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跨学科实践活动5 基于碳中和理念设计低碳行动方案
【活动目标】
基于碳中和理念，结合生物学、地理、物理等课程的学习，从物质的性质和转化角度认识二氧化碳的排放和吸收，理解低碳行动原理。设计并评价低碳行动方案，从个人、国家和国际层面体会低碳行动的意义和价值
【活动设计与实施】
| 实践任务 | 实践结果与分析 |
| --- | --- |
| 任务一：了解相关概念，聚焦核心物质
1. 查阅资料，了解低碳行动、碳达峰和碳中和等概念的含义。基于核心物质二氧化碳，运用图示等方式对这些概念进行说明。
2. 结合二氧化碳对生活和环境的影响，说明低碳行动的意义，尝试列出一些低碳做法 | |
| 任务二：测定不同环境中二氧化碳的含量
1. 通过小组合作，设计测定二氧化碳含量的方法，并测定不同环境中二氧化碳的含量。
2. 围绕人类活动是否会影响空气中二氧化碳的含量提出假设，运用适当的方法进行验证 | |
| 任务三：梳理自然界中的碳循环
1. 结合生物学和地理课程的学习，回顾自然界中的碳循环，梳理二氧化碳在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈间的转化关系，指出人类活动对碳循环过程的影响。
2. 回顾二氧化碳的性质与转化，从二氧化碳的排放与吸收的角度，对涉及的反应进行汇总。
3. 将涉及二氧化碳的物质转化关系与自然界中的碳循环联系起来，利用图示等方式说明二氧化碳的排放与吸收途径及相关原理 | |
| 任务四：设计低碳行动方案
1. 从空气中二氧化碳的排放与吸收出发，对照任务一中列举的低碳做法，通过小组讨论，形成初步的低碳行动方案。
2. 结合涉及二氧化碳的物质转化关系，查阅资料，了解减少二氧化碳排放与增加二氧化碳吸收的相关政策和创新技术等。在此基础上对低碳行动方案进行补充。
3. 参观当地相关展览，就低碳行动与工作人员交流，进一步完善小组方案 | |
| 【展示与交流】
1. 展示小组形成的低碳行为方案，经全班讨论形成评价标准。
2. 以小组为单位，优化低碳行动方案，制作展板或开展讲座，在学校和社区等地宣讲并践行低碳行动 | |
实战演练
我国明确提出努力争取2060年前实现碳中和。为践行碳中和理念，某中学开展了“我为低碳作贡献”的社会实践活动。
任务一：了解自然界中的碳循环
(1)从碳循环视角看，导致大气中二氧化碳含量增多的过程有
(2)自然界中消耗二氧化碳的主要方式是
任务二：探究吸收二氧化碳的途径
【作出猜想】有同学认为可用水吸收二氧化碳。
【进行实验】(3)如图1所示，向充满二氧化碳的塑料瓶中加入一定量的水，迅速拧紧瓶盖振荡，塑料瓶变瘪，请解释原因：
【进行评价】(4)根据上述实验，该同学认为自然界中的海水可以吸收大气中过多的二氧化碳，请你评估该观点的问题或风险，并阐述理由：
任务三：寻找捕集、利用二氧化碳的新途径
【搜集资料】①目前，$\ce{CO_{2}}$捕集技术的关键是将$\ce{CO_{2}}$从排放物中分离出来。有一种物理吸收方法是用甲醇作溶剂吸收；也可用活性炭、沸石等对$\ce{CO_{2}}$进行吸附性吸收。用氨水($\ce{NH_{3}·H_{2}O}$)作吸收剂时，控制温度在$30°\mathrm{C}$左右，用喷氨技术吸收$\ce{CO_{2}}$生成碳酸氢铵(受热易分解)。②将二氧化碳转化为化工原料乙烯，是我国科学研究的又一重大突破，图2为其反应前后分子种类变化的微观示意图。
【交流讨论】(5)活性炭、沸石等可作吸附剂吸收$\ce{CO_{2}}$，则它们可能具备的结构特点是
(6)将二氧化碳转化为乙烯($\ce{C_{2}H_{4}}$)的化学方程式为
任务四：制定低碳行动方案
(7)“低碳”是一种生活理念，也是一种生活态度。请写出一种日常生活中符合该理念的做法：
【活动目标】
基于碳中和理念，结合生物学、地理、物理等课程的学习，从物质的性质和转化角度认识二氧化碳的排放和吸收，理解低碳行动原理。设计并评价低碳行动方案，从个人、国家和国际层面体会低碳行动的意义和价值
【活动设计与实施】
| 实践任务 | 实践结果与分析 |
| --- | --- |
| 任务一：了解相关概念，聚焦核心物质
1. 查阅资料，了解低碳行动、碳达峰和碳中和等概念的含义。基于核心物质二氧化碳，运用图示等方式对这些概念进行说明。
2. 结合二氧化碳对生活和环境的影响，说明低碳行动的意义，尝试列出一些低碳做法 | |
| 任务二：测定不同环境中二氧化碳的含量
1. 通过小组合作，设计测定二氧化碳含量的方法，并测定不同环境中二氧化碳的含量。
2. 围绕人类活动是否会影响空气中二氧化碳的含量提出假设，运用适当的方法进行验证 | |
| 任务三：梳理自然界中的碳循环
1. 结合生物学和地理课程的学习，回顾自然界中的碳循环，梳理二氧化碳在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈间的转化关系，指出人类活动对碳循环过程的影响。
2. 回顾二氧化碳的性质与转化，从二氧化碳的排放与吸收的角度，对涉及的反应进行汇总。
3. 将涉及二氧化碳的物质转化关系与自然界中的碳循环联系起来，利用图示等方式说明二氧化碳的排放与吸收途径及相关原理 | |
| 任务四：设计低碳行动方案
1. 从空气中二氧化碳的排放与吸收出发，对照任务一中列举的低碳做法，通过小组讨论，形成初步的低碳行动方案。
2. 结合涉及二氧化碳的物质转化关系，查阅资料，了解减少二氧化碳排放与增加二氧化碳吸收的相关政策和创新技术等。在此基础上对低碳行动方案进行补充。
3. 参观当地相关展览，就低碳行动与工作人员交流，进一步完善小组方案 | |
| 【展示与交流】
1. 展示小组形成的低碳行为方案，经全班讨论形成评价标准。
2. 以小组为单位，优化低碳行动方案，制作展板或开展讲座，在学校和社区等地宣讲并践行低碳行动 | |
实战演练
我国明确提出努力争取2060年前实现碳中和。为践行碳中和理念，某中学开展了“我为低碳作贡献”的社会实践活动。
任务一：了解自然界中的碳循环
(1)从碳循环视角看，导致大气中二氧化碳含量增多的过程有
化石燃料的大量燃烧(合理即可)
(写一条)。(2)自然界中消耗二氧化碳的主要方式是
绿色植物的光合作用
。任务二：探究吸收二氧化碳的途径
【作出猜想】有同学认为可用水吸收二氧化碳。
【进行实验】(3)如图1所示，向充满二氧化碳的塑料瓶中加入一定量的水，迅速拧紧瓶盖振荡，塑料瓶变瘪，请解释原因：
二氧化碳溶于水导致瓶内气压减小，外界大气压使得瓶身变瘪
。【进行评价】(4)根据上述实验，该同学认为自然界中的海水可以吸收大气中过多的二氧化碳，请你评估该观点的问题或风险，并阐述理由：
海水吸收二氧化碳后生成碳酸，使海水酸化，危及水生生物的生存
。任务三：寻找捕集、利用二氧化碳的新途径
【搜集资料】①目前，$\ce{CO_{2}}$捕集技术的关键是将$\ce{CO_{2}}$从排放物中分离出来。有一种物理吸收方法是用甲醇作溶剂吸收；也可用活性炭、沸石等对$\ce{CO_{2}}$进行吸附性吸收。用氨水($\ce{NH_{3}·H_{2}O}$)作吸收剂时，控制温度在$30°\mathrm{C}$左右，用喷氨技术吸收$\ce{CO_{2}}$生成碳酸氢铵(受热易分解)。②将二氧化碳转化为化工原料乙烯，是我国科学研究的又一重大突破，图2为其反应前后分子种类变化的微观示意图。
【交流讨论】(5)活性炭、沸石等可作吸附剂吸收$\ce{CO_{2}}$，则它们可能具备的结构特点是
疏松多孔
。用喷氨技术吸收$\ce{CO_{2}}$，温度控制在$30°\mathrm{C}$左右，温度不宜太高的原因是温度较高时，生成的碳酸氢铵易分解
。(6)将二氧化碳转化为乙烯($\ce{C_{2}H_{4}}$)的化学方程式为
$\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal{一定条件}C_{2}H_{4} + 4H_{2}O}$
。任务四：制定低碳行动方案
(7)“低碳”是一种生活理念，也是一种生活态度。请写出一种日常生活中符合该理念的做法：
出行乘坐公共交通工具，减少私家车(合理即可)
。答案
(1) 化石燃料的大量燃烧(合理即可)
(2) 绿色植物的光合作用
(3) 二氧化碳溶于水导致瓶内气压减小，外界大气压使得瓶身变瘪
(4) 海水吸收二氧化碳后生成碳酸，使海水酸化，危及水生生物的生存
(5) 疏松多孔 温度较高时，生成的碳酸氢铵易分解
(6) $\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal{一定条件}C_{2}H_{4} + 4H_{2}O}$
(7) 出行乘坐公共交通工具，减少私家车(合理即可)
(2) 绿色植物的光合作用
(3) 二氧化碳溶于水导致瓶内气压减小，外界大气压使得瓶身变瘪
(4) 海水吸收二氧化碳后生成碳酸，使海水酸化，危及水生生物的生存
(5) 疏松多孔 温度较高时，生成的碳酸氢铵易分解
(6) $\ce{2CO_{2} + 6H_{2}\xlongequal{一定条件}C_{2}H_{4} + 4H_{2}O}$
(7) 出行乘坐公共交通工具，减少私家车(合理即可)
