Giải chi tiết khoa học tự nhiên 9 KNTT bài 35 Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn carbon. Chu trình carbon và sự ấm lên toàn cầu

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Nhiên liệu hóa thạch là gì? Việc khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch đã đem đến cho con người lợi ích gì và việc này đã ảnh hướng đến môi trường như thế nào?

Bài làm chi tiết:

Nhiên liệu hóa thạch là nguồn năng lượng từ các tàn dư hữu cơ của sinh vật đã bị chôn vùi hàng triệu năm trước đây. Trong cuộc sống hiện đại, nhiên liệu hóa thạch đã đóng vai trò quan trọng trong nền công nghiệp toàn cầu. Than, dầu mỏ và khí tự nhiên là những nguồn chính cung cấp năng lượng cho các ngành công nghiệp như luyện kim, xi măng, hóa chất và giao thông vận tải. Chúng phục vụ nhiều mục đích như chiếu sáng, sưởi ấm, nấu nướng và di chuyển.

Tuy nhiên, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch đồng thời gây ra hậu quả đáng kể đối với môi trường. Quá trình đốt cháy chúng sinh ra một lượng lớn khí thải gồm carbon dioxide, carbon monoxide, các oxide của lưu huỳnh và nitrogen, gây tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe của con người.

I. KHÁI NIỆM VỀ NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH. NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH KHÍ METHANE

Câu hỏi 1: Em hãy cho biết: củi gỗ có phải là nhiên liệu hóa thạch không? Vì sao?

Bài làm chi tiết:

Củi gỗ không được tạo thành từ quá trình phân hủy các vi sinh vật bị chôn vùi cách đây hàng triệu năm nên đây không phải là nhiên liệu hóa thạch.

Câu hỏi 2: Em hãy tìm hiểu và cho biết ở nước ta, nhiên liệu hóa thạch tập trung nhiều tại các khu vực nào. 

Bài làm chi tiết:

Tại Việt Nam, nhiên liệu hóa thạch tập trung ở các khu vực như Quảng Ninh, Thanh Hóa, Nghệ An, Vũng Tàu, Đồng Tháp,…

Câu hỏi 3: Các nhiên liệu hóa thạch có nguồn gốc hình thành là tự nhiên hay nhân tạo? Các nguồn nhiên liệu hóa thạch có phải vô tận không?

Bài làm chi tiết:

Các nhiên liệu hóa thạch có nguồn gốc hình thành từ tự nhiên, chúng được tạo thành qua quá trình phân hủy và biến đổi của các vi sinh vật và cơ thể hữu cơ được chôn vùi trong lòng đất hàng triệu năm. Tuy nhiên, quá trình tạo ra các loại nhiên liệu hóa thạch mất rất nhiều thời gian và không xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn.

Tuy các nguồn nhiên liệu hóa thạch được hình thành từ tự nhiên nhưng chúng không phải là nguồn vô tận. Do quá trình hình thành của chúng mất hàng triệu năm và tốc độ tiêu thụ hiện nay nhanh hơn nhiều so với tốc độ tạo ra, nên chúng được coi là có hạn.

II. KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH

Hoạt động 1: Dựa vào số liệu ở Bảng 35.1, hãy vẽ đồ thị sản lượng khai thác dầu thô của thế giới theo thời gian (năm). Từ đó rút ra nhận xét về tốc độ gia tăng khai thác dầu thô mỗi năm.

Bảng 35.1. Sản lượng khai thác dầu thô của thế giới từ năm 1988 đến năm 2016

Bài làm chi tiết:

Đồ thị sản lượng khai thác dầu thô của thế giới từ năm 1988 đến năm 2016

Nhận xét: 

Tốc độ khai thác dầu thô của thế giới tăng dần theo từng năm. Năm 2016 sản lượng khai thác dầu thô gấp 1,49 lần so với năm 1988.

Hoạt động 2: Em hãy tìm hiểu thông tin trên sách, báo, internet,… thảo luận với các bạn trong lớp và viết báo cáo về thực trạng khai thác nhiên liệu hóa thạch ở Việt Nam: địa điểm khai thác, sản lượng và các lợi ích của việc sử dụng nguồn tài nguyên này.

Bài làm chi tiết:

Báo cáo về hiện trạng khai thác nhiên liệu hóa thạch tại Việt Nam:

Nguồn năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch, bao gồm than đá, dầu mỏ và khí tự nhiên, đóng vai trò không thể phủ nhận trong việc đảm bảo cung cấp năng lượng và thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của Việt Nam.

1. Vị trí khai thác:

• Than đá: Các tỉnh chính thức hoạt động khai thác than đá bao gồm Quảng Ninh, Cao Bằng, Lạng Sơn và Thanh Hóa. Mỏ than Uông Bí và mỏ Cẩm Phả ở Quảng Ninh là hai mỏ lớn nhất và phát triển nhất trong số đó.
• Dầu mỏ: Khai thác chủ yếu tập trung ở các khu vực biển phía nam và tây nam, cụ thể là vùng lưu vực sông Cửu Long và vịnh Bắc Bộ. Các mỏ như Rạch Bà, Phước Vĩnh ở Vũng Tàu và mỏ Cửu Long ở Đồng Tháp là các trung tâm lớn.
• Khí tự nhiên: Vùng biển ngoài khơi phía sau nam và tây nam cũng như trong đồng bằng sông Cửu Long là nơi tập trung khai thác khí tự nhiên.

2. Sản lượng:

• Than đá: Ước tính 45 - 50 triệu tấn mỗi năm, trong đó Quảng Ninh đóng góp khoảng 90% tổng sản lượng.
• Dầu mỏ và khí tự nhiên: Sản lượng ước tính là 15 triệu tấn dầu mỗi năm và khoảng 10 tỷ mét khối khí tự nhiên mỗi năm.

3. Lợi ích: Nhiên liệu hóa thạch đóng vai trò không thể phủ nhận trong việc cung cấp năng lượng cho kinh tế và sản xuất, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của đất nước. Ngoài ra, hoạt động khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch còn tạo ra cơ hội việc làm, thu hút đầu tư và thúc đẩy phát triển kinh tế công nghiệp. Xuất khẩu một phần của nhiên liệu hóa thạch cũng đóng góp vào thương mại và là một nguồn thu nhập quan trọng.

Tóm lại, khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng và thúc đẩy phát triển kinh tế của Việt Nam. Tuy nhiên, việc quản lý và sử dụng nguồn tài nguyên này cần được tiến hành một cách bền vững để bảo vệ môi trường và đáp ứng nhu cầu cho tương lai.

Câu hỏi 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng đốt cháy ethylic alcohol, methane (CH₄), than (C).

Bài làm chi tiết:

PTHH:

C₂H₅OH + O₂  t°→  CO₂ + H₂O

CH₄ + O₂  t°→  CO₂ + H₂O

C + O₂  t°→  CO₂

Câu hỏi 2: Đốt cháy gỗ, than đá, dầu hỏa với cùng khối lượng, nhiên liệu nào giải phóng ra nhiều nhiệt nhất? Cho biết năng suất tỏa nhiệt (nhiệt lượng giải phóng khi đốt cháy 1 gam chất) của các nhiên liệu đó như sau:

- Gỗ: khoảng 15 – 20 kJ/g.

- Than đá: khoảng 20 – 30 kJ/g.

- Dầu hỏa: khoảng 42 – 45 kJ/g.

Bài làm chi tiết:

Vì năng suất tỏa nhiệt (nhiệt lượng giải phóng khi đốt cháy 1 gam chất): gỗ < than đá < dầu hỏa

=> Dầu hỏa giải phóng ra nhiều nhiệt nhất.

Hoạt động 3: Em hãy phân tích ý nghĩa của các việc làm theo gợi ý dưới đây và thuyết phục mọi người trong cộng đồng cùng thực hiện:

1. Đề xuất với gia đình một giải pháp để thay thế một phần năng lượng hóa thạch đang sử dụng.

2. Sử dụng các thiết bị tiết kiệm năng lượng; sử dụng lại đồ dùng hay phân loại để có thể tái chế đồ dùng bỏ đi.

3. Sử dụng phương tiện giao thông công cộng và xe điện.

4. Sử dụng nhiên liệu thân thiện với môi trường như sinh khối, xăng E5, biodiesel,…

Bài làm chi tiết:

Ý nghĩa của các việc làm:

1. Giảm sự phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch, giúp hạn chế lượng khí thải và ô nhiễm môi trường, đồng thời giảm biến đổi khí hậu.
2. Giảm lượng năng lượng tiêu thụ và rác thải sinh hoạt, bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên.
3. Giảm khí thải từ phương tiện cá nhân, cải thiện sức khỏe và giảm áp lực đối với môi trường.
4. Giảm khí thải từ phương tiện giao thông, giảm ô nhiễm không khí và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

Câu hỏi 3: Gia đình em và địa phương nơi em sinh sống đã có hoạt động gì để hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch?

Bài làm chi tiết:

Gia đình em và địa phương nơi em sinh sống đã có các hoạt động để hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch như:

• Ưu tiên sử dụng phương tiện giao thông công cộng, xe điện hoặc các phương tiện dùng nhiên liệu thân thiện như xăng E5 hoặc biodiesel.
• Đẩy mạnh việc áp dụng năng lượng tái tạo vào các hoạt động sinh hoạt hàng ngày.
• Sử dụng các thiết bị tiết kiệm năng lượng và tuân thủ việc tắt các thiết bị khi không sử dụng.
• Tuyên truyền nhằm nâng cao nhận thức của người dân về hậu quả tiêu cực của việc sử dụng quá nhiều nhiên liệu hóa thạch.

III. NGUỒN CARBON TỰ NHIÊN

Hoạt động 1: Quan sát Hình 35.2 và cho biết vai trò của carbon dioxide trong tự nhiên.

Bài làm chi tiết:

Carbon dioxide trong tự nhiên có vai trò duy trì sự cân bằng carbon trong hệ sinh thái và khí quyển của Trái Đất.

Câu hỏi 1: Nêu các dạng tồn tại của carbon tự nhiên ở dạng đơn chất, hợp chất vô cơ, hợp chất hữu cơ.

Bài làm chi tiết:

Trong tự nhiên, carbon có thể tồn tại ở các dạng:

• Đơn chất: than chì, kim cương.
• Hợp chất vô cơ: carbon dioxide, muối carbonate,…
• Hợp chất hữu cơ: hydrocarbon, carbohydrate, protein,…

Câu hỏi 2: Hãy liệt kê một số nguồn phát thải khí carbon dioxide vào khí quyển. Để giảm thiểu phát thải carbon dioxide vào khí quyển chúng ta cần phải làm gì?

Bài làm chi tiết:

Các nguồn phát thải khí carbon dioxide bao gồm phát thải từ nhiên liệu hóa thạch, hoạt động giao thông, công nghiệp, sản xuất và sự phân hủy trong nông nghiệp. Để giảm thiểu lượng carbon dioxide thải ra môi trường, chúng ta có thể thực hiện các biện pháp sau:

• Giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch và thúc đẩy sử dụng năng lượng tái tạo.
• Ưu tiên sử dụng phương tiện công cộng và xe điện để giảm phát thải từ giao thông.
• Tận dụng vật liệu tái chế để giảm lượng rác thải sinh ra.
• Tăng cường việc trồng cây xanh để hấp thụ carbon dioxide từ không khí.

Hoạt động 2: Trình bày bằng bài viết hoặc nói về chu trình của carbon trong tự nhiên.

Bài làm chi tiết:

Chu trình carbon trong tự nhiên là quá trình phức tạp, bao gồm sự di chuyển và trao đổi carbon giữa khí quyển, đại dương, đất đai và các hệ sinh thái. CO₂ đóng vai trò quan trọng trong duy trì sự cân bằng carbon trong hệ sinh thái và khí quyển của Trái Đất thông qua hai quá trình chính:

1. Phát thải carbon dưới dạng khí CO₂: CO₂ được thải ra khỏi khí quyển qua nhiều hoạt động như hô hấp của sinh vật, đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và cháy rừng.

2. Hấp thụ carbon dưới dạng khí CO₂: Cây xanh sử dụng CO₂ trong quá trình quang hợp để tạo ra các hợp chất hữu cơ. Các chất này sau đó được chuyển hóa thành hợp chất hữu cơ trong động vật khi chúng tiêu thụ thực vật. Khi thực vật và động vật chết và phân hủy, carbon trong chúng sẽ chuyển thành các hợp chất khác như muối carbonate, nhiên liệu hóa thạch. Ngoài ra, CO₂ cũng được hòa tan vào nước, biển, sông và hồ.

Hoạt động 3: Trình bảy về:

1. Bằng chứng của sự biến đổi khí hậu do việc gia tăng hiệu ứng nhà kính.

2. Nêu một số biện pháp giảm lượng khí thải carbon dioxide ở phạm vi trong nước và phạm vi toàn cầu.

3. Trên cơ sở một số hệ quả của sự ấm lên toàn cầu, hãy dự đoán về các tác động tiêu cực trước mắt và lâu dài nếu không có các biện pháp giảm thiểu sự phát thải khí nhà kính.

Bài làm chi tiết:

1. Khí CO2 và methane đóng vai trò chính trong việc gây ra hiệu ứng nhà kính trên Trái Đất. Trong thời đại công nghiệp, sự gia tăng của hai khí này trong không khí đã làm tăng nhiệt độ bề mặt Trái Đất, là biểu hiện rõ ràng của sự biến đổi khí hậu do hiệu ứng nhà kính.
2. Để giảm thiểu lượng khí CO2 thải ra, Việt Nam và các quốc gia khác đang thực hiện nhiều biện pháp như hạn chế sử dụng năng lượng hóa thạch, tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo, áp dụng công nghệ tiên tiến trong xử lý rác thải, và tăng cường trồng cây gây rừng cũng như phủ xanh đồi núi và cải tạo đất hoang.
3. Một số hậu quả của sự ấm lên toàn cầu bao gồm thời tiết cực đoan như cơn bão lớn, lũ lụt và hạn hán kéo dài, gây thiệt hại cho nông sản và mùa màng. Băng tan và nước biển dâng gây ra lở đất ven biển, ngập lụt đồng bằng, và ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân sống ở khu vực bờ biển. Sự acid hóa nước biển cũng gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sống của sinh vật biển, trong khi thảm thực vật bị co hẹp và tình trạng sa mạc hóa cũng gia tăng.

Câu hỏi 3: Hãy cho biết nguyên nhân của sự gia tăng hàm lượng carbon dioxide, methane trong khí quyển, dẫn tới sự tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu.

Bài làm chi tiết:

Nguyên nhân chủ yếu do hoạt động con người như đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, chặt phá rừng, quy trình xử lý rác thải không đúng cách.

Câu hỏi 4: Vì sao nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lại dẫn tới nước biển dâng? Hiện tượng này gây ra các tác hại gì?

Bài làm chi tiết:

Sự gia tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu đang dẫn đến hiện tượng nước biển dâng lên. Khi nhiệt độ trung bình tăng, băng và tuyết ở các vùng cực sẽ tan chảy, dẫn đến việc nước biển tăng cao. Hậu quả của hiện tượng này là giảm diện tích đất ven biển, xâm nhập mặn, tăng nguy cơ lũ lụt, và ảnh hưởng đến hệ sinh thái cũng như đời sống của những người dân sinh sống gần bờ biển.