二氧化碳气体的特征范文
时间:2023-12-22 17:50:08
导语:如何才能写好一篇二氧化碳气体的特征,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
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2
1.1教材地位和作用。
“二氧化碳制取的研究”在全书(人教版九年级化学)乃至整个化学学习过程中均有十分重要的影响。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、化学基本实验与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。学生在前面学习了氧气的实验室制法,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。
1.2教学目标分析。
知识与技能:了解实验室制取二氧化碳的反应原理;探究实验室制取二氧化碳的装置,并利用设计的装置制取二氧化碳;了解实验室制取气体的方法和设计思路。
过程与方法:通过实验室里制取氧气的方法和设计思路,探索实验室制取二氧化碳的药品和实验装置,让学生初步学习科学探究的基本过程(提出假设,实验探究,获得结论)和方法,体验化学实验的方法的科学性;能进行初步的科学探究活动。
情感态度与价值观:通过实验、问题讨论,培养学生求实、创新、合作的科学品质。
通过师生、生生间合作学习,研究性学习,体验探究的乐趣,激发学生的探究欲。
1.3教学重点与难点。
教学重点:探究实验室制取二氧化碳的药品、反应原理和实验装置的选择,并利用设计的装置制取二氧化碳。
重点突破:通过实验,师生共同确定实验室制取二氧化碳的药品;演示碳酸钠粉末与稀盐酸、大理石与稀盐酸及稀硫酸的反应确定反应原理,并提醒学生注意不能用浓盐酸和硫酸;学生分小组讨论并设计实验装置,让部分学生到台上演示实验,教师针对学生演示指出实验注意事项。
教学难点:探究实验室制取二氧化碳的实验装置。
难点突破:通过引导学生回忆实验室制取氧气的实验装置图,让学生分析对比两套装置,从而确定实验室制取二氧化碳的实验装置。
2.教法分析
本课题以“质疑―发现”式教学法为主。教师创设情境,让学生发现问题、发现规律、发现新知识,进而释疑解惑。采用这种方法旨在调动学生思维的积极性、主动性,使学生对学到的知识记忆更牢固,理解更深刻,同时培养学生良好的学习习惯。结合本课题内容的特点,教法上还辅以讨论法、练习法及多媒体辅助教学法等。
教材中直接给出了实验室制取二氧化碳的药品,这样学生虽能一下子记住所用药品,但是过后接触到其它能够产生二氧化碳的药品时可能会混淆,介绍完教材中所用药品后又补充了为什么不用碳酸钠或硫酸代替制取二氧化碳,而有关发生装置、收集装置的选择则采用探究的方式进行。
3.学法指导
学生在前面已学习过氧气的实验室制法,对本课题的学习比较容易,初步的实验技能也已经具备。因此,在课堂教学中,教师应体现学生主体,让学生真正参与到教学过程中来。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。在教师的引导下学生进行有目的的思维和观察实验现象,并对实验现象进行分析,得出实验结论,逐步形成良好的学习习惯和学习方法。根据本节课的教学目标、教材特点,以及学生的年龄特征,决定采用引导启发法、实验探究法和归纳总结法进行教学。
4.教学程序
4.1创设情境,导入新课。
列举日常生活中常见的石灰石、大理石、贝壳等物质,放入烧杯中,加入稀盐酸,盖上沾有石灰水的玻璃片,观察现象。以日常生活中学生常见的物质发生化学反应,在激发学生的学习兴趣的同时也让学生学会从化学的视角关注生活。
根据实验现象,学生很容易判断生成二氧化碳,从而引入课题。我顺势抛出第一个问题:你已学过哪些能产生二氧化碳的化学反应?引发学生讨论,同时进入第二个环节。
4.2分组讨论,确定原理。
学生通过对旧知识的回顾,列举了许多能生成二氧化碳的化学反应,如:呼吸作用、燃料燃烧、碳还原氧化铜等,随即我抛出第二个问题:这些反应都适合在实验室里制取二氧化碳吗?这样提问让学生学会从多角度去思考问题,并用自己头脑中的知识作出判断,学生的讨论欣起了一次小,并一致认以石灰石或大理石与盐酸反应制取二氧化碳最合适。为了加深对该反应的认识,我及时与学生合作演示了石灰石与盐酸反应、碳酸钠与盐酸反应、石灰石与稀硫酸反应的对比实验,从而强化了学生对该反应的认识,在此过程中学生也学会了如何选择合适的反应原料和反应原理,突出教学重点。
4.3温故导新,设计装置。
确定反应原理后,怎样选择合适的装置呢?这是本课题的教学重点,同时也是教学难点。考虑到学生在前面已经学过了氧气的实验室制法,因此我引导学生回顾制取氧气的发生装置、收集装置需要考虑哪些因素等,通过对比发现,降低了问题的难度,用储存在学生头脑中的知识来构建新的知识,体现了教师引导、学生发现的新课程理念。在确定了简易的装置后,继续引导学生,将探究活动引向深入,抛出第三个问题:你发现该装置有哪些不足之处呢?我引发学生发现问题,分析问题,通过小组合作对装置进行优化设计,从而解决了问题。学生在这样的一个完整的探究活动中,提升了能力,同时也突出重点,突破难点。
4.4进行实验,总结评价。
各小组设计好装置后,立即组织学生进行实验,现场制取二氧化碳,让学生体验探究活动是快乐的,有成就的,也锻炼了学生动手实验的能力。制出二氧化碳后,以小组为单位,及时总结实验室制取气体的思路,学生在实践中学会分析概括能力。
4.5拓展应用,巩固新知。
在这一环节里,可设计一道已知反应原理,确定实验装置的问题来巩固新知,同时也鼓励学生使用日常生活的废弃物来组装二氧化碳的装置,如用注射器代替长颈漏斗,用塑料瓶代替锥形瓶,等等,激发学生的发散思维能力和学习化学的兴趣。
篇3
【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4
[关键词]二氧化碳 驱油机理 发展前景
中图分类号:F407.67 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)36-0057-02
1 引言
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,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。
2 二氧化碳物理化学性质及驱油技术机理
2.1 CO2的物理化学性质
(1)CO2具有良好的可压缩性和膨胀性,能有效补充地层能量保持油藏压力。在能量释放时对原油具有良好的解堵、助排、驱替和气举等作用。
(2)CO2在一定温度、压力下易溶于地层原油中,具有一定的降黏,降低界面张力作用,能改善流度比,提高油相渗透率,改善井周围地层条件等。
(3)CO2容易达到超临界状态,当温度高于临界温度31.1℃和压力高于临界压力7.38MPa状态下,CO2就处于超临界状态。此时CO2密度近于液体,而粘度近于气体,扩散系数介于气体和液体之间, 是液体的几百倍, 具有较强的溶解性。
2.2 CO2驱油技术机理
该技术不论是在开发早期的低渗透油藏开发,还是晚期的高含水油田提高采收率方面,不论是砂岩油藏,还是碳酸盐岩油藏均能应用。对于不适合采用一次采油和二次采油的油气藏也能取得比较好的效果。CO2驱油可分为非混相驱和混相驱两种驱动类型。CO2非混相驱的主要驱油机理是降低原油粘度,使原油体积膨胀,减小界面张力等。当地层及流体的性质不适合采用混相驱时,用CO2非混相驱能够大大提高驱油效率,从而达到提高采收率的目的。非混相驱适应的油藏类型主要包括:压力衰蝎的低渗透油藏,高倾角、垂向渗透率高的油藏,重油或高粘油油藏。在CO2混相驱替过程中,CO2抽提原油中的轻质成分或使其气化,从而实现混相是CO2驱最重要的提高采收率机理。当原油与CO2形成混相时,缩小了原油与CO2的粘度比,有效地减弱了CO2的粘度指进,提高了驱油效率。混相驱的驱油效率一般比非混相驱高一倍左右。CO2混相驱在浅层、深层、致密层、高渗透层、碳酸盐层、砂岩中都有过应用的实例。CO2混相驱适合开采的油藏主要有水驱效果差的低渗透油藏,水驱枯竭的砂岩油藏,接近开采经济极限的深层、轻质油藏,多盐丘油藏。
3 二氧化碳驱油因素分析
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。 抽油机就能让原油抽出地面了;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。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。储层特征影响因素分析
(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,此储层岩石的非均质性越小越好,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。
(2)流体性质影响因素分析
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)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。
4.二氧化碳驱油存在的问题
(1)腐蚀作用。CO2和水反应生成的碳酸对管线、设备、井筒有较大的腐蚀性。腐蚀产物被注入流体带入地层会堵塞储层孔隙。
(2)过早气窜和较小的波及系数。CO2黏度很低,CO2混相驱过程中黏性指进较严重,加上密度差引起的重力分异,致使CO2过早突破含油带,影响驱扫效率。
(3)最小混相压力较高。如何降低最小混相压力从而实现动态混相驱替是一个重要的问题。
(4)气源不足。国内注CO2采油技术发展较晚的最根本原因是CO2气源不足,不像美国、加拿大等国在油田附近就有大的CO2气藏。
(5)投入大。注CO2技术一次性投资大,需要铺设从气源到油田的输气管线,要有大型气体压缩机注气,但一旦形成规模,生产效益还是很可观的。
5 二氧化碳驱油的发展前景
在能源紧缺和节能减排的背景下,二氧化碳驱油有着非常广阔的推广利用前景,有关部门应适时出台相应的政策扶持措施,加快这一技术的推广应用。专家表示,二氧化碳驱油不仅适用于常规油藏,尤其对低渗、特低渗透油藏,可以明显提高原油采收率。根据油田地质情况的不同,每增产1吨原油约需1至4.2吨二氧化碳,可增产油田总储量约10%的原油。二氧化碳在我国石油开采中有着巨大的应用潜力。据“中国陆上已开发油田提高采收率第二次潜力评价及发展战略研究”结果,在参与本次评价的101.36亿吨常规稀油油田的储量中,适合二氧化碳驱的原油储量约为12.3亿吨,预计利用二氧化碳驱可增加可采储量约1.6亿吨。另外,对于我国现已探明的63.2亿吨的低渗透油藏原油储量,尤其是其中50%左右尚未动用的储量,二氧化碳驱比水驱具有更明显的技术优势。但是,二氧化碳驱技术在我国尚未成为研究和应用的主导技术。可以预测,随着技术的发展和应用范围的扩大,二氧化碳将成为我国改善油田开发效果、提高原油采收率的重要资源。我国对二氧化碳驱油技术进行了大量的前期研究。例如,中国石油大庆油田利用炼油厂加氢车间的副产品――高纯度二氧化碳进行二氧化碳非混相驱矿场试验。虽然该矿场试验由于油藏的非均质性导致的气窜影响了波及效率,但总体上还是取得了降低含水率、提高原油采收率的效果。中原油田石油化工总厂建成了利用炼油废气生产液态二氧化碳的装置,其年生产能力达2万吨。这些二氧化碳将全部用于中原油田进行二氧化碳驱油,预计可提高原油采收率15%~20%,年增产原油5万多吨。20世纪80年代以后,二氧化碳驱油技术得到广泛的应用,美国是应用二氧化碳驱油研究试验最早、最广泛的国家,已成为油田提高采收率的主导技术之一。截至2008年,全世界二氧化碳驱油项目达到124个,年耗二氧化碳量2500万吨,每天产油27.4万桶,其中美国实施二氧化碳驱油项目108个,每天产油25万桶。通过大量的矿场开发和应用,二氧化碳驱油机理已经基本明确,并已形成了以二氧化碳混相驱、非混相驱和气水交替驱等为主导的二氧化碳驱油技术。
6 结论
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。随着技术的发展和应用范围的扩大,二氧化碳驱油技术将成为我国改善油田开发效果 提高原油采收率的重要手段。
参考文献
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[2] 杨彪,于永,李爱山.CO2驱对油藏的伤害及其保护措施.石油钻采工艺. 2004,24(4):42~44.
篇5
全球不断变暖的事实正在融化美国布什政府的立场。6月18日出版的英国《金融时报》发表社评称,不久前结束的G8峰会将成为解决全球气候变化问题的转折点。G8同意今年开始就2012年将到期的《京都议定书》的后续协定在联合国的主导下展开谈判。这对于全球碳交易市场来说无疑是个振奋人心的好消息。碳资产,原本在这个世界上并不存在,既非商品,又未见显著的开发价值。然而,10年前《京都议定书》的签订,改变了这一切。
1992年,国际社会为了抑制人为温室气体的排放,有效遏止气候异常变迁,在地球峰会之际,通过《联合国气候变化框架公约》,宣示将管制“人为温室气体”的全球性排放。公约规定,每年举行一次缔约方大会。1997年12月,在日本京都举行的第三次缔约方大会上通过了《京都议定书》,并于2005年2月16日正式生效。目前已经有140个国家和欧盟批准了该协定书,但美国与澳大利亚并未批准该协定书,同时中国与印度等发展中国家也不承担强制性的减排任务。
按照《京都议定书》规定,到2010年,所有发达国家排放的包括二氧化碳、甲烷在内等6种温室气体的数量,要比1990年减少5.2%。但由于发达国家的能源利用效率高,能源结构优化,新的能源技术被大量采用,因此本国进一步减排的成本极高,难度较大。而发展中国家,能源效率低,减排空间大,成本也低。这导致了同一减排单位在不同国家之间存在着不同的成本,形成了高价差。发达国家需求很大,发展中国家供应能力也很大,碳交易市场由此产生。
清洁发展机制(CDM)、排放贸易(ET)和联合履约(JI) 是《京都议定书》规定的三种碳交易机制。在此框架下,国际碳交易的配额市场和项目市场逐步形成。配额市场源于京都排放三机制中的排放贸易机制,主要限于承担减排义务的公约附件缔约方,即主要是发达国家。交易量来自京都议定书授予的碳配额,在这些国家之间自由交易;而项目市场主要源于清洁发展机制(CDM)和联合履行(JI)。“JI类似于CDM,主要区别是交易主体只能是发达国家。”清华大学全球气候变化研究所刘德顺教授在接受《经济》记者采访时表示,“配额市场和项目市场都是利用碳市场价格调节机制,只是货源不同。”
欧洲先行
尽管布什政府最终退出了《京都协定书》,但是在全球气候政策上,欧盟再一次采取了有别于美国的政策。这不仅是欧洲半世纪以来尝试走出美国阴影、彰显独立所必须展示的姿态,同时也是担负全球气候变暖责任的道义和贸易制高点的双重要求。
今天,欧洲已经成为世界上最为活跃的碳交易市场。2002年荷兰和世界银行首先开始碳交易时,碳排放权的价格为每吨5欧元左右,此后开始上扬,2004年达到6欧元,到2006年4月上旬,每吨价格超过了31欧元。2006年世界二氧化碳排放权的交易总额达到280亿美元,为2005年的2.5倍,交易的二氧化碳达到13亿吨。其中阿姆斯特丹的欧洲气候交易所(ECX)2006年的交易量超过前一年的4倍多,达到4.5亿吨。
欧盟气候变化战略的特征是通过市场机制,尽可能降低成本,完成《京都议定书》所承诺的目标。为了实现对国际社会做出的承诺,也为了在2008年启动的全球温室气体排放贸易中占得先机,2003年10月13日欧洲议会和理事会通过的Directive2003/87EC为共同体设立了一个自2005年1月1日开始实施的温室气体排放许可交易制度,即欧盟排放交易体系(EUETS)。欧盟排放交易体系是帮助欧盟完成京都目标的关键措施,并在中长期将持续发挥作用。
欧盟排放交易体系是一种“上限-贸易”机制,包含近12000个来自燃烧过程排放二氧化碳的工业实体,占欧盟二氧化碳排放总量的近一半。欧盟排放贸易机制分两期进行。从2005到2007年最初3年为第一承诺期,对各成员国以及被法令包括在内的设施运营者来说这是一个“边干边学”的时期;从2008-2012年开始的第二承诺期,与《京都议定书》的第一个承诺期同步。欧盟排放贸易机制中规定的配额可在欧盟成员国之间自由贸易,1个配额(EUA)等于1吨二氧化碳。而且大部分配额是免费分配的,分配方法考虑了历史排放、预测排放和部门排放标准等因素。
举例来说,英国被允许排放7.36亿吨二氧化碳,这个额度又被分发给英国超过1200家的工厂。公司分配到的排放额度是基于它们目前的排放量和目标减少量。如果一家公司或者工厂能够使其实际排放量小于允许额度,那么,它就可以将余下的额度放到新的排放市场上出售。反之,如果一个工厂的排放量超出了它被允许的额度,没有符合标准,为避免罚款,它就必须到市场上购买排放权。
欧盟排放交易体系运行2年多来,取得了较好的成效。从第一年情况看,企业的履约率很高,其中英国的履约率超过99%。整个欧盟温室气体排放量有所下降。只有爱尔兰、西班牙、奥地利、葡萄牙、丹麦与规定的目标相去甚远,其他国家都已趋向完成目标或者增加额外措施就可趋向完成目标。欧盟排放交易体系也推动了基于项目的京都机制的投资,如清洁发展机制下面的一些项目。另外,企业管理层对控制温室气体的认识已有很大程度的提高,二氧化碳不仅仅是企业环境主管关注的事情,更是企业财务主管和CEO要考虑的问题了。
由于欧盟排放交易体系是一个依据欧盟法令和国家立法建立在企业层次上的机制,仅管理工业设施的排放,而《京都议定书》是政府间谈判达成的,对国家的排放总量设定减排目标,因此,欧盟排放交易体系与《京都议定书》的关系是相互独立运行。
为扩大欧盟排放交易体系的影响,进一步降低欧盟企业的履约成本,欧盟排放交易体系积极与其他排放贸易制度进行连接。当前只能与《京都议定书》附件B国家的排放贸易制度连接,如加拿大、日本、瑞士等国的 ETS,与其他机制连接需要通过双边认可,例如美国州一级的排放贸易制度。
CCX例外
与实施清洁发展机制项目的大多数国内企业不同,北京神雾热能技术有限公司在国际碳交易市场中扮演技术输出者的角色。2006年4月,公司成为芝加哥气候交易所(CCX)的第一家中国企业会员。据了解,公司在化石燃料节能燃烧方面的技术和产品研发水准居于国内同行前列。
“加入芝加哥气候交易所既可以提升公司形象,同时对于拓展公司业务也有很大好处。”负责北京神雾公司在 CCX 交易的阮立明博士在接受《经济》记者采访时表示,目前公司已按照CCX的要求,完成了减排项目报告的编写,报告通过了CCX专家委员会的审查,二氧化碳减排量待CCX确认的机构核证后,即可以正式进场交易。
阮立明博士透露说,目前公司每年二氧化碳的减排量近600万吨。如果所有减排量都能通过核证上市,按照现在CCX二氧化碳的交易价格每吨4美元计算,其潜在价值是2400万美元。阮立明同时表示,这部分收益必须和客户--即采用北京神雾公司技术和设备的公司共同分享,实现双赢,这样也可以取得客户在减排项目审查过程中的积极配合。
“中国需要持续性发展,这包括发展自己的环境政策、发展自己的环境市场。通过和私营企业的沟通和交流,了解他们的需求,让他们了解我们在对企业的减排和节能方面可以做什么。” 芝加哥气候交易所总裁及首席执行官桑德尔博士表示,对于国家而言,基于市场的交易机制是对温室气体排放监管体系的补充。从上世纪90年代开始,美国的排放权交易就在二氧化硫减排方面发挥了很好的作用。
桑德尔博士认为,中国对于减少温室气体排放措施的认识非常超前,已经批准了《京都议定书》,而且对于此类问题有了科学的认识,对于CDM和碳信用交易也有较为深刻的理解。但在中国新兴的环境市场中,规模和中国快速的经济发展速度是两个重要的因素。像中国这样快速成长的国家如果没有多行业参与的“限量与贸易”(cap-and-trade,不同于CDM所代表的基于项目的碳交易)提供的灵活性,往往不能有效地管理日益增长的环境威胁,例如温室气体排放等。
据了解,芝加哥气候交易所成立于2003年,是世界上第一个以温室气体减排为目标和贸易内容的市场平台,并对减排量承担法律约束力。具体来说,就是允许那些已经超额完成减排义务的国家,将自己多余的减排份额有偿地转让给那些达不到减排目标的国家。该交易所现有会员近200个,分别来自航空、汽车、电力、环境、交通等数十个不同行业。
开展的减排交易涉及二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化物、六氟化硫等6种温室气体。在具体交易过程中,CCX交易会员的减排量需要事先得到交易所的认可,才可以挂牌。以二氧化碳交易为例,规定以每100吨为一个交易单位,进行买卖。历史数据显示,自CCX成立以来,二氧化碳的交易价格在每吨0.7美元至5美元之间不等芝加哥气候交易所减排策略为计划性的逐年减量计划,规定2003年到2006年,所有的成员均承诺在这四年间,各成员必须分别将温室气体排放减少到低于1998到2001平均排放量的1%(2003年)、2%(2004年)、3%(2005年)及4%(2006年),如果不能达成目标,将处以相应的罚金。芝加哥气候交易所亦属于配额交易市场模式,交易成员如果提前实现减量排放,则可以将多余的指标出售给那些不能达标的企业,指标的价格将透过竞标方式确定,具体交易于2004年正式启动。
与欧洲气候交易所最大的不同之处在于,芝加哥气候交易所属于自愿加入的民间组织,其成员为一群有共同减排信念的公民社会团体,同时在交易过程中引入中介业者,使得交易更为透明、可信。
有专家指出,CCX目前是起步阶段,是否能符合预期成效,以落实企业履行企业社会责任(CSR)值得追踪与研究。
中国的选择
根据世界银行提供的数据,作为全球最主要的温室气体排放权卖家,中国2006年在CDM框架下所出售的减排额占全球的70%,但是中国至今没有自己的排放权交易所。除了港交所正在研发排放权相关产品外,国家发展改革委气候变化对策协调小组办公室更是对联合国开发计划署希望与中国合作在北京建立交易所的说法进行了否认。
6月初中国政府了《中国应对气候变化国家方案》。作为首个关于气候变化问题的综合性政策文件,《中国应对气候变化国家方案》是中国迄今对气候变化做出的最全面的回应。马凯在宣布这一方案时表示,发达国家在率先采取行动方面负有“不可推卸的责任”。
篇6
通过对碳资产的定位,文章归纳总结了碳资产评估的研究现状和应用现状,分析了市场法、收益法、成本法在碳资产评估中的适用性,阐述了实物期权法在碳资产评估中的应用思路。根据碳资产评估面临的各种困难和挑战,文章提出了碳资产评估的发展建议。
关键词:
碳资产;评估方法;实物期权法;建议
近年来,随着温室气体排放量的逐渐增加,全球变暖问题得到全世界的普遍关注,人们逐渐意识到传统能源经济模式并不是人类可持续发展的最佳经济模式,而以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式才是当前人类可持续发展的最佳模式。在倡导低碳经济的发展模式下,包括二氧化碳在内的温室气体的排放行为要受到限制。由于受到环境承载力及国家减排任务的限制,碳排放权作为一种特殊的排污权成为了一种稀缺资源,其具有的价值也得到了市场的承认。碳资产是随着碳排放权交易的兴起而产生,碳资产的价值评估日益受到人们的关注。
一、碳资产评估研究现状
碳资产可以理解为由过去交易行为或项目产生的、特定主体拥有或控制的、不具有实物形态、能持续发挥作用并能够带来经济利益的资源,可用于排放温室气体的排放权或减排量额度,是碳交易市场的客体,比如碳排放权、相关衍生产品等。碳资产评估是根据碳资产的相关标准,通过一定的评估技术与方法,对包括碳排放权、碳金融衍生产品等碳资产进行的估值。在我国,碳资产交易市场正处于发展的初期,关于碳资产评估理论研究还不多见,缺乏比较成熟的理论和实践,碳资产评估基本属于全新的领域。由于国内碳交易市场发展起步较晚,市场并不活跃,所以有关碳资产的研究工作主要集中在碳排放权的会计计量等问题的处理和运用期权定价模型确定碳排放权的定价问题上。碳排放权主要是通过政府无偿分配和碳交易取得,对于碳排放权的会计处理形成了两种不同的观点①,一种是认为碳排放权是某类特定的资产,如郑玲、周志方(2010)②,邹武平(2010)③,朱玫琳、耿泽涵(2011)④认为碳排放权基本符合无形资产的定义,应当确认为无形资产;曾锴、王小波、陈程(2010)⑤认为碳排放权是对清洁发展机制(CDM)项目所产生的核证减排量的一个代称,核证减排量符合持有的目的是为了出售这一基本特征,应当确认为存货;王艳、李亚培(2008)⑥认为企业取得碳排放权的目的是为了近期出售或回购,具有交易性金融资产的特点,应确认为金融资产。另一种观点是根据一定的标准将碳排放权分别确认为不同的资产,如王艳龙、孙启明(2010)⑦根据企业持有碳排放权的不同目的将其确认为无形资产和金融资产。
我国关于碳排放权定价问题的研究主要是运用期权定价模型来进行,如张宗友(2007)⑧构建了实物期权定价模型,并对碳排放权进行定价;陈晓红、王陟昀(2012)通过构建价格模型,研究欧洲排放交易体系中碳交易价格的形成机制,并以此进行价格的估计⑨,由于我国尚未全面开展碳排放权交易,缺少相关的交易信息及数据,所以我国对于碳排放权交易运用期权定价进行研究更多的是停留在理论评估模型以及运用欧盟排放交易体系等数据进行的实证分析。将碳排放权与无形资产进行对比分析之后,碳排放权符合无形资产的特征,应确认为无形资产。一是碳排放权具有一定的价值,但其不具有实物形态。若企业取得碳排放权可以使其获得排放二氧化碳等温室气体的权利,可以在一定程度上满足其生产经营过程中排放二氧化碳等温室气体的需要,从而使企业获得相关的收益。如果企业拥有多余的碳排放权,还可以将此部分碳排放权进行转让,可以在碳交易市场获得相应的经济收益。二是企业持有碳排放权的首要目的是进行日常的生产经营活动。在低碳经济的发展模式下,在一定的生产技术条件并且在不转变生产经营方式的前提下,如果没有拥有足够的排放权,企业则不能够生产足够数量的产品或提供相应的服务,从而影响企业进行正常的生产和经营。三是碳排放权是一项非货币性的长期资产。限制二氧化碳等温室气体的排放,提出碳排放权的目的是减少化石燃料的燃烧使用,调整产业结构,逐步转变经济发展方式。就这个方面来说,如果人类的生产经营方式发生了转变,碳排放权存在的意义就会消失,但这一过程尚需较长的时间,故碳排放权还将长期存在,属于一项长期资产。四是碳排放权可以带来一定的经济利益,但这具有较大的不确定性,主要表现在两个方面:首先,碳排放权是获得排放相应数量温室气体的权利,满足企业生产经营的需要,如果转变生产经营方式及能源结构,碳排放权的需求量减少,则其对于企业的价值就会很大程度上下降,故碳排放权就不再为企业带来更多的收益。其次,碳排放权在碳交易市场上的价格波动较大,进行碳交易所获得的收益也具有较大的不确定性。综上所述,可以借鉴及利用无形资产的计量及评估方法,对碳排放权的会计处理及评估问题进行探究分析。
二、碳资产评估的应用现状
(一)碳交易1992年,联合国政府间气候变化专门委员会经过谈判通过了《联合国气候变化框架公约》,在1997年,日本京都通过了该公约的第一个附加协议,即为《京都议定书》,在该议定书中引入了市场机制,这为减少二氧化碳等温室气体的排放问题指引了新的方向,把二氧化碳排放权视作一种稀缺的有价商品进行交易。碳交易是为了促进全球二氧化碳等温室气体的减排所采取的一种市场手段,在二氧化碳等温室气体总量控制和减排目标的约束之下,以市场交易为基础,是对二氧化碳等温室气体排放进行管理与控制的一种经济手段。碳交易的主要特点是对各个排放单位下发排放配额,各个排放单位要在约束的排放目标下进行二氧化碳等温室气体的排放。若排放单位的排放量低于配额,排放单位则可以通过市场交易将碳排放权有偿转让给排放量超过配额的排放主体。由于气候变暖是全球性的环境问题,而不同的国家、不同的企业在碳排放量及减排成本等方面又存在着巨大的差异,所以应根据情况灵活设置碳交易机制。目前二氧化碳等温室气体排放权交易分为两种类型⑩,一种是以项目为基础的减排量交易,其中清洁发展机制(CDM)和联合履约(JI)是最主要的交易形式,是由发达国家的企业购买额外减排的项目所产生的减排量,用购买的这部分减排量抵消其二氧化碳等温室气体的排放量。两者都是基于二氧化碳等温室气体减排项目合作的机制,两者的不同之处是清洁发展机制(CDM)是发达国家与发展中国家之间的合作机制,而联合履约(JI)发达国家之间的合作机制。另一种是以配额为基础的碳交易,碳排放配额由相关的政府部门下发,用来限定碳排放权持有者在未来一段时间内所允许的二氧化碳等温室气体的排放量。若在该时期内,企业的二氧化碳排放量低于下发的配额数量,则剩余的碳排放权可以在碳交易市场上进行出售,而那些实际碳排放数量高于下发的配额数量的企业则需要购买相应的碳排放权。2011年10月,国家发改委印发了《国家发展改革委办公厅关于开展碳排放权交易试点工作的通知》,批准在北京、天津、上海、重庆、深圳、湖北及广东开展碳交易的试点,从目前各试点省市的碳交易市场的运行情况来看,碳交易市场的交易以政府主导的配额交易为主,企业间参与项目交易的程度较低,并且市场不够活跃,成交价格普遍偏低輯訛輥。从国际范围来看,我国清洁发展机制(CDM)项目交易发展较为迅速,但存在碳交易成交价格低于国际碳交易市场价格的情况。我国正在根据国内的实际情况,并结合企业的自身特点,发展适合我国国情的碳交易项目,大力推进碳交易市场的建设与发展,并计划于2015年建立全国性的碳交易市场。
(二)碳会计StewartJones教授最早在2008年就提出碳会计这一概念,将碳交易及鉴证等会计问题称为碳会计輰訛輥。随着碳交易活动的不断发展,碳会计所涵盖的范围越来越广。根据现代会计的定义,并结合碳会计的特征,可以将碳会计定义为:以能源环境法律、法规为依据,货币、实物单位计量或用文字表达的形式对企业履行低碳责任,节能降耗和污染减排进行确认、计量、报告和考核企业自然资源利用率,披露企业自然资本效率和社会效益的一门新兴会计科学輱訛輥。可以将评估的技术和手段引入碳排放权的会计计量处理中,将资产评估的技术手段与方法引入碳资产的会计计量等问题的处理过程中,可以为碳资产的会计处理提供有效的市场信息,提高碳资产的会计信息质量,有助于碳会计的市场化。因此,应将碳排放权确认为无形资产,结合另一种无形资产———国有土地使用权的特征,通过对比分析两者具有同质性。第一,二者所有权的拥有者具有一致性。国有土地资源属于国家所有,同样的二氧化碳等温室气体排放的环境容量资源也归国家所有。第二,二者的取得方式具有相似性。国有土地使用权通过行政划拨、出让等方式下发给土地使用者,而碳排放权也可以通过国家免费分配、出售等方式取得。第三,二者在享有的权利方面也具有相似性,土地使用者依法享有使用、处置和取得收益的权利,同样的碳排放权使用者也享有类似的权利,如可以将碳排放权出售从而获得收益。第四,二者都具有稀缺性,土地资源是有限的,国家限定的二氧化碳等温室气体的排放量也是有限的;另外二者都是有期限的及它们的价值实现方式也是相似。经过分析认为,可以借鉴国有土地使用权的计量处理方法来探究碳排放权的计量问题,应该采用公允价值计量模式来进行计量处理,公允价值就是资产评估与会计的连接点,公允价值的取得需要借助评估的技术方法,这就需要引进评估的技术和手段。对于通过免费分配取得的碳排放权的初始计量参照行政划拨的国有土地使用权,应以评估后的碳排放权价值计量,以公允价值来确定其入账价值。利用无形资产的评估方法,建立相应的评估模型来确定碳排放权的公允价值。对于碳排放权的后续计量,为保证碳会计信息的真实公允,需要引入评估的技术手段,定期对碳排放权进行评估,采用公允价值计量。针对碳排放权这一种新型的无形资产,提出以公允价值原则为指导輲訛輥,引入评估的技术手段及方法,将资产评估服务于碳资产的会计处理,来探究碳排放权的会计计量问题。
三、碳资产评估方法
(一)传统资产评估方法对碳资产评估的适用性分析1.市场法。该方法是利用市场上同类或类似资产的近期交易价格,经过直接比较或类比分析以估测资产价值。应用该方法过程中的评估资料来源于市场,且评估结果也可以接受市场的检验,符合市场经济的一般原理,容易被交易双方所接受。市场法是资产评估中最直接、最简单和最有效的方法。应用市场法要满足两个基本前提条件,一是需要有一个活跃的公开市场;二是参照物资产与被评估资产之间要具有可比性,且公开市场上要有足够多的可比资产及交易实例。故应用该方法的关键是找到可比的交易实例,但目前我国碳交易市场并不活跃,成交价格普遍偏低,可选择的交易案例较少,且案例之间具有较大的差异,缺乏可比性。比如,一些经济发展较为落后地区的碳资产交易价格与经济发达地区相比,就会存在交易价格偏低的情况,对于经济发展较为落后地区的企业来说碳资产对企业价值贡献的程度较小,经济落后地区发展较晚,对环境尚未造成较为严重的破坏,温室气体环境容量资源较大輳訛輥,这些因素会使得经济发展较为落后地区的碳资产交易价格偏低。在某些发达国家,市场法会在成熟的碳交易市场上得到较为广泛的应用。而我国碳交易市场发展起步较晚,市场尚不活跃,碳资产的交易数量和交易价格偏低,缺少足够的可比交易实例,由于各方面因素的限制,市场法在实务操作中应用较少。2.收益法。收益法是指通过估算被评估资产未来预期收益的现值进而确定被评估资产价值的一种资产评估方法。以预期收益原则为基础,将被评估资产带来的预期收益以折现或资本化的方式来确定其价值。运用该方法需要满足三个基本条件,一是被评估资产的未来预期收益能够预测并以货币形式进行量化;二是资产所有者为获取未来预期收益所承担的风险可以测算,并能够以货币形态进行量化;三是被评估资产获取未来收益的时间能够预测。采用收益法需要合理地预测碳资产所带来的预期收益,不仅包括碳资产进行交易所带来的收益,还应包括碳资产所产生的协同效应为企业带来的经济利益。科学合理地衡量碳资产在企业生产经营过程中所带来的的价值贡献是一个关键问题,不同地区、不同行业、不同企业之间碳资产对价值的贡献程度是不同的,确定其对价值的贡献程度较为困难。我国碳交易市场尚不活跃,市场交易体系不完善,碳资产交易风险较大,具有较大的不确定性,这些因素都使得合理确定碳资产的未来预期收益及收益期限比较复杂。运用收益法对碳资产的价值进行科学合理地评估较为复杂困难。3.成本法。成本法是指在评估资产时根据被评估资产的重置成本扣除各种损耗以确定其评估价值的一种方法。成本法的运用需要满足三个基本前提:第一,该方法以持续使用假设为基本前提,要求被评估资产处在继续使用过程中或假定处于继续使用过程当中;第二,成本法要求必须具备可以利用的历史资料;第三,应用成本法还要求被评估资产的预期收益能够支持其重置及其投入价值。应用成本法的关键是合理确定被评估资产的重置成本及各种损耗,若要应用成本法来评估碳资产的价值,一个关键的问题是要判断碳资产的形成是否需要特定的投入,并且还要判断该投入能否以货币的形式进行可靠的计量,以此来确定碳资产的重置成本,如果在满足上述条件的情况下,可以应用成本法来确定碳资产的价值。但在实务操作中,由于碳资产的自身特点以及其重置成本及各项损耗的确定过程较为复杂,风险较大,故应用也较为困难。
(二)碳排放权的实物期权定价方法实物期权的概念最初是由StewartMyers(1977)在MIT时所提出的,实物期权是关于价值评估和战略决策的重要思想方法。碳排放权给企业带来了一个实物期权,因为它给企业带来了在未来一段时间内选择某项具有潜在收益活动的权利。1.B—S期权定价模型。该模型是由布莱克与斯克尔斯在20世纪70年代提出的。碳排放权可以看作是无红利支付的实物期权,影响其价值的因素有标的资产价格、期权的执行价格、资产收益波动率,到期期限和无风险利率。碳排放权的标的资产是基于企业生产经营活动过程中造成的环境破坏,可以用处理单位碳排放量的平均成本来衡量;在理论上,碳排放权的执行价格应为单位碳排放的成本,由于碳排放权是以权利形式给企业的排污补偿,实际上,执行价格为零;碳排放权的到期期限是由相关政府部门来确定的;无风险利率一般则为相应期限的国债利率。2.二叉树定价模型。用二叉树定价模型可以计算碳排放权的价值,具体方法是利用无套利的思想,从第n期节点处的期权价值计算出倒数第二列节点的期权价值,依次类推直到计算出碳排放权的初始分配价值輵訛輥。假定,对企业来说每份碳排放权配额都是无差异的,并且碳排放权作为期权来说,其执行价格为零。假定每一节点的上升概率为q。
(三)碳排放权定价的影子价格模型影子价格理论来源于线性规划问题的研究,是荷兰经济学家詹恩•丁伯根在20世纪30年代末首次提出来的。在当前倡导低碳可持续发展的形势下,碳排放权是一种稀缺资源,可以将碳排放权的影子价格定义为:某一国家或地区或企业在碳排放交易中对其最优利用前提下的价格估计輶訛輥。可以利用影子价格理论建立估价模型来确定碳排放权的价值。为了构建碳排放权的影子价格模型首先明确两条假设条件,即假设条件一:由于减排目标等因素的约束,确定当年地区碳排放总量为X,地区内二氧化碳等温室气体排放企业一共有N家,各企业二氧化碳排放权的初始配额为Xi(i=1,2,3…N);假设条件二:这N家二氧化碳等温室气体排放企业单位生产规模的平均利润为,每年产值分别为Yi(i=1,2,3…N)。一般来说,在一定时期内、一定的生产技术条件下单位生产规模与化石燃料使用数量成正比,故可以假设其生产规模与二氧化碳排放量也成正比,设平均比例系数为r,排放企业的二氧化碳排放量为Qi=Yi×r。进行碳排放权交易是为了通过增加碳排放成本提高减排意识,减少碳排放。企业进行生产经营活动是为了追求利润最大化,在碳交易的初始配置中,政府与企业的立场并不是相互矛盾的,政府是希望企业在自身发展的同时注意减少碳排放。因此在构建模型时可以将二氧化碳排放总量控制和有偿配置下的企业利润最大化作为目标函数,将碳排放权视为一种生产资料,将碳排放量作为约束条件来构建模型。该乘数即为单位碳排放权的影子价格,表示在二氧化碳排放总量控制下实现其最优利用的单位碳排放权估价。从上述模型中可以看出,碳排放权的初始价值与企业单位生产规模的平均利润(w軍)成正比,与企业单位产值的平均二氧化碳排放比例系数(r)成反比。运用影子价格模型确定碳排放权的价值时,由于各个地区的统计指标数据会有不同,故在实务操作中可以用相近指标数据进行替代。上述定价模型有利于碳排放权交易制度的建立与发展,适用于我国目前企业整体生产水平不高且碳排放量较大的现状。
四、碳资产评估发展建议
随着我国对二氧化碳等温室气体减排工作的重视程度不断加强,以及碳市场的不断完善与发展,对碳资产评估业务的需求程度日益增加,在低碳可持续发展的形势下,碳资产将成为企业非常重视的一种新型资产,碳资产评估工作面临难得的发展机遇。碳资产评估既有一般资产评估、无形资产评估及企业价值评估的某些共性,但在评估对象范围的确定、评估方法的选择、评估参数的确定等方面具有特殊性輷訛輥。目前我国处于碳市场及碳资产评估发展的初期,还缺乏比较成熟的理论与实践,碳资产评估工作中还面临着一些困难。
(一)碳资产评估面临的挑战1.碳资产评估工作基础薄弱,缺乏专业人才。我国资产评估工作发展较晚,是随着经济体制深入改革和市场经济不断完善而发展起来的。资产评估体系建设时间不长,碳资产评估才刚起步发展,在理论与实践研究上都还不成熟,基础薄弱,缺乏经验,2013年正式的《碳资产评估理论与实践初探》是国内关于碳资产评估的第一部著作。并且国内碳资产评估专业人员较为匮乏,具有相关专业背景的行业专家较少,高质量的专业人才也难以适应中国碳市场快速发展的诸多新要求,缺乏系统的人才教育培训,人才建设的滞后性使中国碳资产评估等工作产生阻碍。2.我国缺乏成熟活跃的碳交易市场,碳交易制度有待完善。虽然我国已在北京、上海、广东等地先后开展了碳排放权交易试点,但多数集中于CDM项目,对于其他类型碳资产的交易涉及较少。对交易试点地区的碳资产交易情况进行分析可以看出,所进行的交易规模较小,交易数量不大,交易范围具有较大的局限性,交易价格波动较大。而且相较于欧盟等的碳排放权交易制度,我国碳排放权交易制度的建立还处于较为初级的阶段,相关的法律法规及交易制度等方面还存在一些缺陷,交易制度还不完善,交易细则缺乏较为明确的规定,企业参与碳交易的意识不强,参与度低,市场不活跃,这会影响市场信息数据的选取、风险的判断等工作的进行,制约了碳资产评估工作的发展。3.有关碳资产评估的法律法规需要完善。我国在2002年批准《京都议定书》后便开始积极着手进行议定书要求的相关法律法规建设与完善。2004年,我国颁布《清洁发展机制项目运行管理暂行办法》,在2005年通过该办法对CDM项目加以规制。但大都是关于CDM项目的相关规定,所涉及的范围较为狭窄,且都属于规章层面。碳资产交易活动越来越广泛,碳交易市场也在不断发展,而我国对于交易双方当事人的权利义务、交易准则等问题的法律法规还不完善,缺乏较为完整的法律法规的引领,这势必会影响碳资产评估的正常发展。4.碳会计信息披露制度的欠缺。目前我国对碳资产会计信息的披露倾向于在三大财务报表中列示,即表内披露,然而碳资产自身具有的风险、不确定性及复杂性使得仅在表内披露是不充分的,不能将碳资产的取得方式、使用期限及计量属性等大量信息充分反映出来,这会使得在搜集碳资产评估工作所需要的相关信息难度较大,影响评估工作的正常进行。就保证碳资产评估工作的顺利进行的角度来说,碳会计信息披露需要建立多维度、多层次的表外披露制度,是对碳资产信息披露的有效补充,不仅要包括传统会计报表所要求披露的碳资产的相关信息,还应该要包括其取得方式、使用期限等方面的信息,这样可以使得评估人员得到较为充分的信息,保证碳资产评估工作的进行。此外,应该充分发挥碳审计的监督作用,以保证碳资产会计信息的质量。另外,中国建立完善的碳资产评估体系还要面临经济发展现状、产业结构、生产技术水平较为落后等问题的限制。要建立起较为有效的碳资产评估体系将是一个不断探索前进的漫长过程,既要根据我国的实际情况及特点总结发展,还要善于学习吸收国外经验。
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随着全球减排机制的加速发展以及人们对减排呼声的不断提高,基于二氧化碳零排放理念的“碳中和”也受到了越来越多的关注。“碳中和”(Carbon Neutral)概念,最早起源于1997年伦敦未来森林公司(现改名为碳中和公司The Carbon Neutral Co.)的商业策划。这家公司以“碳中和”为商标,帮顾客计算出其一年之中直接或间接制造的二氧化碳,然后让顾客选择以植树的方式吸收相对应的二氧化碳,以达到顾客“碳中和”的目标。在此之后,虽然这种以植树来吸收二氧化碳的方式因受到环保组织普遍质疑而未能推广,但“碳中和”这一概念还是被西方主流媒体广泛接受和宣传,并成为越来越多的知名企业和社会团体零排放运营的最佳绿色环保标签。
目前,国际社会上具有强烈环保意识的组织和个人积极自愿地参与到应对气候变化的行动当中,通过投资或购买一些具有温室气体减排潜力的项目活动所产生的减排额度达到组织或个人的“碳中和”,如汇丰银行,雅虎网站,惠普公司,乐购,欧洲之星等都已纷纷加入到“碳中和”行列。
“碳中和”理念在全球的发展和扩张已经从最初的纯企业行为变成了全球范围内的不同行业、不同层面间的减排总动员;同时,在政府大力推行之下,“碳中和”也悄悄地发生着由纯“自愿”向“官方计划”的形式转变,成为了全球减排机制中不可或缺的重要力量。
碳中和与体育盛事
截至今日,个人、企业和体育赛事都纷纷打出“碳中和”旗号,其中2006年都灵冬奥会和2006年德国世界杯成为了体育界“碳中和”实践的良好范例。
2006年的都灵冬奥会是迄今为止首次实现全程“碳中和”的奥运盛事。实现“碳中和”,完全抵消奥运会活动过程中排放的二氧化碳,确保都灵冬奥活动对气候无害,是都灵冬季奥运组委会计划中重要的基础部分。据都灵奥组委计算,为期16天的冬季奥运赛事预计将排放10万吨的二氧化碳,其主要来源是交通和比赛场馆的运转。为抵消这些碳排放,组委会进行了一项“都灵气候遗产”(HECTOR)计划,使这些二氧化碳排放将通过林业、节能减排和可再生能源计划得到抵消。除此之外,在都灵冬奥会的诸多环保方案中,还有一项名为“天然冷冻剂”的新方案与温室气体减排息息相关。该项自愿性方案由冬奥会两大赞助商──麦当劳与可口可乐,加上联合利华公司共同出资支持,并由环境规划署与绿色和平组织支持。方案目标是推广各摊位贩卖点使用替代冷冻技术来冷冻食品和冷饮,以减少温室气体排放,保护地球气候与臭氧层。可口可乐在运动会场设置了1000具冷饮设备,均是利用二氧化碳来当作冷却剂,如此一来,可减少氟氯碳化物(CFC)及氟氢碳化物(HFC)等臭氧层破坏物质的使用。联合国环境规划署表示,如果这项技术推广到全球规模,将可大幅降低冷饮业者所排放的温室气体,同时又可保障地球的臭氧保护层不被破坏。环境规划署在洛桑体育博物馆举行的“全球体育与环境论坛”(Global Forum Sport and Environment)国际会议上公布,都灵冬奥会期间排放的温室气体,有70%被抵消,创造了冬奥会新纪录。而随后举办的2006年德国世界杯更是超额抵消了该赛事导致的温室气体排放,即德国世界杯通过在印度和南非的环保投资获得“碳抵消”,减少温室气体排放10万吨,而比赛期间增加排放的温室气体只有8千吨。
北京奥运的“碳中和”路径
2008年北京奥运会的三大理念是“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”,其中“绿色奥运”的口号不在局限于环保单个方面,而是从气候变化、环境保护、世界和平、公平竞争、科技进步以及可持续性发展等方面寻找多元化的支撑点。在早些时候,北京《奥运行动规划》就明确对奥运会进行了整体的绿色规划。以《奥运行动规划》为指导,北京奥组委一直在积极地采取措施以实现节能减排目标,控制温室气体排放,履行环境保护的义务,具体包括在北京奥运场馆的建设中,将能耗指标要求作为工程建设的附件纳入场馆建设施工;广泛采用太阳能和风能这两种“绿色”能源为体育场馆和奥运村供电;采用新型环保建材并通过废物的循环再利用以节约能源,减少温室气体排放等。
然而,北京奥运会要想更好实现绿色奥运的目标,仅仅减少温室气体的排放还远远不够。北京奥运会温室气体排放的主要来源是奥运前期场馆建设以及奥运期间的交通和比赛场馆的运转,有数据统计,北京奥运会预计将吸引来自全球200多个国家和地区的上万名运动员,这些运动员前往北京所乘坐的飞机将会排放大量的二氧化碳,在参加北京奥运比赛过程中,平均每位运动员将向大气中排放约4吨的二氧化碳。
2007年10月25日,联合国环境规划署(UNEP)对2008年北京奥运会所做的一份评估报告―《北京2008年奥运会:联合国环境署评估报告》建议北京奥组委应该制定并实施一个“碳中和”方案,起码抵消由于举办奥运会而在中国产生的所有碳排放。
2007年3月世界自然基金会(WWF)开始推动一项“夺金路,碳中和”的全球活动,号召各国运动员为自己的碳排放买单。借此契机,北京奥运会可以尽快与世界环保组织合作开展“低排放”、“碳中和”活动,鼓励境内外参加奥运会的团体和个人,通过投资国内潜在减排项目或在自愿减排市场购买已核证的减排量达到自身的“碳中和”。把减缓气候变化的行动和“碳中和”的理念纳入本届奥运会,将具有重要的历史意义和现实意义。
我国作为一个发展中国家,暂时无需承担强制减排义务,而本着“共同但有区别的责任”原则,我国一直在积极努力开展温室气体减排工作。恰逢此时,我们利用本次奥运会,在国内宣传和实践“碳中和”的理念,通过引入外资赞助的模式向国内具有减排潜力的项目进行投资:北京奥组委可以选择一家具有良好信誉的国际性银行、环保型能源企业或者是碳金融机构作为北京奥运会的碳减排信用额赞助商,由赞助商出资购买国内减排项目产生的碳减排信用额,并将这些碳减排信用额捐赠给北京奥运会以供“碳中和”之用。
采用这种全新的国际绿色体育赞助模式,可以使北京奥运会在现有节能减排的基础上获得提升;同时可以另辟蹊径,为国内的减排项目引入资金,推动我国减排项目的发展;另外,还可以通过北京奥运会这一盛大赛事的良好宣传和示范效应,推广“碳中和”理念,吸引更多的投资者引入国际减排合作机制促进我国减排项目的发展;最后,“碳中和”奥运会的举办将让国际社会看到我国在减缓全球气候变化问题上所做的不懈努力,以缓解我国在后京都时代承担温室气体减排义务的谈判压力,带来名誉和利益双赢的局面。
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一、创新化学情境激活学生的创新意识
导入新课是一节课成功的重要环节,导入的艺术特征是能引起学生的认知冲突,创设出能紧紧扣住学生心弦的化学教学情境,打破学生原有的心理平衡,激发学生的学习兴趣、好奇心和求知欲;因为许多化学知识需要在一定的化学情境下,才能再现和探究。教学中应精心设计导入环节,创设思维情境。激活学生的创新意识。唤起学生对新知识的探求欲望。教师要注意给学生留下适当的想象余地,特别应鼓励学生大胆猜想,以达到激活学生的创新意识,启迪思维之效果。例如:在讲硝酸的氧化性时,可提出:酸能跟多种金属反应放出氢气,但是为什么在制备氢气和硫化氢时,却要用盐酸或稀硫酸,而不能应用稀硝酸?在进行硫化氢还原性教学时,启发学生思考:硫化氢是酸性物质,为什么不用浓硫酸干燥?硫化氢和浓硫酸会发生什么类型的反应?硫化氢在反应中作氧化剂还是还原剂?通过设置问题情境,把学生探究的热情激发出来。
二、充分挖掘学生的创新潜能
教师要为学生提供有益于思维发散、实现创新的学习材料,从"教知识"转变为探索知识挖掘和利用教学潜能,把枯燥的教材活性化,给学生以充分的思维空间。从而促进学生在掌握新知识的同时,实现能力的创新。例如,在对人体吸人的空气和呼出的气体的探究课题教学中,我设计先告知学生一些知识信息,并让学生收集了一瓶空气和一瓶呼出的气体,然后将课题改为"据说人呼吸时吸收了氧气,排出了二氧化碳,请利用这一瓶空气和一瓶呼出的气体,设计实验对这一说法进行验证"。经过小组热烈的讨论后,大家得出了以下几种方案:
方案一:向装空气的瓶子里伸人燃着的木条,如木条能继续燃烧,证明吸人的气体中含有氧气,从而说明人吸收了氧气;向装有呼出气体的瓶子里倒人澄清石灰水,如变浑浊,证明人呼出了二氧化碳气体。
方案二:先分别向两瓶气体中倒人澄清石灰水,呼出的气体中石灰水变浑浊,而空气中石灰水没变浑浊,从而证明了人呼出了二氧化碳(呼出的气体中的二氧化碳是人体排出的。因为吸人的空气中没有或很少量CO2再向这两瓶气体中分别伸人燃着的木条,装空气的瓶中木条能继续燃烧,而装有呼出气体的瓶中木条熄灭,从而证明人呼吸是消耗了氧气(吸人的空气中含有的氧气,在呼出的气体中没有了,从而证明氧气被消耗)。
方案三:与方案二相反,是先向两瓶气体中伸人燃着的木条,然后再分别向两瓶气体中倒人澄清石灰水,理由同上。
学习新知识活动中要充分挖掘学生的创新潜能,提高学生的课堂参与能力,体现师生双向的思维活动过程。在这一活动中教师应起中介作用,为学生营造一个充满和谐气氛的学习环境,师生合作,生生合作,让学生成为教师思维的"同谋者",将信息加工活动由教师向学生转移。
三、教学素材丰富多彩,激发学生的学习兴趣
化学教学是学生与化学环境相互作用的过程,其结果是使学生的某些行为或行为潜力发生了比较持久的变化。化学素材的提供是开启学生思维的前提条件,只有给学生提供具体可感的化学素材,让学生在观察中思考,才能让学生在饱满的情绪中学到化学知识,掌握化学思维方法,发展创新思维能力。例如例如在讲氨的分子结构和性质时,通过观察红色喷泉的演示实验后,使学生认识到氨跟水发生了化学反应,并在氨水中存在以下动态平衡:
NH3十H2O NH3H2O NH4+ 十OH-
运用上式的动态平衡规律,组织学生讨论下列问
①氨水中存在哪些微粒?氨水跟液氨有何区别?②氨水应如何保存?为什么?③如何鉴别某一气体是否为氨气?④为什么可以在浓氨水中加入固体烧碱制取氨气?⑤夏天打开浓氨水瓶子时应注意什么?通过讨论,增强了氨的性质跟组成、制备、贮存、检验的联系,活跃了思维,变静态为动态,同时也将知识系统化、网络化,提高学生分析问题和解决问题的能力。
四、鼓励学生创新求异
习题教学也是化学课堂教学的重要环节,通过习题教学能实现知识的巩固、技能技巧的形成和思维能力的发展。习题内容的组织要有一定的梯度,形式灵活而有趣,难度逐渐加大,不同的习题功能应有所区别,练习题的设计要新颖、灵活,既要有针对性,又要有启发性,要充分考虑学生的智慧潜能,设计好开拓他们智力活动领域的问题。再通过合理而优化的评价方法,建立多向交互、动态发展的评价体系,鼓励学生求异创新。例如:某混合气体可能含有H2、CO、CO2、H2O(气)四种物质,请设计实验:(1)只验证混合气体中确有氢气,(2)要同时验证混合气体中即有H2又有CO。
这道题中要考虑的问题较多,H2、CO的验证一般都是需要用到还原氧化铜的实验装置,通过检验产物中的水和二氧化碳来证明氢气与一氧化碳的存在,但是会受到原气体中的水和二氧化碳的干扰,所以就必须先将它们除去再进行还原氧化铜的实验。需要注意的是不管是除去原混合气体中的水和二氧化碳,还是检验产物中的水和二氧化碳,都存在先与后的问题,一个是需先除去二氧化碳再除去水,一个是需先检验水再检验二氧化碳,同时还存在尾气处理的问题,它需要学生有较强的探究思维能力才能找到准确的路线与方案。通过这类试题的训练,无疑将深刻的影响到他们的实际探究中去,能给他们创造出更多的思维训练机会,从而提高他们的思维品质。
五、全力培养学生的创新能力
化学学是一门以实验为基础的科学,因此"做"是形成创造力的起点,做的最高境界是创造。化学实验教学中,通过实验操作使学生手脑并用。学做结合,多动手实践,这是培养创造能力的必经之路。例如在硫酸这节课里,我让同学探究出区分浓硫酸和稀硫酸的方法,最少的找出了5种,最多的找出了18种。这个探究问题设计充分考虑了学生的学习水平和能力层面的差异性。在初中阶段,首先要注意验证性实验,强化实验基本操作的训练.这是培养实验能力的基础。在此基础上安排一些探索性实验,以便加强学生实验设计能力的培养。设计能力是较高层次的能力,不仅要有熟练的实验能力,还要有较高的逻辑思维能力,开阔的视野与创精神,才能进行良好的设计,这是创造思维的集中体现。
六、要吸引学生的创新情趣
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地球上的碳物质以多种形态存在于不同的碳库中。第一种是气态的二氧化碳。主要存在于大气层的碳库中。第二种是物态的有机碳。植物在光照条件下进行光合作用。第三种是物态的化石碳。石油、天然气和煤,也称化石能源。第四种是物态、无机的碳酸盐矿藏。这些固体形态的碳酸盐经淋溶作用溶解于水,进入河、湖、库、海等水体中,成为浮游植物、水生植物的碳源,被植物所利用,转化为有机物。上述4种碳物质的存在形态,在地球上进行着不停的循环和转化。其中,以生物圈中有机碳的代谢循环过程最为活跃,而且不消耗化石能源,而是以消耗化学能为主,而且在低温条件下进行,反应温和、快捷、不产生噪声、不污染环境。植物是消耗二氧化碳的主渠道,而矿质能源的燃烧,则是二氧化碳大量释放的主渠道,是积聚温室气体的主要来源。减少矿质能源的利用,并把工业的二氧化碳贮存起来,转化为碳肥,为植物生长提供营养(如森林、草地、海洋施肥),增加二氧化碳的消耗,则是发展低碳经济首先要解决的问题。
2什么是低碳经济和低碳农业
低碳经济是以低能耗、低物耗、低排放、低污染为特征的经济发展模式。低碳经济是未来人类社会经济发展的大趋势。低碳农业,是为了应对全球气候变化和发展低碳经济,提出了相对于石化农业的现代农业经济发展新模式,其目的是以最少的温室气体排放量,获取最大的经济效益、最好的生态效益和社会效益。低碳农业通过全新的经济活动,实现能源的节约、资源的循环利用、吸纳其他产业、获取碳汇交易收入等综合效益,把生态效益转化为经济效益和社会效益。
3发展低碳农业经济的途径
3.1低碳农业是以低能耗、低物耗、高产出为特征的农业
是以矿质能源资源的节约利用、高效利用为前提的农业发展方式首先,节水、节地、节能型的农业产业,是低碳农业经济发展过程中所倡导的方法和途径。第二,精准农业技术(包括精量播种、测土配方施肥、生物防虫等)是低碳农业发展中所必须的技术支撑。要充分应用新技术新工艺降低农业生产成本,减少二氧化碳排放,减少矿质能源消耗,充分利用生物科技资源提高农业产品品质。第三,必须把节约能源资源贯穿于农业产业发展的全过程,包括从技术方案的选择、设备的选型,到生产过程组织、监控和产品采收、加工、销售、消费等过程中。第四,特别要发展节地型、节水型农业和节粮型养殖业,并对农业废弃物(副产品)进行集约化、无害化处理和资源化转化,提高生物质的利用率和效益。
3.2科学配置资源发展低碳农业
一是要节约、高效利用能源和资源,淘汰那些浪费资源、污染环境的技术措施和生产方式。二是要提高植物光合作用的效率和效益,提高吸纳、消化、转化二氧化碳的效率。三是要增加光合产物的产出和效益,从源头上提高二氧化碳的利用率和效益。把大气碳库中的二氧化碳通过植物的光合作用转化为有机物,满足人类衣、食、住的物质需求。把大气碳库中的二氧化碳转化为生物碳库中的有机碳。
3.3遵循循环经济减量化、再利用、再循环原则
发展低碳农业要重视构建循环农业产业链,强化各种原料产品深度加工和农业废弃物的集约化处理和转化,实现原料产品、副产品及废弃物的升值和增效。在延伸产业链,减少废弃物排放的同时,实现农业的高效益,把生态效益、经济效益和社会效益统一到循环农业的发展和运营过程之中、统一农业发展、农村及城镇消费方式的转变过程之中。
3.4节约资源、能源发展低碳农业
一是节约耕地,发展利用非耕地资源的设施农业、立体农业、水体农业,为农业的可持续发展和城镇化发展提供土地资源的保障。二是节约化石能源,努力提高可再生能源利用率,减少二氧化碳排放。要摒弃或淘汰高能耗、高物耗和浪费淡水资源的生产方式和消费模式,实现节能、减排和高效益的目的。三是农业机械要遵循节约燃油、节省原材料、一机多用的原则,并向智能化方向发展,实现低碳高效的目标。四是选用优质、高产、高效、节水、节能的新品种,从源头上提高作物的光合效率和产出,节约淡水资源。五是设备、工艺的选择必须遵循节能、节水、节电和低噪音的原则。充分利用现代生物技术、现代食品加工技术中节能型、节水型先进技术,通过整合组装,形成系列化的、工业化的高新技术,用于低碳加工工业。
3.5保护生态环境发展低碳农业
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一、明确实验目的和步骤,克服盲目性
对刚接触化学的学生来说,实验是陌生的。一开始就要求学生独立进行实验探究,是不符合认知发展规律的。因此,组织学生实验时,我要求学生实验前要认真预习实验内容,明确实验目的、步骤,实验过程中要仔细观察发生的现象,联想学过的知识进行分析判断,认真做好记录,实验后如实写出实验报告。
例如,第一单元课题2“我们吸入的空气和呼出的气体有什么不同”是学生接触的第一个步骤较多的实验,感觉比较困难的是:实验要做什么,怎样去做,去观察什么。我首先引导学生阅读教材,清楚两个问题:第一,实验的内容是什么。第二,实验方法和实验方案是什么。学生明确了实验的内容是空气与呼出气体的比较,具体的说是:①二氧化碳含量的比较;②氧气含量的比较;③水蒸气含量的比较。实验的方法是通过对比实验来比较。实验方案是:二氧化碳含量的比较通过“它们分别与等量等浓度的澄清石灰水作用而变浑浊的程度”来判断;氧气含量的比较通过“燃着的木条在不同气体中燃烧时间的长短”来判断;水蒸气含量的比较通过“玻璃片在空气中放置和向其表面哈气的方法”来判断。最后我还对排水法收集气体的基本操作进行指导。学生明确了内容,有了方法,清楚了探究步骤,避免了实验流于形式而取得了真正实效。在这个实验过程中,我恰当的引导、参与,主体始终是学生,使学生对实验探究程序和思维方法的认识经历了一个渐进并成型的过程,有效克服了盲目性。
二、加强实验过程设计,激发学生兴趣
化学实验特有的生动性,会使初学化学的初中学生很感兴趣;但层次较低的感知兴趣和操作兴趣,再加上越来越多的验证实验,使学生逐渐感到枯燥乏味。我根据实验的具体内容和目的,把过程设计的各有侧重,避免机械实验。使实验教学与探究学习融合起来,充分发挥实验的探究功能,不但让学生获得知识,学到技能,而且重视让学生受到科学方法、科学思维的训练,养成科学精神,使学生对实验保持持久的探究兴趣和创造兴趣。
例如,第六单元课题2“实验室里制取二氧化碳的研究”是综合性比较强的探究活动,学生前面已经探究过“氧气的实验室制法”,对实验操作过程和技巧有了一定基础,这个活动探究的重点不再是制备二氧化碳,而是制取二氧化碳的反应原理和实验装置,要侧重引导学生针对这两个重点进行探究前的讨论。在课堂中我首先向学生提出问题:你们知道生成二氧化碳的反应有哪些吗?学生分组讨论后,可以归纳出十几个生成二氧化碳的反应,这些反应可归为四类制取方案:①人和动植物的呼吸;②含碳物质燃烧,如木炭、蜡烛、酒精、煤等;③木炭还原氧化铜;④碳酸钙分解。然后针对不同方案从可行性、安全性、科学性、简约性等方面分析评价,明确利用上述反应都不能在短时间内通过简便的操作制取纯净的二氧化碳,此时我引入用碳酸盐与稀酸反应来制二氧化碳这一方案。方案确定后,给出以下药品:大理石、碳酸钠粉末、稀盐酸、稀硫酸,学生分组进行实验探究归纳反应情况,并从反应速率方面分析讨论,得出实验室制取二氧化碳的最佳方案。最后提供给学生教材中给出的仪器,让学生分组讨论,设计反应装置,将每个小组的设计装置图进行归纳比较,得出实验室制取二氧化碳的反应装置,也就是“固液不加热制取气体”的反应装置。
这样的设计不再是简单重复教材,而是对药品选用和装置选择做了有效拓展归纳,丰富了实验过程,培养了学生的科研方法和素养,让学生体会到实验的乐趣,提升了课堂效率。 转贴于
三、改进实验方案,强化实验效果
1. 将一些演示实验改为学生实验,培养学生的主动性
在教学中,应多提供机会让学生实验。凡是学生能做的实验,我总是尽可能让学生动手去做,充分调动学生的积极性;让学生自己提出问题,进行大胆猜想、假设,然后为验证自己的猜想和假设进行实验。在实验过程中,我主要起到引导作用,随时引导学生规范操作,详细说明这样操作的道理,纠正学生不正确、不规范的操作,讲解错误操作的后果。
例如,对镁燃烧、硫燃烧、锌跟稀硫酸反应、大理石跟稀盐酸反应、酸和碱的溶液跟石蕊试液或酚酞试液的作用等比较容易操作的实验,边讲边指导学生实验和观察,并探究实验结论,充分发挥教师的主导作用、学生的主体地位,更好地调动学生学习的积极性和主动性。变“看实验演示”为“亲自实践”,给学生更多的实验机会,使学生感受到成功的喜悦或在失败中锻炼自己,培养和提高了学生的动手能力和学习兴趣。
2. 补充完善实验,强化认知
对教材上的一些实验,可以在原实验基础上进行补充,以增强学生对这方面知识的理解。
例如,在学习“二氧化碳的溶解性”和“二氧化碳能跟水反应”这两点性质时,教材设计分别通过两个不同的实验得出结论。学生对这两点性质不难理解,但很难把它们联系在一起。在教学实践中,如果在教材设计的实验基础上增加一个实验步骤,即从变瘪的塑料瓶中取出少量的水装入试管中,加入紫色石蕊试液,发现变红色。这样可以说明二氧化碳气体不但能溶于水,而且能跟水反应生成碳酸,从而把这两点性质联系在一起,有利于帮助学生拓展思维。
四、组织开展家庭小实验,培养应用能力
家庭小实验、小制作都有很强的趣味性和知识性,十分贴近学生的生活,适合初中学生好奇、好问、好动、好学的心理特征。我经常鼓励学生做好这些课外小实验、小制作,这是有效实施实验教学的另一重要途径。
例如,在制作“叶脉书签”活动中,学生未等到周末回家就迫不及待地想尝试了,他们从实验室中领取NaOH固体,用废旧的不锈钢饭盒代替烧杯,用小木棍代替玻璃棒,用废旧的牙刷代替试管刷,在校园小树林里找到枯树枝代替酒精灯作燃料进行加热。实验过程中因NaOH溶液过稀或加热时间不足导致失败,学生并没有因此而放弃,经过多次探究和改进,学生终于成功地制作出“叶脉书签”,并在同学中展示实验成果,与同学分享成功的喜悦。这样的活动,既训练了学生的动手能力,培养了学生的创新思维,大大地激发了学生学习和探索兴趣;同时又让学生在参与实验过程中,学会变废为宝,充分利用资源,明白了“垃圾是放错了地方的资源”,切实体会到化学与生活的密切关系。
不少教师往往会忽略家庭小实验的交流,常以自己的意志强加给学生。其实,如果教师能注意到家庭小实验的交流,常会有意想不到的收获。