拓展學生科學視野，激發學生學習興趣

【摘 要】 初中化學新課標要求學生逐步學會從化學的角度認識自然與環境的關系，分析有關的社會現象。本文以二氧化碳內容的學習例，總結分析了二氧化碳綜合利用的策略技術，提出了拓展學生科學視野，激發學生學習興趣的方法。

【關鍵詞】二氧化碳；科學視野；學習興趣

初中化學新課標指出：在化學教學中，通過幫助學生了解化學制品對人類健康的影響，懂得運用化學知識和方法治理環境，合理地開發和利用化學資源，逐步學會從化學的角度認識自然與環境的關系，分析有關的社會現象。

本文以二氧化碳一節內容的學習為例，在講授完畢本節內容后，教師可以設置問題或布置任務：如果二氧化碳過度排放，將對人類產生什么危害呢？人類又將如何應對呢？由此引導學生深入思考。然后老師可以依據調研情況向學生說明：空氣中大量排放的二氧化碳導致地表溫度上升、冰川溶化、海平面上升、給人類帶來災難。盡管目前還無法科學計量，但確有跡象表明CO2所引起的氣候變化是很顯著的。控制減少大氣中二氧化碳的含量已引起全世界科學家的重視，在努力尋找轉化的方法，以保護環境。那么如何做到CO2的減排、封存和利用呢。在此可以向學生講授當今二氧化碳處理利用的現狀，以達到拓展學生科學視野、激發學習興趣、提高環保意識的目的。

1.生物技術

利用光合作用吸收儲存二氧化碳，是控制二氧化碳最直接、副作用最小的方法。減少大氣中二氧化碳含量最簡單的辦法就是植樹造林，也是最廉價的解決方案。樹木在生長的過程中從空氣吸收二氧化碳，放出氧氣，以木材的形式存儲碳。據估計，全世界森林中總共存儲著近1萬億噸碳。然而，利用植物光合作用降低二氧化碳的效率很低，因為需要大量的土地來植樹或農作物。據計算，要平衡目前全球二氧化碳排放值，人們必須每年種植相當于整個印度國土那么大面積的森林，顯然這是不可能的。但生物吸收二氧化碳的方法并非窮途末路，研究發現海洋生物吸收二氧化碳的潛力巨大。日本科學家已經篩選出幾種能在高濃度二氧化碳下繁殖的海藻并計劃在太平洋海岸進行繁殖，以吸收附近工業區排出的二氧化碳。美國一些研究人員以加州巨藻為載體，繁殖一種可吸收二氧化碳的鈣質海藻，形成碳酸鈣沉入海底，騰出的巨藻表面可供繼續繁殖。

2.能源革新

二氧化碳的排放在很大程度上取決于為獲得能量而進行的礦物燃料燃燒，因此改革能源形式或能量來源稱為減少二氧化碳排放的一個突破口，這也符合污染控制的原則，從源頭上控制二氧化碳的生產。

（1）燃料脫碳：即以含碳量較低的燃料（如石油和天然氣）或無碳燃料（如氫氣）取代含碳量較高的燃料（如煤），使得每單位能耗量的平均二氧化碳排放量減少。20世紀80年代美國化工界就提出將煤、生物體等不清潔燃料與氫氣反應生成甲烷、一氧化碳、氫以及固態焦炭等，再將甲烷高溫分解成氫，一氧化碳以及固體炭黑，然后氫與一氧化碳合成甲醇，未反應的氫與一氧化碳作為原料循環使用。

（2）燃料電池：即以電化學氧化產生電力，直接將化學能轉化為電能，燃燒效率達到40%-60%（與之相比火力發電的效率僅為30%左右），大幅節約了初級能源，避免了大量污染。重要的是，燃料電池是以氫為燃料的，燃燒產物是水，既解決了能源產生和輸送，又避免了環境污染。

3.二氧化碳的收集

二氧化碳的人為排放源主要有汽車、工廠等。然而在眾多汽車上安裝收集二氧化碳的設備不現實，目前把收集二氧化碳的工作重點放在了以燃燒礦物燃料為主的發電廠上，這些發電廠的二氧化碳排放量大約占全世界二氧化碳排放量的1/4。在吸收塔中二氧化碳與醇胺接觸發生反應，釋放出濃縮的二氧化碳，并還原成化學吸收劑。另外，比較理想的辦法是將收集到的二氧化碳輸送到地下或海洋深處埋藏起來。石油開采行業中有些油田為了增加留在地層孔隙中難以開采的石油產量，向地下注入壓縮二氧化碳，以增大地下壓力，增強原油流動性，提高原油的采收率。目前，美國每年有近百個油田為提高原油產量向地下注入500萬噸左右的二氧化碳。盡管封閉的地質結構是人們最理想的二氧化碳儲存之處，但是一些科學家指出，深海才是未來溫室氣體最大的潛在儲存庫。海洋表面每天都要吸收2000萬噸的二氧化碳。據估計，以海水溶解方式總共儲有46萬億噸二氧化碳，但其容量還要大很多。因此即使人類向海洋加入兩倍前工業時代大氣濃度的二氧化碳，海洋的碳含量的變化也不超過2%。而且，通過自然過程，排放到大氣中的二氧化碳早晚也會轉移到海洋中。

4.二氧化碳的資源化利用

二氧化碳作為新的碳源，開發綠色合成工藝已引起普遍關注。綜合利用二氧化碳并使之轉化為附加值較高的化工產品，不僅為碳一化工提供了廉價易得的原料，開辟了一條極為重要的非石油原料化學工業路線，而且在減輕全球溫室效應方面也具有重要的生態與社會意義。隨著人們對二氧化碳性質的深入了解，以及化工原料的改革，二氧化碳作為一種潛在的碳資源，越來越受到人們的重視，應用領域將得到有效開發。

【參考文獻】

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【作者簡介】

王超（1978-），女，漢族，山東濱州人，本科，中學化學一級教師。

（作者單位：中國石油大學（華東）附屬中學）