化学人教版九上同步课堂讲义：6.3 二氧化碳和一氧化碳

课题3二氧化碳和一氧化碳一、学习目标1.认识二氧化碳和一氧化碳，知道二氧化碳和一氧化碳的物理化学性质和用途。2.利用实验的方式理解掌握二氧化碳、一氧化碳的性质。3.理解CO的还原性和可燃性及其用途。二、重难点 重点：二氧化碳的化学性质、一氧化碳的毒性、还原性和可燃性难点：二氧化碳与水和石灰水的反应及一氧化碳的还原性三、考点精讲1.二氧化碳（1）物理性质常温下，二氧化碳是无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水。在加压或者降温的情况下，二氧化碳易变成无色液体或雪状固体，固体二氧化碳称为“干冰”。干冰升华吸收大量的热，因此可以用作制冷剂。（2）化学性质①二氧化碳既不能燃烧，也不支持燃烧现象：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭结论：a.二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧b.二氧化碳的密度比空气大②CO2与水反应生成碳酸现象及分析：（Ⅰ）纸花变红说明酸能使紫色石蕊变红（Ⅱ）（Ⅲ）纸花不变色，说明水和二氧化碳都不能使紫色石蕊变色（Ⅳ）纸花变红说明二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸具有酸性四组实验的对比说明了水和二氧化碳不使紫色石蕊变色，水和二氧化碳反应生成的酸使紫色石蕊变红，酸能使紫色石蕊变红。结论：二氧化碳与水反应生成碳酸，化学方程式为CO2+H2O=H2CO3（Ⅳ）纸花变红后用吹风机烘干，又变成了原来的紫色，说明碳酸不稳定，分解后二氧化碳逸出结论：碳酸很不稳定，容易分解生成二氧化碳和水，化学方程式为H2CO3=CO2↑+H2O③CO2与石灰水反应现象：澄清石灰水变浑浊（生成白色的碳酸钙沉淀）利用此性质，来检验二氧化碳气体化学方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O（3）二氧化碳的用途①常用于灭火②化工产品的原料③固体二氧化碳“干冰”用作食品保鲜、舞台云雾、人工降雨等④温室大棚中的气体肥料（4）温室效应①温室效应形成的主要原因：随着工农业生产的发展和人类生活水平的提高，煤、石油、天然气等化石燃料的需求不断增大，它们燃烧后放出大量的二氧化碳等温室气体；而由于一些天灾和乱砍滥伐，能吸收二氧化碳的大片森林和草原却在不断消失，从而导致碳氧循环不平衡，致使大气中二氧化碳等温室气体增多，地球表面温度上升。②温室效应的危害：a.气温上升，导致冰川融化，海平面上升，沿海城市会被淹没；b.地球表面的水分蒸发，使土地沙漠化，农业减产等。③防治措施：a.减少煤、石油等含碳矿物燃料的使用，更多利用清洁能如太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能等。b.大力植树造林，禁止乱砍滥伐，提倡种草种花增加绿化面积等。2.一氧化碳（1）物理性质通常状态下，一氧化碳是无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。（2）化学性质①可燃性纯净的一氧化碳在空气中安静地燃烧，发出蓝色的火焰。如果将内壁沾有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，石灰水变浑浊。点燃一氧化碳和氧气或空气的混合气体时容易发生爆炸，点燃前需要检验纯度。化学方程式为：2CO+O2点燃2CO2②还原性化学方程式为：CuO+CO△Cu+CO2实验中的一氧化碳需进行尾气处理，常用点燃的方法除去尾气中的CO③毒性一氧化碳有剧毒，能和血液中的血红蛋白结合，降低血红蛋白的输氧能力，严重时能使人死亡。（3）用途①气体燃料②冶炼金属典型例题1：下列关于二氧化碳与一氧化碳用途的说法，错误的是（）A．CO2可用于灭火 B．CO2可用作气体肥料 C．CO可用于人工降雨 D．CO可用作燃料【答案】C【解析】A、由于二氧化碳密度比空气大，既不能燃烧也不支持燃烧，所以可以用于灭火，正确；B、由于二氧化碳能够促进植物的光合作用，所以常作为气体肥料，正确；C、固体二氧化碳是干冰，升华后吸热，可用于人工降雨，CO无此性质与用途，错误；D、一氧化碳具有可燃性，可用作燃料，正确。典型例题2：按如图所示装置探究二氧化碳的性质并填空：（1）A中的实验现象说明CO2具有的化学性质是。（2）B中的现象是，写出反应的化学方程式。（3）C装置中干石蕊纸花不变色，湿石蕊纸花由紫色变红色的原因是。【答案】（1）不燃烧也不支持燃烧（2）澄清石灰水变浑浊CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O（3）二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使石蕊试纸变红色【解析】（1）蜡烛熄灭，说明氧气不燃烧也不支持燃烧；（2）二氧化碳通入澄清石灰水，会反应生成碳酸钙沉淀，所以看到的现象是澄清石灰水变浑浊；反应化学方程式为：CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O；（3）二氧化碳本身不能使干燥的石蕊纸花变色，但二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使石蕊试纸变红色。【巩固提升】1．下列关于碳及其氧化物的说法正确的是（）A．金刚石、石墨和C60的性质相似 B．CO2可以使干石蕊纸花变红 C．CO2灭火既利用了CO2的物理性质，又利用了其化学性质 D．CO与CuO反应，利用了CO的氧化性【答案】C【解析】A、金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但它们的原子排列方式不同，故化学性质相似但物理性质差异很大，错误；B、二氧化碳没有酸性，CO2不能使干燥的石蕊纸花变红，错误；C、二氧化碳的密度比空气大，不燃烧、也不支持燃烧，所以CO2可用于灭火，这既利用了它的物理性质也利用了它的化学性质，正确；D、CO与CuO反应，利用了CO的还原性，错误。2.木炭或燃气在氧气不足的情况下燃烧，容易产生CO气体，下列关于CO气体的叙述不正确的是（）A．CO气体可以用作燃料 B．在相对密闭的环境里，CO气体容易使人发生中毒 C．将CO和O2的混合气体通入NaOH溶液中，会生成Na2CO3和H2O D．高温下，CO气体可与Fe2O3等含铁氧化物反应生成Fe和CO2【答案】C【解析】A、CO能燃烧，可以做燃料，正确；B、CO能和血红蛋白结合，使人体中毒，正确；C、CO和O2的混合气体通入NaOH溶液中，两者和NaOH溶液都不反应，错误；D、CO具有还原性，可与Fe2O3等含铁氧化物反应生成Fe和CO2，正确。3.化学兴趣小组的同学模仿工业高炉炼铁原理，在如图1所示装置中用CO还原CuO制取金属Cu。（1）装置中气球的作用是。（2）实验开始前，需要先通一段时间CO，然后开始加热，当观察到澄清石灰水的现象，说明CO与CuO已经发生反应。（3）为确定反应的最佳温度，兴趣小组利用原位X射线粉末衍射仪来测定不同温度下反应4小时后的固体物质成分，实验结果如图2所示（该图谱可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同），据图回答下列问题：①400℃时，反应的固体产物中含有Cu和。②500℃时，该反应的化学方程式为。③用CO还原CuO制取纯净的Cu，反应温度至少要控制在℃以上。【答案】（1）收集一氧化碳，防止造成空气污染（2）变浑浊（3）①Cu2O②CuO+CO500℃Cu+CO2③500【解析】（1）一氧化碳还原氧化铜后的尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，不能直接排放到空气，所以装置中气球的作用是收集一氧化碳，防止造成空气污染；（2）在高温的条件下，一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，所以实验开始前，需要先通一段时间CO，然后开始加热，当观察到澄清石灰水变浑浊的现象，说明CO与CuO已经发生反应；（3）①由图象可知，400℃时，反应的固体产物中含有Cu和Cu2O；②由图象可知，500℃时固体中只有铜，则该反应是在加热的条件下，一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为CuO+CO500℃Cu+CO2；③由图象可知，用CO还原CuO制取纯净的Cu，反应温度至少要控制在500℃以上。【课后练习】1.关于二氧化碳的用途，下列说法错误的是（）A．灭火 B．生产汽水 C．气体肥料 D．供给呼吸【答案】D【解析】A、由于二氧化碳密度比空气大，既不能燃烧也不支持燃烧，所以可以用于灭火，正确；B、由于二氧化碳能与水反应生成碳酸，所以可以用来生产碳酸饮料，正确；C、由于二氧化碳能够促进植物的光合作用，所以常作为气体肥料，正确；D、氧气是供给呼吸，二氧化碳不能供给呼吸，错误。2.将CO2通入下列液体中，能产生白色沉淀的是（）A．水 B．稀硫酸 C．食盐水 D．澄清石灰水【答案】D【解析】A、二氧化碳既能溶于水又能与水发生反应，但二氧化碳与水反应生成碳酸，不能产生白色沉淀，错误；B、二氧化碳不能与稀硫酸反应，不能产生白色沉淀，错误；C、二氧化碳不能与食盐水反应，不能产生白色沉淀，错误；D、二氧化碳通入澄清石灰水生成不溶于水的碳酸钙而使澄清石灰水变浑浊，能产生白色沉淀，正确。3.在如图所示的有关实验中，只能证明CO2物理性质的是（）A.B.C.D.【答案】D【解析】A、盐酸与碳酸钙反应，生产的二氧化碳使右面的蜡烛由下到上依次熄灭，证明了二氧化碳密度比空气大，且不助燃不可燃的化学性质，错误；B、瓶子变瘪，澄清石灰水变浑浊，验证的是二氧化碳的化学性质，错误；C、二氧化碳与水反应生成碳酸，使紫色石蕊变红，验证了二氧化碳的化学性质，错误；D、二氧化碳倾倒后右端下沉，只能证明二氧化碳的密度比空气大，正确。4.下列关于CO2与CO的不同点比较错误的是（）A.组成：一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子B.性质：CO2能溶于水，水溶液呈酸性；CO难溶于水，但能燃烧C.用途：CO2可用于光合作用、灭火等；CO可作气体燃料，还可用于人工降雨D.危害：CO2会造成“温室效应”；CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒【答案】C【解析】A、由两者化学式的意义可知，一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子，正确；B、CO2能溶于水，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性；CO难溶于水，一氧化碳具有可燃性，能燃烧，正确；C、CO2可用于光合作用、灭火等，CO具有可燃性，可作气体燃料，具有还原性，还可用于冶炼金属，但CO不可用与人工降雨，错误；D、CO2排放过多会产生温室效应，增多会加剧“温室效应”，CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒，正确。5.用下图所示4个实验探究二氧化碳能否与水反应（实验中所用的纸花均用石蕊染成紫色并干燥），下列说法正确的是（）A.最终只有实验④中的紫色石蕊小花会变红B.实验④就能说明二氧化碳与水发生了反应C.在实验④中，若对比小花放入集气瓶前后的现象，可以不必做实验③D.由实验①④推断，实验④中有酸性物质【答案】D【解析】A、实验①中的醋酸和实验④生成的碳酸都能使紫色石蕊小花会变红，错误；B、只有实验④不能说明二氧化碳与水发生了反应，应是实验②③④对比才能说明二氧化碳与水发生了反应，错误；C、实验③不做不能说明二氧化碳能否使紫色石蕊小花会变红，错误；D、实验①中的醋酸能使紫色石蕊小花会变红，实验④紫色石蕊小花会变红说明生成了酸性物质，正确。6.我国“十四五”规划已经明确“2030年前实现碳达峰”的目标。碳达峰是指二氧化碳的排放达到峰值，不再增长。如图为自然界中CO2的循环图，图中箭头指向表示产生（排放）或消耗CO2的途径。回答下列问题：（1）途径①需要消耗空气中的。（2）途径②中，枯枝败叶中的纤维素[化学式为（C6H10O5）n]在微生物作用下彻底转化为CO2和H2O，该转化中消耗O2与产生的CO2分子个数比为。（3）途径④通过光合作用吸收CO2的量白天夜晚（填“大于”或“小于”）。（4）途径⑤消耗的化石燃料是（填“可”或“不可”）再生资。（5）降碳的一种途径是在合适的催化剂条件下，将二氧化碳与氢气反应使碳全部转化为乙烯（C2H4）、同时生成另一种化合物。请写出反应的化学方程式。（6）某年通过不同途径产生或消耗碳量的相对值如下表所示：途径①②③④⑤⑥⑦相对值0.66060121.85.59290据表可知，这一年大气中碳量增加了（用表中相对值计算）。为达成“2030年前实现碳达峰”的目标，下列措施不可行的是。A.开发新能B.植树造林C.禁止使用化石燃料进一步分析上表回答：人口增多是否是大气中碳量增加的主要因素，并说明理由。【答案】（1）氧气（2）1：1（3）大于（4）不可（5）2CO2+6H2催化剂QUOTEC2H4+4H2O（6）2.3C是，人口增多需要消耗更多的化石燃料，呼吸会产生二氧化碳【解析】（1）途径①是呼吸作用，需要消耗空气中的氧气；（2）纤维素[化学式为（C6H10O5）n]在微生物作用下与氧气反应彻底转化为CO2和H2O，化学方程式为（C6H10O5）n+6nO2微生物QUOTE6nCO2+5nH2O，所以该转化中消耗O2与产生的CO2分子个数比为6n：6n＝1：1；（3）光合作用需要太阳能，所以途径④通过光合作用吸收CO2的量白天大于夜晚；（4）化石能在短期内得不到补充，所以属于不可再生能；（5）在合适的催化剂条件下，将二氧化碳与氢气反应使碳全部转化为乙烯（C2H4）、同时生成另一种化合物——水，化学方程式为2CO2+6H2催化剂QUOTEC2H4+4H2O；（6）根据排放和吸收二氧化碳的量可知，这一年大气中碳量增加了：0.6+60+60+5.5+90﹣121.8﹣92＝2.3；A.开发新能可以减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，可行；B.植树造林可以增加二氧化碳的吸收，降低二氧化碳的含量，可行；C.化石燃料是当前人类获取能量的主要来，不能禁止使用化石燃料，不可行；由表格数据可知，人口增多需要消耗更多的化石燃料，呼吸会产生二氧化碳，因此人口增多是大气中碳量增加的主要因素。7.某学习小组设计如下实验验证CO2的性质。操作步骤：用3个250mL的烧瓶收集满CO2进行实验。如图一所示，同时迅速将注射器内液体全部注入各自烧瓶中，关闭活塞；一段时间后，同时振荡三个烧瓶。得到如图二所示的烧瓶内压强与时间的关系曲线图。回答下列问题：（1）实验步骤中，曲线1、2、3中导致气压快速变小（如：cd段）的操作是。（2）曲线2对应发生反应的化学方程式为。（3）根据图二所示，可以得出的结论是（填序号）。A．1体积水中溶解CO2的量约为1体积B．CO2能与水发生反应生成碳酸C．CO2能与NaOH溶液发生反应D．40%NaOH溶液比澄清石灰水更适合用于吸收CO2【答案】（1）振荡烧瓶（2）CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O（3）ACD【解析】（1）cd段二氧化碳溶于水造成压强减小，通过振荡烧瓶，增加液体与气体接触，增加溶解度；（2）氢氧化钙溶解度小，溶解的氢氧化钙较少，所以反应后压强减小的少，因此曲线2是二氧化碳溶解在澄清石灰水中的数据，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，书写化学方程式注意配平及沉淀符号；（3）A．曲线1反应前后压强基本不变，说明加入水的体积溶解相等体积的气体，因此压强不变，相当于1体积水溶解1体积二氧化碳，正确；B．二氧化碳与水是否发生反应，无法证明，只能证明加入水的体积消耗了等体积的二氧化碳，是反应还是溶解，无法判断，错误；C．曲线1和曲线3压缩下降不同，说明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应，正确；D．图三知识压强变化数据，40%NaOH溶液比澄清石灰水更适合用于吸收CO2，正确。8．同学们对“二氧化碳溶于水是否与水反应”进行实验探究。请参与探究并回答下列问题。【探究目的】二氧化碳溶于水是否与水反应【探究思路】（1）判断物质间是否发生化学反应的根本依据是，观察到的可以作为判断依据的宏观实验现象有；（2）CO2溶于水无明显现象，（填“能”或“不能”）用观察的方法判断是否发生反应；（3）“实验”的方法探究物质间是否反应的实验设计依据是：生成物和反应物的性质差异。【提出猜想】猜想一：二氧化碳溶于水不与水反应；猜想二：。【实验设计】用四朵石蕊溶液染成紫色的干燥纸花设计如下实验：序号实验设计①向第一朵纸花喷稀醋酸②？③将第三朵纸花直接放入盛有二氧化碳的集气瓶中④将第四朵纸花喷水后放入盛有二氧化碳的集气瓶中（1）“实验设计①”中的稀醋酸还可用（填物质名称）代替；（2）“实验设计②”的具体内容是；（3）“实验设计③”的目的是。【进行实验】观察记录实验现象，进行实验探究。【实验结论】猜想二成立，支持猜想二成立的实验现象是。【反思交流】（1）实验探究“无明显实验现象时是否发生化学反应”的核心思路有（填字母序号）；A．设计对比实验B．控制实验条件C．获取事实证据D．逻辑推理判断（2）将稀盐酸加入氢氧化钠溶液中没有明显实验现象，判断两者混合是否发生化学反应的具体方法是（任写1条）。【答案】【探究思路】（1）是否生成新物质；生成沉淀、气体、颜色变化等（2）不能（3）【提出猜想】二氧化碳溶于水与水反应【实验设计】（1）稀硫酸（2）向第二朵纸花喷蒸馏水（3）检验二氧化碳是否能使纸花变色【实验结论】②③中纸花不变色，④中纸花变红色【反思交流】（1）ABCD（2）向盛有适量氢氧化钠溶液的试管中滴加酚酞溶液后分为等体积的两份，一份加入VmL稀盐酸，溶液由红色变无色，另一份加入VmL水仍为红色，证明两者发生了化学反应。【解析】【探究思路】（1）判断物质间是否发生化学反应的根本依据是否生成新物质，观察到的可以作为判断依据的宏观实验现象有生成沉淀、气体、颜色变化等。（2）CO2溶于水无明显现象，不能用观察的方法判断是否发生反应。（3）【提出猜想】猜想一：二氧化碳溶于水不与水反应；猜想二：二氧化碳溶于水与水反应。【实验设计】（1）“实验设计①”中的稀醋酸还可用稀硫酸代替。（2）“实验设计②”的具体内容是向第二朵纸花喷蒸馏水，检验水能否使纸花变色。（3）“实验设计③”的目的是检验二氧化碳是否能使纸花变色。【实验结论】猜想二成立，支持猜想二成立的实验现象是②③中纸花不变色，说明水、二氧化碳都不能使纸花变色，④中纸花变红色，说明二氧化碳和水反应生成的物质能使纸花变色。【反思交流】（1）实验探究“无明显实验现象时是否发生化学反应”的核心思路有设计对比实验、控制实验条件、获取事实证据、逻辑推理判断。（2）将稀盐酸加入氢氧化钠溶液中没有明显实验现象，判断两者混合是否发生化学反应的具体方法：向盛有适量氢氧化钠溶液的试管中滴加酚酞溶液后分为等体积的两份，一份加入VmL稀盐酸，溶液由红色变无色，说明氢氧化钠已经完全反应，另一份加入VmL水仍为红色，说明氢氧化钠没有反应，证明两者发生了化学反应。9．如图所示进行碳的氧化物的性质实验，请回答下列问题。（1）甲处的实验现象为，发生的化学反应方程式为。（2）乙装置的作用是防止液体倒吸，丙装置的作用是，发生的化学反应方程式为。【答案】（1）黑色粉末慢慢变成红色CO+CuO△Cu+CO2（2）收集一氧化碳，吸收二氧化碳CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2