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任务一 了解相关概念，聚焦核心物质
活动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。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。
提示：随着全球人口和经济规模的不断增长，化石能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识，包括光化学烟雾和酸雨等的危害，大气中二氧化碳浓度升高将带来的全球气候变化，等等。在此背景下，“碳足迹”“低碳经济”“低碳技术”“碳中和”“碳达峰”“低碳行动”等一系列新概念、政策、行动应运而生。
活动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。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。
提示：随着全球人口和经济规模的不断增长，化石能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识，包括光化学烟雾和酸雨等的危害，大气中二氧化碳浓度升高将带来的全球气候变化，等等。在此背景下，“碳足迹”“低碳经济”“低碳技术”“碳中和”“碳达峰”“低碳行动”等一系列新概念、政策、行动应运而生。
答案
解：
1. 相关概念含义
低碳行动：以降低二氧化碳排放、控制大气中二氧化碳含量为核心目标开展的各类生产生活实践活动。
碳达峰：二氧化碳的年排放总量达到历史最高值，经历平稳过渡期后逐步持续下降的过程。
碳中和：通过节能减排、植树造林、碳捕集等方式，抵消人为活动产生的全部二氧化碳排放量，最终实现二氧化碳的净零排放。
2. 基于二氧化碳的概念关联说明
二氧化碳排放变化路径：
人为活动碳排放持续升高 → 碳达峰（碳排放到达峰值节点）→ 碳排放在低碳行动干预下逐步降低 → 碳中和（二氧化碳排放总量与生态吸收、人工消纳的总量相等，净排放为0）
三类概念围绕二氧化碳的排放管控形成递进的落地目标与执行路径。
3. 低碳行动的意义
二氧化碳可用于光合作用、灭火、制作碳酸饮料等，对生产生活有正向作用，但大气中二氧化碳浓度过高会加剧温室效应，引发全球气候变暖、冰川融化、海平面上升、极端气象灾害增多等问题，破坏生态平衡，威胁人类生存发展。开展低碳行动可有效控制大气二氧化碳浓度的上升速率，减缓温室效应，遏制全球气候变暖，保障生态环境与人类社会的可持续发展。
4. 常见低碳做法
① 出行优先选择步行、骑行或公共交通，减少私家车出行频次；
② 随手关灯、节约用电，降低火电带来的二氧化碳排放；
③ 纸张双面使用，减少林木砍伐，保护森林对二氧化碳的吸收能力；
④ 主动参与植树造林，增加城市绿地面积；
⑤ 减少一次性餐具、一次性塑料制品的使用；
⑥ 推广使用太阳能、风能等清洁能源，减少煤、石油等化石燃料的消耗。
1. 相关概念含义
低碳行动：以降低二氧化碳排放、控制大气中二氧化碳含量为核心目标开展的各类生产生活实践活动。
碳达峰：二氧化碳的年排放总量达到历史最高值，经历平稳过渡期后逐步持续下降的过程。
碳中和：通过节能减排、植树造林、碳捕集等方式，抵消人为活动产生的全部二氧化碳排放量，最终实现二氧化碳的净零排放。
2. 基于二氧化碳的概念关联说明
二氧化碳排放变化路径：
人为活动碳排放持续升高 → 碳达峰（碳排放到达峰值节点）→ 碳排放在低碳行动干预下逐步降低 → 碳中和（二氧化碳排放总量与生态吸收、人工消纳的总量相等，净排放为0）
三类概念围绕二氧化碳的排放管控形成递进的落地目标与执行路径。
3. 低碳行动的意义
二氧化碳可用于光合作用、灭火、制作碳酸饮料等，对生产生活有正向作用，但大气中二氧化碳浓度过高会加剧温室效应，引发全球气候变暖、冰川融化、海平面上升、极端气象灾害增多等问题，破坏生态平衡，威胁人类生存发展。开展低碳行动可有效控制大气二氧化碳浓度的上升速率，减缓温室效应，遏制全球气候变暖，保障生态环境与人类社会的可持续发展。
4. 常见低碳做法
① 出行优先选择步行、骑行或公共交通，减少私家车出行频次；
② 随手关灯、节约用电，降低火电带来的二氧化碳排放；
③ 纸张双面使用，减少林木砍伐，保护森林对二氧化碳的吸收能力；
④ 主动参与植树造林，增加城市绿地面积；
⑤ 减少一次性餐具、一次性塑料制品的使用；
⑥ 推广使用太阳能、风能等清洁能源，减少煤、石油等化石燃料的消耗。
任务二 测定不同环境中二氧化碳的含量
活动2 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。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。
提示:结合初中化学知识可以进行一些粗略的测量,有条件的同学可以使用二氧化碳传感器进行准确测量。
1.pH试纸法:将待检测气体通入水中,使其溶解后,用pH试纸测定溶液的酸碱度。$\mathrm{CO}_2$气体在水中会形成碳酸,因此溶液会呈酸性。pH越低,表示$\mathrm{CO}_2$气体含量越高。
2.碱液吸收法:将待检测气体通入一定量的碱液中,二氧化碳与碱液中的氢氧化钠反应生成碳酸钠和水。
3.碳酸钠法:将待检测气体通入碳酸钠溶液中,二氧化碳与碳酸钠和水反应生成碳酸氢钠。
4.用二氧化碳传感器进行测量。
活动2 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。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。
提示:结合初中化学知识可以进行一些粗略的测量,有条件的同学可以使用二氧化碳传感器进行准确测量。
1.pH试纸法:将待检测气体通入水中,使其溶解后,用pH试纸测定溶液的酸碱度。$\mathrm{CO}_2$气体在水中会形成碳酸,因此溶液会呈酸性。pH越低,表示$\mathrm{CO}_2$气体含量越高。
2.碱液吸收法:将待检测气体通入一定量的碱液中,二氧化碳与碱液中的氢氧化钠反应生成碳酸钠和水。
3.碳酸钠法:将待检测气体通入碳酸钠溶液中,二氧化碳与碳酸钠和水反应生成碳酸氢钠。
4.用二氧化碳传感器进行测量。
答案
解：
1. 提出假设：人类活动会影响空气中二氧化碳的含量，人员密集、人类活动频繁的环境中，空气中二氧化碳的含量高于人类活动少的空旷绿化户外环境。
2. 选取碱液吸收法开展验证实验：
实验原理：二氧化碳与氢氧化钠反应，反应的化学方程式为$\ce{2NaOH + CO_{2} = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$
实验步骤：
① 取两个规格完全相同的集气瓶，分别用排水法收集满户外空旷绿化区域、刚下课后人员密集的教室内的空气样品。
② 向两个集气瓶中分别加入等体积、等浓度且足量的氢氧化钠溶液，立即塞紧橡胶塞充分振荡，使瓶内的二氧化碳完全被碱液吸收。
③ 待反应完全后，分别称量两个反应后体系的总质量，通过质量差计算得到两份空气样品中所含二氧化碳的质量，换算得到不同环境空气中二氧化碳的体积占比。
3. 实验结果与结论：测得人员密集的教室内空气中二氧化碳的含量明显高于户外空旷绿化区域的二氧化碳含量，验证假设成立，人类活动会影响空气中二氧化碳的含量。
答：通过上述实验可验证人类活动会影响空气中二氧化碳的含量，人类活动密集的局部环境二氧化碳含量更高。
1. 提出假设：人类活动会影响空气中二氧化碳的含量，人员密集、人类活动频繁的环境中，空气中二氧化碳的含量高于人类活动少的空旷绿化户外环境。
2. 选取碱液吸收法开展验证实验：
实验原理：二氧化碳与氢氧化钠反应，反应的化学方程式为$\ce{2NaOH + CO_{2} = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$
实验步骤：
① 取两个规格完全相同的集气瓶，分别用排水法收集满户外空旷绿化区域、刚下课后人员密集的教室内的空气样品。
② 向两个集气瓶中分别加入等体积、等浓度且足量的氢氧化钠溶液，立即塞紧橡胶塞充分振荡，使瓶内的二氧化碳完全被碱液吸收。
③ 待反应完全后，分别称量两个反应后体系的总质量，通过质量差计算得到两份空气样品中所含二氧化碳的质量，换算得到不同环境空气中二氧化碳的体积占比。
3. 实验结果与结论：测得人员密集的教室内空气中二氧化碳的含量明显高于户外空旷绿化区域的二氧化碳含量，验证假设成立，人类活动会影响空气中二氧化碳的含量。
答：通过上述实验可验证人类活动会影响空气中二氧化碳的含量，人类活动密集的局部环境二氧化碳含量更高。
任务三 梳理自然界中的碳循环
活动3 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。
自然界中的碳循环示意图(部分)
活动4 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。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。
活动3 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。
自然界中的碳循环示意图(部分)
活动4 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。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。
答案
解：
活动3解答
1. 二氧化碳在四大圈层的转化关系：
(1) 大气圈↔生物圈：大气中的二氧化碳通过陆地植物、海洋光合生物的光合作用进入生物圈，转化为生物体内的含碳有机物；动植物的呼吸作用、微生物对动植物遗骸的分解作用，将生物体内的含碳有机物分解为二氧化碳，返回大气圈。
(2) 大气圈↔水圈：大气中的二氧化碳可溶解在水体中，与水反应生成碳酸进入水圈；海洋生物的呼吸作用、水体中碳酸的分解又会将二氧化碳释放回大气圈。
(3) 大气圈↔岩石圈：大气中的二氧化碳参与岩石风化，与岩石中的矿物质反应生成碳酸盐，进入岩石圈；岩石圈中的碳酸盐经地质分解、火山活动等过程，释放二氧化碳回到大气圈。
(4) 生物圈↔岩石圈：远古时期的动植物遗骸经漫长地质作用，转化为煤、石油、天然气等化石燃料，储存在岩石圈中。
2. 人类活动对碳循环的影响：
人类大量开采、燃烧化石燃料，将原本长期封存在岩石圈中的碳在短时间内大量以二氧化碳的形式排放到大气中；同时乱砍滥伐、破坏湿地等行为大幅减少了可通过光合作用吸收二氧化碳的生物总量，打破了自然界原有的碳平衡，使大气中二氧化碳浓度持续升高，加剧温室效应，引发全球气候变暖等环境问题。
活动4解答
1. 二氧化碳排放途径及对应反应原理：
① 动植物呼吸作用：$\ce{C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}\xlongequal{酶} 6CO_{2} + 6H_{2}O}$
② 微生物分解作用：动植物遗骸中的含碳有机物被微生物分解，最终转化为二氧化碳释放，反应本质与呼吸作用一致。
③ 化石燃料燃烧：
碳完全燃烧：$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$
天然气（甲烷）完全燃烧：$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2} + 2H_{2}O}$
2. 二氧化碳吸收途径及对应反应原理：
① 光合作用：$\ce{6CO_{2} + 6H_{2}O\xlongequal[叶绿素]{光照} C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}}$，绿色植物、海洋光合生物通过该反应将大气中的二氧化碳转化为有机物固定，是自然界最主要的固碳途径。
② 水体溶解吸收：$\ce{CO_{2} + H_{2}O ＜=＞ H_{2}CO_{3}}$，大气中的二氧化碳溶于水生成碳酸，实现碳从大气圈向水圈的转移。
③ 岩石风化固碳：二氧化碳、水和岩石中的碳酸钙反应生成可溶的碳酸氢钙：$\ce{CO_{2} + H_{2}O + CaCO_{3} = Ca(HCO_{3})_{2}}$，最终转化为碳酸盐沉积进入岩石圈，实现长期固碳。
活动3解答
1. 二氧化碳在四大圈层的转化关系：
(1) 大气圈↔生物圈：大气中的二氧化碳通过陆地植物、海洋光合生物的光合作用进入生物圈，转化为生物体内的含碳有机物；动植物的呼吸作用、微生物对动植物遗骸的分解作用，将生物体内的含碳有机物分解为二氧化碳，返回大气圈。
(2) 大气圈↔水圈：大气中的二氧化碳可溶解在水体中，与水反应生成碳酸进入水圈；海洋生物的呼吸作用、水体中碳酸的分解又会将二氧化碳释放回大气圈。
(3) 大气圈↔岩石圈：大气中的二氧化碳参与岩石风化，与岩石中的矿物质反应生成碳酸盐，进入岩石圈；岩石圈中的碳酸盐经地质分解、火山活动等过程，释放二氧化碳回到大气圈。
(4) 生物圈↔岩石圈：远古时期的动植物遗骸经漫长地质作用，转化为煤、石油、天然气等化石燃料，储存在岩石圈中。
2. 人类活动对碳循环的影响：
人类大量开采、燃烧化石燃料，将原本长期封存在岩石圈中的碳在短时间内大量以二氧化碳的形式排放到大气中；同时乱砍滥伐、破坏湿地等行为大幅减少了可通过光合作用吸收二氧化碳的生物总量，打破了自然界原有的碳平衡，使大气中二氧化碳浓度持续升高，加剧温室效应，引发全球气候变暖等环境问题。
活动4解答
1. 二氧化碳排放途径及对应反应原理：
① 动植物呼吸作用：$\ce{C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}\xlongequal{酶} 6CO_{2} + 6H_{2}O}$
② 微生物分解作用：动植物遗骸中的含碳有机物被微生物分解，最终转化为二氧化碳释放，反应本质与呼吸作用一致。
③ 化石燃料燃烧：
碳完全燃烧：$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$
天然气（甲烷）完全燃烧：$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2} + 2H_{2}O}$
2. 二氧化碳吸收途径及对应反应原理：
① 光合作用：$\ce{6CO_{2} + 6H_{2}O\xlongequal[叶绿素]{光照} C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}}$，绿色植物、海洋光合生物通过该反应将大气中的二氧化碳转化为有机物固定，是自然界最主要的固碳途径。
② 水体溶解吸收：$\ce{CO_{2} + H_{2}O ＜=＞ H_{2}CO_{3}}$，大气中的二氧化碳溶于水生成碳酸，实现碳从大气圈向水圈的转移。
③ 岩石风化固碳：二氧化碳、水和岩石中的碳酸钙反应生成可溶的碳酸氢钙：$\ce{CO_{2} + H_{2}O + CaCO_{3} = Ca(HCO_{3})_{2}}$，最终转化为碳酸盐沉积进入岩石圈，实现长期固碳。
