碳的化学性质

碳的化学性质（精选12篇）

碳的化学性质 篇1

碳的化学性质之三

教学目的

知识：使学生初步掌握碳的化学性质――稳定性、可燃性、还原性，碳的化学性质之三。

能力：进一步培养学生的观察能力和思维能力。

思想教育：通过碳与氧在不同条件下反应的产物不同，渗透物质所发生的化学反应既决定于物质本身的性质，又决定于反应条件的学习方法的指导。

重点难点

碳的可燃性和还原性;碳与氧化铜、二氧化碳发生的氧化、还原反应，以及分析。

教学方法

实验探讨法。

教学用品

仪器：大试管、铁架台、酒精灯、带导管的单孔塞、烧杯。药品：炭粉、氧化铜、澄清石灰水。

教学过程

附1：课堂练习一

1.碳原子的核电荷数是__，核外电子总数是__，最外层电子数是__。

2.常温下，碳的化学性质__，随着温度的升高，碳的活动性__，化学教案《碳的化学性质之三》。

3.碳燃烧可以生成两种氧化物，__和__，其中碳元素的化合价分别为__和__。

4.下列符号，既能表示一种元素，又能表示该元素的一个原子，还能表示一种单质的是[ ]

A.O2 B.N

C.2H D.C

5.下列性质中，不属于碳的化学性质的是 [ ]

A.稳定性 B.吸附性 C.可燃烧 D.还原性

6.下列各组物质中，具有可燃性的一组物质是 [ ]

A.H2和O2 B.H2和CO2

C.C和H2 D.C和O2

附2：课堂练习二

7.写出碳分别跟氧气和二氧化碳反应生成一氧化碳的两个反应的化学方程式：____、____，前者说明碳具有____性，后者说明碳具有____性。

8.已知碳的某种氧化物中，碳元素和氧元素的质量比为3∶8，该氧化物中碳原子和氧原子的个数比为____，该氧化物的化学式为____。

9.在C+CO22CO反应中，被氧化的物质是 [ ]

A.C B.CO

C.CO2 D.C和CO

10.试管中装有黑色粉末，加热后变成红色固体，同时有一种无色气体生成，该气体能使澄清的石灰水变浑浊。根据上述现象判断该黑色粉末可能是 [ ]

A.木炭粉 B.氧化铜粉末

C.二氧化锰 D.炭粉和氧化铜

附3：课堂练习答案

1.6 6 4 2.稳定 增强 3.CO CO2 +2 +4 4.D 5.B 6.C

7.2C+O22CO C+CO22CO 可燃 还原

8.1∶2 CO2 9.A 10.D

附4：随堂检测

1.用墨书写和绘制的字画，年深日久也不易褪色，这是因为 [ ]

A.墨是黑色的，颜色深，褪一点色不明显

B.墨跟纸张发生了化学反应

C.字画上的墨迹干后，不易起变化

D.常温下碳(墨的主要成分)的化学性质稳定，不易发生化学变化

2.碳在氧气中燃烧 [ ]

A.只生成二氧化碳

B.只生成一氧化碳

C.既可能生成二氧化碳又可能生成一氧化碳

D.既不生成二氧化碳也不生成一氧化碳

3.在C+2CuO2Cu+CO2↑反应中，还原剂是 [ ]

A.CuO B.C

C.Cu D.CO2

碳的化学性质 篇2

超级电容器作为一种新型储能装置具有电容量大、漏电流小、充放电简单、比功率高和循环寿命长等特点。它可以提供比电解电容器高20～200倍的比能量,比锂电池高10倍以上的比功率和循环寿命,可广泛应用于移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等领域,近年来受到广泛关注并得到快速发展[1]。为了获得高性能的超级电容器,开发先进的电极材料是最核心的课题。在超级电容器的研发过程中,人们先后研究了许多不同的电极材料,主要包括过渡金属氧化物、导电聚合物以及各类碳电极材料等。其中过渡金属氧化物[2,3]和导电聚合物[4,5]以其表面及体相所发生的快速可逆的氧化还原反应来储存能量,被称为法拉第准电容。诸多的研究表明,这两类电极材料存在与电解质接触界面小,所制备的电容器内阻大、输出功率低和循环寿命短等固有的缺点,其研究和开发的前景并不明朗。

多孔碳电极材料一直是该领域内研究最多和前景最好的电极材料,它主要以双电层的形式储存能量。其中,研究较多的多孔碳材料包括活性炭[6]、活性炭纤维[7]、碳纳米管[8]、碳气凝胶[9]、纳米门炭[10]、骨架碳[11]、玻态碳[12]、有序介孔碳[13]等。近年来,Lu等[14]的研究表明,与传统的微孔碳相比,高比表面积的介孔碳能够在提供高功率输出的同时保持较大的能量密度。Chang等[15]采用明胶-酚醛树脂为碳源,硅酸钠水解生成的二氧化硅为模板,制备出中空结构的介孔碳微球。电化学测试表明,其比电容值能达到132F/g;此外,该材料还具有很好的速率性能,在1000mV/s的扫描速率下,电容的保持率达90%。Zhou等[16]首先制备出介孔氧化硅微球,然后将糠醇和醋酸镍浸入介孔氧化硅的孔道,经老化、碳化、空气氧化等步骤,得到含有氧化镍的介孔炭微球,该材料的比电容值能达到205.3F/g。Li等[17]以有序介孔硅为模板,通过调节糠醛进入孔体积的比例来调节介孔碳的孔结构,结果表明,当浸入体积为0.8时,介孔碳的比电容值最高可达130F/g。Banham等[18]以不同碳链长度的有机胺为表面活性剂,制备系列的有序介孔氧化硅,再以有序介孔氧化硅为模板,蔗糖为碳源,制得具有双峰孔结构的有序介孔碳,在硫酸电解液中,该材料的比电容值可达260F/g。Wang等[19]以介孔硅为硬模板制备有序介孔碳,再用硝酸氧化来调节介孔碳表面的含氧官能团,电化学测试表明,含氧官能团的引入能显著提高介孔碳的能量密度和功率输出特性。Li等[20]以硅溶胶为模板,在硅溶胶存在的条件下让三聚氰胺和甲醛发生聚合反应,反应产物经碳化、模板去除得到富含N的介孔碳,在硫酸电解液中该材料的比电容值达211F/g,且在大电流放电时具有很高的电容保持率。Li等[21]采用三组分共组装法,以三嵌段聚合物为有机模板,正硅酸乙酯水解产生的二氧化硅纳米粒子为硬模板,酚醛树脂为碳源,制备出比表面积达2390m2/g的有序介孔碳,在有机电解液中,其比电容值达112F/g。但上述的这些制备方法具有工艺繁琐、周期长等缺点。

本实验尝试将乙二胺四乙酸钙直接碳化,制备具有高比表面积的介孔碳材料,并与硬模板制备的介孔碳进行比较,研究其电化学电容性能。

1 实验

1.1 由有机金属盐直接制备介孔碳

将乙二胺四乙酸钙(分子式Ca2(C10H12N2O8)·2H2O,试剂级)置于管式炉中,通N2保护(流量为70mL/min),以5℃/min的速率升温至碳化温度,碳化温度分别为600℃、700℃、800℃和900℃,并在该温度下保持1h,随炉冷却至室温。碳化后的样品用2mol/L的盐酸洗涤去除样品中的金属及其衍生物,然后用蒸馏水洗涤至中性,100℃干燥后得到的产物分别标记为CaC-600、CaC-700、CaC-800和CaC-900。

1.2 硬模板法制备介孔碳

以SBA-15为硬模板,萘酚为碳源制备介孔碳。典型的制备过程为:首先按照Zhao的方法[22]制备SBA-15硬模板,再根据硬模板的孔容和萘酚的密度计算所需萘酚的质量;然后,以丙酮为溶剂,硫酸为低温碳化催化剂,采取二次浸渍法使萘酚在160℃充分填满模板的孔道;最后,在N2保护下程序升温至900℃高温碳化4h,冷却至室温后用10%的HF溶液除去氧化硅模板,得到介孔碳,标记为OMC。

1.3 材料的孔结构表征

采用Q100 DSC型热分析仪(TA,美国)进行热重分析。采用ASAP2020氮气吸附仪(Micromeritics,美国)测试样品的比表面和孔结构分析, 测试前样品在350℃脱气5h。

1.4 电极制备和电化学测试

称取10mg左右的碳电极材料,以5%(质量分数)的聚四氟乙烯(PTFE)乳液为粘结剂,均匀涂在泡沫镍上,在300kg/cm2的压力下压制成工作电极,100℃真空干燥12h后称量并计算纯电极材料的准确质量。电化学测试前,将工作电极放入30%(质量分数)KOH电解质溶液中抽真空浸润30min。循环伏安测试和恒流充放电测试采用双电极测试体系,在CHI660C电化学工作站上进行。

2 结果与讨论

2.1 乙二胺四乙酸钙碳化的TG-DTA分析

图1为乙二胺四乙酸钙在N2气氛中的TG-DTA曲线,可以看出存在3个明显的质量损失阶段。第一阶段出现在室温至180℃范围内,为失去结晶水的过程。乙二胺四乙酸钙分子式为Ca2(C10H12N2O8)·2H2O,计算表明该分子中结晶水的质量分数正好与图1中第一阶段的失重比相一致,此过程在DTA曲线上表现为一强吸热峰,为强吸热过程。第二阶段失重发生在375～540℃范围内,这一阶段主要发生羧酸根的分解[23],生成CO2和碳酸钙[24]。DTA曲线显示,此碳化过程为放热过程。第三阶段发生在620～780℃,此阶段主要发生碳酸钙的分解反应[25],生成CO2和氧化钙。780℃以上,热解产物的质量基本保持稳定,说明乙二胺四乙酸钙的分解过程已基本完成。随着热解温度的升高,产物质量只有非常微弱的减少,这可能是由于碳材料表面含氧或含氮官能团的热解脱除所致。

2.2 比表面积和孔结构分析

在液氮温度下对多孔材料进行N2吸脱附实验是测定多孔材料比表面积和孔结构分布的有效手段。图2为CaC-x和OMC的N2吸脱附等温线和孔径分布图。由图2(a)可知,CaC-x的吸附等温线都属于Ⅳ型,在较高的相对压力下存在明显的滞后回环,表明结构中存在大尺寸的介孔。由图2(b)可以看出,CaC-600的结构中除了含有10nm以上的介孔(可能来源于结晶水的脱除和羧酸根的分解)外,还含有4nm左右的介孔。从图1可以看出,600℃时热解中间产物碳酸钙还没有进一步分解,这些小微孔可能来源于盐酸溶液洗涤产物时去除碳酸钙颗粒所留下的孔道。随着碳化温度的升高,中间产物碳化钙开始分解,生成氧化钙和二氧化碳。CO2是物理活化法制备活性炭过程中常用的活化剂[26],在700℃以上的高温下,分解产生的CO2可与CaO颗粒四周的碳原子发生消碳反应,导致CaC-700和CaC-800结构中4nm左右的介孔消失(见图2(b))。同时,由于CO2的高温活化作用,碳材料孔径增大,大于10nm的介孔增多。根据图1,CaCO3的分解发生在800℃以下,当碳化温度达到900℃时,过高的温度使产物中部分大孔发生坍塌,孔结构发生了一定程度的重排,孔尺寸从总体上变小。同时,在此过程中CaO颗粒也起到了硬模板的作用,当用盐酸溶液洗涤碳化产物时,CaO颗粒被去除,留下小尺寸的介孔,这就解释了CaC-900结构中为什么存在3.6nm左右的孔道,此尺寸略小于CaC-600中去除CaCO3粒子所形成的孔道。相比之下,OMC的孔径分别集中在3.2nm和6.8nm左右。需要指出的是,硬模板法制备的OMC的孔道来源于模板SBA-15的孔壁,先前的研究[27]表明SBA-15的孔壁厚为3nm左右,因而OMC的孔径应集中在3nm左右,而采用萘酚为碳前驱体制备的OMC孔径在3.2nm和6.8nm处都有集中的介孔分布,这种与文献[27]结果的差异应该归因于碳前驱体的不同。以萘酚为碳前驱体时,由于受SBA-15孔结构的限制形成了3nm左右的孔道,另外由于在碳化过程中萘酚的部分挥发导致OMC孔结构的部分坍塌,从而形成了6.8nm左右的介孔。

表1列出了各样品的比表面积和孔结构数据。由表1可知,CaC-x系列碳材料的比表面积随着碳化温度的升高而增加,总孔容、介孔孔容和平均孔径呈现先增加后减小的趋势,这种趋势主要归因于900℃高温下大孔结构的部分坍塌和孔结构的重排。OMC的比表面积为846m2/g,接近于CaC-800的比表面积863m2/g,但其平均孔径为5.0nm,明显小于CaC-x的平均孔径。

2.3 电化学性能研究

2.3.1 基于循环伏安的电化学特性

循环伏安测试常用于检测电极材料的电容特性。图3为样品在扫描速率为20mV/s和100mV/s时的循环伏安曲线。扫描速率为20mV/s时,除了CaC-600以外,其它样品的循环伏安曲线都呈现出类似矩形的电势窗口,表明它们具有良好的电容特性。CaC-600的循环伏安曲线在一定程度上偏离了矩形,表明其电容特性相对较差,这主要是由于CaC-600的碳化温度低、碳化不完全所造成的。当电压扫描速率增大到100mV/s时,CaC-700、CaC-800、CaC-900和OMC的循环伏安曲线在总体上仍然保持了较好的矩形,CaC-600的循环伏安曲线进一步变形,表明CaC-700、CaC-800、CaC-900和OMC具有优异的电容特性。

注:BET表面积;b总孔容,在相对压力P/P0= 0.995时算得; c微孔孔容,由t-plot方法算得;d介孔孔容,由Vt-Vmicro算得;e平均孔径,由4Vt/SBET算得

2.3.2 恒流充放电测试

恒流充放电实验常用于测试电极材料的比电容值。图4为各样品在0.25A/g恒电流时的充放电曲线。由图4可知,除CaC-600外,各样品的充放电曲线均为等腰三角形,表明它们具有较好的模拟电容行为,且具有良好的电化学稳定性和可逆性。CaC-600的恒流充放电曲线存在比较明显的弯曲,主要原因是其碳化温度低,材料表面存在比较丰富的官能团,在充放电的过程中发生了表面法拉第反应。此外,可以通过恒流充放电曲线计算电极材料的比电容值:

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式中:I为放电电流(mA),t是总的放电时间(s),m是双电极中电极材料的总质量(g),ΔV是放电过程中的电位差,Csingle是单电极比电容值(F/g)。根据式(1),由各样品在1～6A/g范围内的恒流充放电曲线计算出各样品在不同电流密度下的比电容值,如图5所示。从图5可以看出,随着电流密度的增加,除CaC-600外,各样品的比电容保持率都较高,这应当归因于样品的介孔结构有利于电解质离子在孔道中的快速扩散。具体来说,CaC-600在各电流密度下的比电容值远小于其它样品,这主要是由于其碳化程度太低所致。其余样品在各电流密度下的比电容值的排序为CaC-700>CaC-800>CaC-900>OMC,在1 A/g的电流密度下这4种样品单位比表面积的比电容值分别为26.8μF/cm2、18.7μF/cm2、15.9μF/cm2和15.6μF/cm2,表明随着碳化温度的升高,CaC-x样品单位表面的比电容值呈现递减的顺序。其原因是,随着碳化温度的升高,碳材料表面逐渐失去含氧或含氮官能团,赝电容对比电容的贡献降低[28]。

图6为样品的功率密度-能量密度曲线图。图6表明了电容器功率密度和能量密度之间的依赖关系,以便确定电极材料的应用方向。图6中能量密度由式(2)计算:

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式中:C为电极材料的双电极比电容值(约为单电极比电容值的1/4),V为放电过程中的电压降。功率密度由式(3)计算:

P=E/Δtd (3)

式中:E为能量密度,Δtd为放电时间。从图6可以看出,随着功率密度的增加,CaC-600的能量密度衰减很快,表明在大输出功率下其大部分能量不能被释放。随着功率密度的增加,其余样品的能量密度衰减缓慢。如CaC-700,当功率密度由450W/kg增加到2700W/kg时,其能量密度仅从5.0Wh/kg减小到3.9Wh/kg,表明即使在高输出功率的条件下其也能释放出大部分能量。通常情况下,在高输出功率下能获得的能量密度与多孔碳材料的复阻抗以及扩散路径相关。一般,在高输出功率的条件下,电解质离子只能扩散进入电极材料的外部孔道;在低输出功率的条件下,电解质离子能扩散进入电极材料的内部孔道中。CaC-700、CaC-800和CaC-900在较高的输出功率下仍能保持较高的能量密度,说明它们的介孔表面在高功率输出时能得到较充分的利用,这类介孔碳在对能量密度和功率密度都有较高要求的场合具有良好的应用前景。

3 结论

《单质碳的化学性质》说课稿 篇3

一、教材分析

（一）教材的地位和作用

这节课的内容中，碳的可燃性在《氧气》一节已学习过，本节是在此基础上的扩展和完善；碳的还原性是本节课的新知识，这两部分内容对后来学习一氧化碳的化学性质做了很好的铺垫，因此本节内容在教材中起着承上启下的作用。

（二）教学目标

依据新课标中“课堂以学生为主体”的理念，我们确立了如下教学目标：

1.知识与技能

知道单质碳的化学性质，了解单质碳的用途和还原反应。培养学生的自主学习能力。

2.过程与方法

通过自主学习、讨论交流、动手实验、总结归纳等方式，使学生知道单质碳的化学性质。

3.情感态度与价值观

让学生体会到化学与生活的紧密关系，树立物质的性质决定用途的观点，培养学生的团结协作精神。

（三）教学重难点

通过对教材情况的分析，我们确立了本节课的重点、难点。

1.教学重点：单质碳的化学性质

重点解析：学好碳的三点化学性质，可以有效地解释一些生活现象，增长生活经验，还可以为接下来即将学习的一氧化碳化学性质做好铺垫。

2.教学难点：碳与某些氧化物的反应

难点解析：碳与某些氧化物的反应，生活中主要应用于冶金工业，体现碳的还原性，这部分内容学生甚少接触到，故理解上比较困难。我们将通过分组实验以及学生讨论交流来攻克这个难点。

二、学情分析

化学是九年级刚开设不久的一门学科，学生的逻辑思维能力有限，并且“90后”的孩子生活常识都很匮乏，团结协作精神也很欠缺，但是他们思维活跃，善于表现自己，因此教学中应更多地将时间留给学生交流表达，激发他们学习的主动性。

三、教法分析

教学方法：学案导学法、实验教学法、多媒体辅助教学法。

确定依据：依据新课标中以学生为主体，教师为主导的原则，本节课我们主要借助导学案，引导学生自主进行学习、交流；利用实验教学，突破难点；通过多媒体展示相关图片和视频，丰富学生的生活经验，顺势而导，巧妙点拨，提高教与学双方的实效性。

四、学法指导

学习方法：自主学习、实验操作、合作交流。

确定依据：学生通过上述学习方式自主得出结论，教师鼓励学生主动与他人交流和讨论，提出质疑，互助解答，交流心得，使学生逐步养成良好的学习习惯和学习方法。

五、教学过程

本节课我们设计了四个教学环节。

环节一：导入新课

教师播放有关“钻石”的视频，并提问钻石的成分是什么？它为什么会“恒久远、永流传”？

设计意图：这样引入激发学生的好奇心，并能让学生感受到生活处处有化学。

环节二：探求新知

怀着期待的心情，学生开始了本节课的学习。

1.单质碳的稳定性与可燃性

学生阅读教材第110页，并自主完成学案“自主学习”板块内容；随后与小组同学合作交流，解决心中疑惑，最后教师给出答案并做适当点评。

设计意图：学生经过“独学”与“群学”，已经基本掌握前两个基础知识点，再加上教师的及时点评使学生达到灵活运用的效果，同时培养了学生的自学能力，达成了部分知识目标与情感目标。

2.碳与某些氧化物的反应

教师组织学生操作改进后的碳还原氧化铜实验。在等待试管冷却的同时，学生阅读教材第111页的内容，并完成导学案“自主学习三”板块内容，试管冷却后，观察实验现象，随后由学生分析碳还原氧化铜化学方程式，进而加深对还原反应的理解同时得出单质碳具有还原性。

设计意图：分组实验的设计可以调动学生的积极性，让学生真切感受还原反应“夺氧”的过程，从而突破难点。同时锻炼了学生动手操作能力，增进了学生团结协作的意识，让学生体会到从实践中探求真理的乐趣，情感目标得到升华。

环节三：巩固提升

“挑战自我”环节仿造“砸金蛋”，幻灯片中展示八枚“金蛋”，每一个“金蛋”都链接一道习题，答对便给予适当奖励。教师借此机会鼓励学生，要勇于挑战自我。

设计意图：巩固新知，颇有创意的反馈模式，更能调动学生的参与热情。

环节四：盘点收获

由学生谈本节课的体会和收获，教师做适当点评。

设计意图：培养学生自我总结的能力，更加凸显出学生在课堂上的主体地位。

六、板书设计

碳的化学性质

■

设计意图：本节课板书设计打破传统模式，简单明了，美观大方，重点突出，强烈的视觉冲击使学生记忆深刻。

本节课最大的亮点在于课堂真正实现以学生为主体，教学重点内容完全由学生通过自主学习、合作探究获得，教师只起到穿针引线、帮助学生突破难点的作用。通过合作探究、归纳分析等学习方式锻炼了学生语言表达能力，培养了学生团结合作精神，增强了学生的自信！

（作者单位 黑龙江省农垦建三江管理局前锋农场学校）

编辑 鲁翠红endprint

教材来源：人教版九年级化学上册第六单元《碳和碳的氧化物》课题1《金刚石、石墨和C60》的第二课时《单质碳的化学性质》。

一、教材分析

（一）教材的地位和作用

这节课的内容中，碳的可燃性在《氧气》一节已学习过，本节是在此基础上的扩展和完善；碳的还原性是本节课的新知识，这两部分内容对后来学习一氧化碳的化学性质做了很好的铺垫，因此本节内容在教材中起着承上启下的作用。

（二）教学目标

依据新课标中“课堂以学生为主体”的理念，我们确立了如下教学目标：

1.知识与技能

知道单质碳的化学性质，了解单质碳的用途和还原反应。培养学生的自主学习能力。

2.过程与方法

通过自主学习、讨论交流、动手实验、总结归纳等方式，使学生知道单质碳的化学性质。

3.情感态度与价值观

让学生体会到化学与生活的紧密关系，树立物质的性质决定用途的观点，培养学生的团结协作精神。

（三）教学重难点

通过对教材情况的分析，我们确立了本节课的重点、难点。

1.教学重点：单质碳的化学性质

重点解析：学好碳的三点化学性质，可以有效地解释一些生活现象，增长生活经验，还可以为接下来即将学习的一氧化碳化学性质做好铺垫。

2.教学难点：碳与某些氧化物的反应

难点解析：碳与某些氧化物的反应，生活中主要应用于冶金工业，体现碳的还原性，这部分内容学生甚少接触到，故理解上比较困难。我们将通过分组实验以及学生讨论交流来攻克这个难点。

二、学情分析

化学是九年级刚开设不久的一门学科，学生的逻辑思维能力有限，并且“90后”的孩子生活常识都很匮乏，团结协作精神也很欠缺，但是他们思维活跃，善于表现自己，因此教学中应更多地将时间留给学生交流表达，激发他们学习的主动性。

三、教法分析

教学方法：学案导学法、实验教学法、多媒体辅助教学法。

确定依据：依据新课标中以学生为主体，教师为主导的原则，本节课我们主要借助导学案，引导学生自主进行学习、交流；利用实验教学，突破难点；通过多媒体展示相关图片和视频，丰富学生的生活经验，顺势而导，巧妙点拨，提高教与学双方的实效性。

四、学法指导

学习方法：自主学习、实验操作、合作交流。

确定依据：学生通过上述学习方式自主得出结论，教师鼓励学生主动与他人交流和讨论，提出质疑，互助解答，交流心得，使学生逐步养成良好的学习习惯和学习方法。

五、教学过程

本节课我们设计了四个教学环节。

环节一：导入新课

教师播放有关“钻石”的视频，并提问钻石的成分是什么？它为什么会“恒久远、永流传”？

设计意图：这样引入激发学生的好奇心，并能让学生感受到生活处处有化学。

环节二：探求新知

怀着期待的心情，学生开始了本节课的学习。

1.单质碳的稳定性与可燃性

学生阅读教材第110页，并自主完成学案“自主学习”板块内容；随后与小组同学合作交流，解决心中疑惑，最后教师给出答案并做适当点评。

设计意图：学生经过“独学”与“群学”，已经基本掌握前两个基础知识点，再加上教师的及时点评使学生达到灵活运用的效果，同时培养了学生的自学能力，达成了部分知识目标与情感目标。

2.碳与某些氧化物的反应

教师组织学生操作改进后的碳还原氧化铜实验。在等待试管冷却的同时，学生阅读教材第111页的内容，并完成导学案“自主学习三”板块内容，试管冷却后，观察实验现象，随后由学生分析碳还原氧化铜化学方程式，进而加深对还原反应的理解同时得出单质碳具有还原性。

设计意图：分组实验的设计可以调动学生的积极性，让学生真切感受还原反应“夺氧”的过程，从而突破难点。同时锻炼了学生动手操作能力，增进了学生团结协作的意识，让学生体会到从实践中探求真理的乐趣，情感目标得到升华。

环节三：巩固提升

“挑战自我”环节仿造“砸金蛋”，幻灯片中展示八枚“金蛋”，每一个“金蛋”都链接一道习题，答对便给予适当奖励。教师借此机会鼓励学生，要勇于挑战自我。

设计意图：巩固新知，颇有创意的反馈模式，更能调动学生的参与热情。

环节四：盘点收获

由学生谈本节课的体会和收获，教师做适当点评。

设计意图：培养学生自我总结的能力，更加凸显出学生在课堂上的主体地位。

六、板书设计

碳的化学性质

■

设计意图：本节课板书设计打破传统模式，简单明了，美观大方，重点突出，强烈的视觉冲击使学生记忆深刻。

本节课最大的亮点在于课堂真正实现以学生为主体，教学重点内容完全由学生通过自主学习、合作探究获得，教师只起到穿针引线、帮助学生突破难点的作用。通过合作探究、归纳分析等学习方式锻炼了学生语言表达能力，培养了学生团结合作精神，增强了学生的自信！

（作者单位 黑龙江省农垦建三江管理局前锋农场学校）

编辑 鲁翠红endprint

教材来源：人教版九年级化学上册第六单元《碳和碳的氧化物》课题1《金刚石、石墨和C60》的第二课时《单质碳的化学性质》。

一、教材分析

（一）教材的地位和作用

这节课的内容中，碳的可燃性在《氧气》一节已学习过，本节是在此基础上的扩展和完善；碳的还原性是本节课的新知识，这两部分内容对后来学习一氧化碳的化学性质做了很好的铺垫，因此本节内容在教材中起着承上启下的作用。

（二）教学目标

依据新课标中“课堂以学生为主体”的理念，我们确立了如下教学目标：

1.知识与技能

知道单质碳的化学性质，了解单质碳的用途和还原反应。培养学生的自主学习能力。

2.过程与方法

通过自主学习、讨论交流、动手实验、总结归纳等方式，使学生知道单质碳的化学性质。

3.情感态度与价值观

让学生体会到化学与生活的紧密关系，树立物质的性质决定用途的观点，培养学生的团结协作精神。

（三）教学重难点

通过对教材情况的分析，我们确立了本节课的重点、难点。

1.教学重点：单质碳的化学性质

重点解析：学好碳的三点化学性质，可以有效地解释一些生活现象，增长生活经验，还可以为接下来即将学习的一氧化碳化学性质做好铺垫。

2.教学难点：碳与某些氧化物的反应

难点解析：碳与某些氧化物的反应，生活中主要应用于冶金工业，体现碳的还原性，这部分内容学生甚少接触到，故理解上比较困难。我们将通过分组实验以及学生讨论交流来攻克这个难点。

二、学情分析

化学是九年级刚开设不久的一门学科，学生的逻辑思维能力有限，并且“90后”的孩子生活常识都很匮乏，团结协作精神也很欠缺，但是他们思维活跃，善于表现自己，因此教学中应更多地将时间留给学生交流表达，激发他们学习的主动性。

三、教法分析

教学方法：学案导学法、实验教学法、多媒体辅助教学法。

确定依据：依据新课标中以学生为主体，教师为主导的原则，本节课我们主要借助导学案，引导学生自主进行学习、交流；利用实验教学，突破难点；通过多媒体展示相关图片和视频，丰富学生的生活经验，顺势而导，巧妙点拨，提高教与学双方的实效性。

四、学法指导

学习方法：自主学习、实验操作、合作交流。

确定依据：学生通过上述学习方式自主得出结论，教师鼓励学生主动与他人交流和讨论，提出质疑，互助解答，交流心得，使学生逐步养成良好的学习习惯和学习方法。

五、教学过程

本节课我们设计了四个教学环节。

环节一：导入新课

教师播放有关“钻石”的视频，并提问钻石的成分是什么？它为什么会“恒久远、永流传”？

设计意图：这样引入激发学生的好奇心，并能让学生感受到生活处处有化学。

环节二：探求新知

怀着期待的心情，学生开始了本节课的学习。

1.单质碳的稳定性与可燃性

学生阅读教材第110页，并自主完成学案“自主学习”板块内容；随后与小组同学合作交流，解决心中疑惑，最后教师给出答案并做适当点评。

设计意图：学生经过“独学”与“群学”，已经基本掌握前两个基础知识点，再加上教师的及时点评使学生达到灵活运用的效果，同时培养了学生的自学能力，达成了部分知识目标与情感目标。

2.碳与某些氧化物的反应

教师组织学生操作改进后的碳还原氧化铜实验。在等待试管冷却的同时，学生阅读教材第111页的内容，并完成导学案“自主学习三”板块内容，试管冷却后，观察实验现象，随后由学生分析碳还原氧化铜化学方程式，进而加深对还原反应的理解同时得出单质碳具有还原性。

设计意图：分组实验的设计可以调动学生的积极性，让学生真切感受还原反应“夺氧”的过程，从而突破难点。同时锻炼了学生动手操作能力，增进了学生团结协作的意识，让学生体会到从实践中探求真理的乐趣，情感目标得到升华。

环节三：巩固提升

“挑战自我”环节仿造“砸金蛋”，幻灯片中展示八枚“金蛋”，每一个“金蛋”都链接一道习题，答对便给予适当奖励。教师借此机会鼓励学生，要勇于挑战自我。

设计意图：巩固新知，颇有创意的反馈模式，更能调动学生的参与热情。

环节四：盘点收获

由学生谈本节课的体会和收获，教师做适当点评。

设计意图：培养学生自我总结的能力，更加凸显出学生在课堂上的主体地位。

六、板书设计

碳的化学性质

■

设计意图：本节课板书设计打破传统模式，简单明了，美观大方，重点突出，强烈的视觉冲击使学生记忆深刻。

本节课最大的亮点在于课堂真正实现以学生为主体，教学重点内容完全由学生通过自主学习、合作探究获得，教师只起到穿针引线、帮助学生突破难点的作用。通过合作探究、归纳分析等学习方式锻炼了学生语言表达能力，培养了学生团结合作精神，增强了学生的自信！

（作者单位 黑龙江省农垦建三江管理局前锋农场学校）

单质碳的化学性质 篇4

从碳的原子结构可以看出，最外层只有4个电子，在化学反应中既不容易得电子，也不容易失电子。通常状况下，碳的化学性质很稳定。如教材中有宋朝黄庭坚的墨宝，虽历经千年仍不变色。但随温度升高，碳单质的化学活动性大大增强。

1.碳的可燃性

【讲解】木炭与氧气或空气中氧气反应可以生成二氧化碳。煤的主要成份是碳，炉火着得旺时，发生的也是碳与氧气生成二氧化碳的反应，同时放出大量热供人使用。

当氧气供给不足时，碳燃烧不充分，生成一氧化碳。

2.碳的还原性

【演示】碳和氧化铜的反应。(边实验边引导学生观察实验，并依据观察到的现象进行思考。)

【现象】加热片刻后，黑色物质突然发红光，随后看到红色物质，同时澄清石灰水中冒出一定量气泡，石灰水变浑浊。

【结论】黑色氧化铜与木炭反应，生成红色的铜和二氧化碳。

【讲解】同样，碳也能与氧化铁反应得到铁和二氧化碳。

早在几千年前中国就掌握了这项技术，可放映用木炭来炼铁。木炭炼铁的录像

【提问】观察上述两个反应，判断是不是氧化还原反应?如果是请指出还原剂是什么?

【小结】碳在上述两个反应中都做还原剂。这两个反应都体现了碳的还原性。

碳不但能还原某些金属氧化物，也能还原某些非金属氧化物。

播放木炭与二氧化碳反应录像

木炭和二氧化碳的反应可以表示为：

这个反应需要吸收热量才能进行。由上述反应可以看出，有的反应过程中放出热量，有的`反应却要吸收热量，说明化学反应总是伴随热量的变化。通常用“-Q”表示吸热反应，“+Q”表示放热反应。如：

【讨论】燃煤炉子中，发生了哪些化学反应。

【小结】

初三化学教案碳的化学性质 篇5

碳与氧化铜在加热条件下反应生成铜和二氧化碳。

收集材料进行分析、归纳、总结和概括。

在此反应中哪种物质得氧?发生了什么反应?具有什么性质?而另一种物质呢?

在此反应中碳得氧，发生了氧化反应，具有还原性。氧化铜失氧，发生了还原反应，具有氧化性。

听老师讲解

对问题从多个角度进行认识。引导学生体会化学实验是获取化学知识和学习科学探究方法等的重要手段，证明实践出真知的真理性。

三.碳的还原性

1.C + 2CuO △ 2Cu + CO2↑

属于什么基本反应类型?

2.C + CO2高温2CO

炼铁，介绍此反应的实际应用。

记录笔记

看多媒体播放的资料

理论应用于实际，了解生活和生产中的问题。

本节课知识重点。

整理笔记

及时总结培养学生良好的学习习惯。

下列用途利用碳的什么性质?

1.木头电线杆或木桩在埋入地下之前，常要把埋入地下的一部分木头表面稍稍烤焦。这是为什么?

2.用煤取暖

3.用焦炭炼铁

思考并回答

巩固所学知识

评价学生的表现，与学生交流，提出希望。

学生谈心得体会

碳的化学性质 篇6

尊敬的各位评委、老师，大家好！我是七星二中的化学教师于生，下面我从教材分析、学情分析、教学流程、板书设计四个方面对《单质碳的化学性质》这节课的设计和处理进行阐述。

一、教材分析

1、本课题在教材中的地位和作用

在学习了氧气和水两种自然界常见的物质之后，我们学习单质碳的化学性质是一种顺理成章的安排。通过学习单质碳的化学性质，为后面第七单元燃料及其利用和金属的冶炼做了很好的铺垫。更有利于培养学生认识世界感受世界的能力。

依据新课程理念，本着我对教材内容的理解，我们制定的教学目标如下：

2、教学目标

⑴ 知识与技能 知道碳的化学性质，能准确描述有关实验现象，写出有关的化学方程式；能运用碳的化学性质分析解释有关现象和问题。

⑵ 过程与方法 通过对碳的化学性质的学习，引导学生认识物质的多样性学会用化学知识解决生活中的问题。

⑶ 情感、态度、价值观 提高学生认识物质世界的能力、培养学生关注社会和环境的责任感。

3、重点和难点

重点：碳的化学性质。难点：碳跟某些氧化物的反应。

二、学情分析：

1、学情调查 九年级学生已初步具备了合作交流、分析解决简单问题的能力。在日常生活和教材中学生已经获得了不少有关碳的知识，知道了碳具有可燃性，所以学习起来相对简单易于接受。

2、教法和学法：著名教育家叶圣陶说过：“教师之为教，不在全盘授予，而在相机诱导”。所以根据学生认知特点，采用问题引导探究策略：通过设计一些与生活联系紧密的问题来激发学生的兴趣和好奇心。

利用多媒体课件使学生在教师有意识的引导下，自主学习、合作探究，主动参与课堂，在体验和感受中构建自己的知识体系。

三、教学流程

我们的教学设计思路是以“碳的化学性质”为中心，结合我校的四步教学法将整堂课设计成四个环节。即：创设情境→探求新知→拓展应用→反思提升

环节一：创设情境

“良好的开端是成功的一半”。这节课通过学生表演自编小品引入新课。目的是：激发学生的学习兴趣，使学生在轻松愉悦的环境中开始学习。

环节二：探求新知

碳的稳定性：首先利用图片设置问题引发思考，引入常温下碳的稳定性，并让学生列举生活中的实例进一步加深对这一性质的理解。我们把学生带到创设的问题情境中，激发学生的学习兴趣的同时明确了化学与生活的紧密关系，当然通过这几幅古代字画也能使学生感受到我国古代劳动人民的聪明智慧。

碳的可燃性：紧接着追问如果温度升高碳的化学性质是否会改变呢？顺利过渡到第碳的可燃性。并结合生活中吃烧烤一氧化碳中毒的事例和学生一起探究氧气不足生成一氧化碳带来的危害。并结合硫在空气中和氧气中燃烧现象的不同，探究为什么碳和氧气反应有时生成二氧化碳、有时却生成一氧化碳。得出相同的反应物由于条件不同，现象不同产物也不同的结论。让学生体会到化学来源于生活并为生活而服务的深刻道理。

碳的还原性：碳的还原性是本课的难点，不但还原性难理解而且碳还原氧化铜的实验也不好做。这个实验本身是演示实验，它不属于初中化学学生必做的八个实验中任何一个，所以我们没有设计为学生分组实验。教师做演示实验一方面避免了学生实验的危险性，另一方面有一定的示范性，也规范了学生的实验操作。我们用酒精喷灯代替酒精灯用时短现象明显，有利于实验结束后有充分的时间分析实验从而引出还原性这一概念。还原性这一新的概念学生刚开始接触理解不透彻，只抓住要点点到为止，我们不再进行扩展。因为以后还会学到一氧化碳还原氧化铜一氧化碳还原氧化铁，所以仅以炼铁为例简单说明即可。

环节三：拓展应用

有个成语叫“学以致用”所以根据本课题知识点我们设计了几个有梯度的习题对碳的化学性质加以巩固和理解，并适当延伸为下一课题的学习做铺垫。

环节四：反思提升

在这一阶段利用本课最后几分钟开展生生之间、师生之间的研讨，对本节内容进行总结归纳。并对学生的表现进行点评，鼓励他们好好学习化学，结合本课内容倡导低碳生活培养学生关注社会和环境的责任感。

四、板书设计

板书采用框架式呈现给大家，这样设计既清晰又简洁，使学生能够一目了然的同时，又能起到画龙点睛的作用。

以上就是我们团队对这节课的设计和处理，不足之处敬请各位批评指正，谢谢大家！

土壤碳的流失加速气候改变 篇7

人们普遍认为:CO2水平的增加促进了植物的生长, 它可使植物通过光合作用吸收更多的CO2。到目前为止, 一般认为由于碳在树木和土壤中长时间储藏, 减缓了气候改变。

而这个新的研究提出, 大量的碳为土壤中微生物提供了能量, 它的副产品 (例如CO2) 便释放到大气中去, 对气候改变起到了一定的作用。该论文的第一作者Kees Jan van Groenigen说, “我们的研究表明, 自然界在减慢全球变暖中并不如我们以前所想的那样有效。”联合国政府间气候变化专门委员会利用模型, 通过对CO2对土壤微生物作用的纵览有可能评估出土壤储藏碳并减缓温室效应的潜在能力。为了更好地了解土壤微生物是如何对变化中的大气做出反应的, 该研究的作者利用比较数据的统计技术进行模拟, 并对整个研究的一般模式进行了试验。他们分析了公开发表的来自全世界森林、草原和农田的53个不同实验数据。这些实验均测定了大气中的大量的CO2是如何影响植物生长的, 以及在实验结束时土壤碳的总量。

北亚利桑那大学的Bruce Hungate说, “长期以来我们认为土壤储存碳是稳而安全的, 但是我们的研究结果表明, 土壤碳并不如我们先前所认为的那样稳定。”“在减缓气候变化过程中, 我们不应该继续得意于获取来自大自然的恩赐。”

低碳的价值 篇8

对于多数人来讲，低碳无非是一种概念，一种以节约能源、保护环境为主导的生活方式。比如少开车、少开空调、多使用节能产品等。他们并不知道，这里面还蕴藏着巨大的投资机会。如去年哥本哈根会议之后。中国就有2400家企业通过出售碳排放权，获得了18亿美元的收入。

在股市上，一个好的投资品种必须具备两个条件——美妙的概念和超过预期的价值。如近几年股价被不断炒高的苹果电脑公司就是一个很好的例子，它既有不断创新的高科技产品面世。又总能创造出高于市场预期的利润，股价飚升自然很正常了。

与苹果电脑类似，低碳概念股也有望持续走强。从概念上说，低碳绝对属于近几年的热门概念，这一概念绝对不输于苹果电脑。从价值上讲，如今低碳产业已经初具规模，从节能、减排到新能源开发，再到碳金融，受益于低碳的公司越来越多。因此，下一个苹果电脑很可能就出自低碳概念股中。

九年级化学碳与碳的化合物反思 篇9

《碳和碳的氧化物》是人教版义务教育课程标准实验教材九年级上册的第六单元。本单元内容较复杂，是上册的一个重点和难点。在本节课的教学中我根据学科、教材的特点以及学生的实际，采用灵活多样的教学方法，让学生充分动手，动口，动脑，激发他们的学习兴趣培养他们观察、分析、归纳的能力，使课堂充满生机和活力。

课后对这一节课进行深入的思考，由于课前准备比较充分，整个教学过程比较顺利，收到了预期的效果。在这节课中我主要突出以下几个方面：

一、充分地采用直观的教学方法，激发学生的学习兴趣

在本节课的引入时，从自然界的碳循环入手，引起学生对第六单元的回忆。贴近生活的直观引入引起学生关注自然和人类。在教学过程中，主要运用了构建网络的教学方法，如金刚石、石墨、一氧化碳、二氧化碳的性质和用途用连线法复习有利于构建性质与用途的关系，有利于充分调动学生学习的积极性。

由于本单元中物质的转化关系错综复杂，为了更好地使知识系统化、网络化，我利用了多媒体手段，把各物质的转化关系投影出来，帮助学生理清思路和知识的建构。还有，在复习到二氧化碳的性质时，由于二氧化碳的性质更是重点，如果直接把二氧化碳的性质搬出来，达不到效果，如何调动学生的学习兴趣，使学生在轻松的环境下能把知识记得深刻呢？我准备了“碳接力游戏”展示给学生，既激发了学生的思考，又使整个课堂轻松活跃，收到了较好的效果。

二、充分地发挥学生的主体作用，培养学生的实践能力

1、通过让学生回答问题的形式来组织教学。在整节课的教学中，老师把问题抛出去，学生在说中整理归纳知识。通过让学生多讲培养了学生的口头表达能力，取得了较好效果。

2、在向学生提问的过程中，尽量避免“是不是”、“对不对”的提问，这样提问对学生的思维作用不大，尽量少用“为什么”的提问，这样提问虽然对学生的思维有一定的作用但容易注重唯一的正确答案，不利于培养学生的发散思维；应积极采用“有哪些观点”、“有什么不同的看法”的提问，来训练学生的发散思维。

三、充分地利用知识特点，积极渗透德育

低碳的英语作文 篇10

On one occasion, Im writing an article. But I think did not come up with a good story. A copy of the original manuscript paper be I tore up to only a few pages, at this moment, mom finds out, she reminded me: “my daughter, how do you develop such a bad habit of waste? Dont you know the paper is made of trees? If everyone is a waste of a piece of paper, and the countrys 1.3 billion people means destroying the forest, the earth is fragile, we must carefully protect the earth, we humans can live on the earth!” Listen to the mother, I feel so ashamed. Save resources, we should start from these trivial things around: save water, save electricity...

Since learned last lesson, I would never waste paper. And “good ability to learn a low-carbon life” : the water that clean out rice can be used to water the flowers, not only make more lush flowers and plants, also can save resources; Dish washing water can be used to mop the floor or flush the toilet... Believe that everyone heard a word: if humans do not add abstemious waste of water resources, so the last drop of water in the world, will be the tear of human beings. Someone once did, as long as we are the Chinese save a drop of water, and that the country can save 45 tons of water. How amazing number! Associated with the motherland of the Yangtze river and the Yellow River, are made of a trickle of water together?

低碳的生活价值 篇11

一直觉得无论低碳，还是生活价值，都可有可无。我们并不是依靠某些概念才活着，老派的《康熙字典》中没有“价值”，权威的《现代汉语词典》中没有“低碳”，大家照样活得很好，照样养得很滋润。

把简单搞复杂，既是媒体的无聊，也是媒体的无奈。按照我的傻想法，低碳就是省事；然而媒体要做的，必须得费事，必须不能省事。

我太太很在乎别人的看法，请客吃饭，最乐意请外国人，洋人容易打发，点什么菜都会喊好，喝什么汤也能咂嘴。很害怕宴请某些熟悉朋友，现如今的国人，不管混得阔与不阔，好像都忘了过去的苦日子，都成了美食刁民，开口这绝对不能吃，那绝对不能碰。遇到这样的挑剔者，点菜只能多和乱，而且剩下了，也不好意思打包带回，明知道铺张不对，明知道浪费不好。

现实是我们一方面很绅士地谈论低碳，谈论生活价值；另一方面，又在不经意之间，暴露了骨子里喜欢奢华，莫名其妙地讲究排场。虚荣无底欲壑难填，开好车，喝好酒，抽名烟，住大得离谱的房子，这些与我基本上不沾边，但是世风日下，也会忍不住跟着瞎起哄，忍不住津津乐道，忍不住羡慕。

我们家洗衣机可以上排水，也就是说，只要愿意，只要不怕费事，就可以循环利用。我太太是环保主义者，垃圾一定分类，公家的空调也舍不得多用，坚持洗衣机的水)中厕所。最后一项我向来反对，理由非常站不住脚，认为有碍观瞻。

小时候，有人利用往桶里滴水的办法偷水，据说这样水表就不会运转，给我留下很坏的印象，总觉得厕所放着一盆盆水，难免有偷水嫌疑。

专家对低碳有非常专业的解释，低碳不仅仅是节约，不等同于简单的环保。低碳可以产生一种全新的生活方式，可以造成完全不同于以往的生活态度。当然，关于低碳常会遇到一些极端行为，赞成者差不多是苦行僧，恨不能重回原始时代；反对者看成是骗局，是原教旨主义的歇斯底里。

因为极端，作为普通人，有时候反倒不知所措。是理念在先，还是心性使然，这个很值得扪心自问。简单地说，低碳不应该只是热点，只是时髦，否则一转眼都会过去，我们身边已有太多这样的例子。

(编辑汤知慧)

海水中颗粒有机碳的分析与展望 篇12

大气中CO2等温室气体含量的不断增加引起全球变暖, 已成为当代人们所面临重大而紧迫的环境问题之一。人们通过研究发现, 全球碳的分布为:海洋中占73.2%, 地下化石燃料中占22.2%, 陆地生物圈占3.3%, 大气占1.3%, 可见海洋是一个碳的巨大储库。据估计, 大气中的CO2造成的温室效应约占总温室效应的一半, 而大气中的CO2是通过海—气界面进入海洋的, 因此, 人们已经认识到海洋必然通过碳的生物地球化学过程对大气中的CO2起着重要的调节和控制作用, 海洋是全球气候变化重要的控制因子之一。为了了解海洋对CO2的调节和控制作用, 及对碳和其他的生源要素的生物地球化学过程的控制作用, 就必须研究碳在海洋中的输运, 存储, 转移的过程, 由此可见, 碳在海洋中的垂直通量研究成为碳的海洋生物地球化学研究的一个重要环节。

二、颗粒有机碳简介

(一) 颗粒有机碳的含义。

颗粒有机碳 (POC) 指自然沉降后的海水中, 不能通过一定孔径 (多用0.7μm) 玻璃微孔滤膜的那部分颗粒物中所含的有机碳。

(二) 颗粒有机碳的作用。

颗粒有机碳通过沉降向海洋底层输送, 为低栖生物提供物质和能量来源, 将真光层的生物生产和底层生物的活动有机地结合在一起。它的变化, 一方面可以反映出真光层生态结构和功能结构的变化, 同时又将影响到下层及底层生物的结构和功能进而影响碳的垂直输送, 成为碳的生物地球化学循环的重要的控制因子。

(三) 颗粒物质的来源。

海水中的颗粒有机碳 (POC) 含量一般在几十到数百μg C/L之间, 主要来自陆源碎屑和海洋的植物碎片。

(四) 颗粒有机碳的分布。

1. 颗粒有机碳含量的时间分布。

不同时间尺度的变化是不尽相同的。一般地说, 年内的变化主要与生物的生产有关, 春末、夏初含量较高, 秋冬季节相对要低, 尤其是冬季更低一些。年际之间的变化也比较复杂。

2. 颗粒有机碳含量的空间分布。

颗粒有机碳的空间分布又分为水平和垂直分布。它的垂直方向的分布更多地成为人们研究的重点, 因为垂直方向的分布与碳的垂直通量相关, 它关系到碳的生物地球化学循环。

3. 颗粒有机碳的分布特点。

一般来说, 在生产力高的海区和季节或受陆地影响大的近岸区中的颗粒有机碳的浓度高, 垂直浓度随着与海岸输入流的距离和水深的增加而降低。垂直分布可分为三层:一是真光层:真光层颗粒有机碳的浓度极高, 为深水层的10倍, 活体量多, 并且绝大部分的有机碳处于迅速的再循环中, 估测得到浮游植物对深水有机碳的输入量仅相当于生产量的;二是深水层:颗粒有机碳浓度随深度增加缓慢降低, 有时近乎恒定。深水层的生命颗粒有机碳主要来自菌类, 其对有机物质的矿化作用, 使颗粒物的组成发生变化, 有些元素将进入溶液中, 在这个水层中颗粒物与溶解物之间的交换过程特别重要;三是沉积物-水界面:颗粒物发生沉降再悬浮的过程, 因而颗粒有机物的浓度很高, 有时高于真光层。

三、传统的POC的采集及分析方法

(一) 滤膜的前处理。

将0.45μm玻璃纤维膜放入马沸炉内, 450±50℃下灼烧8小时, 除去上面可能存在的含碳有机物, 之后决不能再用手接触, 取用时使用专用的金属摄子。同时要作空白校准。

(二) 海水样品采集与过滤。

海水样品的采集用Niskin瓶, 其为有机玻璃制成, 在使用以前要用酸处理, 以防有机物质污染。还有比较先进的Rosette采水器。采样后立即抽滤, 抽滤器采用玻璃滤器, 抽滤后的膜冷冻保存, 抽滤时必须严防污染。

(三) 沉积物捕获器。

POC通量的测定主要是通过沉积物捕捉器进行的。捕获器有圆柱形、梅花形、圆柱形与漏斗形的组合、漏斗形的。捕集器易受到水文因素及捕食性浮游动物 (“游泳者”) 入侵的影响, 因而对捕集的物质存在质和量的问题。由于捕捉器使用的局限性, 于是人们试图寻找颗粒有机碳通量和别的海洋学参数之间的关系, 设想在已有的数据资料的基础上, 得出颗粒有机碳通量和他们之间的关系, 包括经验性的和理论上的推导。为此, 人们研究了颗粒有机碳通量与初级生产力、新生产力、生物量和叶绿素含量之间的一些关系。

(四) 分析测定。

颗粒有机碳含量的各种测定方法所依据的原理基本为将得到的过滤物质中的颗粒有机物氧化, 使含碳的有机物氧化为CO2进行测量。颗粒有机物氧化为CO2有湿法和干法两种, 或还原为C比再进行测定。湿法氧化采用的氧化剂有高锰酸钾, 重铬酸钾, 银催化的重铬酸钾或银催化的过硫酸钾。干法氧化是将得到的固体样连同膜一起高温焚烧, 把各种形态的有机碳都转化为CO2, 通过测定CO2的含量而换算出碳的含量。

数据之间还是具有可比性的。颗粒有机碳的测定发展至今, 干法氧化法较为通用, 但湿法仍然被使用。在颗粒有机碳测定之前, 先将无机碳去除, 一般采用稀酸洗涤 (1M HCl) , 也有用浓盐酸熏后, 再用蒸馏水洗净。

实验室分析POC含量前, 取一干燥器加入浓盐酸, 然后将滤膜放在干燥器的上部熏蒸以除去颗粒中的无机的碳酸盐类。在PE-240CHN元素分析仪上测定POC的含量。

四、研究展望

目前, 海洋碳循环研究在空间尺度上, 实现了从微观向宏观的发展, 从河口、海湾、近岸、重点海域到大洋及全球的研究形成了完整的系统;在时间尺度上, 已从当今一直回溯到太古代、冰川期, 以期实现对海洋系统从形成、发展、稳定到变化全过程的碳循环研究;在研究手段上, 也实现了参数调查与模型处理的结合, 但是海洋碳循环的研究仍然存在很多需要解决的问题, 还需要更深入和系统的工作。

近年来, 各国学者对海洋POC进行了大量系统的研究, 进一步加深了对POC在全球碳循环与海洋生态系统中的认识, 其中尤以JGOFS计划中对POC在生物泵中的作用研究取得的进展较大。但是目前对POC的来源、迁移转化及最终归宿的认识还十分有限, 很少从生物、化学、动力过程的整体内在联系上进行全新思路下的综合研究。这方面的研究, 我国与国际上还有相当的差距, 研究的广度与深度明显不足, 还主要集中在常规的调查上, 如在大河口区POC的来源、DOC与POC之间的转化机理及转化率的研究很粗浅, 对POC与各种环境因子的相互作用关系方面的系统研究还很少, 对无生命的POC与营养盐 (N、P、Si等) 的关系虽然进行了一些研究, 但认识有限, 且未对二者之间的具体相互影响关系作深入的定量研究, 所有这些都是我国科学家必须面对和今后努力的方向, 全面揭示海洋POC的生物地球化学机制任重而道远。

参考文献

[1] .黄自强, 傅天保, 张远辉.东海水体中POC的分布特征[J].台湾海峡, 1997