亲近感。

⑥反馈学习。教师引导学生结合图4装置回答气体的实验室制法有关问题：

题1：写出图中带有标号仪器的名称：a试管；b长颈漏斗；c集气瓶。

题2：实验室制取气体时，选用A、D装置可制取并收集氧气；选用B、E装置可制取并收集氢气。

题3：实验室制取二氧化碳，应选择的发生装置是B，收集装置是D，选用该收集装置的理由是二氧化碳的密度比空气大且能溶于水。

题4：实验室制取二氧化碳常选用的药品是：石灰石或大理石和稀盐酸，选择上述药品的理由是反应速率适中，便于收集，写出实验室制取二氧化碳的化学方程式CaCO3+2HCl= CaCl2+H2O+CO2。

题5：汽车尾气中一氧化氮是一种大气污染物，它是一种无色气体，难溶于水，密度比空气略大（接近），在空气中能与氧气迅速反应生成红棕色的二氧化氮气体。根据以上信息，判断实验室中制取一氧化氮采用的收集装置是C。

整合点：电子书包对学生答题进行统计，显示答题情况，学生互动分析。教师对学生进行个性化指导。

设计意图：通过检测，了解学生对二氧化碳制取相关知识的掌握情况，针对存在的问题，教师给予点拨指导。

篇9

二氧化碳（CO2）是大气中的主要温室气体，现在通常被认为是导致全球气候变暖、洪水、严重的热带风暴、沙漠化和热带地区扩大等生态问题的重要因素之一。

大气中的二氧化碳主要是由燃烧煤和化石燃料产生的，这让石油化工的生产运营不得不面临严峻的生态环保考验。

封存二氧化碳

目前降低二氧化碳的方法包括能源的合理使用，使用煤和石化燃料的替代品，通过热带雨林或农场等陆地封存，以及海洋处置、矿物封存、地质封存等。其中，减少二氧化碳排放最有效的方式是节能，其次是使用新能源，如天然气、风能、太阳能和核能等，减少化石能源的使用，此外还应发展二氧化碳收集、封存及再利用等技术。

二氧化碳地质封存是将二氧化碳注入地下并长期封存于1000~3000米深的地层中，用地层的孔隙空间储存二氧化碳，还可分为咸水层封存、枯竭油田和气田封存。全球都可能存在适合二氧化碳封存的沉积盆地，包括沿海地区。

二氧化碳从封存的地点泄漏到大气中，有可能引发显著的气候变化。因此要求封存用的地层之上必须有透水层作为盖层，以封存注入的二氧化碳，防止泄漏。但二氧化碳同样不可以泄漏到地层深处，否则也会给人类、生态系统和地下水造成灾害。此外，对地质封存二氧化碳效果进行的测试发现，注入地层深处的二氧化碳对贮藏带的矿物质有一定影响。

利用二氧化碳

对全球变暖而言，二氧化碳是场灾难；但对石油开采而言，二氧化碳或许就是一个利器。

在油田开采最初，一部分石油在巨大的压力下，可以自己喷射出来，但是慢慢的，有些岩层孔隙中的石油就失去了自喷能力。后来科学家们相继发明了注水驱油、化学驱油、蒸汽驱油等采油技术。而在这其中，利用二氧化碳开采石油，不仅能把孔隙中的石油开采出来，同时还能把二氧化碳埋存在地下，可以说是一举两得。

这归结于二氧化碳的化学特性。二氧化碳是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以使原油体积膨胀、黏度下降（黏度降低30%~ 80%），还可以降低油水间的界面张力、改变原油密度，有助于在储层形成较有利的原油流动条件，有利于原油中轻质馏分的汽化和抽取。

纯度在90%以上的二氧化碳即可用于提高采油率。在石油采钻业中，通常的做法是用钻孔机将二氧化碳注入地层，二氧化碳在地层内溶于石油。一般可提高原油采收率7%~ 15%，延长油井生产寿命15~20年。所用二氧化碳可从工业设施如发电厂、化肥厂、水泥厂、化工厂、炼油厂、天然气加工厂等排放物中回收，既可实现温室气体的减排，又可达到增产油气的目的。

与其他驱油技术相比，二氧化碳驱油具有适用范围大、驱油成本低、采收率提高显著等优点。据国际能源机构评估，全世界适合二氧化碳驱油开发的资源约为3000一6000亿桶。

目前，世界上大部分油田仍采用注水开发，面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题。近年来，国内外大力开展的二氧化碳驱油提高采收率（EOR）技术的研发和应用，不仅能满足油田开发的需求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。

挑剔的二氧化碳

开采和封存石油时，用的二氧化碳并不是气体，而是一种介于气体和液体之间的状态，这样可以封存尽可能多的二氧化碳。但因为有的油田因条件所限，可能会使用二氧化碳和水交替注入的方式采油。

二氧化碳驱提高石油采收率方法适用于油田开发晚期，通过co，一EOR技术（混相驱），原油采收率比注水方法约提高30%-40%；对于重质油藏，非混相驱技术一次开采采收率可达原始地质储量的20%以上。根据油田地质和沉积类型的不同以及认识程度的差异，其增产幅度可以提高到25%一100%。我国低渗透和稠油资源非常丰富，在这些油藏中利用二氧化碳提高采收率的潜力巨大

由于经济和技术原因，不是所有的储层都适合于co。-EOR混相驱油，具体油田进行二氧化碳驱提高石油采收率需要与当地条件进行紧密结合。

二氧化碳驱提高石油采收率实施的储层地质条件为：储层的深度范围在1000-3000米范围内；致密和高渗透率储层；原油黏度为低或中等级别；储层为砂岩或碳酸盐岩。目前，较成功的CO2-EOR技术是在距地面800米或更深的地方，地热梯度为25一35℃/km，压力梯度为10.5MPa/km，分离的二氧化碳将处于超临界状态，它的深度变化范围为440-740kg/m3。

前景广阔的ccus

近年来，我国在ccs（CarbonCapture and Storage，碳捕获与封存）的研究上做了很多的工作，包括“973计划”、“863计划”在内的国家重大课题都对ccs的研究进行了立项，并取得了重大进展。一些企业还在实践上进行了尝试。2008年7月16日中国首个燃煤电厂二氧化碳捕集示范工程——华能北京热电厂二氧化碳捕集示范工程正式建成投产，并成功捕集出纯度为9999%的二氧化碳。

ccus（Carbon Capture，Utilization and Storage，碳捕获、利用与封存）技术是ccs技术新的发展趋势，即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程中，可以循环再利用，而不是简单地封存。与ccs相比，ccus将二氧化碳资源化，能产生经济效益，更具有现实操作性。

二氧化碳的资源化利用技术有合成高纯一氧化碳、烟丝膨化、超临界二氧化碳萃取、食品保鲜和储存、焊接保护气、灭火器、合成可降解塑料、培养海藻、油田驱油等。其中合成可降解塑料和油田驱油技术产业化应用前景广阔。胜利油田电厂已启动ccus的示范项目。

胜利油田胜利发电厂是燃煤电厂，每年排放二氧化碳415万吨。从1998年底开始，胜利油田便展开二氧化碳捕集研究。2010年，“胜利燃煤电厂烟气二氧化碳捕集纯化工程”正式开工建设。2012年，大规模燃煤电厂烟气二氧化碳捕集、驱油及封存技术开发及应用示范项目启动。在实际应用中，二氧化碳被注入地下后，约有50%-60%被永久封存于地下，剩余的40%-50%则随着油田伴生气返回地面，通过原油伴生气二氧化碳捕集纯化，可将伴生气中的二氧化碳回收，就地回注驱油，进一步降低了二氧化碳驱油成本。而电厂烟气捕集所得的二氧化碳在注入地下后，可有效实现碳封存。

沉积盆地是可以封存二氧化碳的地质构造，国内适宜进行石油勘探的沉积盆地总面积约为550 x 10-4平方公里。东部火力发电厂较为集中，油气田为数甚多，是国内实施二氧化碳地质封存的有利条件。可以预测，随着技术的发展和应用范围的扩大，二氧化碳将成为中国改善油田开发效果、提高原油采收率的重要资源。

2014年l2月，美国《油气杂志》最新的炼油厂调查报告。报告指出，2014年全球炼油产能低于2013年，这是自2012年达到历史新高以来全球产能的连续第二年的下降。

《油气杂志》的调查数据显示，2014年全球炼油总产能稍低于8800万桶／天，炼油厂数减少七座，能力减少7万桶／天，主要集中存西欧美和北美。

在2014年的调查中，只有一座新炼油厂在2014年投产。它就是印度石油股份有限公司（IOC）在印度东北部海岸帕拉迪布（Paradip）其拖延已久的30万桶／天全转化型炼油厂，该厂2014年8月投入调试，12月投入开工准备，将于2015年3月下旬或4月初正式投产，配置处理重质和高含硫原油，生产欧S标准的燃料。

篇10

【关键词】碳捕集和封存 二氧化碳 温室效应 发展现状

随着工业化进程的加快，各种因素导致大气中的二氧化碳含量大幅度增加，引起温室效应。如何减少碳排放量成为当今科学研究的一个重要课题。碳捕集和封存（Carbon Capture and Storage，以下简称CCS）就是基于目前的时代背景产生的，用来解决碳排放量问题的一项技术。尽管CCS技术能有效地封存过多的二氧化碳，对于缓解温室效应具有很好的前景，但是由于各种经济、政策以及其他的一些原因，CCS技术目前乃至将来几十年都面临着巨大的挑战。

1 推广CCS技术的必要性

二氧化碳对于人类的生活和生产至关重要。它能够阻挡太阳的热量逸散进太空，使地球温度基本恒定，让动植物得以生存。然而近几年来，人类的工业化进程显著地提高了大气中二氧化碳中的含量。从碳排放的角度来看，工业生产如炼油、制钢、发电等，每天都向大气层释放出大量的二氧化碳。人们在日常生活中的碳排量也是罪魁祸首之一。小汽车、船舶、航天飞机以及家用设备等排放出的二氧化碳也显著增加。从碳吸收的角度来看，全球植被面积有减无增，地球吸收和调节大气中二氧化碳含量的能力也有所下降。种种因素都导致全球大气层中二氧化碳含量持续攀升，从而引发温室效应。温室效应将使大气升温，大气和海洋循环发生改变，影响人们的正常生活[1]。

据统计，在2010年碳排放量达到了历史性的最高值。国际能源机构IEA（International Energy Agency）最近报告说按照这种趋势下去，到2100年的时候全球温度将升高超过3.5℃[2]。解决或者说缓和这个问题的方法大概可以分为两种：一是找到清洁的能源，二是让生产出的二氧化碳更少地进入大气层中。

对于前者，相比于目前大量、廉价而且易于获得的化石燃料，清洁能源的市场占有率仍旧十分有限，化石燃料的主导地位在未来几十年不会有太大的变化。按照全球碳捕集与封存研究所（Global CCS Institute）提供的数据，全球能源需求在未来20年将增长40%，石油、天然气等化石燃料的燃烧将继续向大气排放出大量的二氧化碳，温室效应将愈发严重。

对于后者，许多地区和国家已经采取了一些地方政策来减少工业中的碳排放，有的是自愿性、义务性的，也有的是通过商业贸易的形式来执行。近年来人们推出了新的思路，那就是CCS技术。它是一种将工业生产中的二氧化碳捕获、集中起来，再通过管道或者其他设备运移到一个适合封存的地质场所，把二氧化碳长期储存起来的一项新技术。尽管二氧化碳早在几十年前就因为各种原因被注入地下（如石油工业中通过向储层注入二氧化碳来提高原油的采收率等），长期地将二氧化碳封存起来还是一个新概念。据估计，到2050年，在工业生产中CCS每年可以减少40亿吨的二氧化碳，约为2050年所需减少的二氧化碳的9%，数量相当可观。但是为实现这个目标，20%到40%的生产设备需要配有CCS技术[3]。由此我们可以预见CCS技术必须得到充分的重视和推广。

2 CCS技术的基本原理

一般来说，CCS技术主要包括三个环节：捕集，运输和储存。具体来说，首先是将动力工厂或者各种来源的二氧化碳通过某种方法捕获起来，然后将其压缩、运输到某个地点，注入地下，利于该处的上覆岩层来封隔二氧化碳，阻止二氧化碳向上逸散。随后，再利用一些监测设备以确保二氧化碳被安全、永久地封存起来。在一个适宜的地质场所，如较深的咸水层、报废的油气藏或者是不再开采的煤层等，二氧化碳可以被安全封存达百万年之久[4]。据美国能源部估计，大概有36000亿吨的二氧化碳可以被储存在地下（指美国和加拿大境内）。相比于世界上每年排放大约130亿吨的二氧化碳，CCS技术对于减少二氧化碳具有很广阔的应用前景。

在捕集二氧化碳的环节中，常用的三种方式有燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集。捕集方式的选择按照不同的生产过程而定。例如对于水泥厂排放的二氧化碳常采用燃烧后捕集，而对于钢铁生产过程排放的二氧化碳则采用富氧燃烧捕集。由于实际操作中捕集到的二氧化碳往往不纯，其中或多或少地含有其他气体，所以捕集二氧化碳之后还需要对它进行进一步的分离处理。可采用某些溶剂来吸收杂质或者是用半透膜等方法进行气体的分离。

在二氧化碳运输环节，首先将二氧化碳压缩成液态，然后通过卡车或者火车来将其运输到目的地。由于二氧化碳的运输量巨大，考虑到运输的安全性和经济性，现在普遍采用管道来运输。

最后一个环节是将二氧化碳注入到一个多孔的地下岩层中，深度往往在800米甚至更深。在这个深度，二氧化碳受到高温高压的作用以浓稠状的液态形式存在，密度相当于水的50%到80%之间。在这种较低的密度条件下，由于浮力的作用二氧化碳将向上运移，驱替地层原始孔隙中的液体。这也就是注入二氧化碳以提高石油采收率的基本原理。

3 推广CCS技术的挑战

CCS技术能否实施很大程度上基于整个项目周期的风险评估，包括从选址、设计、建造，到监测、报告、报废等。风险评估时一个很重要的因素就是解决法律和经济上的责任，解决这些责任如何被合理地分配给各个群体。这种风险性和不确定性包括商业层面、法律层面、以及技术层面等。理解这些风险是制定决策的前提条件。

商业层面上，一个企业或者说国家在推广CCS技术时，如果能有效地发挥市场运行的机制，把二氧化碳作为一种商品来进行销售和购买，吸引投资和回馈收益，则可以激活和调动人们科学研发的积极性，提高CCS技术在人们心中的认可程度等。如果一种商品只有买进，而不见具体的产出，或者产出极小，那么它也就失去了作为一种商品对于投资者的吸引力，勉强推广CCS技术的企业也会面临很大的风险。

法律层面上，合理和具体的法律法规是规避高风险（如推广CCS技术）的基础。模棱两可的建议和号召无法吸引投资者真正行动起来自主研发CCS技术，而只有明文条款如国家支持、政府补贴等，才能给有心运行CCS技术的企业以物质和精神上的保障。

技术层面上，由于二氧化碳大部分是从工厂的废气中收集来的，各种杂质掺混，使得分离和捕集二氧化碳的成本十分高昂。而且由于捕集来的二氧化碳需要长期地封存在地下，它的安全性也需要技术上的保障。

所以现有的挑战是严峻的。我国CCS科技研发方面，“十一五”期间在973、863、支撑计划的部署以及相关国际科技合作项目的支持下，国内有关高校、研究院所、企业围绕CCUS开展了基础理论研究、技术研发和一些中小规模工程示范[5]。但在目前的条件下，较高的成本使其在国内外的应用受到了限制[6]。就现有碳捕获技术而言，捕获一吨二氧化碳最高成本400英镑（642.4美元），成本过高，不适用于大规模商业生产。据路透社报道，全球碳捕集与封存研究所在其本年度关于全球碳捕集与封存部署情况的报告中警告说，根据目前的投资水平和监管不确定性来看，从现有的16个项目激增至130个项目的目标是不可能实现的。该研究所预计，其年度报告中确定的59个项目中，届时可能只有51个能投入运行，而有些项目则不太可能实施[7]。推广CCS技术还有很长的路要走。

4 推广CCS技术的一些建议

如果没有行之有效的措施，到2050年二氧化碳的排放总量将翻倍甚至更多。即使CCS技术对于减少碳排放具有极大的潜力，但如果没有政府和相关机构对CCS技术的认可和支持，CCS技术也不可能得到充分发展[8]。目前我国科技部了CCS发展技术路线图，但主要还是从技术研发角度，还没有考虑到政策支持、资金支持、公众参与等措施。

所以针对目前存在的问题，现有以下几点建议：

其一，政府可以通过减免税收等手段确保应用CCS的工程项目有足够的资金。许多生产单元如生物工程、炼油厂、水泥厂等在采用CCS 技术之前，往往综合考虑各种经济因素，如果资金不足，就算这种技术如何减排、如何保护环境，也不可能付诸于生产实践中。

其二，政府应鼓励科研人员更加重视CCS技术的研发，使这项技术更加成熟可行。技术的成熟一方面可以捕获更多的二氧化碳，另一方面还可以节约成本，是CCS长足发展的基础。同时，如果将天然气加工厂、煤气厂等捕获的二氧化碳用于油藏之中的话，还可以作为提高原油采收率的原料之一，实现废物的二次利用。

其三，政府对于CCS技术的宣传还应加大。目前CCS的应用所引起的重视还不够，尽管CCS的应用前景已经得到了广泛认证，人们对CCS技术的研究仍集中于动力单元。如果人们想达到预期的减排目标，CCS应当被用于更多的领域、更多的国家和地区；应当让更多的人意识到CCS技术的广阔前景，使得有关企业更快地掌握和实施CCS技术，推动CCS的广泛发展。许多示范工程已经具备一定的竞争力，并开始执行HSE标准（Health， Safety and Environment）。这些示范工程可能对建立合理的节能标准以及增加社会的认可度有一定的帮助。

5 结语

总的来说，CCS技术的发展有赖于各项技术的协同进步，有赖于企业和政府对其的肯定和支持。在技术方面，通过改进技术从而降低捕集、运输和封存的费用，例如深入研究各种物理、化学的吸附效率，减少捕集成本。在政策和环境方面，用支持性的法律法规吸引更多的企业来研发和运用CCS技术。只有这样，已推行CCS技术的企业才能获得充足的资金来长期投资、不断研究，未推行的企业也会逐渐投身于CCS技术的推广中来，从而有效地降低大气中二氧化碳含量，遏制温室效应的加剧。

参考文献

[1] IPCC， 2005： IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage. Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Metz， B.， O. Davidson， H. C. de Coninck， M. Loos， and L. A. Meyer （eds.）]. Cambridge University Press， Cambridge， United Kingdom and New York， NY， USA， 442 pp

[2] Carbon Capture and Storage： Bring Carbon Capture and Storage to Market. SBC Energy Institute， 2012： http：/// sbcinstitute.aspx

[3] Technology roadmap-Carbon capture and storage in industrial applications. OECD/ International Energy Agency and United Nations Industrial Development Organization， 2011.

[4] Global CCS Institute website： http：//

[5] 彭斯震. 国内外碳捕集、利用与封存（CCUS）项目开展及相关政策发展[J]. 低碳世界，2013，（1）