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篇1
使學生了解在實驗室中制取氣體的方法和設計思路的基礎上，研討二氧化碳的實驗室制法；
通過討論，掌握實驗室制取二氧化碳的藥品和反應原理；
通過實驗探究，學會設計實驗室制取二氧化碳的裝置；
能力目標
通過實驗室制取二氧化碳的藥品和裝置的探究，逐步提高學生的探究能力；
通過小組合作，培養學生合作能力、表達能力；
通過探究實驗室制取二氧化碳的裝置，培養學生實驗室制取氣體裝置的設計思路；
通過篩選二氧化碳的實驗室制法，發展觀察能力并提高學生分析和解決實際問題的能力。
情感目標
在探究中，使學生體驗合作、發現的樂趣；
在設計實驗裝置過程中，培養學生創新精神、實踐能力，以及嚴謹求實的科學態度。
教學建議
課堂引入指導
方法一：引導學生復習到目前為止學生已經掌握的可以得到二氧化碳氣的方法，逐一篩選出適合實驗室制備二氧化碳的方法，讓學生在教師的帶領下學會選擇，學會判斷，從中真正體現學生是學習的主體，實驗學生的主動學習。
方法二：從實驗室制氣的要求入手，講清楚原則，讓學生自己總結，思考到底實驗室中用什么方法來制備二氧化碳。
方法三：單刀直入先講實驗室中制二氧化碳的原理，讓學生思考，實驗室選擇這種方法的依據是什么？通過對比突出該方法的優越性，總結出實驗室制氣的原則。
知識講解指導
注意講解時的條理性，使學生明白實驗室制二氧化碳的原理、裝置；檢驗方法；讓部分學生清楚選擇該方法的原因和實驗室制氣方法選擇的依據。
注意理論與實驗的結合，避免過于枯燥或過于淺顯，缺乏理論高度。
聯系實際，講二氧化碳滅火器的原理，適用范圍，必要時也可講解常用滅火器的使用方法。
關于二氧化碳的實驗室制法的教材分析
本節課在全書乃至整個化學學習過程中，所占有的地位十分重要。它是培養學生在實驗室中制取某種氣體時，藥品的選擇、裝置的設計、實驗的方法等思路的最佳素材。上好此節課對學生今后學習元素化合物知識、化學基本實驗及實驗探究能力都有深遠的影響。
本節知識的學習比較容易，學生在前面學習元素化合物的基礎上經過討論便可解決。本節學習的重點是能力訓練。學生在前面學習的氧氣、氫氣的實驗室制法，具備了一些氣體制備的實踐經驗，各項實驗技術也已經具備，此時，在課堂教學中體現學生主體，讓學生真正參與到教學過程中來正是時機。教師提出探究問題、引發學生思考；通過小組合作，設計方案、表達交流、實施方案、總結表達等環節完成整個探究。
關于二氧化碳的實驗室制法的教學建議
為了完成對學生探究能力的培養，設計2課時完成此節教學；
本節是典型的探究學習模式。其中有兩個探究：制備藥品的探究（快、易）、制取裝置的探究（重點、慢）。
講授過程指導
二氧化碳的實驗室制法可結合實驗六二氧化碳的制取和性質進行邊講邊實驗。
注意運用討論法，充分調動學生積極性。可適當與氧氣、氮氣的實驗室制法進行對比；結合裝置講解制二氧化碳裝置與制氫裝置的區別與聯系（均是固液反應不需加熱制氣）；結合二氧化碳氣的性質，講解二氧化碳氣的檢驗和驗滿方法。
課程結束指導
復習實驗室制二氧化碳原理、裝置及驗滿方法。
布置學生進行家庭實驗，用醋酸和雞蛋殼或水垢制二氧化碳。
布置作業，注意計算和裝置圖兩方面的內容。
教學設計方案一
教學過程：
【引言】
二氧化碳是一種有廣泛用途的氣體，實驗室中如何制取二氧化碳呢？想一想到目前為止，你知道多少種能夠制得二氧化碳的方法。
（學生討論，并列舉學過的可以得到二氧化碳的方法。教師在黑板上逐一記錄）
1.堿式碳酸銅熱分解
2.蠟燭燃燒
3.木炭燃燒
4.石墨等碳單質在氧氣中燃燒
5.木炭還原氧化銅
6.碳在高溫下還原氧化鐵
7.碳酸受熱分解
8.人或動物的呼吸
9.高溫煅燒石灰石……
引導學生討論作為實驗室制法的條件是：
1.制取應簡便迅速；
2.所制得的氣體純度高，符合演示實驗的需要；
3.操作簡單、安全，易于實現。
學生評價每一種制得二氧化碳的方法是否可以作為二氧化碳的實驗室制法。
【板書】第四節二氧化碳的實驗室制法
【小結】以上方法都不能作為二氧化碳的實驗室制法。
【講解】經過不斷研究改進，實驗室中常用石灰石或大理石與鹽酸反應來制備二氧化碳。
【板書】一反應原理
1.試劑石灰石或大理石鹽酸
【講解】碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣和碳酸，碳酸不穩定，分解生成二氧化碳和水，故最終產物為氯化鈣、水和二氧化碳。
【板書】2.原理：
CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2
【提問】可不可以用稀硫酸與石灰石或大理石來制取二氧化碳？
【演示】在兩個表面皿中分別放有大小一樣的石灰石各一塊，一支試管中加入稀鹽酸、一支試管中加入稀硫酸。（讓學生觀察到開始都有二氧化碳生成，隨后加入硫酸的試管，反應速率越來越慢，最后停止。）
【結論】不能用硫酸與石灰石或大理石來制取二氧化碳。
【講解】為了收集到二氧化碳需要什么樣的裝置來制備二氧化碳呢？反應條件反應物的狀態等對實驗裝置有較大的影響。碳酸鈣是塊狀固體，鹽酸是液體，且反應進行時不需要加熱，根據這些特點，我們可以選擇什么樣的反應裝置呢？（必要時教師可以講解制氧氣、氫氣的裝置特點）
【板書】二、反應裝置：
（學生回答、教師歸納）
【講解】因為實驗室制取二氧化碳和實驗室制取氫氣的反應藥品狀態，反應條件類似，故可以采用相似的裝置來制取。用投影顯示制氫氣和制二氧化碳的裝置圖
【討論】
1.長頸漏斗是否可用普通漏斗代替？
2.錐形瓶可否用其他儀器來代替？
3.根據二氧化碳的性質，可以采用什么方法收集二氧化碳？
4.如何檢驗二氧化碳是否收集滿？
（學生討論、回答，然后教師實驗演示、講解）
【演示】用普通漏斗代替長頸漏斗，結果沒有在集氣瓶中收集到二氧化碳。
【講解】
1．因為普通漏斗頸太短，產生的二氧化碳氣會從漏斗處逸出。長頸漏斗下端管口在液面下被液體封住，氣體不會從長頸漏斗處逸出。
2．錐形瓶可以用廣口瓶、大試管等玻璃儀器代替。
3．氣體收集方法主要取決于氣體的密度和氣體在水中的溶解性。因二氧化碳可溶于水生成碳酸，故不宜用排水法收集。二氧化碳比空氣重，所以常采用集氣瓶口向上排氣法收集。
4．可以根據二氧化碳不能燃燒，也不支持燃燒的性質，可以將燃著的木條放在集氣瓶口，如火焰熄滅，則說明二氧化碳已收集滿。
【板書】三收集方法：向上排氣法
驗滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口，火焰熄滅，已經收集滿。
【板書】四、實驗室制取二氧化碳
【演示】制取并驗證二氧化碳氣體。
【提問】怎樣證明生成的氣體是二氧化碳？
（將氣體通入澄清石灰水中變渾濁）
【講解】上一節學過二氧化碳不能燃燒也不支持燃燒，可以用來滅火，如液態二氧化碳滅火器。還有其它一些二氧化碳型滅火器。
【錄像】各種二氧化碳型滅火器介紹
【演示】滅火器原理實驗。
常用二氧化碳滅火器主要有：
（1）泡沫滅火器（2）干粉滅火器（3）液態二氧化碳滅火器
【小結】通過已學習過的氧氣、氫氣、二氧化碳的實驗室制取，歸納出氣體實驗室制取的設計思路及方法，必須明確制取氣體的順序是：
1.了解實驗室制取氣體所需藥品及相應的化學反應方程式。
2.根據反應物、生成物的狀態及反應條件選擇合適的反應裝置。
3.根據氣體的物理性質（尤其是密度及其在水中的溶解性），選擇合適的收集方法及驗滿方法。
教學設計方案二
教學重點：實驗室制取二氧化碳的原理、裝置。探究能力的培養。
教學難點：從二氧化碳制取裝置的探究過程中，提升實驗室氣體裝置的設計思維水平。
教學過程：
【引入】
節課我們學習了二氧化碳的性質，今天我們將來探究在實驗室中如何制得大量的二氧化碳氣體。
根據前面學習氧氣、氫氣的實驗室制法的經驗分析，在實驗室制取一種氣體應考慮哪些因素？
學生活動：以小組為單位討論、代表發言。制取所需藥品、化學反應原理、反應條件、制取裝置、收集方法、驗滿或驗純的方法。
【展開】目前已學過哪些反應可生成CO2?
學生活動：
列出很多反應
除大家列出的反應外，還有許多反應可以得到CO2。但并不是所有的反應都適合用于實驗室制取CO2。如煅燒石灰石在實驗室中很難實現。碳燃燒生成的氣體可能不純等等。
提問：以上反應中最適合實驗室制取CO2的藥品是？說明原因。
學生活動：通過討論和實驗排除反應1、2、3、4、6、7、8。明確反應5為實驗室制取CO2的反應。
[板書]：
實驗藥品：
1．石灰石和稀鹽酸
2．反應原理
CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2+H2O請歸納反應的特點。
3．反應裝置：固液不加熱裝置
4．收集裝置
向上排空氣集氣法
提出探究問題：設計何種實驗裝置來制取CO2？（至少2種）
教師提供制氧氣、制氫氣的裝置圖供學生參考
學生活動：分組討論。小組活動。
1．首先考慮制氫氣的裝置。
2．在制氫裝置∩希慕笛樽爸謾?/P>
3．提出各種裝置的創意。
4．畫出草圖，有小組代表上臺展示并講解設計思想。
5．其他小組質疑。
（建議：此處應提供可制備CO2的各種儀器及組裝好的裝置圖。最好是動態的。）
在同學們的共同設計中找到滿足條件的設計。
1．簡易氣體發生裝置（試管、導氣管）
2．將試管改為燒瓶、廣口瓶等較大液體容器。
3．類似啟普發生器裝置（氣體出口有控制開關或固液分離機關設計）
提出問題：根據大家的設計，總結滿足需要的制取CO2的合理裝置。
1．制取少量的氣體
2．一次性制取大量的氣體
3．隨時開始隨時停止的實驗裝置。
【結束】
提問：根據CO2的制取裝置的討論，總結實驗室制取氣體的裝置的一般思路。
（建議：此處應設計動畫圖。）
學生活動：小組討論
根據藥品的狀態、反應條件及待制取氣體的氣體的溶解性、密度等因素來考慮制取氣體的裝置。
1．固體加熱裝置。例如制氧氣。
2．固液不加熱裝置。例如制氫氣、二氧化碳。
探究活動
篇2
二、教學目標的確定及依據
通過前一階段的學習，學生已經具備了一定的實驗基本操作能力，而實驗室制取氧氣又為探究實驗室制取二氧化碳提供了思路。本節課教學需要進一步提高學生分析問題、解決問題及實驗操作能力。確定本節課的教學目標如下：
知識與技能：
了解實驗室制取二氧化碳的反應原理，探究實驗室制取二氧化碳的裝置，并利用設計的裝置制取二氧化碳；
了解實驗室制取氣體的設計思路和方法。
過程與方法：
通過實驗室制取二氧化碳的反應原理、實驗裝置、收集方法和驗滿方法的探究，提高學生實驗操作技能，培養學生觀察能力、探究能力、分析和歸納能力以及交流協作能力。
情感態度與價值觀：
教學中注重培養學生嚴謹、細致的科學態度和探索精神，增強學生的團結協作、勇于創新精神，激發學生學習化學的興趣和熱情。
三、教學重點和難點
“課程標準”是確定教學目標的依據，根據教學目標及現階段學生的知識儲備、智力發展程度，確定了如下教學重點、難點，以發展學生的能力，提高學生素質。
重點：采用活動與探究的方式研究實驗室中制取二氧化碳的藥品、反應原理、儀器裝置，并利用設計的裝置制取二氧化碳。
難點：實驗室制取并收集二氧化碳氣體。
四、學情分析
在第二單元的教學中，學生已經學習了氧氣的實驗室制法。對于實驗室氣體的制備有了一定的認識，了解了實驗室制取氣體的設計思路。因此，學生探究實驗室制取二氧化碳的方法并不困難。本節課的教學，旨在使學生掌握科學的學習方法，培養學生分析問題、解決問題及實驗操作能力，以及學習化學的理念，引導學生循著科學的發展過程去體驗化學的奧妙，激發學生的求知欲，培養學生終身學習的能力。
五、教學方法
“授之以魚，不如授之以漁。”在注重知識傳授的同時，更要注重學生獲取知識的過程。為此我采用以教師為主導，學生自主探究，小組合作交流，分析、討論、歸納的教學法，讓學生積極、主動地參與教學過程，體會自主學習的樂趣，養成持續學習的習慣，掌握獲取知識的途徑。并利用多媒體輔助教學，將抽象思維變為直觀，節約教學時間，豐富教學內容。
六、教具的準備
儀器：錐形瓶、廣口瓶、試管，單、雙孔塞、橡膠管、長頸漏斗、集氣瓶。
藥品：塊狀大理石、塊狀石灰石、碳酸鈉粉末、碳酸氫鈉粉末、塊狀碳酸鈣、稀鹽酸、稀硫酸、澄清的石灰水。
七、教學流程
1.營造氛圍，導入新課。
我們探究了空氣的組成，知道二氧化碳只占空氣體積的0.03%，但我們不要小看這0.03%的二氧化碳，它與我們的生活密切相關，它使地球不是很冷，它是光合作用的原料，從而為自然界的生物生存提供保障，說到這兒你是否想知道二氧化碳是什么樣了呢？你是否想知道如何才能獲得二氧化碳呢？
恰當的導入可以形成良好的學習氛圍，并暗示本節課的學習內容，從而激發學生的探究欲。
2.溫故知新，慢慢求索。
教師引領學生回憶實驗室制取氧氣的過程，并激發學生思考在實驗室制取氧氣時，解決了哪些問題才順利制取出氧氣的？學生根據已掌握的知識會一一地解答出來。此時教師繼續引導：實驗室制取氧氣首先是從藥品、反應原理開始探究的，那么實驗室制取二氧化碳也不例外。請同學們回憶所學過的有二氧化碳生成的化學反應有哪些呢？
由已知帶動未知的探究，自然過度，符合學生思維發展，在這一環節中可以檢查學生書寫化學方程式的能力，為探究新知識做好鋪墊。
3.啟發引導，獲取新知。
（1）實驗室制取二氧化碳反應原理的探究。
教師引導學生討論分析上述方程式是否適合制取二氧化碳。學生自主討論分析后會得出均不適合的結論。思路中斷，教師適時再次引導：既然我們學過的化學反應都不適合制取二氧化碳，那就請同學們自己探究實驗室制取二氧化碳的化學反應吧。學生利用教師所提供的儀器和藥品學生分組進行實驗探究，教師指導學生闡述各個反應實驗現象，由學生討論分析得出實驗室制取二氧化碳的反應原理及恰當的藥品。
（2）實驗室制取二氧化碳發生裝置和收集裝置的探究。
學生先回憶制取氧氣的發生裝置和氣體收集方法，然后教師利用多媒體分別投影出發生裝置和氣體收集裝置圖（略）。由學生分析、討論適合實驗室制取二氧化碳的發生裝置和收集裝置。
實驗室制取二氧化碳是初中化學第六單元的學習內容，學生已具備了一定的實驗基本操作技能。這一環節旨在鍛煉學生自主學習能力，提高學生素質，培養學生終身學習理念。
4.設計實驗、探究交流。
活動：學生分組在教師的指導下組裝儀器并制取一瓶二氧化碳氣體。
教師指導學生制取并收集一瓶二氧化碳，讓學生體會收獲的快樂。學生在制取過程中，很快會發現二氧化碳氣體是無色、無味的氣體。如何判斷二氧化碳氣體收集滿了是個難題，探究欲望再一次被激發。經過討論、實踐學生會順利解決這一問題。再一次培養了學生發現問題和解決問題能力，達到活學活用的目的。從中學生也會領會實驗室制取氣體的設計思路，并形成完整的知識體系。與此同時，教學難點隨之突破，教學任務圓滿完成。
5.課堂總結，提升素質。
請學生總結歸納這節課的學習收獲。
6.板書設計。
課堂教學是一門綜合藝術，板書是課堂教學中不可缺少的一環。根據教學內容特點，我采用如下的板書設計：
二氧化碳制取的研究
一、藥品及反應原理
1.藥品：大理石（或石灰石）和稀鹽酸
2.原理：CaCO3+ 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
二、實驗裝置
三、實驗步驟
①連接儀器
②檢查裝置的氣密性
③裝入藥品（先固體后液體）
④收集氣體（驗滿）
篇3
一、 研究目的及意義
隨著現代社會工業的發展，環境問題已經成為人類關注的焦點，由于大量排放二氧化碳導致的溫室效應便是其中重要的一環，其帶來的危害已經為各國政府高度關注。我國政府承諾到2020年碳排放強度比2005年降低40-45%，足可見我國對控制二氧化碳排放的決心之大。但當前我國的能源領域面臨著多方挑戰，能源消費增長迅速，且現階段我國的能源結構仍以煤炭為主，世界一多半的煤炭為中國所用，中國60%多的煤炭用于發電，因此控制燃煤電廠二氧化碳的排放是我國碳減排的關鍵，研究電廠二氧化碳捕集運輸和儲存技術顯得舉足輕重。
二、 二氧化碳的捕集技術路線及方法分析
燃煤電廠對燃料燃燒不同階段產生的二氧化碳的捕集分為燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒捕集三條技術路線。現階段捕集方法主要有物理吸附法、物理吸收法、化學吸收法、膜分離法、低溫蒸餾法等，使用何種捕集方法取決于二氧化碳氣體的濃度、壓力、溫度，不同類型發電機組以及不同技術路線會選用不同的捕集方法。
2.1 二氧化碳捕集技術路線現狀分析
2.1.1 燃燒前捕集：燃燒前捕集技術主要應用在整體煤氣化聯合循環發電系統（IGCC），IGCC的工藝流程主要為：氮氣作為動力氣源帶動燃煤進入氣化爐，與空分系統分離送出的純氧在氣化爐內發生高壓富氧反應，生成有效成分主要為一氧化碳和氫氣的混合氣體，隨后，在催化轉換器中經過水煤氣變換后，促使一氧化碳轉換為二氧化碳并進一步產生氫氣，混合氣體中二氧化碳被捕集分離，氫氣經過凈化作為清潔的氣體燃料送入燃氣輪機用于燃燒。燃燒前捕集技術的優點是由于混合氣體的壓力較高，可以生成濃縮的二氧化碳氣流，不用加壓便能滿足壓縮機對管道內輸送氣體壓力的要求，減少能耗，同時高濃度的二氧化碳氣體有利于捕集和利用，該技術還具有捕集系統小、捕集效率高以及對污染物的控制方面有很大潛力的優點，缺點是IGCC技術仍面臨初期投資成本高、可靠性不高的問題，并且由于二氧化碳捕集系統需使用蒸汽以及壓縮機需使用額外功率會導致IGCC面臨發電成本增加40%、效率降低22%的問題。該技術常采用物理溶劑吸收方法和膜分離法來捕集二氧化碳。
2.1.2 燃燒后捕集：燃燒后捕集顧名思義是在燃料燃燒后產生的煙氣中進行二氧化碳捕集的技術。由于電廠煙氣中二氧化碳的濃度相對較低，該技術路線一般采用化學吸收法并需要使用強力溶劑。該技術的優點是只需對現有燃煤機組加以改造加裝二氧化碳捕集裝置即可，不需要對機組的結構進行大面積的調整，適合運行機組改造，并且該種技術是一種成熟的技術，缺點是由于煙氣中二氧化碳的濃度較低，二氧化碳的捕集費用相對較高，同時還面臨溶劑再生需要消耗大量能量的問題。燃燒后捕集技術還可使用物理吸附法、膜分離法和低溫蒸餾法捕集二氧化碳。
2.1.3 富氧燃燒捕集：富氧燃燒捕集顧名思義就是化石燃料在燃燒的過程中助燃劑是純氧而非空氣，這樣燃料燃燒完畢煙氣中主要含有二氧化碳和水蒸氣，只有少量的二氧化硫、碳氧化物等雜質，把煙氣進行脫硫、脫硝及除塵后進行冷卻，除去其中的水蒸氣便可得到高純度的二氧化碳，純度能夠達到80%至98%，少量煙氣再循環進入燃燒室，目的是控制火焰溫度，防止燃料在純氧中燃燒時溫度過高，并且提高了煙氣中二氧化碳的體積比。此種技術的優點是捕集成本低；由于沒有氮氣參與燃燒，煙氣中氮氧化物的含量大大降低；由于是富氧燃燒，可以降低燃料的消耗量，提高熱效率，缺點是燃燒需要在富氧的環境下進行，制備高純度氧的能耗很高；燃燒室需要改造；該種技術面臨的問題很多，如煙氣再循環的參入量、氧量變化造成鍋爐燃燒調節的改變等，該種技術尚不成熟，處于示范階段。
綜上所述，三種二氧化碳捕集技術路線各有特點，燃燒前捕集技術占用場地小、捕集效率高但初期投資成本高，適用于IGCC電廠；燃燒后捕集技術對已建電廠改造難度小、技術相對成熟但捕集成本高；富氧燃燒捕集成本低但制氧能耗高、技術不成熟，燃燒后捕集和富氧燃燒捕集技術路線主要適用于傳統以化石能源為燃料的電廠，并適合老廠改造。現階段，三種技術路線均未達到商業化的程度，只處于實驗室階段或有少量的示范項目。
2.2 二氧化碳捕集方法介紹
2.2.1 物理吸收法
物理吸收法是利用有機溶劑在高壓下對二氧化碳的吸收量增大的機理實現的，通過對有機溶劑降壓便可以釋放二氧化碳，還原溶劑。此種方法能耗較低，要求有機溶劑具有對二氧化碳的溶解度隨壓力變大增速明顯、沸點高、選擇性好、無毒、穩定性好等特點。常用的物理吸收溶劑有聚乙二醇二甲醇、甲醚、環丁砜、三乙醇胺和碳酸丙烯酯。
2.2.2 化學吸收法
化學吸收法在化工行業是一種常見的方法，一般二氧化碳的吸收溶劑為有機胺的水溶液。研究發現水對乙醇胺吸收二氧化碳的能力有提升作用，沒有水的存在，1mol乙醇胺只能吸收0.5mol二氧化碳，水存在的情況下，1mol乙醇胺能吸收1mol二氧化碳。醇胺類化學吸收法的優點為技術成熟、吸收量大、選擇性高并能同時吸收硫化氫和氮氧化物等有害氣體；缺點為吸收溶劑再生困難，需要消耗較高能量；對設備易腐蝕；在富氧的環境下，吸收性能大幅降低等。
2.2.3 物理吸附法
物理吸附法是利用固體吸附劑對二氧化碳進行選擇性吸附的原理，脫除煙氣中的二氧化碳，吸附法分為變溫吸附法和變壓吸附法。固體吸附劑表面的孔徑大小、孔容和極性以及吸附材料分子量、分子大小、極性決定了該吸附劑的吸附能力，此種方法比吸收法具有吸附過程需要能量少的優點，并且由于吸附過程是放熱過程，吸附劑需要通過加熱還原再生。物理吸附法對二氧化碳的捕集成本與吸收法大致相當，但其對二氧化碳的吸附量和選擇性要更好，并且吸附劑的還原需要的能量較低，操作簡單，相比吸收法更具有市場價值，缺點是進行二氧化碳捕集前需要將混合氣體冷卻、干燥，以及除去易使吸附劑中毒的氣體，并且存在二氧化碳回收率不高以及吸附劑選擇性的問題。常用的吸附劑有天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠和活性炭等。
2.2.4 膜分離法
膜分離法是利用部分氣體無法穿透薄膜的原理對氣體進行分離，此法的驅動力是膜兩側的壓差，當差壓達到一定值時，能夠穿透薄膜的氣體會透過薄膜，捕集氣體會留在膜內。薄膜的氣體選擇性、壓力比、穿透氣流和總氣流的流量比決定了此薄膜的二氧化碳捕集能力。此方法在分離工業合成氨尾氣、煉油尾氣等領域已經廣泛使用，但是由于電廠煙氣流量大，需要膜的面積很大，投資成本高。用于捕集二氧化碳的薄膜有醋酸纖維膜、聚苯醚膜、乙基膜、聚砜膜、溴磺化聚環氧丙烷膜、沸石礦物膜等。
2.2.5 低溫蒸餾法
低溫蒸餾法是利用不同氣體的冷凝點不同而進行氣體分離的，系統一般由壓縮機、焦耳湯普森閥、多級熱交換器和膨脹機組成，系統中設有不同溫度的冷阱，以此來捕集不同冷凝點的氣體。由于低溫蒸餾法是在液態的形態下捕集到的二氧化碳，為運輸和儲存提供便捷；該方法同時還能減少水的消耗、化學試劑的使用量以及有效解決設備腐蝕等問題，缺點是設備龐大、能耗大、煙氣中的粉塵易阻塞設備等，此方法一般用于分離高濃度的二氧化碳，常用于分離油田伴生氣中的二氧化碳。
2.2.6 二氧化碳捕集新方法
所謂的二氧化碳捕集新方法是指尚在實驗室研究階段，技術尚未成熟的方法，主要有化學循環捕集法和二氧化碳水合分離法。
上述幾種二氧化碳的捕集方法各有千秋，需要根據捕集技術路線選擇合適的捕集方法或幾種捕集方法的集合，電廠的二氧化碳捕集方法大多尚在實驗室或示范階段，需要進一步研究論證。
三、 二氧化碳的運輸與儲存技術分析
3.1 二氧化碳運輸技術
二氧化碳經捕集、壓縮形成超臨界流體或液體，通過鐵路、船舶、管道等輸送工具運至目的地的過程稱為二氧化碳的運輸。當運輸距離較遠時（大于1000千米）管道運輸的成本最低，并且管道運輸是一項成熟的商業化技術，其成本取決于管道的長度、直徑、二氧化碳的壓力和地質特點。
3.2 二氧化碳儲存技術
二氧化碳的存儲技術分為地質儲存、海洋儲存、儲液站儲存、固態儲存和礦物碳化儲存技術。
地質儲存技術是把超臨界狀態的二氧化碳灌入油田、氣田、無法開采的煤層、深鹽水層進行儲存，這些地層必須由巖石密封，并且相對二氧化碳來說是不可滲透的。把二氧化碳注入油田或氣田存儲二氧化碳的同時用以驅動采油或氣，可以提高30%至60%的石油產量；注入無法開采的煤礦可以把煤層中的煤層氣驅趕出來，增加煤層氣采集率；深鹽水層儲存技術由于儲存容量大具有最大的潛力，該方法已于1996年一家挪威的能源公司投入商業運行。
海洋儲存技術是把二氧化碳輸送到海洋600米深度以下的區域，在此深度由于水的壓力能夠把二氧化碳轉換為液體，當儲存深度達到3000米、溫度低于10攝氏度時，液態二氧化碳的密度會大于水的密度，并在表面形成粘稠狀薄膜，防止二氧化碳擴散。此種技術可能會改變海洋的PH值，其對環境的危害程度未知，此種技術還在探索階段。
儲液站儲存技術是把捕集到的二氧化碳進行凈化、干燥等處理后冷卻形成高壓、低溫的液態二氧化碳，具有效率高、氣體純度高、儲量大的特點。
固態存儲技術是把二氧化碳先高壓壓縮形成液態二氧化碳，然后高壓低溫冷卻形成干冰儲存，由于其生產工藝困難且儲存條件費用高，此項技術并不常用。
礦物碳化技術儲存二氧化碳是一項新興技術，技術原理是將二氧化碳礦物碳化固定與含方英石雜質的鈣基膨潤土深加工相結合，利用鈣基膨潤土容易通過離子交換形成碳酸鈣以及堿法分離方英石過程中容易形成吸收二氧化碳溶液的特點，實現吸收固定二氧化碳，但其預期成本遠高于其他存儲方法，不適合開展利用。
四、 結束語
現階段，制約二氧化碳捕集存儲技術發展的關鍵在于技術不成熟和高昂成本問題，研究開發成熟、高效、低成本的二氧化碳捕集儲存技術將是未來發展的方向。本文通過對現有的二氧化碳的捕集、運輸及儲存技術進行闡述，為未來該技術在電廠的成熟應用提供理論依據。
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1 二氧化碳
1.1組成及特點
（1）組成。二氧化碳是有一個碳原子和兩個氧原子組成的，一個二氧化碳分子中包含了兩個碳氧雙鍵，它的結構式是O=C=O，從它的結構式可以看出它是一個線型分子，鍵角為180o。
（2）特點。二氧化碳在不同的溫度和壓力下為不同的的狀態。見圖1。二氧化碳密度為1.977g/mL，熔點-56.6℃（226.89kpa―5.2大氣壓），沸點-78.5℃（升華）。臨界溫度31.1℃。常溫下7092.75kpa（70大氣壓）液化成無色液體。液體二氧化碳密度1.1g/cm3，二氧化碳蒸發時或在加壓冷卻時可凝成固體二氧化碳，俗稱干冰，是一種低溫致冷劑，密度為1.56g/cm3.。
圖1 二氧化碳的壓力溫度曲線 圖2 熱交換器結構圖
1.2用途
CO2能溶于水，20℃時每100體積水可溶88體積CO2，一部分跟水反應生成碳酸。化學性質穩定，沒有可燃性，一般不支持燃燒，但活潑金屬可在CO2中燃燒，如點燃的鎂條可在CO2中燃燒生成氧化鎂和碳。CO2是酸性氧化物，可跟堿或堿性氧化物反應生成碳酸鹽。跟氨水反應生成碳酸氫銨。無毒、但空氣中CO2含量過高時，也會使人因缺氧而發生窒息。綠色植物能將CO2跟水在光合作用下合成有機物。CO2可用于制造碳酸氫銨、小蘇打、純堿、尿素、鉛白顏料、飲料、滅火器以及鑄鋼件的淬火。CO2在大氣中約占總體積的0.03％，人呼出的氣體中CO2約占4％。實驗室中常用鹽酸跟大理石反應制取CO2，工業上用煅燒石灰石或釀酒的發酵氣中來獲得CO2。
1.3形成水合物條件
二氧化碳在井內由于高溫、高壓屬于液態狀態，而從井底到地面是CO2從液態轉變成氣態吸收熱量的過程，如果CO2達不到臨界狀態就會形成白色雪狀固體即干冰。固態CO2溫度低，測氣過程中如果長時間處于這種狀態極易形成水合物堵塞地面流程，當水合物越積越多管線內盤根遇冷收縮，使管線達不到密封的狀態而發生刺漏危險。防止CO2變成水合物就必須保證CO2不被冷卻到-21.1℃以下，所以使用熱交換器對其加熱，讓其在臨界點之上就不會形成水合物，對輸送和測量都提供了方便。
2熱交換器的應用
采用熱交換器、保溫管線加熱、鍋爐車加熱是目前解決二氧化碳試氣井的主要方法。
2.1 熱交換器種類
目前，國內外在三項分離器上應用比較廣泛的熱交換器分別有直接熱交換器和間接熱交換器兩種類型。結合各熱交換器的不同功能及某氣田的實際情況，主要采用的熱交換器為EXPRO公司生產的間接熱交換器，見圖2。深層氣井在勘探開發過程中，當氣體通過地面管線時，由于地面管線存在縮徑，會造成管線出現凍堵的現象，增加了氣井勘探開發的危險性。
2.2 工作原理
EXPRO間接熱交換器，承壓能力為5000psi。熱交換器分為油路控制和氣路控制兩部分，由于XS 19井是二氧化碳氣井，因為它不可燃燒，所以只能用油路燃燒柴油加熱的方法進行計量。經過熱交換器的CO2氣體直接進入熱交換器的帶壓外殼內，對盤管進行直接加熱，這種方式熱交換率高，熱耗更低。盤管分為上下兩段，中間裝有可調油嘴，其作用是通過節流降低下游盤管的流速，從而進行更充分的熱交換，使用熱交換器的主要目的是解決在試氣過程中的冰堵問題，且加熱后的流體可以提高油氣分離效率。熱交換器配有雙安全系統，即位于容器頂部的彈簧式安全閥和破裂盤式安全閥，通過釋放管線連接到放噴口。熱交換器頂部外接的高壓感應器直接進入ESD系統，也相當大的程度提高了安全性能。
3現場應用
XS19井是某地區近幾年深層氣井勘探中CO2產量較高的一口井，而在此之前就有測量CO2氣體的經驗，FS9-1井就是一口高產CO2氣井，但是由于當時的設備和保溫技術的問題導致僅僅開了2小時的井就因為CO2液化吸熱造成地面流程堵塞，初步測量出70000m3/d，但最終無法長時間開井測出該井的準確產量。而XS 19井在進行鉆井施工時測得CO2含量為90%以上。由于CO2井在進行試氣時不同于常規氣井試氣，因此對地面流程及分離器的保溫提出了較高的要求，在對該井進行施工時，我們采用了加拿大EXPRO公司引進的熱交換器。由于CO2氣體是一種不可燃氣體，而且CO2氣體輸出的過程也是它吸熱的過程，必須保證經過節流管匯油嘴后的CO2不能低于它的臨界點。
3.1 試氣效果
XS 19井試氣過程中開井48小時，油嘴11.11mm，測得CO2產量281379m3/d。統計經過節流管匯油嘴節流后流經熱交換器的CO2溫度、壓力變化情況。分析表明，以12：00的數值可以看出下流壓力485.17psi，下流溫度47.21oF。可見通過熱交換器加溫的CO2氣體，當壓力高于200psi，溫度也高于-20時CO2氣體仍高于臨界點的溫度和壓力，不會因為吸收大量的熱量而轉變成固體狀態堵塞地面流程而造成危險，更能準確地測量出CO2氣體的產量提供了有效的幫助。
3.2 建議
CO2氣體溶于水并生成碳酸，如果井內產水跟CO2氣體混合形成碳酸具有腐蝕特性，如果進入分離器內部極容易腐蝕分離器內部浮子，管道損害分離器。所以建議今后的CO2氣體測量也不要進入分離器直接測量，而是選擇臨界測量的方法進行計量；另外CO2氣體的密度比空氣密度大，而且不供呼吸所以長時間測量放噴的時候如果風速不夠不能吹散CO2氣體的時候極易堆積到地面形成白色霧狀氣體，而我們平時的井多數都在村子旁邊，如果長時間放噴測量容易使CO2氣體飄向周圍的村子致使村子里的人和牲畜呼吸困難而窒息發生意外，所以希望能夠盡量縮短CO2氣體測量放噴時間。
4發展前景
石油作為一種戰略資源，長期以來一直是影響世界政治和經濟發展的重要因素之一。只有加快和研究天然氣產業化發展戰略，以“氣補油、油氣并重、同步開發”的可持續開發格局大量開發天然氣、二氧化碳氣體，而熱交換器又在深層天然氣、二氧化碳氣井的施工計量過程中起著決定性的作用，以進一步加強安全意識，消除安全隱患。
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初中化學學科智慧教育內涵及要求
初中化學是一門實驗類探究學科，強調基于問題的認識活動，學生尋求信息和理解事物的一般過程具有過程性和實踐性等特點。可如今，初中化學教師在教學中更多關注的是化學知識概念、公式的傳授和記憶，很少精心設計認識活動的過程和方法，完全忽視了學生的智慧培養，與課程強調的教育理念背道而馳。在學習過程中，學生逐漸喪失了學習興趣，只知道運用原理概念做題，缺乏情境問題分析能力，無法找到解決問題的相應策略，變成了機械的知識“接收器”。
為培養學生的探究及創新能力，讓初中化學教育“智慧”起來，我們需要對初中化學課堂提出新的要求：首先，教師要擁有智慧教育理念，改變傳統的價值取向，不能一味地注重分數，要更多關注學生智慧能力的培養。其次，教師要從學生角度出發，創建智慧的學習資源，構建智慧的學習環境，培養學生的化學思維，而化學思維能力的培養雖然要以學科知識學習為基礎，但又要與學科知識點有本質區別，即需要長時間、過程性、實踐性的訓練，教師要花費時間去設計認識活動和方法，準備探究實驗，培養化學思維。最后，在智慧教育的課堂上，教師要把課堂還給學生，充分發揮學生的主體地位，鼓勵學生大膽質疑，自主創設情境解決問題，提高學生將化學知識轉化成解決問題的能力，實現真正意義上的智慧學習。
信息技術支撐下的智慧學習環境
初中化學智慧教育離不開智慧的學習環境，而智慧學習環境的構建則需要信息技術產品的有效支撐。交互式電子白板、信息化教學平臺、電子書包等都是新興的資源工具，筆者提供的教學案例主要是在電子書包和微視頻環境下促成的智慧教育教學。
電子書包即利用信息化設備進行教學的便攜式終端，擁有豐富而又有針對性的學習資源，能夠為學生提供更多的學習機會，凸顯學生的主體地位。電子書包能夠提供答疑檢測，在實驗探究過程中，教師可以及時了解學生的化學實驗探究進程，并有針對性地給予指導和幫助，同時，它所提供的協作交流功能能夠真正滿足學生討論學習的需求，激發學生的交流協作興趣，提高他們的化學學習效率。
微課以視頻化的形式傳遞知識，能夠激發學生的學習興趣，滿足其個性化需求。本案例中，教師在課前將二氧化碳制取的微課視頻提供給學生，學生可以獨立觀看視頻，激發其自主探究思考，并完成課前新知預習。
案例設計
《二氧化碳制取的研究》教學設計
1.教學內容分析
本節課是人教版初中化學第六單元第二課的內容，是本單元的核心知識，是培養學生在實驗室中制取某種氣體時藥品的選擇、裝置的設計、實驗的方法等思路的最佳素材，對今后學習元素化合物知識、化學基本實驗及實驗探究能力培養都有深遠的影響。通過對制取二氧化碳裝置的探究，學生能夠歸納延伸出實驗室制取氣體的思路和方法，為今后研究其他氣體的制法提供了科學依據。另外，“二氧化碳的制取和性質”是新版教材內容標準中規定必須安排和組織學生完成的基本化學實驗之一，因此本節課的學習對今后學生進行分組實驗提供了有力保證。
2.教學對象分析
學生已經在第二單元學習過氧氣的實驗室制法，具備一定的“氣體的制備與收集”的實踐經驗。初步掌握了“根據藥品選擇發生裝置，根據氣體的相關性質選擇收集裝置”的實驗技能與方法，懂得氣體的收集方法與物理性質有關，因此本節課應注重知識的梳理與整合，為制取二氧化碳裝置的探究指明方向。
3.教學目標制定
知識與技能目標：掌握實驗室制取二氧化碳的反應原理；掌握實驗室制取二氧化碳的收集方法和檢驗方法；了解實驗室制取氣體的發生裝置和收集裝置的確定依據；能設計并組裝實驗室制取二氧化碳的裝置。
過程與方法目標：通過對實驗室制取二氧化碳的探究，逐步分析出制取二氧化碳的理想藥品及實驗裝置，培養創新的意識；通過對實驗室制取氧氣的思路和方法的復習，初步確定實驗室制取氣體的一般思路和方法；通過對實驗室制取二氧化碳的探究過程的體驗、反思，培養多角度、多層次地觀察和分析問題的能力。
情感態度與價值觀目標：通過實驗、問題的討論，培養求實、創新、合作的科學品質；通過教師與學生、學生與學生之間的合作、研究性學習，體驗探究成功的樂趣，激發求知欲，形成持續不斷的學習興趣。
4.教學重難點
重點：實驗室制取二氧化碳的反應原理、實驗裝置的確定及氣體制取的一般思路和方法。
難點：實驗室制取二氧化碳的實驗裝置探究。
5.教學方法及整合點
教學方法：利用信息技術的仿真功能模擬不同物質制取二氧化碳的反應現象及反應原理；再現學習過的實驗過程；模擬演示實驗過程中錯誤操作帶來的不良后果，直觀再現實驗情境，幫助學生溫習氧氣制取時的注意事項；構建虛擬實驗環境，提供多種實驗器材，學生可根據實驗方案靈活設計并組裝實驗裝置，幫助學生完成探究活動。
整合點：不易理解、微觀現象無法展現；實驗現象觀察困難，實驗步驟不易規范；課時影響，無法或沒有必要重新再做氧氣實驗室制取實驗；部分學校受實驗條件影響，難以保證每位學生人手一套齊全的實驗器材。
6.教學模式
翻轉課堂教學模式的運用，弱化了教師的主導地位，充分地調動了學生的主動性，培養學生自主學習意識的同時大大提高了課堂教學效率。
7.教學環境
在多媒體教室借助網絡，利用平臺和電子書包將課前學習和課堂學習貫穿起來，極大地調動了學生學習的主動性。
8.教學過程
課前：
①教師以微課的形式將生石灰刷墻的相關視頻放到電子書包平臺上，創設情境，引入新知，讓學生思考“為什么用生石灰刷完墻會變白變硬”。
設計意圖：通過視頻引入新知，從學生身邊熟悉的滅火器入手，使化學與生活密切聯系，讓學生感知身邊的化學物質二氧化碳。
②教師以微課的形式將判斷實驗室制取氧氣的思路和方法的視頻放到電子書包平臺上，溫故思新，講授新知。
整合點：課時影響，無法或沒有必要重新做氧氣實驗室制取實驗；知識零散，缺乏系統整合。
設計意圖：通過觀看電子書包中氧氣制取的虛擬實驗動畫，回顧知識點，同時引導學生思考實驗室制取氧氣時反應物的確定、發生裝置及收集裝置的選擇、檢驗方法等步驟，使學生初步了解氣體制取的一般思路和方法，進而進行本實驗的探究活動。
課上：
①導入新課，明確學習目標。教師解釋生石灰刷完墻會變白變硬的原因，并設疑。
師：請同學們思考在學過的化學反應中，哪些能生成二氧化碳？你能根據實驗室制取氣體的要求選擇適宜的反應嗎？
生：C+O2點燃CO2
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+ CO2
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+ CO2
CaCO3高溫CaO+CO2
CuO+C高溫2Cu+CO2
教師點撥：實驗室通常用大理石或石灰石（主要成分是碳酸鈣）與稀鹽酸反應制取二氧化碳，即反應物為固液常溫混合。
設疑：在實驗室中應如何安全方便地制取二氧化碳呢？能否用碳酸鈉粉末代替大理石或石灰石和稀鹽酸反應制取二氧化碳呢？能否用稀硫酸或濃鹽酸代替稀鹽酸和大理石或石灰石反應制取二氧化碳呢？
②模擬實驗。利用化學平臺演示虛擬實驗，四組對比（如圖1）。
學生觀察對比四個試管中氣泡產生的快慢。試管Ⅰ產生氣泡速率很快；試管Ⅱ產生氣泡速率適中；試管Ⅲ產生氣泡速率緩慢微弱并漸止；試管Ⅳ有白霧現象。
整合點：教材中直接給出實驗室制取二氧化碳所用的藥品，但當學生接觸到其他能產生二氧化碳的藥品時可能會混淆。該實驗對反應藥品的探究在常規實驗下存在做不好、做不了、現象不明顯等問題。而教師可以利用電子書包中平臺演示虛擬實驗的功能，將不能做的實驗模擬出來，使學生直觀了解到濃硫酸不能作為反應物的原因。
設計意圖：通過對比實驗，引導學生歸納在選擇藥品制取二氧化碳時應注意的事項，從而樹立其從多角度、多層次觀察分析、解決問題的意識。
③學生討論。用大理石或石灰石（主要成分是碳酸鈣）與稀鹽酸反應制取二氧化碳，制得的氣體是否較純？反應條件是否容易滿足？反應速率是否適中？并論述原由。
設計意圖：啟發學生思維，通過電子書包討論區發散思維、實時交流，提高學生的學習興趣和理解能力，調動學習積極性。
④實驗裝置的確定。教師引導學生思考問題：實驗室制取氧氣的實驗裝置由哪幾部分組成？如何選擇實驗的發生裝置及收集裝置？確定氣體發生裝置和收集裝置時應考慮哪些因素？氧氣的檢驗方法是什么？學生思考后，教師講解實驗室中制取氣體的裝置包括發生裝置和收集裝置兩部分，列出確定氣體發生裝置和收集裝置時應考慮的因素（如圖2），并引導學生完成表格（如右上表）。
最后教師總結，因為二氧化碳可溶于水，所以不能采用排水法收集。由于二氧化碳密度比空氣大，所以可采用向上排空氣法收集。
設計意圖：比較氧氣和二氧化碳的相關性質，使學生了解制備氧氣與二氧化碳的發生裝置和收集裝置的異同。
⑤牛刀小試。學生可在實驗器材中選擇設計二氧化碳的實驗裝置，放入“器材購物車”中（如圖3），組裝好后匯報交流。
整合點：利用電子書包中信息化構建工具軟件，對裝置進行反復比較，構建出實驗裝置的幾種可能，如有操作不當可保護學生安全，啟發培養學生自主探究，在營造討論的氣氛的同時，充分培養了學生的創造思維能力。
設計意圖：此環節是本節的重點，教師對學生設計中的突破性想法要及時鼓勵，同時還要把握好探究的度，既不能對學生的創造思維置之不理，又不能操之過甚偏離了主題。引進日用品做化學儀器培養了學生對化學的親近感。
⑥反饋學習。教師引導學生結合圖4裝置回答氣體的實驗室制法有關問題：
題1：寫出圖中帶有標號儀器的名稱：a試管；b長頸漏斗；c集氣瓶。
題2：實驗室制取氣體時，選用A、D裝置可制取并收集氧氣；選用B、E裝置可制取并收集氫氣。
題3：實驗室制取二氧化碳，應選擇的發生裝置是B，收集裝置是D，選用該收集裝置的理由是二氧化碳的密度比空氣大且能溶于水。
題4：實驗室制取二氧化碳常選用的藥品是：石灰石或大理石和稀鹽酸，選擇上述藥品的理由是反應速率適中，便于收集，寫出實驗室制取二氧化碳的化學方程式CaCO3+2HCl= CaCl2+H2O+CO2。
題5：汽車尾氣中一氧化氮是一種大氣污染物，它是一種無色氣體，難溶于水，密度比空氣略大（接近），在空氣中能與氧氣迅速反應生成紅棕色的二氧化氮氣體。根據以上信息，判斷實驗室中制取一氧化氮采用的收集裝置是C。
整合點：電子書包對學生答題進行統計，顯示答題情況，學生互動分析。教師對學生進行個性化指導。
篇6
誰排放了二氧化碳
對我國來說，在相當長的一段時期內，煤炭仍然是主要的能源。如何有效處置燃煤產生的二氧化碳，對實現節能減排目標，保護環境都至關重要。
根據粗略統計，交通運輸業是排放二氧化碳的主要行業，大約占二氧化碳總排放量的1／3。交通運輸所排放的二氧化碳是由成千上萬輛機動車產生的，這些二氧化碳很難被統一捕集。
火力發電廠則是排放二氧化碳的最大行業。火力發電廠燃燒化石燃料后排放的二氧化碳大約占全球人類活動排放的二氧化碳總量的24％。
除火力發電廠外，建材、陶瓷、水泥、玻璃、冶金以及化工等行業，也燃燒化石燃料，不過，排放量要小得多。
由于化石燃料的燃燒是在鍋爐等工業設備中進行的，比較容易在管道系統中進行二氧化碳的分離和捕集。因此，首先處理火力發電廠排放的二氧化碳是切實可行的減少溫室氣體排放的辦法。
科學家們目前研究的重點是對工廠排放的二氧化碳進行捕集和分離，然后將其壓縮成液體，輸送到合適的地點，封存于地下。
最新研究顯示，未來50年內，深埋二氧化碳可能成為減少溫室氣體的重要方式。
地下 二氧化碳好去處
我們人類生活、居住在地球表面，地下的巖石結構非常復雜。地質學家把地球表面到地下平均厚度17千米深處的這一部分，稱為地殼。一般情況下，人類發現并開采的礦產，如鐵礦、銅礦、金礦等，最深處也就在1～2千米。目前，煤礦開采深度普遍為幾百米至1千米，往更深的地下開采的并不多；石油、天然氣的埋藏深度相對深一些，可達幾千米。
如果我們充分認識了解、利用我們腳下的巖石結構，就可以把捕集的二氧化碳儲存起來。
在聯合國政府問氣候變化專門委員會(IPCC)的評估報告里，就介紹了埋存二氧化碳的幾種主要技術，包括：注入衰竭油氣田：注入油氣田提高采收率；注入海洋或陸地咸水層：注入深部不可開采煤層與可開采煤層，增加煤層氣產量；還有一些其他方法，如注入玄武巖、油頁巖及巖石洞穴等。
使用這些方法，都離不開對二氧化碳性質的了解。
二氧化碳是一種無色、無味、比空氣重的氣體，在標準狀況下，密度是1.977克／升。在空氣中，二氧化碳占0.03％。當溫度／壓力高于31℃／74大氣壓時，二氧化碳處于超臨界狀態(超臨界點溫度是31.1℃，壓力7.384兆帕大氣壓)。處于超臨界狀態的二氧化碳，密度近于液體，黏度近于氣體，擴散系數為液體的i00倍，是一種很好的溶劑，它的溶解性、穿透性均超過水、乙醇和乙醚等溶劑，具有很強的溶解能力。利用這個性質可以從多種物質中提取出有效成分，因而，二氧化碳在醫藥、食品、香料、煙草與化學工業中得到了廣泛的應用。
油田埋存儲法提高石油采收率
利用超臨界萃取理論的原理，把二氧化碳注入到產量正在遞減的油氣田，可以提高油氣產量，這是不少發達國家正在采用的技術。
從20世紀70年代開始，發達國家開始嘗試把超臨界二氧化碳流體萃取理論應用到石油工業，即把二氧化碳注入到油田的儲油層，增加油氣產量，并且取得了很好的效果。由于二氧化碳對烴類物質的萃取有自己的特點，超臨界流體把原油中較重的碳氫化合物萃取出來后，這種液態混合物具有較好的流動性，容易流向生產井，進而被抽提到地表。在石油工業中，這種方法被稱為二氧化碳驅油。
目前，比較成熟的處理技術是在距地面800米以及更深處進行二氧化碳的儲存。在800米或更深的地方，地熱梯度為25～35℃／千米、壓力梯度為10.5兆帕／千米，游離的二氧化碳處于超臨界狀態，它的濃度變化范圍為440～740千克／立方米。因此，在多孔和可滲透的儲存巖層中，不需要特別的壓力條件就可以儲存二氧化碳。
世界上達到一定規模的工業性試驗首推加拿大薩斯喀徹溫省韋本(Weyburn，或稱韋伯恩)油田。這是國際能源署(IEA GHG)溫室氣體研究的監測和儲存項目，也是加拿大能源公司(Encana)涉及1.5億美元、周期達30年，用二氧化碳增加石油采收率的商業項目。其目的是通過把加壓的二氧化碳氣體注入到油田儲層中，以增加石油產量1.3億桶。同時，通過綜合監測，查明二氧化碳在被灌注到地下以后的運移規律，最終作為建立長期、安全的二氧化碳地下儲存技術和范例。
通過研究，地質學家發現韋本油田的地質構造適宜進行注入試驗。制定好方案后，項目首先于2000年9月在加拿大能源公司韋本19井陣(1平方千米范圍的注一采井群組)中進行，初期注氣量為2.69百萬立方米／天(或5000噸／天)。現在的注氣量為3.3g百萬立方米／天，其中，每天有0.71百萬立方米的二氧化碳通過生產井進行再循環。在實驗區塊中，每天的石油產量(20560桶)有1／4(超過5000桶)是由二氧化碳的注入所貢獻的。到2008年生產周期，二氧化碳注入到75個井陣，注氣量達108億立方米(2000萬噸)。
我國也在積極開展這個領域的研究與試驗，科技部支持開展的973項目――溫室氣體提高石油采收率的資源化利用及地下埋存，就是通過二氧化碳提高石油采收率并且實現地質封存的示范工程。如今，這項工作已經取得了顯著成效。
海洋埋存儲法限制雖多潛力大
除了上面這種方法外，把二氧化碳注入地下深部咸水層，也是一種主要實現環境效益的措施。不過，由于沒有其他經濟補償手段，注入成本昂貴。
研究表明，在沉積盆地的咸水層封存二氧化碳的溫度／壓力條件是：深度必須大于800米。只有在這樣的深度，才能達到二氧化碳的超臨界壓力。
盡管采用深部咸水層儲存二氧化碳有著諸多限制，但深部咸水層儲存二氧化碳有很大的潛力。目前，世界各地區正在進行估測咸水層封存二氧化碳容量的研究，比如在美國的陸地和加拿大阿爾伯塔盆地、歐洲西北部的海洋、澳大利亞東部海洋等。
其中，比較有名的是20世紀90年代歐盟啟動的一個咸水
層封存二氧化碳項目(Sal ineAquifer CO2 Storage，簡稱SACS)。
1998年，挪威國家石油公司(Statoil)與挪威、丹麥、荷蘭、法國及英國的科學研究機構組成SACS計劃集團，并開始收集有關二氧化碳注入到北海地區Utsira地層及其他類似地區的資料。SACS涉及了多學科方法，包括地質、地球化學、地球物理以及儲庫的工程、數值模擬。
在北海的斯萊普內爾(Sleipner)氣田，人們將二氧化碳從產出的天然氣中分離并注入到ut sira地層中。1996年10月開始注氣，每年注入100萬噸。Ut sira地層從南到北延伸400多千米，從東到西延伸50～100千米，面積2.61萬平方千米。那里有兩個沉積中心，一個在斯萊普內爾南部，厚度達到300多米：第二個在斯萊普內爾北部，厚度200米，該地層的局部厚度為200米，下面還有一層砂巖，進一步增加了儲集層的總厚度。
據估算，utsira地層可儲存歐洲幾百年的二氧化碳排放量，數量還是相當可觀的。
煤層埋存儲法置換甲烷保安全
煤層是富甲烷氣體存儲的巖層，一般情況下，每噸煤中會產生4.3～6.2立方米甲烷，所產生的甲烷集結在煤層中，吸附在煤的表面上。煤巖內部多微孔，具有吸附大量氣體的能力。在煤層壓力條件下，煤對甲烷的吸附可高達25標準立方米／噸。煤的年代越久遠，含氣量越多。不同種類的煤對甲烷的吸附情況不同，褐煤的吸附量最少，煙煤和無煙煤每噸可含有30立方米的煤層氣。
其實，煤同樣可以吸附二氧化碳，而且煤與二氧化碳的親和力比甲烷大，在相同的壓力下，煤對二氧化碳的吸附量是甲烷的1.8～2.8倍。可被煤吸附的CO2／CH4的體積比有一個變化范圍：從無煙煤的1到褐煤的10以上。
由于二氧化碳與煤的吸附力比甲烷大，把二氧化碳注入煤層，可以保持儲層的壓力并很快置換出甲烷。
美國圣胡安盆地的煤田試驗表明，注入3份體積的二氧化碳，可以得到1份體積的甲烷。一直到大部分甲烷都被置換出來以后，被注入的二氧化碳才會少量地從鉆井口溢出。
我們知道，引發煤礦發生瓦斯爆炸的主要是甲烷等氣體，既然二氧化碳可以把煤層中的甲烷置換出來，那么在較淺的煤層中，通過置換反應將甲烷置換出來，既利用了這部分煤層氣，同時可有效避免發生瓦斯爆炸的危險，一舉兩得。
但是，在實際中，這種處理方式并不可取。因為淺層煤最終是要被采掘的。在采掘過程中，煤層吸附的二氧化碳又會被重新釋放出來，還是沒有達到減少溫室氣體排放的目的。
好在煤層的采掘是有限度的，超過1500米深度，再繼續開采，經濟上就不合算了。為了得到深部的煤層氣，也同時為了實現二氧化碳的永久儲存，可以在深部煤層注入二氧化碳，采集深部的甲烷。
只不過，現在的研究對深層煤圈閉二氧化碳的機理以及二氧化碳可能與煤發生的反應等問題，尚缺乏研究，相關項目的開展還需要進一步的研究試驗。
我國是煤炭資源大國，至少有33個世和世以上的地質時代、有數量不等、質量各異的煤層沉積。對于煤層埋藏深度超過1800米以上的礦山，現有技術很難開采(我國現在有的煤礦已經開采到1000米了)，所以，對于煤層埋藏太深、太薄以及不安全的地區，可作為注入二氧化碳提高煤田甲烷的候選基地。目前，我國已在山西沁水盆地開展了注入二氧化碳提高煤層氣采收率的微型先導性試驗，試驗煤層的深度為472～478米。
備選方法實在多
除了上面提到的技術，各國專家也都在嘗試其他儲存技術，比如將二氧化碳注入衰竭油氣田。我們可以這樣來認識這個方法：石油天然氣是地球經過很長時間的演化(幾百萬年、幾千萬年甚至幾億年或更長時問)才形成的礦藏，把它開采出來后，它們原來在地下的空間，沒有遭到多大的破壞，還可以再用來埋存二氧化碳。同時，原來的油氣藏地質資料也可以為二氧化碳的注入提供技術支持。只是，現在國際上還沒有工業規模試驗的報道。
在海底開展儲存二氧化碳的試驗也仍處于研究階段。科學家發現，在深海注入的二氧化碳會與水形成一種水化物，體積膨脹4倍：在不同深度，當把二氧化碳釋放到海水中時，會產生氣泡，并在氣泡外面形成一層固態的水化物。這層外殼限制了=氧化碳與海水的接觸；當海水深度大于2600米時，液態二氧化碳的密度比海水大；在3627米的海洋深處，液態二氧化碳表面能形成穩定的水化物外殼，與冬季池塘被冰覆蓋的現象類似。
科學家做了一個實驗來顯示在海底儲存二氧化碳的過程。他們在一個7升的大燒杯中放入3.5升(半杯)液態二氧化碳，在1小時內，由于每個二氧化碳分子與6個水分子連接組成一種新的水化物顆粒，結果原來的二氧化碳體積增大，這些化合物就漫溢過燒杯，流到外面了。
不過，人們還不清楚二氧化碳對海洋生物的影響，也不知道高濃度的水化物對深海環境會有怎樣的影響?海洋生物又會發生什么反應?這些都有待于進一步研究。
篇7
采用的是含氧化合物分解的方法。常用的藥品是過氧化氫溶液、高錳酸鉀、氯酸鉀和二氧化錳。化學反應方程式分別為2KClO32KCl+3O2;2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2;2H2O22H2O+O2。其中過氧化氫被稱為“綠色氧化劑”。
2.制取二氧化碳
采用碳酸鹽和酸發生復分解反應的方法。實驗室中常用塊狀大理石(或石灰石)和稀鹽酸兩種藥品,化學反應方程式為CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2。碳酸鹽不宜采用碳酸鈉,因為它顆粒細小,和酸反應速度過快;酸不宜采用硫酸,因為反應生成微溶的硫酸鈣會覆蓋在固體表面,使反應難以繼續進行,也不宜采用濃鹽酸,因為其揮發性太強,會使二氧化碳氣體不純。
3.制取氫氣
采用的是活潑金屬和酸發生置換反應的方法。實驗室常用鋅和稀硫酸(或稀鹽酸)制取,化學反應方程式分別為Zn+H2SO4ZnSO4+H2;Zn +2HCl
ZnCl2 + H2。酸不用硝酸和濃硫酸等氧化性酸,因為沒有氫氣生成,也不用濃鹽酸,因為會使收集的氣體中含有雜質;金屬不用鎂、鋁,因為其活動性強、反應速度過快,也不用鐵,因為其活動性弱、反應太慢。
二、發生原理
對于氣體的發生主要應考慮兩大因素,即反應物的狀態和反應條件。初中階段可歸納為以下兩種類型。
1.固-固加熱型
適用范圍:反應物均為固體,反應條件為加熱時氣體的制取。
儀器裝置:如圖1。
注意事項:試管口略向下傾斜;加熱高錳酸鉀制取氧氣時試管口應放一團棉花;加熱前先預熱。
應用舉例:實驗室用氯酸鉀和二氧化錳共熱或加熱高錳酸鉀制取氧氣。
2.固-液不加熱型
適用范圍:反應物為固體與液體,反應不須加熱的氣體的制取。
儀器裝置:如圖2。
注意事項:長頸漏斗末端須液封,也可用分液漏斗代替長頸漏斗;可用錐型瓶、廣口瓶、平底燒瓶代替大試管;裝藥品時先固后液,液體從長頸漏斗加入;如果要控制反應速率,可再添加彈簧夾或有孔塑料板。
應用舉例:實驗室用過氧化氫和二氧化錳制取氧氣;用碳酸鈣和稀鹽酸制取二氧化碳;用鋅和稀硫酸(或稀鹽酸)制取氫氣。
三、收集原理
1.選擇收集裝置的原則:根據氣體在水中的溶解性、是否與水反應和氣體密度大小選擇收集裝置。
2.常見的收集裝置、適用范圍及使用注意事項如下。
注:除上述常見的氣體收集方法以外,也可以采用如圖3所示的收集方法。不易溶于水或難溶于水的氣體如氧氣與氫氣,可采用甲裝置收集(即短進長出),從長管中排出的水可用燒杯接裝,如將燒杯換成量筒還可測量生成氣體的體積;密度比空氣大且不與空氣發生反應的氣體如氧氣與二氧化碳,可用乙裝置收集;密度比空氣小且不與空氣發生反應的氣體如氫氣,可用丙裝置收集。另外,有毒性且不溶于水的氣體如一氧化碳,最好采用甲裝置收集。
四、驗滿原理
用排水法收集的氣體可以通過觀察集氣瓶里水位的下降情況驗滿。用排空氣法收集的氣體可以利用氣體各自的性質來檢驗。如氧氣的驗滿,將帶火星的木條放在集氣瓶口,木條復燃,表明氣體已收集滿;二氧化碳的驗滿,將燃著的木條放在集氣瓶口,木條熄滅,表明氣體已收集滿。
五、放置原理
主要由氣體的密度決定,密度比空氣大的氣體用玻璃片蓋住集氣瓶,正放于桌面;密度比空氣小的氣體用玻璃片蓋住集氣瓶,倒放于桌面。
六、步驟原理
制取氣體時首先要組裝好氣體發生裝置,先檢查裝置的氣密性,接著裝藥品。若反應物只是固體物質,一次性裝好后再固定裝置;若反應物是固體和液體兩種物質,一般先裝固體,固定好裝置后從長頸漏斗中加液體。待開始反應排盡空氣后收集氣體,結束時要考慮儀器的安全拆除順序。
如實驗室用加熱氯酸鉀和二氧化錳混合物來制取O2的主要實驗步驟可概括為“茶(查)、莊(裝)、定、點、收、利(離)、息(熄)”。“茶(查)”即檢查裝置的氣密性;“莊(裝)”即盛裝藥品,連好裝置;“定”即將試管固定在鐵架臺上;“點”即點燃酒精燈進行加熱;“收”即收集氣體;“利(離)”即將導管移離水面;“息(熄)”即熄滅酒精燈,停止加熱。
七、除雜原理
氣體中混入雜質氣體,一般可采取下述方法進行除雜。
1.直接吸收法:水氣可選擇濃H2SO4、火堿、氧化鈣等初中常見的干燥劑吸收。酸(堿)類氣體可采用堿(酸)液吸收,如二氧化碳等酸性氣體可用濃氫氧化鈉溶液吸收,氨氣等堿性氣體可用酸液吸收。如果是二氧化碳氣體中混有氯化氫氣體,可用飽和的碳酸氫鈉溶液來吸收。
2.轉化法:將混入的氣體雜質轉化為原氣體。如二氧化碳氣體中混有一氧化碳氣體,可將混合氣體通過灼熱的氧化銅,將一氧化碳氧化為二氧化碳,以達到除雜目的。
篇8
1低碳農業的概述 低碳農業首先是一種理念，是農業轉變發展方式的一個發展方向。低碳理念的本質就是降能節約。低碳農業是一種現代農業發展模式，通過技術創新、制度創新、產業轉型、新能源開發利用等多種手段，盡可能地減少能源消耗，減少碳排放，實現農業生產發展與生態環境保護雙贏。低碳農業是一種比廣義的生態農業概念更廣泛的概念，是生態農業、綠色農業的進一步發展，不僅象生態農業那樣提倡少用化肥農藥、進行高效的農業生產，而在農業的能源消耗越來越多，種植、運輸、加工等過程中，電力、石油和煤氣等能源的使用都在增加的情況下，低碳農業還更注重整體農業能耗和碳排放的降低。
低碳農業也是生物多樣性農業。農業的發展經歷了刀耕火種農業階段、傳統農業階段和工業化農業階段。工業化農業過程對生物多樣性構成威脅:農田開墾和連片種植引起自然植被減少，以及自然物種和天敵的減少;農藥的使用破壞了物種多樣性;化肥造成了環境污染，進而也引起生物多樣性的減少;品種選育過程的遺傳背景單一化及其大面積推廣，造成了對其他品種的排斥，如果用碳經濟的概念衡量，這種農業可以說是一種 “高碳農業”;。改變高碳農業的方法就是發展生物多樣性農業。生物多樣性農業由于可以避免使用農藥、化肥等，某種意義上正屬于低碳農業。 農業作為國民經濟的基礎產業，是一個重要的溫室氣體來源，同時又受到溫室效應的嚴重影響。響應低碳經濟的號召，確定農業溫室氣體的排放量并探尋減排辦法已成為世界各國的當務之急。然而，低碳農業雖然前景廣闊，但距離“低碳農業”;的標準還有很大差距。勞動力是發展低碳農業前期投人成本中的主要部分，尤其是知識型勞動力的投人;我國目前的農業生產特點決定了規模化低碳農業發展的困難。發展低碳農業，需要大面積采用生態農業的部分技術、需要相應的生產技術與之相匹配、需要政府和一些高校社會組織專業人員的指導和培訓，特別是市場的銜接。
篇9
（一）基于化學課程標準與年報對實驗要求的探討
《義務教育化學課程標準》（2011年版）在教學建議中提到要精心設計科學探究活動，加強實驗教學。2020年廣州市初中畢業生學業考試試題分析與教學建議中也提到要克服實驗教學障礙，培養學生科學探究能力。以上要求可以說是與學科核心素養中提到的實驗探究與創新意識是一致的。
（二）基于目前九年級化學實驗教學存在的問題分析
1.由于我校屬于一所城鄉接合部的學校，實驗室的條件不好，部分藥品和儀器不能得到及時補充，導致有些實驗的完成率偏低，學生動手實驗的機會也不多，實驗技能和動手能力偏弱，脫離了直觀性強的化學實驗，從而導致學生學習化學的興趣不高。2.現階段仍然存有部分教師實驗意識和科學探究意識相對比較薄弱、知識結構老化、采用較為傳統的“灌輸式”教學模式等現象，忽略了對學生知識點的形成過程和課后拓展意識的培養，更談不上培養學生探究方法和探究能力、實驗意識和實驗探究意識了。3.在現有實驗室條件和教師觀念意識的影響下，有部分教師會忽略學生實驗，覺得做實驗浪費時間，還不如多做兩道題，所以學生進入實驗室做實驗的機會是比較少的，實驗能力得不到鍛煉，更不要說提高實驗探究的能力了。也有個別教師直接用實驗視頻代替了課堂演示實驗或學生實驗，不能充分發揮實驗教學的育人作用。
（三）基于九年級教材中化學實驗素材來源
新課標重視開展以素養為本的教學，倡導開展以化學實驗為主的多種探究活動，讓學生有更多的機會主動地體驗科學探究的過程。人教版九年級化學分為上、下兩冊[1]，兩冊教材中的化學實驗以教師演示實驗、學生分組實驗、探究實驗為主，課外實驗為輔。對于大部分教師來說，基本上都能充分利用好這些實驗進行授課，但筆者覺得除了教材中原有的實驗外，教師應從教材中發掘素材，設計成探究實驗，這樣既能鍛煉學生的科學探究思維能力、實驗動手能力，也能加深他們對該習題的理解。如教材中的一些課后習題（第六單元課題2的課后習題4、第八單元課題2的課后習題7、第八單元課題3的課后習題2、第十一單元課題1的課后習題4等）。
二、“二氧化碳制取的反應原理的探究”的教學設計與實施
（一）教材內容分析
有關氣體的制備是歷年中考的必考點，考查的內容是氣體制取的原理、收集方法、裝置的選擇與組裝、實驗條件控制方法等。九年級化學教材中，在第二單元詳細介紹了氧氣的實驗室制取，在第六單元二氧化碳實驗室制取的學習是通過學生原有知識的基礎上進行探究學習。但是在教材中卻是直接地給出了一個關于制取二氧化碳的反應原理，感覺就像硬塞給了學生一樣，導致很多學生不能理解為什么制取二氧化碳要用大理石或石灰石與稀鹽酸，而不能用碳燃燒等反應。在本課題的課后習題中，就有一道習題是關于制取二氧化碳的反應的探究，所以教師在授課過程中可以充分利該習題介紹二氧化碳反應原理的探究，既能發展學生科學探究的思維，又能增強學生的實驗動手能力，還能幫助學生更好地理解二氧化碳制取的反應原理[2-3]。
（二）課程標準中科學探究能力的八要素和布魯姆的認知理論
《義務教育化學課程標準》（2011年版）課程內容中提道，義務教育階段化學課程中的科學探究，是學生積極主動地獲取化學知識，認識和理解化學問題的重要實踐活動。科學探究包括提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價和表達與交流等八要素。教育家布魯姆的認知領域認為學生對知識的認知層次分為知道、理解、運用、分析、綜合和評價六個層次，對于實驗室氣體的制備，教材中介紹了氧氣和二氧化碳的制取，學生的認知過程可歸納如下表。
（三）二氧化碳制取探究的教學設計
環節一：知道、理解。（師生互動）回顧氧氣的實驗室制取：從制取氧氣的反應原理、反應物狀態、反應條件、發生裝置、收集裝置、驗滿方法和檢驗方法七個方面回憶氧氣的實驗室制取，學生完成學案上的表格。通過實驗室氧氣的制取你能得出實驗室制取某種氣體的思路和方法嗎？設計意圖：引導學生確定實驗室制取氣體的基本思路和方法。環節二：運用、分析。（新授課）【學生活動1】列舉你所知道的能生成二氧化碳的反應，然后與同學討論這些反應能否用于實驗室里制取二氧化碳，并說明理由。師生共同回憶學過的能生成二氧化碳的反應：反應1.碳燃燒：C+O2====點燃CO2。反應2.碳還原氧化銅：C+2CuO====高溫2Cu+CO2↑。反應3.蠟燭燃燒：蠟燭+氧氣====點燃二氧化碳+水。反應4.碳酸鈉與鹽酸反應：Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑。設計意圖：通過已學內容引導學生討論實驗室制取某種氣體的反應原理時要考慮的因素。【學生活動2】分組實驗：探究實驗室制取二氧化碳的反應原理，學生完成三組對比分組實驗，記錄現象并分析原因和得到的結論。實驗1：碳酸鈉和稀鹽酸——反應速率過快，不利于收集二氧化碳。實驗2：大理石和稀鹽酸——反應速率適中，可用于實驗室制取二氧化碳。實驗3：大理石和稀硫酸——反應生成的硫酸鈣是微溶物，會覆蓋在大理石表面，阻止反應的繼續進行。綜上所述，適合實驗室制取二氧化碳的藥品是大理石與稀鹽酸。設計意圖：通過學生分組對比實驗確定實驗室制取CO2的藥品和原理。實驗過程中教師引導學生關注實驗的反應物狀態、反應條件、反應速度等。【學生活動3】參考氧氣的制取思路學氧化碳的實驗室制取，從反應原理、反應物狀態、反應條件、發生裝置、收集裝置、驗滿方法和檢驗方法七個方面歸納總結二氧化碳的實驗室制取。設計意圖：引導學生通過實驗室制取氧氣的研究思路，確定學習制取二氧化碳的實驗裝置，體現了學科知識間的遷移和學習模版的構建對學生類似知學習的作用。【學生活動4】請總結本節課的收獲，完成下面的問題。實驗室制取氣體裝置的選取原則：①實驗室制取氣體確定發生裝置時應考慮哪些因素？②確定收集裝置時應考慮哪些因素？設計意圖：幫助學生鞏固實驗室制取氣體裝置選取的原則，有效突破難點。環節三：綜合、評價。（當堂檢測）練習：實驗室部分裝置如圖所示，請回答下列問題。（1）實驗室用CaCO3和稀鹽酸制備CO2的化學方程式為______，能作為發生裝置的是______、______（填字母，下同）。（2）加熱氯化銨與氫氧化鈉的固體混合物制取氨氣，應選擇的反應發生裝置是______。（3）實驗室通過加熱亞硝酸鈉和氯化銨的混合溶液制取并收集N2時，應選擇的反應發生裝置是______。
三、二氧化碳制取反應原理實驗的探究設計及效果
（一）二氧化碳制取反應原理實驗的探究設計
要制取一種氣體，首先要考慮它的反應原理，本環節的教學設計是先讓學生回顧已學的能生成CO2的反應并分組討論這些反應能否用于實驗室制取CO2，從而得出實驗室制取某種氣體的反應原理時要考慮的因素；通過三組對比實驗（碳酸鈉粉末與稀鹽酸、大理石顆粒與稀鹽酸、大理石顆粒與稀硫酸）的演示，引導學生關注其反應物狀態、反應條件、反應速率等，從而通過實驗確定實驗室制取二氧化碳的反應原理和最適合藥品。
（二）教學效果
與教材中直接把反應原理告訴學生相比，以上設計思路可以更好地讓學生進行知識的遷移和歸納，將實驗室制取氣體的知識點形成一條知識鏈從而應用到其他氣體的制取上，達到學以致用的效果。通過討論、實驗對比等探究式學習，充分讓學生認識體會過程性的學習，逐漸形成科學的學習方法和探究意識。
四、教學反思
本節課的教學設計，以CO2的實驗室制取為載體，重點在于探究CO2制取的反應原理，整個過程的設計符合教育家布魯姆的知道、理解、運用、分析、綜合和評價六個知識認知層次。充分利用了課后習題進行實驗的滲透，既幫助學生更好地理解教材中的知識點，又使學生的實驗能力和探究意識得到鍛煉[4]。有關該教學設計中的三組對比實驗，課后有學生也問道：如果用碳酸鈉顆粒或大理石粉末行不行？首先，對同學們的課后反思，教師應當給予充分的肯定，至于行與不行，給出了以下回答：①建議學生上網或去圖書館查閱相關資料，了解碳酸鈉的常見狀態。②可以設計一個大理石顆粒和大理石粉末分別與稀鹽酸反應的對比實驗，通過實驗事實判斷行與不行。學生非常感興趣，利用課余時間進行了討論、實驗等，發現大理石粉末與稀鹽酸的反應速度很快，不利于收集氣體。學生通過親身做實驗，不僅解決了之前提出的疑惑，實驗設計能力和實驗探究意識也再一次得到了鍛煉。在后期的教學中，教師應當注重能更合理地將實驗教學滲透在教材的各種素材中（如課后習題），有效提高學生的實驗意識和探究意識，提升學生的化學核心素養。
【參考文獻】
[1]人民教育出版社課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心.義務教育教科書·化學·九年級上冊[M].北京：人民教育出版社，2012.
[2]王聃.中學化學實驗教學初探[J].科教導刊（電子版），2016（4）：57.
篇10
（一）知識與技能
理解實驗室制取常見氣體的反應原理的選擇依據和實驗裝置的設計原理，并能應用于實驗室制取二氧化碳，能在教師指導下，根據實驗目的選擇實驗藥品和儀器，能安全操作。
（二）過程與方法
通過對制取二氧化碳的探究，初步學習實驗室制取氣體的思路和方法。
情感態度價值觀
通過參與二氧化碳制取的研究，發展學習化學的興趣，認識到合作與交流在科學探究中的重要作用。
教學重點、難點
篇11
1、六氟化硫變壓器的氣體質量指標
六氟化硫由于其出色的電氣特性，在電力系統中獲得更多和更廣泛的應用，在設備狀態檢修和電氣設備維護中氣體檢測具有非常重要的作用，是電氣設備狀態監測的發展的必然趨勢，正在成為越來越重要的方法。在氣體狀態檢測中主要有兩個方面泄漏和水含量。傳統泄漏監測由壓力或密度繼電器不完全補償的精度和可靠性的溫度和壓力的影響是。在監測復雜的工藝和設備中通過測量結果的可比性，可以客觀地反映了水分的多少。
六氟化硫出色的電氣性能已得到世界各國普遍承認。美國西屋公司建成世界第一臺電壓電路斷路器高壓斷路器的結構的改進其優勢，更多和更明顯的超高壓領域已經基本壟斷，并逐步向低壓的領域滲透。全封閉組合電器為氣體的提供了一個更加重要和廣闊的舞臺，具有體積小，運行安全可靠，對環境的依賴低的特性，已成為首選的城市變壓器。氣體高壓配電變壓器，電纜和其他設備中的應用越來越多，氣體在電力行業變得越來越重要了，越來越廣泛的被使用。
2、六氟化硫變壓器特征氣體的產生
變壓器在運行中可能會發生過熱、局部放電、閃絡和電弧等故障，這些故障均以熱的形式表現出來。對于傳統絕緣油變壓器，通常采用氣相色譜的方法，通過分析油裂解出來的甲烷、乙烷和氫等特征氣體來進行故障判斷。而六氟化硫作為絕緣介質，在一定的溫度下會分解，但又極易復合，因此，在六氟化硫氣體中檢測其分解物是極為困難的。但在故障波及固體絕緣時，六氟化硫會產生一些分解物，如繞組出現過熱、放電等故障時，導線的固體絕緣物（如聚酯薄膜、絕緣紙等）會炭化分解產生一氧化碳和二氧化碳，含量隨故障的能量大小而變化。
3、模擬過熱故障試驗
為了模擬6 SF6變壓器繞組過熱的情況下，我們使用的實驗設備測量六氟化硫固體絕緣過熱分解產物。該容器填充0.2MPa的壓力六氟化硫，測試控制溫度150？250℃，1H，每個加熱氣體，檢測四個氟化碳，一氧化碳和二氧化碳的體積分數。根據數據我們可以知道在六氟化硫在固體絕緣過熱分解可產生一氧化碳和二氧化碳的體積分數和的熱點溫度，時間是成正比的。加熱后的一氧化碳之前被加熱到40？80倍，加熱的二氧化碳和加熱前沒有太大的差異。溫度為150℃絕緣紙開始碳化，加熱溫度高于250℃，絕緣紙容易碳化。氣體以一氧化碳變化突出的特點，在缺氧氣氛中加熱炭化過程中的絕緣紙，主要產品有一氧化碳。因此，檢測的一氧化碳氣體，是檢測六個六氟化硫變壓器主要質量指標檢測是必要的。可以比較容易的預判此類電氣設備的隱患。
4、特征氣體的檢測方法
4.1可水解氟化物和酸度
可水解氟化物來源于合成六氟化硫氣體時的副產物或高電壓下的電弧分解產物，這些產物可以水解或堿解，使用吸收振蕩的方法進行水解，測定可用茜素-氟鑭絡合比色法和氟離子選擇電極法，以HF的質量比表示氣體中低氟化合物的總量。
六氟化硫的酸度測試方法：以一定量的氣體被過量的堿液吸收，然后用酸標準液滴定，根據酸溶液的體積、濃度的消耗程度來計算六氟化硫的酸度。
4.2四氟化碳與亞硫酰等
六氟化硫氣體中的四氟化碳與亞硫酰等是用氣相色譜的方法進行測定，可用熱導檢測器測定，若要提高靈敏度可用火焰光度檢測器。色譜柱材料可用GDX-104或Porapak-Q與3X分子篩混合。
4.3一氧化碳和二氧化碳
常規方法是用氣相色譜進行測量，柱材料采用活性碳或碳分子篩，一氧化碳和二氧化碳用熱導檢測器檢測，檢測靈敏度約為0.01%（體積分數），采用雙熱導池的方式。柱溫度應考慮使用程序升溫，加快出峰時間。若用經過鎳觸媒轉換后用氫火焰檢測器檢測，檢測靈敏度不小于0.0025%（體積分數），但要考慮六氟化硫氣體對鎳觸媒的毒化。
篇12
（一）二氧化碳是無色、無味、窒息性氣體。在半導體制造中氧化、擴散、化學氣相淀積、某些反應的惰性介質、石墨反應器的熱載體、輸送易燃液體的壓入氣體、標準氣、校正氣、在線儀表標準氣、特種混合氣等。
5.電流極性：采用直流反極性，這時電弧穩定，焊接過程平穩，飛濺小。若采用直流正極性，則熔深較淺，余高較大和飛濺很大。而在堆焊、鑄鐵補焊時均采用直流正極性接法。
當焊絲干伸長增加時，焊絲熔化速度增加，這時電流減小，將使熔滴與熔池溫度降低，造成熱量不足，而引起未焊透；另外，電弧不穩，難以操作，飛濺大，成形差，易產生氣孔；當焊絲干伸長變短時，電流增大，弧長變短，熔深變大，飛濺易粘附到噴嘴內壁，不易觀察熔池，甚至燒壞導電嘴。
三、 二氧化碳氣體保護焊的操作規程
（一）作業前，二氧化碳氣體應預熱15min。打開二氧化碳氣體時，焊接工作人員要站在氣罐瓶嘴的側面。
（二）焊接前，要檢查和確認焊絲從進給機構到電線的連接還有氣體供應系統、冷卻水循環系統等是否按工作規范檢查到位，最重要的是焊槍冷卻水系統千萬檢查是否有漏水現象。
（三）二氧化碳氣體瓶要放在陰涼處，氣罐體的溫度不能超過30℃，安放位置要牢靠，周圍不能有熱源、火源等。
（四）二氧化碳氣體預熱器端的工作電壓力，要小于36V，焊接作業操作完畢后。要按規定第一時間應切斷電源。
（五）作業面所人工作人員必須按規定做好防護工作，比如穿戴合格的勞動防護用品，并做好突發事件的應急處理預案，做到防火災、防高空墜落、防止觸電、防瓦斯中毒的安全措施。
（六）焊接使用的設備要求有防雨、防潮、防曬的功能，還要按工作面比例配備防火消防器材。
（七）在遇到高空焊接或切割時，必須系好安全帶，焊接周圍和下方應采取防火措施，并應有專人監護。
（八）如果遇到工作面下雨，應立即停止工作，禁止雨天露天電焊。在潮濕地帶作業時，操作人員要使用絕緣物品，并穿絕緣鞋。
（九）嚴禁對帶電設備、承壓狀態容器及管道、承載結構的受力部位和裝有易燃、易爆物品的容器進行焊接和切割。
（十）工作結尾消除焊縫焊渣時，要配戴防護眼鏡。
（十一）在必須對密封容器、管道、油桶、焊受壓容器、沾有可燃氣體和溶液的物品焊接工作時，要按操作規范操作如：1.先消除容器及管道壓力，再消除可燃氣體和溶液。2.然后沖洗有毒、有害、易燃物質；有殘余油脂的容器，應先有蒸汽、堿水沖洗，并打開蓋口，確認容器清洗干凈后，再灌滿清水方可進行焊接。3.在容器內焊接應采取防止觸電、中毒和窒息的措施。焊、割密封容器應留出氣孔，必要時在進、出氣口處裝設通風設備；4.在工作時容器內照明電壓小于12V，焊工與焊件間應絕緣；容器處應設專人監護。5.嚴禁在已噴涂過油漆和塑料的容器內焊接。
四、 結束語
篇13
溫室結構比較封閉，二氧化碳濃度隨蔬菜的生長和光照的變化而變化。二氧化碳濃度夜間高、白天低，陰天高、晴天低。日出后蔬菜開始光合作用，濃度逐漸降低，11：00左右達到最低點，日落后蔬菜通過呼吸作用和土壤有機物分解釋放二氧化碳，濃度開始上升，早晨揭苫前達到最高。陰雨天蔬菜光合作用弱，濃度較高；晴天蔬菜光合作用強，濃度低。苗期二氧化碳濃度高于生長期。
1.2土壤氣體
蔬菜根系呼吸作用為生長提供能量，要保證正常呼吸作用，需要充足的氧氣和較低的二氧化碳濃度。土壤氧氣含量比空氣中低18.00%～20.03%，二氧化碳含量比空氣中高0.15%～0.65%。隨著土壤深度增加，土壤空氣中二氧化碳含量增加，氧氣含量減少，其含量相互消長。當土壤間隙小、水分多時能使二氧化碳濃度劇增和氧氣濃度大量減少。土壤和空氣的氣體交換主要是依靠擴散作用進行的，因此離表層越近，間隙越大，氣體越充足。
1.3有害氣體
有害氣體主要來源于有機肥發酵分解、化肥和薄膜等塑料制品揮發產生。溫室空間封閉，溫度高，濕度大，施肥量大，冬春低溫季節往往過于注重保溫，忽視通風換氣，造成氨氣、亞硝酸、二氧化硫等有害氣體在室內積累，使蔬菜受害，甚至植株死亡[1]。
2各種氣體對蔬菜生理的影響
2.1二氧化碳
二氧化碳是蔬菜光合作用的原料。大氣中平均濃度為300～330 mg/L，溫室空間密閉，低溫季節為了保溫，與外界氣體交換較少，二氧化碳經常缺乏，不能滿足蔬菜優質高產的需求。當溫室內二氧化碳濃度低于300 mg/L時，光合作用受到抑制，蔬菜生長緩慢，落花、落果，產量降低。如果適當提高溫室內二氧化碳濃度，能使蔬菜光合作用效率提高，產量增加[2-3]。
2.2土壤氣體
溫室土壤水分蒸發量小，大量澆水會導致土壤透氣不良，根系缺氧，影響蔬菜吸收養分，甚至爛根或死亡。土壤透氣良好，根系發達，吸收養分能力強；透氣性不佳，則根系發育不良，根短而粗，毛細根少，吸收養分、水分能力下降。土壤中氧氣充足，微生物代謝快，有機質分解也快，土壤中有效養分含量高；缺氧時，土壤有機質分解可產生甲烷等有毒氣體，危害蔬菜根系，造成病害發生。當土壤中氧氣含量小于9％時會影響根系發育，含量低于5％時大部分根系停止發育。
2.3有害氣體
2.3.1氨氣。主要來源于施用未腐熟的有機肥，施肥時量大、集中、覆土淺，分解會產生大量氨氣；過量施用尿素、硫酸銨或碳酸氫銨等銨態氮肥也會分解產生氨氣。當氨氣濃度達到5 mg/L時就會產生危害，葉面、葉脈呈開水浸狀，顏色變淡，發白或淡褐色，葉緣呈灼傷狀，嚴重時呈綠白色，全株枯死。通常追肥后3～4 d出現癥狀。番茄、黃瓜、辣椒等對氨氣敏感。可以采用測試棚膜水滴pH值的辦法檢查是否發生氨氣危害，當pH值大于8.2時，即發生危害。
2.3.2亞硝酸。在土壤板結、鹽漬化和硝化細菌活性降低數量減少的情況下施用過多銨態氮肥，使硝化作用受到抑制，當土壤pH值小于5時會產生亞硝酸氣體。濃度達到2 mg/L時葉片褪綠，呈現白斑，嚴重時葉脈也變白色，全株枯死。通常施肥后10～15 d出現危害。黃瓜、萵苣、芹菜等對亞硝酸敏感。當棚膜水滴pH值為酸性時，要及時防止亞硝酸危害發生，茄子pH值小于5.8、青椒pH值小于5.4時產生危害。
2.3.3二氧化硫。溫室采用煤爐加溫；大量施用硫酸銨、硫酸鉀及未腐熟的有機肥，均會產生二氧化硫氣體；二氧化硫遇到水珠會生成亞硫酸，滴到葉片上也會使作物受害。危害癥狀：葉片先受害，在氣孔多地方出現斑點，然后逐漸褪色。輕度受害在葉片背面出現斑點；嚴重時葉片呈開水浸狀，逐漸褪綠、黃化脫落，甚至死亡。當溫室內二氧化硫濃度達到0.2 mg/L時，經3～4 d，油菜、菠菜、萵苣、西瓜、白菜等對二氧化硫敏感的蔬菜就會出現受害癥狀。
2.3.4塑料制品揮發產生的有害氣體。一是鄰苯二甲酸二異丁酯。是塑料薄膜的增塑劑，使用含有該物質的薄膜時，白天溫度高于30 ℃且夜間10 ℃以上時，6～7 d就會產生危害，心葉及葉尖顏色變淡，逐漸褪綠變黃、變白，干枯死亡，白天溫度35 ℃以上，夜間15 ℃以上，9 d左右會整株死亡。油菜、西葫蘆、茄子、黃瓜等敏感。二是乙烯。使用聚氯乙烯薄膜在溫度高時會揮發出乙烯氣體，當濃度達到0.05 mg/L時會產生危害，使植株矮化，葉下垂，皺縮，黃化褪綠，最后變白枯死。辣椒、茄子、番茄等對其敏感。
3調控技術
3.1加強中耕，合理施肥
應保持土壤疏松透氣，根系氧氣充足，施用充分腐熟的有機肥，增施磷、鉀肥，少施氮肥，以施底肥為主，追肥為輔，追肥要開溝深施，施后覆土，澆水要及時，且控制好澆水量。
3.2通風換氣
及時通風換氣是避免氣體危害發生的重要措施，能調節溫室濕度、溫度，補充二氧化碳，稀釋有毒氣體。寒冷季節更要注意通風換氣，早晨溫室內二氧化碳含量最低，早晨溫度低，可采用減少通風面積、縮短通風時間的方式，中午氣溫高要及時進行通風換氣。
3.3選用優質無毒塑料制品
使用正規廠家生產的安全無毒塑料薄膜，地膜、澆水塑料管等也應是無毒的。溫室內不應堆放塑料制品。
3.4二氧化碳氣體施肥
3.4.1施肥方法。一是施固體二氧化碳顆粒氣肥。施用氣肥450～525 kg/hm2，開溝2～3 cm撒入顆粒氣肥后覆土，保持土壤疏松，7 d后開始釋放二氧化碳，有效期40～45 d。二是鋼瓶液態二氧化碳施肥。使用橡膠管將氣體導出，橡膠管上按適當距離扎出放氣孔，每天放氣6～12 min，35 kg鋼瓶可施肥667 m2溫室25 d左右。三是使用二氧化碳發生器。在特制容器內利用碳酸氫銨和硫酸發生化學反應產生二氧化碳[4-6]。
3.4.2施肥時間。二氧化碳氣體施肥，應在晴天日出后0.5～60.0 min進行，通風前30 min停止，每天施放2～3 h。中午通風可得到二氧化碳的補充，下午可不施二氧化碳氣肥。冬季氣溫低，通風時間短，施肥時間可適當延長。陰雨天光合作用弱，可不施或少施二氧化碳。在蔬菜生育初期施肥效果最好，苗期施用可培育壯苗、縮短苗齡，葉菜類應在定植后開始施用，瓜類、茄果菜類宜在開花期、結果初期施用。
3.4.3注意的問題。一是二氧化碳濃度過高會導致蔬菜中毒，使葉片氣孔關閉，抑制光合作用，根系吸收能力減弱，出現裂果、畸形果、卷葉、萎蔫等現象。施肥濃度不能超過2%，黃瓜、茄子、番茄等晴天控制在1 000～2 000 mg/L，陰雨天500～1 000 mg/L。二是施肥時應將二氧化碳發生器或橡膠管散氣管懸掛于植株上方。三是連續進行1～2個月。如不能每天施用，前后2次時間間隔不要超過7 d。施肥后將溫度提高2～3 ℃，以促進光合作用。施肥后根系活力減弱，應加強水肥管理。
4參考文獻
[1] 李全慧，孫增學.保護地蔬菜氣體危害及防治措施[J].現代農村科技，2010（13）：29-30.
[2] 魏榮彬.有害氣體造成的蔬菜生理病害及防治[J].蔬菜，2009（2）：18-20.
[3] 張福墁.氣體與溫室蔬菜栽培[J].農村實用工程技術：溫室園藝，1995（11）：10-11.