高三高考化学一轮复习课件化学反应原理在“碳中和”中的应用

碳达峰碳中和“碳”索之路CO2排放及趋势温室效应太阳光中绝大部分的紫外光被大气上层的臭氧层所吸收，其余部分的光进入大气。大气中的水汽和CO2不吸收可见光，因此可见光可通过大气层而到达地球表面。与此同时，地球也向外辐射能量，不过此能量以红外光的形式辐射出去。水汽和CO2能吸收红外光，这就使得地球应该失去的那部分能量被储存在大气层内，造成大气温度升高。极端天气冰川消融冻土融化

碳达峰指二氧化碳排放量达到历史最高值，然后经历平台期进入持续下降的过程，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点，标志着碳排放与经济发展实现脱钩，达峰目标包括达峰年份和峰值。碳达峰碳中和20302060碳排放量

碳中和是指某个地区在一定时间内(一般指一年)人为活动直接和间接排放的二氧化碳，与其通过植树造林等吸收的二氧化碳相互抵消，实现二氧化碳“净零排放”。我国作为一个排碳大国，有责任有义务承担减排的重担；你知道有哪些途径可以实现“碳中和”的宏伟目标？我们又能做哪些力所能及的事为“碳达峰碳中和”作贡献？CO2减排源头上终端上扩大利用无碳、低碳新能源，节约能源及提高效能对排放出的CO2进行捕捉和封存从现实考虑,我国短时间内很难改变能源结构，而植树造林对于CO2含量的改变也很难立竿见影。基于CO2的性质，应如何捕集CO2?碳达峰碳中和的途径—碳捕集碳酸化炉烟气(含CO2)CaOCaCO3CO2煅烧炉新鲜石灰石燃料+O2

捕集转化

解吸模拟烟气(含N2、CO2)虚线框内表示以氨水为主要介质的液相环境CO2氨水吸收法醇胺吸收法钙基吸收法燃煤烟气吸收

解吸CO2

模拟烟气(含CO2)碱性吸收剂不稳定的盐类CO2氨水吸收法钙基吸收法碳酸化炉烟气(含CO2)CaOCaCO3CO2煅烧炉新鲜石灰石燃料+O2钙循环捕集CO2与CaO/Ca(OH)2储热体系耦合工艺CaO储罐水合反应器用来加热锅炉给水脱水反应器CaOCaOCaOCa(OH)2H2O循环Ⅰ循环Ⅱ①经历多次循环I后，高温煅烧造成CaO孔隙大量减少，捕集CO2效率降低。分析经历多次循环I再经历多次循环II后的CaO能有效提高CO2捕集效率的可能原因是___________。②从能量转化与物质资源综合利用角度分析，该工艺的优点是___________。答案：Ca(OH)2脱水产生大量水蒸气，使CaO孔隙重新变得丰富，捕集CO2的效率提高；答案：通过太阳能、热能与化学能的转化实现储热和放热；产生的热能用于工业生产；实现了捕集CO2循环后CaO的再利用；更好的技术期待更好的你们CH4CH3OHHCOOHC6H12O6•••有机化合物CO2以碳元素为核心的物质转化路径能源耗尽危机根据国家发改委公布《产业结构调整指导目录2024年本》:CO2催化合成绿色甲醇为明确鼓励类发展项目，也是二氧化碳综合利用类型中明确鼓励类发展项目。CO2CH3OH反应∆H/(KJ•)∆S/(J••)CO2(g)+3H2(g)

=CH3OH(g)

+H2O(g)-48.97-177.16CO2(g)+2H2O(g)

=CH3OH(g)

+O2(g)+676.48-43.87设计适于工业生产的化学反应的基本思路:首先考虑反应在指定条件下能否正向自发进行；其次考虑原料来源、成本等。选择合成CH3OH的反应反应可行反应不可行选择合成CH3OH的反应思考:有哪些方法可以制取H2？选择哪一种方法更适合？CO2(g)+3H2(g)

=CH3OH(g)

+H2O(g)化石能源初期中期最终阶段工业评价方案可再生能源伴有大量CO2捕捉CO2后无碳排放制氢技术原料来源碳排放灰氢蓝氢绿氢

水煤气制氢天然气制氢

合成CH3OH条件选择CO2(g)+3H2(g)

CO2(g)+6H*

CO2*+6H*

HCOO*+5H*

HCOOH*+4H*

CH3O2*+3H*

CH3O*+OH*+2H*

CH3OH*+OH*+H*

CH3OH*+H2O*CH3OH(g)+H2O(g)CH2O*+OH*+3H*

0-0.51相对能量/eVCO2和H2在催化剂表面上合成CH3OH反应历程思考1:如果你是企业的设计者，请尝试为上述合成甲醇的反应选择合适的反应条件来达到更多、更快的生产要求，并说明理由。CO2(g)+3H2(g)

=CH3OH(g)

+H2O(g)

在工业条件选择上，考虑的是更多，更快，更纯，更省，更环保等多个方面；合成CH3OH条件优化

COCH2O

CH3OH-1.38-0.281.360.280.952.730.451.120.58-0.60-1.11相对能量eV反应历程以磷化硼纳米颗粒为催化剂：

思考2:在合成甲醇的反应中，容易得到的副产物有哪些？其中相对较多的副产物是哪种？在选择催化剂时，应选择什么类型的？

对甲醇有高选择性的催化剂低温条件下高活性中科院大连化物所和厦门大学的科研团队合作，历时近6年，首次利用富含硫空位的少层二硫化钼(MoS2)催化剂实现了低温、高效、长寿命催化剂CO2加氢制甲醇。研究人员表示，二硫化钼催化剂的活性与选择性能维持3000小时以上，在180℃下，甲醇选择性为94.3%。1008060402004030201001000200030000选择性%CO2转化率%s(CH3OH)s(CO)

浓度压强温度催化剂条件c(H2):c(CO2)=3:14:145MPa553K左右双金属固溶体氧化物ZnO-ZrO2工业生产条件选择的视角反应的自发性ΔH-TΔS浓度温度压强催化剂化学反应的选择原料来源/成本化学条件的选择化学条件的优化反应速率反应限度设备安全环保副反应的抑制•••更多，更快，更纯，更省，更环保•••反应∆H/(KJ•)∆S/(J••)CO2(g)+2H2O(g)

=CH3OH(g)

+O2(g)+676.48-43.87合成CH3OH的反应电极反应E(电极电势)/V+=H20CO2++=CH3OH+H2O0.03CO2CH3OHH2OO2质子交换膜思考3:该制甲醇方法尚未能应用于工业生产，除因为CO2的溶解度低、难吸附在电极和催化剂表面外，还有

。化学溶剂吸收化学转化利用新技术新思路矿物碳化封存双碳之路并不遥远，万物共生才是一个美好的地球村!

我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效