第八章碳达峰和碳中和化学与可持续发展课件高一下学期化学人教版

碳达峰和碳中和

—《化学与可持续发展》整理与提升

可持续发展化学与可持续发展

“双碳目标”碳达峰和碳中和

核心问题：物质和能量转化的化学问题1为何要控制二氧化碳的排放量？3我们可以为双碳目标做些什么？2从科学技术层面，哪些方法有助于实现双碳目标？1.为何要控制二氧化碳的排放量？大气中二氧化碳含量的变化趋势

一千年来大气中二氧化碳的含量【问题】大气中二氧化碳含量的变化趋势是怎样的？为何有这样的趋势？十八世纪六十年代后，急速升高。工业革命开始后，大量化石燃料被开发利用。化石燃料在工业生产中的重要作用【问题】以金属冶炼工业为例，解释在工业生产中为何消耗大量的化石燃料？Mn＋＋ne－→M【知识回顾】金属矿物开发利用化石燃料在工业生产中的重要作用NaMgAl

ZnFeCuHgAg电解法热分解法热还原法

NaMgAl

ZnFeCuHgAg电解法热分解法热还原法

H2、CO、C化石燃料在工业生产中的重要作用【知识回顾】金属矿物开发利用化石燃料提供能量提供原料【知识回顾】煤的综合利用组成以碳元素为主，含有少量的氢、硫、氮等元素。煤、石油、天然气的综合利用煤、石油、天然气的综合利用化学变化

煤的干馏煤的气化煤的液化将煤转化为可燃性气体隔绝空气加强热将煤转化为液体燃料【知识回顾】煤的综合利用煤间接液化：煤

CO和H2

甲醇等直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料催化剂气化煤的干馏【知识回顾】石油的综合利用煤、石油、天然气的综合利用主要成分：多种烃的混合物石油的分馏（物理变化）裂化裂解催化重整C16H34C8H18+C8H16催化剂加热、加压十六烷辛烷辛烯重油→轻质液体燃料（特别是汽油）C8H18辛烷C4H10丁烷＋C4H8丁烯C4H10丁烷C2H6乙烷＋C2H4乙烯获得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料链状烃

环状烃催化剂加热【知识回顾】天然气的利用煤、石油、天然气的综合利用清洁的燃料合成氨、生产甲醇、合成含两个或多个碳原子的其他有机物等。主要成分：甲烷氧化甲醇甲烷大气中二氧化碳含量过高对环境造成的影响温室气体作用：维持地球温度

支持光合作用过低：不利于光合作用，地表昼夜温差增大。过多：带来温室效应，导致海平面上升、气候反常、生物灭绝等。控制大气中二氧化碳的含量是可持续发展的必然选择！【问题】二氧化碳含量过高会对环境造成什么影响呢？2.从科学技术层面，哪些方法有助于实现双碳目标？“负碳”减少二氧化碳的排放处理已经排放的二氧化碳“减碳”

化石燃料提供了能量和物质双碳目标—减碳风能、水能、太阳能等生物质资源、废弃塑料等双碳目标—减碳我国近年和未来展望的一次能源消费占比曲线图【问题】我国一次能源消费结构的现状及成因？

未来我国能源发展的趋势？种类我国人均剩余可采储量/世界平均可采储量煤炭58.6%石油7.69%天然气7.05%双碳目标—减碳2020年全球煤炭储量占比情况新能源起步晚、成本高、有待研究和推广。成因：化石燃料易获取、较高的能量密度、成本低等。富煤、贫油、少气现状：化石能源占据我国能源结构中的主导地位，其中煤炭的比例最大。双碳目标—减碳双碳目标化石燃料现阶段不可替代能源发展的趋势能源高效利用调整能源结构构建化石能源清洁高效开发利用体系双碳目标—减碳—调整能源结构如何调整能源结构？大力发展太阳能、风能、地热能、生物质能、海洋能、核能、氢能等新能源。氢能——二十一世纪最具发展潜力的能源双碳目标—减碳—调整能源结构【问题】氢能从何而来？氢能的哪种来源最值得研究和发展？氢能的优势是什么？全球（左）中国（右）氢源结构对比图常见燃料热值灰—煤制氢

黄—天然气制氢

绿—副产氢

绿—电解水双碳目标—减碳—调整能源结构来源氢能是二次能源，必须从一次能源转化而来。加工化石燃料煤的气化工业副产品水分解电解水氯碱工业煤的干馏2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑电解2H2O→2H2↑+O2↑

产生碳排放绿氢利用太阳能、风能发的电2H2O→2H2↑+O2↑

光催化双碳目标—减碳—调整能源结构双碳目标—减碳—调整能源结构氢能的优势：单位质量的氢气燃烧释放的热能多，只生成水。绿氢真正意义上的清洁能源双碳目标—减碳—调整能源结构2020年中国氢气利用结构清洁能源化工原料双碳目标—减碳—调整能源结构【知识回顾】生物质资源历史悠久、来源广泛。转化为燃料转化为材料、化工原料、生态化肥等双碳目标—减碳—绿色高效利用化石燃料【提升】高效清洁利用煤资源煤中的氢和碳的比例小于1双碳目标—减碳—绿色高效利用化石燃料【问题】在获得相同或者更多热量时，怎样降低单位质量煤炭产生的二氧化碳呢？物质热值（1000KJ/Kg）氢碳比焦炭29.7氢气142.6乙烷523乙烯50.42乙炔50.01将煤变成氢碳比更高的燃料双碳目标—减碳—绿色高效利用化石燃料煤的气化煤的液化煤变“油”煤变“气”间接液化：煤

CO和H2

甲醇等直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料催化剂气化双碳目标—减碳—能源的高效利用改进设备、优化生产路线、寻找更加高效的催化剂、提高原子利用率等。【问题】在工业生产中，如何不降低产量的同时降低能耗？改进高效析氧电催化剂某汽车品牌优化生产线双碳目标—减碳—能源的高效利用【知识回顾】原子经济性反应

原子利用率方法一：CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2O方法二：2CH2=CH2＋O22乙烯合成环氧乙烷的两种方法方法二的原子利用率是100%双碳目标—负碳【扩展】对二氧化碳捕集、封存与利用（CCUS）2023年，某企业将捕集到的二氧化碳，运送至胜利油田进行驱油封存，实现了二氧化碳捕集、驱油与封存一体化应用。海洋也能够吸收、固定、储存CO2双碳目标—负碳【扩展】对二氧化碳捕集、封存与利用（CCUS）二氧化碳是可再生的碳资源2021年，我国科学家实现从二氧化碳人工合成淀粉。人对自然资源的利用自然资源

物质和能量提供海水资源古代现在未来【知识回顾】海水资源开发利用→3.我们可以为双碳目标做些什么？双碳目标—从身边事做起节约能源珍惜化学品和各种材料做好垃圾分类化学品的合理使用某些化学品使用不慎可能给环境或人体带来危害【知识回顾】化学品的合理使用化学品的合理使用【知识回顾】化学品的合理使用乱用、滥用化学品的危害