1
(一) 全球CO
2循环策略系统，包括第一步，用电解产生氢气；第二步，H
2
和
2
CO
2反应生成CH
4
和少量其他碳氢化合物；第三步，生成的CH
4
作为能源消耗又生
3
成了CO
2，如此循环往复。其中的核心环节就是利用太阳能发电和CO
2
催化加氢
4
甲烷化的反应。5
CO
2甲烷化反应是由法国化学家Paul Sabatier提出的，因此，该反应又叫做
6
Sabatier反应，反应过程是将按一定比例混合CO
2的和H
2
气通过装有催化剂的反
7
应器，在一定的温度和压力条件下CO
2和H
2
发生反应生成水和甲烷。化学反应方
8
程式如下。
9
CO2+4H2=CH4+2H2O 10
(二) CO
2加氢甲烷化机理：
11
1 不经过一氧化碳中间物的机理
12
13
2 包括一氧化碳中间物的机理
14
随着研究的深入，CO
2甲烷化反应机理被推定可能由下列2个途径组成：吸附
15
的H和气相的CO
2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO直接加氢生成甲烷；
16
或吸附的H和吸附的CO
2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO加氢生成中间
17
体如甲酸根、碳酸根等再进一步加氢生成甲烷。Prairie提出了CO
2加氢甲烷化
18
的反应机理：
19
20
式中，m，s，i分别表示金属上，载体上及未经确定吸附点上的吸附物种。
21
Schild 等提出了Ni/ZrO
2催化CO
2
加氢甲烷化的反应机理。CO
2
先在催化剂活
22
性中心上转化为吸附的甲酸根和碳酸根，然后再进一步加氢为甲烷。
23
Os簇合物催化剂上反应机理表示为：
24
25
其中*表示吸附二氧化碳的活性点，M表示Os上的吸附活性点，主要用于加氢。
26
Ni/ZrO2上的甲烷化机理可表示为：
27
28
二氧化碳先在催化剂表面转化为吸附的甲酸根和碳酸根，再进一步氢化为甲29
烷。图中虚线表示热力学可行但未被观察到。
30
由非晶态合金Pd
25Zr
71
制得的催化剂也显示出与之相似的结果。如下图所示：
31
32
不同的研究者提出的机理有所不同，但大体上都遵循以下模式：
33
⑴二氧化碳和氢吸附于催化剂表面;
34
⑵吸附的H
2分解为H;
35
⑶吸附的二氧化碳转变为其它含碳物种；
36
⑷含碳物种氢化为甲烷。
37
由二氧化碳转变而得到的含碳物种，可能是吸附的CO，甲酸根，碳酸根及含38
氢的吸附CO，近期的研究倾向于生成甲酸根和碳酸根。
39
一氧化碳对二氧化碳甲烷化的阻碍作用可解释为一氧化碳在催化剂表面的竞40
争性吸附取代了部分二氧化碳的位置，使吸附的二氧化碳减少而延缓了反应速41
度。同时，一氧化碳的吸附可加速催化剂的失活，提高反应的活化能，据信这也42
是同样催化剂作用下二氧化碳甲烷化速率高于一氧化碳的原因。
43
与一氧化碳相比，二氧化碳甲烷化机理的研究显得较为单薄，也不那么完备和44
深入，随着二氧化碳活化研究工作的深化，相信不远的将来会涌现出更多的突破45
性工作。
46
(三) 二氧化碳制取甲烷催化剂的研究
47
二氧化碳加氢甲烷化由于具有明确的应用前景而备受关注。目前的研究主要集48
中于催化剂的开发上。
49
(1) 金属活性组分
50
大量研究表明，大多数第Ⅷ族金属催化剂对CO
2/CH4转化均有催化作用。贵金
51
属催化剂具有较高转化活性，其中Rh、Ru、Ir催化性能最好，Pt、Pd稍差，过52
渡金属Fe、Co、Ni活性也较高，其中Ni的催化性能仅次于Rh，活性顺序为:Ni>Co》53
cu》Fe。
54
在选择催化剂时，除了考察活性外，还要考虑积炭。Rostrup一Nielsen等人55
研究了Pt族贵金属及Ni催化剂，结果表明，Rh和Ru有最佳的抗积炭性能，在56
Rh催化剂上几乎不积炭，Ni催化剂虽具有与Rh、Ru相当的催化性能，但积炭较57
为严重。Al-ubaid等人在Pt/Zro
2催化剂上，于853K，V(CO
2
):V(CH
4
)=1:1的条
58
件下，对CO
2/CH
4
重整反应进行了500h的稳定性试验，并对试验后的催化剂进行
59
了热重分析/差示量热扫描(TGA/DSC)分析，表明催化剂上无积炭生成。
60
A.T.Aschroft等人则研究了负载Ni、Ru、Rh和Ir催化剂在该反应中的抗积炭
61
性能，结果发现Ni、Pd催化剂因积炭很快失活，而具有抗积炭性能的Ru、Rh 62
催化剂在运行260h后仍保持很高的活性。
63
目前，国外对贵金属催化剂的研究较多，但考虑到贵金属资源有限，价格昂贵64
和需要回收，不适合大规模应用。我国的研究主要集中在非贵金属催化剂上，特65
别是在负载型催化剂的抗积炭能力的提高上。
66
(2) 载体的选择
67
最近的一些研究结果表明，负载Rh、Pt和Ni催化剂选择TiO
2作为载体时，
68
能极大地抑制积炭。抑制积炭的主要原因可能是由于TiO
2物种分布在金属表面，
69
从而破坏利于碳形成的大活性金属集团的形成，还有就是由于TiO
2中的O容易
70
从TiO
2迁移到金属表面，从而氧化金属表面上的积炭，TiO
2
中的氧迁移能力在单
71
金属氧化物中是最强的，随后就是ZrO
2、MgO、A1
2
O
3
和SiO
2
。
72
Chang Jongson考查了Ni/分子筛催化剂在CO
2/CH
4
重整反应中的活性和抗积炭
73
性能。结果表明，在140h稳定性试验中催化剂始终保持良好的活性和较高的抗74
积炭性能。载体的Si/Al比对催化剂的抗积炭性能有影响。黄传敬等人用HZSM-5 75
分子筛作为Co基催化剂载体时，发现较高的Si/Al比有助于催化剂的抗积炭性76
能。
77
Takashi Hayakawa等人选用Ca
0.8Sr
0.2
TiO
3
类钙钦矿型材料为载体，通过用少量
78
Ni取代晶格中Ti的位置，利用稳定钙钦矿结构的“矩阵效应”得到高分散且稳79
定的Ni金属粒子，制备得到了高性能Ni基催化剂，这类载体可以提供碱土金属，80
催化剂抗积炭性能好，并且这类钙钦矿型材料具有很好的高温稳定性。纪敏等人81
选择具有六铝酸盐结构的复合氧化物作为催化剂基质材料，将镍镶嵌在复合氧化82
物特定的晶格位置上，一方面提高镍离子的分散度和抗烧结能力;另一方面可以83
通过离子调变改变催化剂表面酸碱性，以提高催化剂抗积炭性能。
84
(3) 助剂
85
稀土助剂：近年来在催化剂中添加少量稀土氧化物作为助剂已引起广泛重视。
86
在Ni催化剂中添加稀土氧化物对催化剂有改性作用，能提高催化剂的稳定性和87
选择性，使活性组分的分散度和抗积炭性能有明显提高。在以往的工作中，对88
Y 2O
3
、LaO
3
和CeO
2
等稀土氧化物研究较多，而近几年，Pr
6
O
11
和Nd
2
O
3
也得到研究。
89
Ni/A1
2O
3
经Y
2
O
3
或La
2
O
3
改性后，其比表面积和孔容量显著提高，这有利于Ni在
90
催化剂表面的分散，使Ni的分散度得到提高，并且加入的稀土氧化物能高度分91
散于Ni晶粒的边界，降低了Ni的表面自由能，抑制了因表面扩散引起的晶粒长92
大，从而减少了Ni的活性集团数，提高了催化剂的抗积炭性。
93
碱性助剂：改善非贵金属催化剂的抗积炭能力的另一主要方法就是添加碱性助94
剂，对于CO
2/CH
4
转化体系，这方面的研究工作已经展开。因为CO
2
会在碱性催化
95
剂表面上发生强吸附，覆盖大部分表面，因而可有效地抑制积炭。另外，使用双96
助剂CeO2-MgO能有效地一直在Ni/r-Al2O3催化剂上的积炭。K
2O、Li
2
O、MgO等
97
碱性助剂对催化剂都有明显改善作用，重整活性在不同范围里有不同程度的提98
高。
99
随着对二氧化碳重整甲烷反应研究的深人和测试手段的不断提高，人们对反应100
中的一些问题的认识正逐步加深，意见也趋于一致，一些问题如活性中心问题、101
载体效应和助剂的作用等正在逐步得到解决。这些问题的解决将大大促进催化剂102
的开发。
103
104
（2008年江苏卷）18．（10分）“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO 2是目前大气 中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO 2是解决温室效应的有效途径。 ⑴下列措施中，有利于降低大气中CO 2浓度的有： 。（填字母） a ．减少化石燃料的使用 b ．植树造林，增大植被面积 c ．采用节能技术 d ．利用太阳能、风能 ⑵将CO 2转化成有机物可有效实现碳循环。CO 2转化成有机物的例子很多，如： a ．6CO 2 + 6H 2O 光合作用 C 6H 12O 6 +6O 2 b ．CO 2 + 3H 2 催化剂△CH 3OH +H 2O c ．CO 2 + CH 4 催化剂△ CH 3COOH d ．2CO 2 + 6H 2 催化剂△ CH 2==CH 2 + 4H 2O 以上反应中，最节能的是 ，原子利用率最高的是 。 ⑶文献报道某课题组利用CO 2催化氢化制甲烷的研究过程如下： 反应结束后，气体中检测到CH 4和H 2，滤液中检测到HCOOH ，固体中检测到镍粉和Fe 3O 4。CH 4、HCOOH 、H 2的产量和镍粉用量的关系如下图所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：研究人员根据实验结果得出结论： HCOOH 是CO 2转化为CH 4的中间体， 即：CO 2 Ⅰ HCOOH Ⅱ CH 4 ①写出产生H 2的反应方程式 。 ②由图可知，镍粉是 。（填字母） a ．反应Ⅰ的催化剂 b ．反应Ⅱ的催化剂 c ．反应Ⅰ、Ⅱ的催化剂 d ．不是催化剂 ③当镍粉用量从1mmol 增加到10mmol ，反应速率的变化情况是 。（填字母） a ．反应Ⅰ的速率增加，反应Ⅱ的速率不变 b ．反应Ⅰ的速率不变，反应Ⅱ的速率增加 c ．反应ⅠⅡ的速率均不变 d ．反应ⅠⅡ的速率均增加，且反应Ⅰ的速率增加得快 e ．反应ⅠⅡ的速率均增加，且反应Ⅱ的速率增加得快 f ．反应Ⅰ的速率减小，反应Ⅱ的速率增加 18．⑴abcd ⑵a c ⑶①3Fe +4H 2O 300℃ Fe 3O 4+2H 2 ②c ③e
课题2 二氧化碳制取的研究（人民教育出版社） 南通第一初中包慧 一、教学目标 1.知道实验室制取二氧化碳的研究思路。 2.通过探究活动了解实验室制取二氧化碳的反应原理和制取装置。 3.初步学习二氧化碳的制取、验证、验满等操作。 4.运用设计装置、动手实验等方法，激发学生参与问题探究的积极性。 二、重点：实验室制取二氧化碳原理和装置的探究。 三、难点：实验室制取二氧化碳装置的设计。 四、教学方法：实验探究法，分组实验法 五、教学用品：媒体；实验仪器和药品（试管；锥形瓶；带导管的橡皮塞；集气瓶；大理石；稀盐酸；碳酸钠；澄清的石灰水等）。 六、教学过程 1.新课导入： 由“人呼出气体主要是什么？”设疑，从而引出二氧化碳。紧接着思考二氧化碳是不是废气？有哪些用途？（投影）得出二氧化碳的重要性，进而简介它的工业制法，引出今天的课题——二氧化碳制取的研究。 板书：课题2 二氧化碳制取的研究 2.知识回顾。 在第二单元，我们曾研究过实验室制取氧气的方法，请同学们观看大屏幕，回忆相关知识。 （1）学生回顾（实验室用高锰酸钾或过氧化氢溶液来制取氧气，其反应原理分别是……） 图1：供选择的实验装置 （2）教师总结：由刚才的知识回顾，我们可以得出，反应原理、制取装置、验证
验满方法，是研究实验室制取气体的主要内容，具体的研究思路是，确定制备气体的反应原理，也就是确定反应物及反应的表达式→确定气体的制取装置，气体制取的装置包括发生装置和收集装置两部分，发生装置确定的依据是？（反应物的状态和反应发生的条件）收集装置确定的依据是？（气体的密度、溶解性以及气体是否与水反应等）→确定气体验证、验满方法，一般而言，气体验证、验满利用的是气体的——（化学性质）。接下来，我们就沿着这一思路来研究二氧化碳气体的实验室制取。 板书：1、反应原理 2、制取装置 3、验证、验满的方法 3.探究活动1：探究实验室制取二氧化碳的反应原理。 （1）提问：在我们所学过的反应中，有哪些反应可以产生二氧化碳呢？实验室里能选用这些反应来制备二氧化碳吗？ （2）师生活动（投影）——议一议 （3）教师讲述：很遗憾，我们所熟悉的这些能够产生二氧化碳的反应，因为生成 的气体可能不纯、反应条件较难满足等原因，没能入选实验室制备二氧化碳的 反应。下面，老师再向同学们介绍三个能够生成二氧化碳的反应，让我们通过 一组较为粗略的对比实验，看看哪些反应适用于实验室制取二氧化碳？ （4）学生分组实验。 投影实验内容（投影）——【做一做】 图2：三个对比实验的示意图 教师讲述：在进行实验时，要注意：先将半药匙碳酸钠粉末、两至三粒石灰石分 别放入三支试管中；然后向三支试管中分别倒入1/5试管的稀盐酸或稀硫酸；我们在实验时要注意观察和对比三个反应中气泡产生的快慢。 学生实验，教师巡回指导（请同学们说一说刚才实验中观察到的现象）。 学生填写实验报告（投影）——【说一说】 表3：石灰石、碳酸钙与稀盐酸、稀硫酸反应的对比实验
第六单元课题2二氧化碳制取的研究 测试题 1实验室制取二氧化碳最适合的反应物是（） A .碳酸钠粉末和稀硫酸 C ?大理石和稀硫酸 CO 2 和02 时，无 论选择 什么药 品，他 们都能 4.右图是老师放置在实验桌上的三瓶无色气体，它们可能是 种气体的的鉴别方法中，——不正确的是（） A .根据瓶③倒置，可判断瓶③存放的是H2 B. 用带火星的木条放入①中，若复燃， 则存放的是 C .用点燃的木条伸入②中，若火焰熄灭，则存放的是 C02 D.向②中加入少量蒸馏水，若变为红色，则存放的是是C0 2 5.实验室制取气体选择收集方法时，下列性质：①颜色；②密度；③溶解性；④可燃性；⑤ 能否与水反应，必须考虑的是（ A ?①②③ B ?②③④C.③④⑤ D ?②③⑤ 6在实验室中制取二氧化碳，下列说法正确的是（） 选择 3. （2016?宁波）如图是小科完 成 CO2的制取、收集和验满的主要操作过程，其中需要纠正的是（ A、气密性检查B.添加试剂C.制取并收集气体 D .气体验满 B .石灰石和稀盐酸 D .大理石和浓盐酸 2 . ( 201 6?重庆)甲、乙两同学在实验室制取 H2、02、C02。下列关于这三
A、用排水法收集一瓶二氧化碳气体 B、先往试管中放入石灰石，再滴入稀盐酸 C、将燃烧的木条伸入集气瓶中，检验二氧化碳是否集满 D、将集满二氧化碳气体的集气瓶盖上玻璃片，正放在桌上 7?铅一蓄电池中含有硫酸，如果不慎将硫酸漏到大理石地面上，会发出嘶嘶声，并有气体 产生。这种气体是（） A. 二氧化硫 B .氧气C.氢气D.二氧化碳 8 ?检验集气瓶里收集的是不是二氧化碳的方法最好的是（） A .加入澄清石灰水，观察是否变浑浊 B. 将燃着的木条插入集气瓶中，观察是否立即熄灭 C. 加入紫色石蕊试液，观察是否变红色 D. 将燃着的木条放在集气瓶口，观察是否立即熄灭 9. 小张用足量的盐酸、石灰石反应，并尝试直接利用右图所示装置制取和收集一瓶C02。你 认为小张（） A .不可能收集到一瓶C02，因为C02可溶于水 B. 选择B、C两种装置，导管b接导管d可收集到一瓶C02 C. 选择B、C两种装置，导管c接导管d可收集到一瓶C02 D. 选择A、B两种装置，导管a接导管b可收集到一瓶C02 A B C 10. 常温下块状大理石投入足量稀硫酸中，刚开始能产生气体，但很快就停止产 生。而将大理石粉末逐步加人足量稀 硫酸中却能持续产生气体。由此得出的结论或推理正确的是（）
Ni–TiO2光催化还原CO2和水制备甲烷 摘要：光催化是一种最潜在的方法来减少二氧化碳转化为有用的化合物。在这个工作中,为了提高照片的二氧化碳减少,镍离子被嵌入二氧化钛作为光催化剂。XRD 和TEM结果显示与纳米二氧化钛锐钛矿结构。表面的特点用BET和电动电势测量。经紫外可见和PL的光化学属性。二氧化碳减排测试液体反应器和GC对产品进行了分析。Ni-TiO2(0.1摩尔%)相比其他催化剂有最高收益率的甲烷。 简介 在过去的几十年中,快速推动了全球能源需求不断增长的世界人口。如今,能源基础设施几乎依赖于化石燃料。使用化石燃料产生的温室气体如二氧化碳(CO2),这是全球变暖的主要原因[1,2]。为了解决这个问题,许多研究人员正努力开发替代能源和利用二氧化碳。有三种途径:利用二氧化碳CO2转化为燃料,利用二氧化碳作为化工原料,以及非转换使用的二氧化碳。在各种方法中,光催化还原二氧化碳与水成烃燃料和有用的化学物质是值得注意的方式来生产能源与缓解全球气温降低二氧化碳浓度[3 - 5]。 Inoue at al [6]报道,HCOOH一氧化碳,CH3OH,甲烷是主要的产品在CO2和H2O的光致还原作用。 在一般情况下,运输过程中电子和空穴在光催化反应中可以通过几个步骤来解释:光吸收,运输光生电子和空穴在光催化剂表面,反应的电子和空穴,电子和空穴的复合光催化剂表面和反应物的传质[7]。 在各种半导体如氧化钛(二氧化钛)[8],氧化钨电致)[9],氧化锌(氧化锌)[10]、磷化镓(GaP)[11],硫化镉(cd)[12],和碳化硅(SiC)[13],重点是二氧化钛。二氧化钛研究在过去几年中由于其众多的优点包括良好的光敏,电荷转移潜力,低成本、无腐蚀性,生物稳定、无毒[14]。然而,二氧化钛的效率很低,因为宽的带隙(3.20 eV),立即重组光生电子空穴对[15-16]。为了提高二氧化钛的光催化效率,许多表面改性方法已被研究人员进行。的一个重要表面改性方法沉积[17-19]或与小说等金属掺杂[20]Ag /二氧化钛,Pt /二氧化钛,Rh /二氧化钛和Pd /二氧化钛。小说虽然二氧化钛掺杂金属有优良的光敏,也有一些缺点如高成本。 众所周知,镍比贵金属便宜,除了它是高度活跃在热催化甲烷化反应[21]。此外,其他过渡金属镍(镍)修改被广泛报道,因为它有前途的光学特性[22-24]。电子空穴复合是有效地抑制镍相比,其他金属[25]。Devi et al.[26]报道,二氧化钛矩阵内的掺杂剂可以作为一个电子陷阱,如果它的能量水平是低于导带。Ni2+有3d8的原子价电子配置。当掺杂物离子陷
二氧化碳制取的研究教学设计全国优质课获奖集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
碳和碳的化合物 教学设计 重庆市第一中学校 陈国君 第六单元 碳和碳的氧化物 课题2 二氧化碳制取的研究 【学习目标】 1．初步学习实验室制取二氧化碳的方法 2．探究实验室制取气体的一般思路 【学习重点】 实验室制取二氧化碳的方法 【难点】 实验室制取气体的探究 【主要流程】 教学环节知识线活动线 1.新课导入
2.探讨实验室制取二氧化碳的反应原理 （1）师生活动——理一理 （2）学生活动——议一议 （3）师生活动——做一做 （4）学生活动——想一想 （5）教师总结 3.探究活动1. 设计实验室制取气体装置时需要考虑的因素（1）温故：实验室制取氧气的相关内容 （2）知新：明确设计实验室制取气体装置时需要考虑的因素（3）解惑：学习实验室制取氧气时选取该装置的原因 4.探究活动2：探究实验室制取二氧化碳的装置 （1）选一选：从课本114页图中选择仪器 （2）拼一拼：将所选仪器模型拼出装置图 （3）找一找：装置在仪器的连接上是否存在错误 （4）比一比：装置在仪器的选择上有什么不同 （5）试一试：应用解决之前遗留的问题 （6）赏一赏：分享重庆同学们的自制装置 5.探究活动3：制取一瓶二氧化碳气体 （1）教师实验 （2）归纳操作步骤 （3）对比二氧化碳的验证和验满 6.课堂小结 归纳出实验室制取气体的一般思路和方法 7.布置作业
板书设计： 实验室制取CO 2 一、反应原理：CaCO 3+2HCl= CaCl 2 +H 2 CO 3 ）。 H 2 O +CO 2 ↑ 二、装置的确定 三、操作 验满：燃着木条伸到瓶口 检验：澄清石灰水
1 (一) 全球CO 2循环策略系统，包括第一步，用电解产生氢气；第二步，H 2 和 2 CO 2反应生成CH 4 和少量其他碳氢化合物；第三步，生成的CH 4 作为能源消耗又生 3 成了CO 2，如此循环往复。其中的核心环节就是利用太阳能发电和CO 2 催化加氢 4 甲烷化的反应。5 CO 2甲烷化反应是由法国化学家Paul Sabatier提出的，因此，该反应又叫做 6 Sabatier反应，反应过程是将按一定比例混合CO 2的和H 2 气通过装有催化剂的反 7 应器，在一定的温度和压力条件下CO 2和H 2 发生反应生成水和甲烷。化学反应方 8 程式如下。 9 CO2+4H2=CH4+2H2O 10 (二) CO 2加氢甲烷化机理： 11 1 不经过一氧化碳中间物的机理 12 13 2 包括一氧化碳中间物的机理 14 随着研究的深入，CO 2甲烷化反应机理被推定可能由下列2个途径组成：吸附 15 的H和气相的CO 2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO直接加氢生成甲烷； 16 或吸附的H和吸附的CO 2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO加氢生成中间 17 体如甲酸根、碳酸根等再进一步加氢生成甲烷。Prairie提出了CO 2加氢甲烷化 18
的反应机理： 19 20 式中，m，s，i分别表示金属上，载体上及未经确定吸附点上的吸附物种。 21 Schild 等提出了Ni/ZrO 2催化CO 2 加氢甲烷化的反应机理。CO 2 先在催化剂活 22 性中心上转化为吸附的甲酸根和碳酸根，然后再进一步加氢为甲烷。 23 Os簇合物催化剂上反应机理表示为： 24 25 其中*表示吸附二氧化碳的活性点，M表示Os上的吸附活性点，主要用于加氢。 26 Ni/ZrO2上的甲烷化机理可表示为： 27
《二氧化碳制取的研究》教学设计 一、教学目标： 1、知识与技能 （1）了解实验室中制取二氧化碳所用的药品、反应原理； （2）初步学会实验室制取二氧化碳的操作、收集及检验方法； （3）能说出本实验中常用仪器的名称。 2、过程与方法 （1）探究实验室制取二氧化碳的装置、药品，并利用设计的装置制取二氧化碳； （2）学会对仪器的使用以及观察实验现象的方法； （3）通过探究活动过程，体验化学实验方法的科学性，了解实验室制取气体的思路和方法； （4）初步认识观察分析、讨论、归纳、总结、理解及运用的科学方法过程。 3、情感态度与价值观 （1）创设制取二氧化碳的问题情境，丰富学生的科学体验； （2）激发学生探究的兴趣和学习化学的动机； （3）养成互相交流，勇于实践的良好习惯。 二、教材内容和学习对象分析 本节内容是在学生学习氧气实验室制取的基础上，力图通过分析、对比、实践，探究出实验室制取气体装置的设计思路，培养学生动手能力和科学探究精神。学生活动多，实验现象明显，容易引起学生兴趣。但由于受多年的应试教育的影响，学生的动手能力较差，需老师加强指导，及时纠正实验中的错误操作。 三、教学重点、难点： 1、重点：实验室制取二氧化碳原理、装置设计及制取方法。 2、难点：（1）实验室制取二氧化碳装置的设计思路； （2）知识技能与过程方法的有机结合。 四、教学媒体： 多媒体投影、实验室制取二氧化碳的有关仪器和药品。 五、教学策略： 创设问题情境引入实验室制取二氧化碳的药品、原理；通过对氧气实验室制取引导学生了解实验室制取气体装置的设计思路，然后让学生对提供的仪器进行选择组装一套制取二氧化碳的装置，再分组交流讨论，比较各自装置的优缺点，从中确定一套最佳装置制取二氧化碳，最后找几名学生回答制取二氧化碳的操作要点，并收集验满和检验二氧化碳气体。 教学中，要充分发挥学生的主体作用，鼓励学生勇于创新，大胆实践，尽可能设计出多套装置。精心设计练习，对课堂上可能反馈的信息作好充分
第五单元《二氧化碳制取的研究》教案 （第一课时） 【教材分析】本课是新教材《化学》九年级人教版上册第六单元课题2的教学内容。作为新教材《二氧化碳制取的研究》，安排在学生学习了碳的单质和化学性质之后，有由浅入深的作用。本节课在全书乃至整个化学学习过程中，所占有的地位十分重要。它是培养学生在实验室中制取气体时，形成药品的选择、装置的设计、实验的方法及实验改进等思路的最佳素材。上好此节课对学生今后学习元素化合物知识、提高化学基本实验技能及实验探究能力都有深远的影响。 【学情分析】 学生已有了实验室制取氧气的知识基础和相应的实验操作技能，对于气体制备应考虑的几个主要问题如反应原理、实验装置、气体收集等也比较熟悉，应该说，学生已具备了研究如何制取二氧化碳的先决条件。通过活动和探究的方式来研究实验室中制取二氧化碳的装置及其改进，并利用设计的装置制取二氧化碳这一教学目标是能够达成的。 【教学目标】 1、知识与技能：了解实验室中制取CO2的反应原理：探究实验室中制备CO2的装置：了解实验室中制取气体的基本思路和方法； 2. 过程和方法：能合理使用课堂资料，会利用这些资料设计和改进实验方案，并设计装置进行制取和收集； 3、情感态度与价值观：通过实验、问题的讨论，培养学生求实、创新、合作的科学品质；通过教师与学生、学生与学生之间的合作学习、研究性学习，体验探究成功乐趣，激发学生的求知欲，形成持续不断的学习化学的兴趣。 【教学方法】：启发探索法：讲解、讨论、实验的引导探究。 【教学重点】：探究实验室中制取CO2的装置，并制取CO2 【教学难点】：通过二氧化碳的制取过程，总结实验室制取气体的一般思路。 【教学准备】： 仪器：注射器、锥形瓶、平底烧瓶、大试管、集气瓶、长颈漏斗、（带导管的）双孔塞及单孔塞、带塞子的弯导管、水槽、酒精灯、药匙、破底试管，铜丝，带孔小药瓶、分液漏斗、干燥管、具支试管、U 形管。 药品：碳酸钠粉末、碳酸钙粉末、石灰石、稀盐酸、稀硫酸、澄清的石灰水、木条。 【教学课时】：2课时（第一课时主要讲解原理、装置，第二课时制取二氧化碳气体） 【教学过程】：
甲烷化技术 ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ 甲烷化技术是煤制天然气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定温度、压力和催化剂下合成甲烷的反应叫甲烷化反应。 煤制天然气的原理就是合成气的甲烷化反应，其化学方程式如下： 一氧化碳和氢反应： CO +3H2 =CH4 +H2O △H= -206.2kJ/mol 反应生成的水与一氧化碳发生作用 CO +H2O =CO2 +H2 △H= -38.4kJ/mol 二氧化碳与氢作用： CO2 +4H2 =CH4 +2H2O △H =-165.0kJ/mol 以上反应体系为强放热、快速率的自平衡反应，温度升高到一定程度后反应速率快速下降且向相反方向（左）进行。另外甲烷化的过程属于体积缩小的反应，增加反应压力，一方面有利于提高反应速率，另一方面有助于推动反应向甲烷合成向进行，增加压力可以在很大程度上减小装置体积，提高装置产能。 甲烷化反应为强放热反应，每转化1%的CO，体系绝热升温约72℃，因此煤制天然气工艺要解决一氧化碳转化率和反应热的转移问题。 该过程中发生的副反应： 一氧化碳的分解反应： 2CO =CO2 +C △H= -173.3kJ/mol 沉积碳的加氢反应 C +2H2 =CH4 △H = -84.3kJ/mol 该反应在甲烷合成温度下，达到平衡是很慢的。当有碳的沉积产生时催化剂失活。 反应器出口气体混合物的热力学平衡，决定于原料气的组成、压力和温度。目前，甲
烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，最大的问题是催化剂的耐温和强放热反应器的设计制作上。 甲烷化工艺有两步法和一步法两种类型。 两步法甲烷化工艺是指煤气化得到的合成气，经气体变换单元提高H2/CO比后，再进入甲烷化单元的工艺技术。由于两步法甲烷化工艺技术成熟，甲烷转化率高，技术复杂度略低，已实现工业化运行。一步法甲烷化工艺是指将气体变换单元和甲烷化单元合并在一起同时进行的工艺技术，也叫直接合成天然气技术。 托普索甲烷化技术 ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ TREMP?技术的操作经验可以追溯到20世纪70年代后期，托普索进行了大量的中试验证，保证了该技术能够进行大规模应用。 托普索循环节能甲烷化工艺与鲁奇公司甲烷化技术和Davy公司甲烷化技术有所不同，
二氧化碳制取的研究》课例研究 人教版九年级化学第六单元课题2 《二氧化碳制取的研究》课例研究 一、研究背景 新课改提出了“重视学生的发现学习、探究学习、研究学习”的观点，教师要让学生在学习过程中去实现自主学习、合作学习和探究学习。本课题是在学生学习了氧气的实验室制法以后的另一种气体的实验室制法，学生在现有的知识基础上自主探索、自主设计、自主动手操作，制取出二氧化碳并检验其某些性质，强化学生的过程体验，丰富学习情景。 根据新课程标准的内容，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生科学探究的能力，使学生获得进一步发展所需要的化学基础知识和基本技能，通过学习培养学生的合作精神。本节课的内容是让学生初步学习二氧化碳的制取，并在制取过程中体验化学实验的乐趣。 二、学情分析 学生已经学习了氧气的实验室制法，有了一定的知识基础。针对学生这些特点，我这一节课主要采用诱导、组织讨论、分组实验让学生完成学习任务。 三、教学的设计思想 根据以上教材内容及教学对象的分析，我主要把机械、沉闷、程式化的课堂教学变得富有生气与乐趣，多方面刺激学生的好奇心，使教学目的能得到有效实现和促进学生的全面发展。我对本课的设计主要体现在： 1、通过分组实验让学生加深对实验室制取二氧化碳所用的药品的了解。 2、通过与氧气的性质、制取方法的对比，让学生了解实验室制取二氧化碳气体的装置及收集方法，从而了解实验室制取某种气体的一般思路。 3、通过学生的讨论分析、设计实验、动手操作培养学生分析问题、解决问题、动手操作等能力，也培养学生的合作精神。 四、教学目标 1、知识与技能 （1）实验室制取气体的一般方法和设计思路。 （2）培养学生的实验操作能力和观察能力。 2、过程与方法 培养学生观察-分析、讨论-归纳、总结-理解的过程和方法。 3、情感态度与价值观 让学生养成细致观察、认真辨别、耐心操作的习惯和一丝不苟的精神，形成实事求是、严肃认真的科学态度。培养创新能力和合作精神。 五、教学重点和难点 （1）根据教材的分析，本节课的重点和难点是：采用活动和探究的方式来研究实验室制取二氧化碳气体的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳。 （2）重点、难点的突破。我设计了以下几个突破点： ①二氧化碳的发生装置通过学生的讨论选择、多媒体演示来确定，充分体现了教师为主导、学生为主体的作用，调动了学生的课堂积极性，参加到教学活动中来，使学生在掌握知识的同时，也学会通过讨论进行归纳总结的方法。 ②二氧化碳的收集方法通过氧气的收集方法的回忆，将二氧化碳与氧气的性质进行对比来确定，从而达到温故知新的目的。 ③二氧化碳的制取采取学生分组、教师点拔的方式来完成，这样可以培养学
第二节二氧化碳制取的研究 一、实验室制取二氧化碳 ?原料：大理石或石灰石、稀盐酸。 ◆不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继 续进行。 ◆不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不 纯。 ◆不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：它们与稀盐酸反应速率太快，不容 易控制和收集，且成本较高。 ?反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ ?发生装置：同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：固体和液体混合，在常温下反应 生成气体） ?收集装置：向上排空气法收集气体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大） ?检查装置的气密性：用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。 如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。 ?验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），如果火焰熄灭，证明二氧化碳已经收集满 了。 ?检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。 ?净化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠 溶液的洗气瓶（除去氯化氢），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。 ?注意事项见第二单元。 二、二氧化碳和氧化钙的工业制法：CaCO3CaO+CO2↑ 基础练习 一、填空题 1．右图是制取二氧化碳的装置，据此装置回答。 (1)图中仪器的名称：①， ②，③④。 (2)仪器中的反应物是：和(填名称)。反应的化学方程式：____________________________________。 (3)仪器②的下端没有插到液面以下造成的后果是是：； 导管伸进酸液中的后果是___________________________；图中的另一个错误是_________ ______________________________。 (4)收集二氧化碳采用法收集，原因是：。
《二氧化碳制取的研究》教学设计（微型课） 学校：忻城县城关镇初级中学年级：九年级科目：化学执教教师：李三峰时间：2015年11月 课时：1个课时（15分钟） 课型：要素组合方式的设计（教师在无学生的状态下模拟课堂）1、通过对话引出课题， 激发学生学习的热情、 兴趣和求知欲。 2、明确本节课学习目 标。 1、通过实验的感知不同药 品反应产生气体的速度不 同，从而确定最佳方案。 2、通过比较、分析掌握正 确书写这个化学方程式的 方法。 1、通过制取氧气的实验为素材搭建桥梁引 申到制取气体的发生装置应考虑的因素。 2、问题引导说出三种收集气体的装置所收 集的气体应具备的条件。 3、独立思考+合作分析，共享智慧成果。 4、5通过找错误点突破易错点的难关。 通过观幻灯片的播放归纳整 理制取二氧化碳的步骤和验 证、验满的方法。 1、谈收获，体会成就感。 2、通过问考查哪个知识 点的角度去强化对知识 点的运用。 课题：二氧化碳制取 的研究创设情境1分探究活动（一）3分 学科内容：反应原理 探究活动（二）（三）7分 学科内容：发生装置、收集装置 探究活动（四）2分 学科内容：一般步骤 小结和练习1分 教学目标： 1、掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、装置的选取、操作步骤，检验、验满的方法； 2、了解实验室制取气体的发生装置和收集装置的选择方法。 教学重点： 实验室制取二氧化碳发生装置和收集装置的探究。 教学难点： 归纳实验室制备一般气体的规律。1、新课导入 ①你还记得空气的组 成吗？引出“二氧化碳” 一物。 ②实验室能以空气为 原料提取二氧化碳吗？ 2、展示教学目标，全班 学生齐读。 （看+听+想+讲+读） 1、请你以桌面上的药品和 仪器按幻灯片的提示完成 实验。强调：重点比较四 个反应中气泡门生的快 慢。（做、写、想） 2、实验室制取二氧化碳的 反应原理，化学方程式的 书写有何要注意的吗？跟 化合反应、分解反应有何 不同？ （看+想+听+写） 1、以实验室制取氧气的两种不同装置为素 材，搭建制取一般气体确定气体的发生装 置应考虑的因素。（看+想） 2、收集气体都有哪三种装置？所收集的气 体要满足什么条件才能用排水集气法收 集？向上排空气法呢？向下排空气法呢？ 3、小组合作：请你先个人思考，利用所提 供的仪器设计三套以上的实验装置来制取 二氧化碳。时间一分钟。然后四人小组交 流一下看看谁组的组合方式最多。 4、小结本实验装置中的易错点，和原因。 5、火眼金睛：请你以最快的速度找出图中 的几处错误。 1、我们一起来归纳整理一下 实验室制取二氧化碳的步骤 都有哪些？连、查、装、收、 验证、验满。（听+想+看+ 讲） 1、通过这节课的学习， 我们对制取二氧化碳的 研究有了什么新的认 识？ (想+讲+听) 2、课堂练习和课外家庭 小实验。问本练习考查了 什么知识点。
《二氧化碳制取的研究》教学设计 一、教材分析 （一）教材的地位和作用 本课是新教材《化学》九年级人教版上册第六单元课题2的教学内容。作为新教材《二氧化碳制取的研究》，安排在学生学习了碳的单质和化学性质之后，有由浅入深的作用。本节课在全书乃至整个化学学习过程中，所占有的地位十分重要。它是培养学生在实验室中制取气体时，形成药品的选择、装置的设计、实验的方法及实验改进等思路的最佳素材。上好此节课对学生今后学习元素化合物知识、提高化学基本实验技能及实验探究能力都有深远的影响。 （二）学情分析 学生已有了实验室制取氧气的知识基础和相应的实验操作技能，对于气体制备应考虑的几个主要问题如反应原理、实验装置、气体收集等也比较熟悉，应该说，学生已具备了研究如何制取二氧化碳的先决条件。通过活动和探究的方式来研究实验室中制取二氧化碳的装置及其改进，并利用设计的装置制取二氧化碳这一教学目标是能够达成的。 （三）教学目标： 1、知识与技能 （1）了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。 （2）了解实验室中制取气体的思路和方法。 （3）探究实验室中制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳。 2、过程与方法 （1）学生在探究实验室制取二氧化碳的化学反应原理、实验装置并使用自己设计的装置制取气体的过程中，体验、反思和完善实验设计，掌握基本实验技能，体验化学实验的方法的科学性；能进行初步的科学探究活动。 （2）采用小组合作的形式，通过对实验装置的设计探究，主动与他人进行很好的交流和讨论，充分表达自己的观点，形成良好的学习习惯和学习方法。 3、情感态度与价值观 （1）通过实验、问题的讨论，培养学生求实、创新、合作的科学品质。 （2）通过教师与学生、学生与学生之间的合作学习、研究性学习，体验探究成功乐趣，激发学生的求知欲，形成持续不断的学习化学的兴趣。 （四）教学重难点及突破方法 教学重点：实验室制取二氧化碳原理和装置的探究，学习二氧化碳的制取、验证、验满等操作。 教学难点：实验室制取二氧化碳实验装置的设计和评价，总结实验室制取气体的一般思路。突破重难点的方法：教师以探究式教学方式，服务于学生的探究式学习。整节课围绕二氧
CH4与CO2重整制合成气研究的研究报告 杨真一1 ，胡莹梦2，徐艳3 ，郑先坤4 （1：2009级化学工程与工艺四班，学号：0943084137 2：:2009级化学工程与工艺三班，学号：0943084141 3：2009级化学工程与工艺三班，学号：0943084136 4：2009级化学工程与工艺三班，学号：0943084008） 摘要：二氧化碳和甲烷既是温室气体的主要组成，又是丰富的碳资源。在石油资源日益匮乏以及环境问题日益严重的今天，二氧化碳的资源化利用已受到了广泛的关注，二氧化碳与甲烷重整制合成气的方法也越来越多，从传统的催化重整反应到现今受到更多研究的等离子体重整CH4-CO2技术，还有等离子体协同催化剂重整技术，都有大量的研究基础，本文就目前常用的几种甲烷-二氧化碳重整技术进行了调研研究并对热等离子体重整制合成气的实验方法进行了简要说明与探讨。 关键词：甲烷二氧化碳重整合成气 研究二氧化碳和甲烷的化学转化和利用对于降低甲烷使用量、消除温室气体等具有重大意义；而合成气又是合成众多化工产品以及环境友好型清洁能源的重要原料。以天然气和CO 2 为原料制备合成气，与其他方法相比较，在获得同量碳 值的合成气情况下，不仅可以减少天然气消耗量50%，还有利于减排CO 2 。目前利用二氧化碳和甲烷重整制备合成气的方法主要有三种：（1）利用催化剂催化重 整制合成气；（2）利用等离子体技术重整CH 4-CO 2 ；（3）前两种方法的综合利用。 一、催化重整反应 在催化剂的作用下，发生CH4与CO2重整的反应。而其使用的催化剂则为重点研究对象。 （1）活性组分第ⅤⅢ族过渡金属除Os 外均具有重整活性,其中贵金属催化剂
第六单元课题2 二氧化碳制取的研究 测试题 一、选择 1．实验室制取二氧化碳最适合的反应物是（） A．碳酸钠粉末和稀硫酸B．石灰石和稀盐酸 C．大理石和稀硫酸D．大理石和浓盐酸2．（2016?重庆）甲、乙两同学在实验室制取CO2和O2时，无论选择什么药品，他们都能选用的装置是（） A．B．C．D． 3．（2016?宁波）如图是小科完成CO2的制取、收集和验满的主要操作过程，其中需要纠正的是（） ． A、气密性检查B．添加试剂C．制取并收集气体D．气体验满 4．右图是老师放置在实验桌上的三瓶无色气体，它们可能是H2、O2、CO2。下列关于这三种气体的的鉴别方法中，不正确的是（） A．根据瓶③倒置，可判断瓶③存放的是H2 B．用带火星的木条放入①中，若复燃，则存放的是O2 C．用点燃的木条伸入②中，若火焰熄灭，则存放的是 CO2 D．向②中加入少量蒸馏水，若变为红色，则存放的是是CO2 5．实验室制取气体选择收集方法时，下列性质：①颜色；②密度；③溶解性；④可燃性；⑤能否与水反应，必须考虑的是（）
A．①②③B．②③④C．③④⑤D．②③⑤ 6、在实验室中制取二氧化碳，下列说法正确的是（） A、用排水法收集一瓶二氧化碳气体 B、先往试管中放入石灰石，再滴入稀盐酸 C、将燃烧的木条伸入集气瓶中，检验二氧化碳是否集满 D、将集满二氧化碳气体的集气瓶盖上玻璃片，正放在桌上 7．铅蓄电池中含有硫酸，如果不慎将硫酸漏到大理石地面上，会发出嘶嘶声，并有气体产生。这种气体是（） A．二氧化硫B．氧气C．氢气D．二氧化碳8．检验集气瓶里收集的是不是二氧化碳的方法最好的是（） A．加入澄清石灰水，观察是否变浑浊 B．将燃着的木条插入集气瓶中，观察是否立即熄灭 C．加入紫色石蕊试液，观察是否变红色 D．将燃着的木条放在集气瓶口，观察是否立即熄灭 9．小张用足量的盐酸、石灰石反应，并尝试直接利用右图所示装置制取和收集一瓶CO2。你认为小张（） A．不可能收集到一瓶CO2，因为CO2可溶于水 B．选择B、C两种装置，导管b接导管d可收集到一瓶CO2 C．选择B、C两种装置，导管c接导管d可收集到一瓶CO2 D．选择A、B两种装置，导管a接导管b可收集到一瓶CO2 10．常温下块状大理石投入足量稀硫酸中，刚开始能产生气体，但很快就停止产生。而将大理石粉末逐步加人足量稀硫酸中却能持续产生气体。由此得出的结论或推理正确的是（）A．物质间是否发生化学反应，只和反应的条件有关
甲烷化技术 甲烷化就是利用催化剂使一氧化碳和二氧化碳加氢转化为甲烷的方法，此法可以将碳氧化物降低到10ppm以下，但需要消耗氢气。 一、加氢反应 CO+3H2=CH4+H2O+206.16KJ CO2+4H2=CH4+2H2O+165.08KJ 此反应为强放热反应，有氧气存在时，氧气和氢气反应会生成水，在温度低于200℃，甲烷化催化剂中的镍会和CO反应生成羰基镍： Ni+4CO=Ni(CO)4 因此要避免低温下，CO和镍催化剂的接触，以免影响催化剂的活性。 甲烷化的反应平衡常数随温度增加而下降，作为净化脱除CO和CO2作用的甲烷化技术，反应温度一般在280～420℃之间，平衡常数值都很大，在400℃、2.53Mpa压力下，计算CO和CO 2 的平衡含量都在10－4ppm级。湖南安淳公司开发的甲烷化催化剂起活温度210℃，使用温度为220～430℃之间。 进口温度增加，催化剂用量减少，压降和功耗有较大的降低。这部分技术在国内已经非常成熟，而且应用多年。 目前，甲烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，因此最大的问题是催化剂的耐温及强放热反应器的设计制作上。 二、甲烷化催化剂 甲烷化是甲烷蒸汽转化的逆反应，因此甲烷化反应的催化剂和蒸汽转化催化剂一样，都是以镍作为活性组分，但是甲烷化反应在温度更低的情况下进行，催化剂需要更高的活性。 为满足上述需要，甲烷化催化剂的镍含量更高，通常为15～35％（镍），有时还需要加入稀土元素作为促进剂，为了使催化剂能承受更高的温升，镍通常使用耐火材料作为载体，且都是以氧化镍的形态存在，催化剂可压片或做成球形，粒度在4～6mm之间。 催化剂的载体一般选用AI 2O 3 、MgO、TiO、SiO 2 等，一般通过浸渍或共沉淀
(一) 全球CO2循环策略系统，包括第一步，用电解产生氢气；第二步，H2和CO2反应生成CH4和少量其他碳氢化合物；第三步，生成的CH4作为能源消耗又生成了CO2，如此循环往复。其中的核心环节就是利用太阳能发电和CO2催化加氢甲烷化的反应。 CO2甲烷化反应是由法国化学家Paul Sabatier提出的，因此，该反应又叫做Sabatier反应，反应过程是将按一定比例混合CO2的和H2气通过装有催化剂的反应器，在一定的温度和压力条件下CO2和H2发生反应生成水和甲烷。化学反应方程式如下。 CO2+4H2=CH4+2H2O (二) CO2加氢甲烷化机理： 1 不经过一氧化碳中间物的机理 2 包括一氧化碳中间物的机理 随着研究的深入，CO2甲烷化反应机理被推定可能由下列2个途径组成：吸附的H和气相的CO2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO直接加氢生成甲烷；或吸附的H和吸附的CO2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO加氢生成中间体如甲酸根、碳酸根等再进一步加氢生成甲烷。Prairie提出了CO2加氢甲烷化的反应机理：
式中，m，s，i分别表示金属上，载体上及未经确定吸附点上的吸附物种。 Schild 等提出了Ni/ZrO2催化CO2加氢甲烷化的反应机理。CO2先在催化剂活性中心上转化为吸附的甲酸根和碳酸根，然后再进一步加氢为甲烷。 Os簇合物催化剂上反应机理表示为： 其中*表示吸附二氧化碳的活性点，M表示Os上的吸附活性点，主要用于加氢。Ni/ZrO2上的甲烷化机理可表示为： 二氧化碳先在催化剂表面转化为吸附的甲酸根和碳酸根，再进一步氢化为甲烷。图中虚线表示热力学可行但未被观察到。 由非晶态合金Pd25Zr71制得的催化剂也显示出与之相似的结果。如下图所示：
课题2 二氧化碳制取的研究 一、教学目标 1.知道实验室制取二氧化碳的研究思路。 2.通过探究活动了解实验室制取二氧化碳的反应原理和制取装置。 3.初步学习二氧化碳的制取、验证、验满等操作。 4.运用设计装置、动手实验等方法，激发学生参与问题探究的积极性。 二、重点：实验室制取二氧化碳原理和装置的探究。 三、难点：实验室制取二氧化碳装置的设计。 四、教学用品：多媒体；实验仪器和药品（试管；锥形瓶；带导管的橡皮塞；集气瓶；大理石；稀盐酸；碳酸钠；澄清的石灰水等）。 五、教学过程 1.新课导入： 打开雪碧、可乐、啤酒等饮料的封口，我们会发现大量的气泡，这些气泡是什么气体的气泡？（二氧化碳的气泡）怎样验证呢？（将气体通入澄清的石灰水）。在实验室里，二氧化碳气体究竟是怎样制取的呢？本节课我们将一起来研究。 2.知识回顾。 在第二单元，我们曾研究过实验室制取氧气的方法，请同学们观看大屏幕，回忆相关知识。 （1）学生回顾（实验室用高锰酸钾或过氧化氢溶液来制取氧气，其反应原理分别是……） 图1：供选择的实验装置 （2）教师总结：由刚才的知识回顾，我们可以得出，反应原理、制取装置、验证验满方法，是研究实验室制取气体的主要内容，具体的研究思路是，确定制备气体的反应原理，也就是确定反应物及反应的化学方程式→确定气体的制取装置，气体制取的装置包括发生装置和收集装置两部分，发生装置确定的依据是？（反应物的状态和反应发生的条件）收集装置确定的依据是？（气体的密度、溶解性以及气体是否与水反应等）→确定气体验证、验满方法，一般而言，气体验证、验满利用的是气体的——（化学性质）。接下来，我们就沿着这一思路来研究二氧化碳气体的实验室制取。
《二氧化碳的制取和研究》教学设计 作为一名无私奉献的老师，常常要根据教学需要编写教学设计，教学设计是根据课程标准的要求和教学对象的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划。那么应当如何写教学设计呢？以下是精心整理的《二氧化碳的制取和研究》教学设计，仅供参考，大家一起来看看吧。 教学目标 ⒈了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。 ⒉探究实验室制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳。 3.了解实验室中制取气体的思路和方法。 4.培养创新能力和合作精神。 教学重点 二氧化碳的实验室制取的反应原理、装置及收集方法。 教学难点 二氧化碳的实验室制取装置的选择 课型：新授课(学生实验探究活动课) 教法：对比法、分组实验法、实验探究法。 课时数：一课时 教学用品
实验室制CO2所需仪器一套、碳酸钠、大理石、浓HCl、稀HCl、稀H2SO4 教学过程 回忆实验室制取氧气的化学反应原理及实验装置。 引入新课实验室如何制取CO2 一、学生交流“活动与探究报告册”上的参考信息 二、学生进行活动与探究 〔板书〕1.探究实验室制取二氧化碳的理想药品 学生进行实验探究后讨论 总结： 〔板书〕(1)理想药品：大理石(或石灰石)、稀盐酸 (2) 化学反应原理： CaCO3 + 2HCl =CaCl2 + H2O + CO2↑ 讨论：补充实验: 大理石与稀硫酸反应 小结： 大理石与稀硫酸反应可产生二氧化碳气体，其反应的化学方程式为： CaCO3 + H2SO4 =CaSO4 + H2O + CO2↑ 其中生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石表面，阻止了大理石与硫酸的接触，反应慢慢停止了，故不能用稀硫酸代替稀盐酸来制取二氧化碳气体。
甲烷化催化剂的综述 院系： 专业班级： 学号： 姓名： 指导老师：
关于甲烷化催化剂的一些探讨 概念： 1、甲烷化： 2、甲烷化工艺的发展 目的：这次任务我主要找关于甲烷化的文献，通过对这些文献的查看来研究关于
甲烷化催化剂的发展，研究方向的重点以及它对人类的发展所起到的作用。这次自己找了十几篇文章来谈论一下。 主题： 1、低温甲烷化催化剂的工业应用 低温催化剂较高温催化剂性能, 反应空速大、床层温度低、开车时间短、蒸汽消耗量大幅降低,并且安全性能更好。该催化剂的使用提高了乙烯装置的安全性和稳定性。由原用的高温催化剂改为低温催化剂时, 只需更换催化剂即可, 无需改动反应器和管线。 2、第二金属组分对CO2 甲烷化沉淀型镍基催化剂的影响 用并流共沉淀法制备了一系列镍基双金属催化剂,在微型固定床流动反应装置上进行了二氧化碳和氢气生成甲烷的催化反应,考察了在不同反应条件下第二金属组分Fe、Co 、Cr 、Mn、Cu、Zn 等对镍基催化剂活性的影响。采用程序升温还原( TPR) 、X 射线衍射(XRD) 等手段对催化剂进行表征。结果表明,第二组分的添加会改变镍催化剂的表面结构以及活性组分的分散度,有些会产生电子效应。其中,锰的添加使催化剂活性大大提高,原因是Mn ( Ⅳ) Ni2O4 的生成不仅有利于催化剂还原,而且有利于产生电子效应。 3、二氧化碳甲烷化催化剂制备方法的研究 采用浸渍法和并流共沉淀法制备含Ni 量不同的Ni/ ZrO2 催化剂, 研究了它们在二氧化碳甲烷化反应中的催化性能. 结果表明, 共沉淀法制备的高Ni 催化剂具有良好的催化性能. 在较温和的条件( T = 573 K, P = 0. 1 MPa, GHSV =12000 h- 1) 下, CO2 的转化率达99. 7%, CH4 的选择性达100% . Ni 与ZrO2 的相互作用对催化活性有很强的影响. Ni 的含量和CO2 吸附程度决定了甲烷化反应活性.催化剂作用下活化能的大小与活性变化规律相符. 与浸渍法相比, 共沉淀法制备出的催化剂具有如下特点: ( 1) 产率高; ( 2) 性能稳定; ( 3) 抗积碳性好; ( 4) 反应温度及活化能更低; ( 5) 产物成分单一. 利用共沉淀法制备二氧化碳甲烷化催化剂具有很高的研究、应用和开发价值. 4、反应条件对焦炉气甲烷化催化剂性能的影响 近年来, 中国天然气市场需求急剧增加, 制取合成天然气的工业投资项目增多, 对于合成甲烷反应过程的研究逐渐得到重视。特别是焦炉气作为一种工业排放废气, 产量大( 2008年, 全国焦炉气总产量约1 430亿m3 ) [ 2] , 将其进行甲烷化回收利用, 既符合节能减排的政策要求, 又能产生一定的经济效益,是一项具有市场前景的技术。重视节能减排技术在传统工业中的推广应用, 在焦炉气甲烷化催化剂及相关工艺技术方面开展了一系列的条件实验和测试工作。通过实验可知1) 焦炉气甲烷化催化剂具有活性高的特点, 在以焦炉气的典型组成为原料、出口温度约550 、压力1MPa~ 3MPa、空速5 000 h- 1 ~ 10 000 h- 1的条件下, 可使CO 转化率> 99%, CO2 转化率> 97%,C2H6 转化率> 99%, 接近于平衡转化率, 能适用于焦炉气的甲烷化反应过程。 2) 通过稀土、助剂等改善了催化剂的固体酸碱性, 增强了活性表面的水气吸附力、氢气吸附解离性能等, 从而提高了抗结炭性能。抗结炭实验的测试结果表明, 该催化剂具有较好的抗结炭性能。