二氧化碳的性质及制取

二氧化碳的性质及制取研习教材重难点▲教材知识研习知识点1二氧化碳在自然界中的循环1.大气中二氧化碳的产生途径：人和动植物的呼吸、矿物燃料的燃烧、动植物体腐烂等。大气中二氧化碳的消耗途径：植物的光合作用、被海洋中的浮游植物吸收。二氧化碳在自然界中的循环如图2-3-1所示：勉土物5ZM勉土物5ZM尚m图2-3-1）B.植物的呼吸作用D.含碳燃料的燃烧图2-3-2典例1二氧化碳占空气总体积％正常情况下能维持这个含量基本不变是因为自然界存在如图2-3-2）B.植物的呼吸作用D.含碳燃料的燃烧图2-3-2A.发展和和利用太阳能C.人和动物的呼吸【解析】二氧化碳的循环使二氧化碳在自然界中相对稳定，对生命活动非常重要，对循环的中的每一个环节都要掌握。由题中图示显示，A处应是消耗氧气，产生二氧化碳，B、C、D都符合这一要求。【答案】A知识点2二氧化碳的性质（重点）物理性质⑴通常状况下，二氧化碳是一种无色无味的气体。⑵标准状况下，二氧化碳的密度为1.977g/L，比空气大。⑶在通常情况下，二氧化碳能溶于水，1体积水中能溶解1体积的二氧化碳气体，增大气压会溶解得更多。升高温度，二氧化碳会溶解得少一些。打开“可乐”等饮料瓶时看到许多气泡从饮料中逸出，就是因为压强减小了，饮料中能溶解的二氧化碳减小了；喝“可乐”等饮料时会打嗝，就是因为喝下去的饮料温度升高，饮料中能溶解的二氧化碳减小了。化学性质⑴一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不能支持一般可燃物的燃烧，也不能供给呼吸。二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，可用二氧化碳灭火。二氧化碳不供给人呼吸，所以要进入一些可能含有较高浓度的二氧化碳气体的地方，应谨防二氧化碳含量过高使人窒息，可先进行灯火实验，如灯火燃烧不旺或熄灭可知二氧化碳含量较多，人就不宜进入。【领悟整合】①二氧化碳不能支持一般可燃物的燃烧，但不是所有物质，有些物质如金属镁能在二氧化碳中燃烧；

②二氧化碳不能供给呼吸，并不是说二氧化碳有毒。⑵二氧化碳与水反应。二氧化碳与水反应生成碳酸(h2co3),h2co3是一种弱酸，可使紫色的石蕊试液变红，且h2co3不稳定，常温或加热条件下，易分解为h2o和co2。因此二氧化碳通入紫色的石蕊试液中时，由于石蕊遇到生成的碳酸而变红；加热时，由于碳酸的分解，红色试液又恢复紫色。文字表达式如下：二氧化碳+二氧化碳+水一碳酸加热＞_.户碳酸二氧化碳+水co2h2oh2co3h2co3co2h2o【辨析•比较】①这里使紫色石蕊试液变红的不是二氧化碳，而是二氧化碳与水反应后生成的碳酸，我们不能说成"二氧化碳使紫色石蕊试液变红”。二氧化碳能溶于水和与水发生化学反应两者在本质上是有差异的，前者是二氧化碳的物理性质，后者是二氧化碳的化学性质，当然两者又有着密切的联系。这里的"变红”是碳酸使紫色的石蕊试液变红，不是石蕊试液使碳酸变红。⑶二氧化碳可以与石灰水反应(这也是二氧化碳气体的检验方法)。文字表达式：二氧化碳+氢氧化钙一碳酸钙+水CO2Ca(OH)2CaCO3H2O二氧化碳的检验方法：把气体通入澄清石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，说明气体就是二氧化碳气体。引申：①实验室久置的石灰水瓶内壁，会有一层白色物质，白色物质是什么？它是怎样形成的？白色物质是CaCO3，因为石灰水与空气接触，吸收其中的CO2发生如下反应：Ca(OH)2+CO2—CaCOJ+h2o因此，我们做完实验后，不能将盛石灰水的试剂瓶敞口放置，否则，石灰水会与二氧化碳反应而变质。【交流•研讨】石灰浆主要成分是Ca(OH)2,抹墙一段时间后会变硬变白，为什么？要使白灰浆抹的墙迅速变硬，通常在室内生一盆炭火，为什么墙壁反而会"冒汗”呢？石灰浆的主要成分是Ca(OH)2,可以与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，碳酸钙是白色固体物质并且较坚硬。炭火燃烧时生成大量二氧化碳，可以促进反应迅速进行，但同时又生成大量的水，所以看起来"冒汗”。典例2小红同学为探究二氧化碳与水反应的生成物，做了如下实验：将水倒入集满二氧化碳且质地较软的塑料瓶中，立即旋紧瓶盖，振荡；再取塑料瓶中液体少许，向试管中滴加紫色石蕊试液，观察到紫色石蕊试液变成了红色。为了探究是什么物质使紫色石蕊变红了，小红同学作了大胆猜想，并用石蕊溶液染成紫色的干燥的小花设计了下列四个实验方案来验证自己的猜想(如图2-3-3)(】】哦靴膨酸(Q)水H(】】哦靴膨酸(Q)水H⑴打捻就氏机化谖中(TV)哦水『枚A.：籁化碾顷猜想实验方案实验现象结论可能是co#使石蕊试液变红田紫色小花不变色II紫色小花不变色猜想错误可能是CO2和水发生反应的生成物使石蕊变红猜想正确⑵小红同学做了一个对比实验来确定CO2与水反应生成具有酸性的物质，此对实验方案是（填上图中的实验方案序号）【解析】实验I和II对比，说明稀醋酸使紫色石蕊变红，而水不能使紫色石蕊变色，田中说明二氧化碳不能使石蕊变红色，1和IV对比，说明二氧化碳与水反应生成的碳酸具有酸的性质。猜想实验方案实验现象结论猜想错误可能是水使石蕊试液变红W紫色小花变色【答案】⑴⑵Io知识点3二氧化碳的实验室制法（难点）1.反应原理:⑴药品：石灰石或大理石（主要成分都是碳酸钙）与稀盐酸。⑵反应的文字表达式为：碳酸钙+盐酸一氯化钙+水+二氧化碳CaCO3HClCaCl2H2OCO2⑶实验室制取二氧化碳的药品选用，还要注意以下几个问题：不能用浓盐酸。浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳气体中混有氯化氢气体，导致CO2不纯。不能用硫酸。虽然硫酸也能跟碳酸钙反应生成二氧化碳：H2SO4+CaCO3*CaSO4+H2O+CO2f；但由于产物硫酸钙微溶于水，形成的沉淀会附着在块状大理石或石灰石的表面，阻碍反应继续进行，所以实验室用大理石（或石灰石）制取二氧化碳时，一般都选用稀盐酸。③不用粉末状碳酸钙或碳酸钠固体，虽然NaCO+2HC123便于控制。2NaCl+H2O+CO2f，但此反应激烈，不2.实验装置：见图2-3-4所示任何实验装置的设计都是由反应物的状态、反应时所需的条件、反应过程和生成物的性质等方面的因素决定的。图2-3-4图2-3-5说明：上述装置中锥形瓶也可用大试管、广口瓶、烧瓶等来代替，长颈漏斗也可用分液漏斗代替，也可不用长颈漏斗。（如图2-3-5所示）3.实验步骤:⑴组：组装仪器，检查装置气密性。⑵装：装药品；先加固体大理石或石灰石，再加稀盐酸（或从长颈漏斗中加稀盐酸）。⑶收：收集气体⑷检：用燃着的木条伸进集气瓶中检验是否是CO2，用燃着的木条放在集气瓶瓶口验满。4.收集方法：用向上排空气法收集。（密度比空气大，能溶于水，不能用排水法）.5.验满：将燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），若火焰熄灭，说明巳满。【方法探究】⑴长颈漏斗的下端应插入液面以下形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；⑵反应器内的导管稍露出胶塞即可，不宜太长，否则不利于气体导出；⑶集气瓶内的导管应伸入到接近集气瓶底部，以便于排净空气。典例3下列关于二氧化碳的收集方法正确的是（）只能用排水法收集B.只能用向下排空气法收集C.只能用向上排空气法收集D•能用排水法或向上排空气法收集【解析】由于二氧化碳密度比空气大，所以可以用向上排空气法收集；而二氧化碳能溶于水且与水反应，所以不能用排水法收集。【答案】C典例4实验室里制取二氧化碳气体，有如图2-3-6所示的仪器可供选用日YJl1j'、X『X孔）』匕-M-w〕TOC\o"1-5"\h\zAHCDEF图2-3-6请你回答下列问题：⑴制取二氧化碳气体所需的药品是;⑵收集二氧化碳气体的方法是;⑶制取并收集二氧化碳气体所需的仪器是（用仪器的序号回答）;⑷检验二氧化碳气体是否收集满的方法是；⑸制取二氧化碳的文字表达式是。【解析】这是一道实验室制二氧化碳的基础题，考查了学生组合装置的能力。根据实验室制二氧化碳的原理、装置、及验满方法，我们很容易得到答案。【答案】⑴石灰石或大理石和稀盐酸；⑵向上排空气法；（3ACDE；⑷将燃着的木条放在集气瓶口；⑸碳酸钙+盐酸一氯化钙+水+二氧化碳探究解题新思路▲综合思维探究典例1（学科内综合题）下列是实验室常用的仪器：图2-3-10图2-3-11请回答下列问题：TOC\o"1-5"\h\z⑴图中仪器①的名称是，仪器④的名称是。⑵实验室用石灰石和盐酸制取二氧化碳的文字表达式：。⑶选用图2-3-10所示的仪器组装一套制取二氧化碳的发生装置（填编号）。⑷图2-3-11为某同学设计并进行的有关CO2性质的探究实验过程简图。请回答：该实验的实验目的是；该实验得到的结论是。【解析】这是实验室制二氧化碳及验证二氧化碳性质的一道综合题。解题时，我们首先要根据实验室制二氧化碳原理选择仪器组装装置，然后根据图2-3-11得该实验的目的和结论。【答案】⑴锥形瓶长颈漏斗⑵碳酸钙+盐酸一氯化钙+水+二氧化碳⑶①④⑤（或③⑥或①⑥或③④⑤）⑷①验证二氧化碳气体的密度比空气大（或比较二氧化碳气体和空气的密度大小）②二氧化碳密度比空气大【友情提醒】本题考查了二氧化碳的性质和实验室制法，从仪器到原理，再到装置。在选择仪器组装气体的制取装置时，要注意，题中提供仪器不一定都必须选择，要结合制取气体的原理和收集方法确定仪典例2（学科间渗透题）某研究性学习小组的同学欲利用下列装置（如图2-3-13所示）探究绿色植物呼吸作用过程中是否有二氧化碳气体产生，设计的探究实验过程如下：图2-3-13⑴假设：绿色植物在呼吸作用过程中有二氧化碳产生。⑵设计方案：使绿色植物在避光的黑暗处发生呼吸作用，检验呼吸过程中产生的气体。⑶查阅资料：绿色植物光合作用过程：二氧化碳+水一有机物+氧气（条件：光、叶绿体）绿色植物呼吸作用过程：有机物+氧气一二氧化碳+水（条件：酶存在）⑷实验：操作步骤简答①将各装置按图所示连接好并装入化学试齐hc中放入绿色植物A装置的作用是B装置的作用是C处玻璃罩不能透光的原因是②往A的导管口缓缓连续鼓入空气一段时间A装置中应观察到的现象是D装置应观察到的现象是，文字表达式为⑸结论与讨论：能表示这个探究实验获得成功的两个主要现象是和。如果该小组探究的结论不正确，原因是多方面的。请从实验条件控制上找可能的两个原因。一是;二是。【解析】A、B两个装置主要是为了除去空气中的二氧化碳和检验二氧化碳是否除净的作用，才能保证本实验的正确性。结论不正确的原因是多方面的，具有开放性，从实验的角度综合分析。【答案】⑷①除尽空气中二氧化碳等酸性气体②检验二氧化碳是否被除净保证绿色植物只发生呼吸作用或避免绿色植物发生光合作用出现浑浊二氧化碳+氢氧化钙-碳酸钙+水⑤变浑浊⑸①B中不出现浑浊D中出现浑浊②鼓入空气时间不够D中石灰水太少（C中绿色植物太少，C装置中的玻璃罩漏光；合理答案均可）

:变式•拓展聪聪同学收集了一些家庭装修时废弃的大理石碎片，并设|计了如图2-3-14所示的装置来制取二氧化碳，该装置能随时控制反|应的发生。请回答下列问题：I（1）大理石放在中，装置（a）中的反应的符号表达式为；（2）用装置（b）收集二氧化碳，验满时应把燃着的木条放在图2-3-14⑵图2-3-14⑵a。III|【答案】⑴小药瓶，CaCO3+HClCaCl2+H2O+CO『；i【解析】本题以家庭废弃物的利用为出发点研究化学问题，这是今后命题的新趋势之一。解题时II«要抓住“该装置能随时控制反应的发生”这一关键提示语，联系实验室制取CO2的简易装置，便可能得出应将大理石放在小塑料瓶中。用向上排空气法收集CO2气体的验满方法是把燃着的木条放在集气I瓶口，看火焰是否熄灭。▲中考思维碗二氧化碳的性质、制法是中考必考内容，主要有以下趋势：（1）二氧化碳性质的考查将密切联系生活生产实际，用途密切联系性质。如植物光合作用、温室效应的模拟试验等。对二氧化碳的性质探究也是热点之一，如二氧化碳与水反应的探究、石灰浆抹墙问题的探究。另外还有二氧化碳气体被吸收引起压强改变的综合探究、人体呼出的气体与空气组成的探究等。本考点主要以填空题、选择题、实验探究题的形式出现。（⑵二氧化碳的实验室制法在注重基础题的前提下，综合实验将是考查的热点，它将集气体的制备、除杂质、干燥、证明于一体，全面考查学生的综合实验能力。本考点主要以实验题的形式出现，分值在5分左右。典例3（2007•太原市）下列分别是实验室制取、收集、检验二氧化碳并验证其性质的装置图。其中有错误的是（）CaCO3和HClCaCO3和HCl图2-3-16【解析】根据二氧化碳的性质和制备，结合我们实验时的做法，我们可以看到A中的气体根本无法排出。【解析】【答案】A【考向指南】本题考查了二氧化碳的性质和实验室制法，虽然考查的知识点比较多，但难度不大；本题的亮点在考查方式，本题另用图片的形式考查了二氧化碳的知识，改变了以往以文字形式的方式。这样不仅要大家熟练的掌握二氧化碳的性质和实验室制法，还要大家会看图，且从图中找出错误的地方。而这种难度不大，但又不是直接考查知识的方式将会是今后中考的方向。

典例4（2007•广西柳州）实验室用来制备和收集气体的部分装置如图2-3-17所示:

图2-3-17⑴①用高锰酸钾制备氧气，选用的发生装置为（填序号）选用该装置的理由是使用该装置的注意事项之一是使用该装置还可完成的另一个实验的名称是（填序号）⑵①石灰石和稀盐酸反应制优2气体，选用的收集装置为.（填序号）能用该装置收集的气体必须具备的物理性质是要证明集气瓶内巳经集满二氧化碳气体，应该进行的操作和观察到的现象是;假若二氧化碳气体始终不能收集满，除装置漏气外，还可能的一种原因是;⑶请设计一个实验，证明在相同温度和压强下，二氧化碳气体的密度比空气的密度大，然后填写下列实验报告。实验步骤实验现象结论相同温度、相同压强下，二氧化碳的密度比空气的密度大【解析】实验室用加热高锰酸钾的方法制氧气，所选装置为“固+固加热”型装置，木炭粉还原氧化铜、碳酸氢铵受热分解等实验均可用此装置；二氧化碳的密度比空气大，且能溶于水，收集二氧化碳只能用向上排空气法；集气瓶内集满二氧化碳的标志是瓶口处也有二氧化碳存在，因此，可用一燃着的小木条放在集气瓶口，若木条火焰立刻熄灭，则证明集气瓶中巳经充满二氧化碳。若实验过程中反应物的量不足，也会导致二氧化碳气体集不满集气瓶。【答案】⑴①甲；②该装置适用于加热固体反应物制气体。高锰酸钾是固体，制备氧气时需要加热；③试管口要略向下倾斜（其他合理答案也可）；④碳酸氢铵受热分解（其他合理答案也可）；⑵①丙；②密度比空气大（写“比空气重”也行）③用一根燃着的小木条放在集气瓶口，若木条火焰立刻熄灭，则证明集气瓶中巳经充满二氧化碳；④反应物的量不足⑶实验步骤：在一个烧杯中放入一高一低两根蜡烛，将蜡烛点燃。再将二氧化碳气体沿着烧杯壁慢慢倒入。实验现象：低的蜡烛火焰先熄灭。（或实验步骤：做一个简易天平，在天平的两端各挂一个大纸袋并调整天平平衡，然后收集一大集气瓶的二氧化碳气体并倒入其中的一个纸袋中。实验现象：天平倾倒二氧化碳的一侧纸袋下沉。）【启发引申】加热高锰酸钾制氧气和实验室制二氧化碳的装置是初中化学中两种最常用的装置，利用初中已学的气体的制取方法进行问题分析是解答此类题的关键。对同类知识不仅要不断积累，还要及时归纳整理，寻找普遍规律。变式•拓展2.（20072.（2007•苏州）请根据图2-3-18回答下列问题。⑴仪器a的名称是.⑵写出锥形瓶内反应的文字表达式:⑶锥形瓶内的反应进行较长时间后，用燃着的火柴放在集气瓶口，火焰仍不熄灭的原因是|⑷如B图所示，将一瓶二氧化碳气体慢慢倒入放着蜡烛的烧杯中，发现上层蜡烛先熄灭，试解释|原因。。\⑸实验室一般用向上排空气法收集二氧化碳气体，试问能否用排水法收集到二氧化碳？请说明理!由。（巳知：通常状况下1L水大约能溶解1L二氧化碳气体）TOC\o"1-5"\h\zii；。i【答案】⑴长颈漏斗⑵碳酸钙+盐酸一氯化钙+水+二氧化碳III⑶长颈漏斗未伸入液面，造成气体逸出；⑷因上层燃着的蜡烛先接触倒入的二氧化碳；j⑸能。因为CO2溶解性有限，而且水中一般有一些空气中的二氧化碳溶解在里面。|【解析】本题是考查CO2的性质和实验制法的综合题。根据图和二氧化碳的性质我们可知，二氧i化碳能灭火，而B图中上层燃着的蜡烛先接触倒入的二氧化碳，所以先熄灭。⑸中设计了实际制备中III的问题，我们理论上认为一般不能用排水法收集二氧化碳气体，但实际上我们用的自来水中都含有了［二氧化碳气体（空气中二氧化碳气体溶解在内），所以我们可以用排水法来收集二氧化碳气体。优化考题新演练A组课堂达标训练TOC\o"1-5"\h\z（2007-上海）全球气候变暖正成为人类关注的环境问题，引起温室效应的主要气体是（）A、N2B、02C、H2OD、CO2（2007-太原）同时进行以下实验，蜡烛火焰最先熄灭的是（）图2-3-19下列变化中，属于化学变化的是（）A•工业上利用空气制氧气C.A•工业上利用空气制氧气C.植物光合作用B.春天冰雪融化D.干冰升华4（2006•兰州）郝颖同学在化学课上提出，可用澄清石灰水来检验人的气体是否是二氧化碳气体，就这一过程而言，属于科学探究环节中的（）A.建立假设B.收集证据C.设计实验D.做出结论5.鉴别空气、氧气和二氧化碳三种气体的最简单方法是（）A.用带火星的木条检验B.用燃着的木条检验C.用澄清石灰水检验D.先用带火星的木条再用澄清的石灰水下列对应关系错误的是（）..A.氧气——供人呼吸B.二氧化碳——造成酸雨C.氮气——作保护气D.稀有气体——做电光源扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器等火灾，不会留下任何痕迹而使物品损坏，最适宜的灭火器具是（）A,高压水枪液态二氧化碳灭火器

A,高压水枪干粉灭火器D.泡沫灭火器在通风不良的教室内上课，由于二氧化碳的含量高，同学们常会感觉面红耳赤，昏昏欲睡。怎样用最简单的方法收集一集气瓶教室内的空气，以便测定其中二氧化碳的含量？地球正在变暖，温室效应的影响越来越大，当前被科学家以为导致“温室效应”的主要原因是地球大气中CO2含量增多，若继续增大CO2含量，后果不堪设想。联合国气候变化框架公约《京都议定书》要求发达国家限制CO等温室气体的排放量，控制日趋严重的温室效应。2;自然界中能消耗CO2⑴空气中CO2的正常体积分数是;主要来源是;自然界中能消耗CO2⑵为减少大气中CO2的浓度，我们应提倡使用的能源有（）A风能、煤、电能B太阳能、煤、潮汐能C石油、核能、氢能D太阳能、风能、水能⑶为了减缓温室效应，我们都可以从身边做起，比如等。如图2-3-20所示是实验室制取和检验二氧化碳气体性质的实验装置图，请回答下列问题：⑴装置甲中装的药品是⑵若装置乙中装的是澄清石灰水，则反应会出现的现象TOC\o"1-5"\h\z是。⑶若丙中装的是紫色石蕊试液，则反应中会出现的现象图2-3-20，说明二氧化碳的物图2-3-20，说明二氧化碳的物⑷若装置丁中放置的是高低不同燃着的蜡烛，根据发生的现象理性质有，化学性质有。B组课外提升训练戏篇的聪的光会作用②我、动娜、植物的呼啜④1.6月5日是世界环境保护日。下列活动（如图2-3-21）对环境造成污染的是（11A爪③图2-3-21A.①②B.①③C.①④D.②④2.“雪碧”是一种无色的碳酸饮料，将少量“雪碧”滴入紫色石蕊试液中，然后再加热，溶液颜色变化是（A.C.3.A.B.C.D.4.）先变蓝色后变紫色先变无色后变红色（2007•苏州）下列有关二氧化碳说法正确的是（二氧化碳可由蜡烛在足量氧气中充分燃烧产生二氧化碳可用燃着的木条鉴定二氧化碳在实验室可以用块状石灰石和浓硫酸反应制备干冰用于制造舞台云雾是因为二氧化碳能溶于水图2-3-22中有关二氧化碳的实验中，只能证明二氧化碳物理性质的是（B.D.变红后颜色不再变化先变红色再变紫色）图2-3-225.饲养金鱼的人每天都需要用新鲜水换掉鱼缸中的旧水，但如果在缸内放置一些金鱼藻，则可以延长换水时间，其主要原因是（）金鱼藻可吸收水中污物D.金鱼藻可吸收金鱼排放出的CO2,并释放出氧气供金鱼需要的氧6.2007年“世界环境日”的主题是：“冰川消融，后果堪忧”，我国的主题为“污染减排与环境友好型社会”，下列与下列各题有关的说法错误的是（）C.气7.中科院广州化学研究所采用最新的纳米技术，成功地开发了“用二氧化碳制取全降解塑料”的新技术。下列说法错误的是（）A.该技术有助于减少"白色污染”B.该技术有助于缓解“温室效应”C.该技术开辟了利用二氧化碳的新途径D.全降解塑料