2024年5月1日,我国利用船舶加装的碳捕捉系统回收首罐液态二氧化碳的卸船,标志着远洋航行船舶从燃油消耗到二氧化碳回收利用形成闭环。同学们对“二氧化碳回收利用形成闭环”非常感兴趣,开展有关二氧化碳的项目式学习。
任务一:调查空气中二氧化碳含量增加的原因
(1)同学们调查到空气中二氧化碳含量增加的原因有很多,你认为有{#blank#}1{#/blank#}(写一种即可)。
任务二:讨论空气中二氧化碳含量减少的方法
(2)同学们讨论了空气中二氧化碳含量减少的方法,知道低碳生活方式可以减少二氧化碳排放,你的一种低碳生活方式是{#blank#}2{#/blank#}。有同学想到二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊{#blank#}3{#/blank#}(写出化学方程式),补充了可以利用碱溶液或水吸收二氧化碳。
任务三:探究实验室中不同试剂吸收二氧化碳的效果
实验室提供4种试剂:水、饱和石灰水、质量分数为0.165%的溶液、质量分数为40%的溶液。
【提出问题】上述4种试剂哪一种吸收二氧化碳的效果最好?
【查阅资料】
①室温下,饱和石灰水中氢氧化钙的质量分数约为0.165%
②利用压强传感器及信息处理终端可将实验数据进行记录、呈现和分析
【进行实验】
步骤1:各装置气密性良好(夹持装置已省略),同学们用4只250烧瓶集满纯净的二氧化碳气体。
步骤2:用4支注射器分别取60上述提供的4种试剂,将烧瓶分别连接压强传感器和注射器(如图1所示)。
步骤3:待烧瓶内气压平稳后,迅速将4支注射器内试剂分别全部注入相对应的烧瓶中,关闭止水夹,观察压强变化。一段时间后,振荡烧瓶,继续观察压强变化。小组合作完成实验,并展示烧瓶内压强随时间变化的曲线图(如图2所示)
【分析讨论】
(3)根据40%溶液对应的曲线,分析时间段曲线变化的原因是{#blank#}4{#/blank#}。
【得出结论】
(4)结合图2数据,从压强和吸收效果两个角度对比分析,得到的结论是{#blank#}5{#/blank#}。
任务四:形成二氧化碳闭环的意识
在老师指导下,知道上述实验中40%溶液吸收二氧化碳后,氢氧化钠有剩余。为了达到零碳排放和对环境无污染,对剩余物进行处理,形成二氧化碳闭环的意识。
【拓展思维】我国已经实现了多种“碳”的转化与利用,“二氧化碳回收利用形成闭环”是未来碳科学和技术发展的探索方向。
如下是其中一种“碳”的转化与利用:与在催化剂作用下可得到和 , 反应过程如图所示,在催化剂表面发生的反应可分为以下2步:
反应①反应②
(5)反应①属于基本反应类型的{#blank#}6{#/blank#}反应,反应②过程中{#blank#}7{#/blank#}(填“吸热”或者“放热”)。反应中各物质的量随温度变化的曲线如图所示,纵坐标(k)数值越大表示该物质越多,因此,反应需在{#blank#}8{#/blank#}(填“较低”或“较高”)温度下进行。
(6)转化中利用液氮的低温可将先液化,从而获得纯净的氢气,氢气先逸出,说明氢气的沸点比的沸点{#blank#}9{#/blank#}(填“低”或“高”)。