3.4 二氧化碳(原卷版)

3.4二氧化碳

【思维导图】

【知识点全掌握】

一、二氧化碳

1、物理性质：二氧化碳在常温下是无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水。固态二氧化碳叫

“干冰”，可作为致冷剂。

2、化学性质

(1)通常情况下二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧

(2)二氧化碳不能供给呼吸。

(3)二氧化碳能跟水反应生成碳酸。（碳酸具有酸性，能使紫色石蕊试液变红色）CO2+H2O=H2CO3

碳酸不稳定，受热会分解：H2CO3CO2↑+H2O

(4)二氧化碳能跟澄清石灰水反应，生成白色的碳酸钙沉淀，从而使澄清石灰水变浑浊。

CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O（利用这一反应可以检验二氧化碳。）

(5)与氢氧化钠反应，生成无色透明溶液，（利用这一反应可以吸收二氧化碳）2NaOH+CO2==

Na2CO3+H2O

3、制取原理：利用碳酸钙（石灰石或大理石的主要成分）和稀盐酸反应：

CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑

4、应用：植物光合作用的原料、灭火的良好材料

二、二氧化碳的制取

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1、药品及反应原理

药品：石灰石（或大理石）和稀盐酸

原理：CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑

2、收集方法：向上排空气法，原因是二氧化碳密度比空气略大。不适合用排水法收集，但不是说一

定不能用排水法收集

3、验满：用燃着的木条放在瓶口看是否熄灭。

4、注意：实验室制取CO2不能用硫酸替代盐酸！原因会生成CaSO4微溶物阻碍继续反应。

高温

5、二氧化碳的工业制法：高温煅烧石灰石CaCO3CaOCO2

三、制取气体发生装置的选择

主要考虑反应物的状态和反应时是否需要加热等因素。

粉状固液反应不加热块状固液反应不加热

装置固体间反应加热型

型型

装置示意

图

适用气体O2CO2、O2CO2

①试管口应稍向下倾斜，防止产①长颈漏斗的下端管

①将块状固体置于多

生的水蒸气在管口冷凝后倒流引口应伸入液面以下

孔隔板上方

起试管破裂②加入的液体反应物

②液体从长颈漏斗中

注意事项②铁夹应夹在距试管口1/3处(如酸)要适当

加入至浸没固体即可

③橡胶塞上的导管伸入试管里面③将长颈漏斗换成分

③该装置的优点是随

不能太长，否则会妨碍气体的导液漏斗可以控制反应

开随制，随关随停

出速率

四、制取气体收集装置的选择

主要考虑气体的溶解性、密度、是否有毒性、能否与空气中的成分发生化学反应等因素。

气球集气

装置类型排水(液)法向上排空气法向下排空气法

法

装置示意

图

不溶于水(液体)的气密度小于空气的气

适用范围密度大于空气的气体所有气体

体体

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典型气体O2O2、CO2H2O2等

【例题精析】

[例题1]（2020•杭州）小金通过实验室制取和收集二氧化碳的方法获得了一瓶二氧化碳气体。接着

利用这瓶二氧化碳气体完成了图示实验，观察到蜡烛火焰自下而上依次熄灭。下列说法错误的

是（）

A．实验室制取二氧化碳的药品为块状大理石和稀硫酸

B．实验室可采用向上排空气法收集二氧化碳

C．图示实验可说明二氧化碳密度比空气大

D．图示实验可说明二氧化碳不支持蜡烛的燃烧

[例题2]（2019•台州）如图，集气瓶中充满二氧化碳，大烧杯中燃着2支高低不等的蜡烛，实验时

打开止水夹，移开玻璃片。下列说法正确的是（）

A．将观察到高的蜡烛先熄灭

B．不移开玻璃片，实验现象更明显

C．蜡烛会熄灭，是因为二氧化碳降低了蜡烛的着火点

D．去掉烧杯中的1支蜡烛，也能得出同样的实验结论

[例题3]（2022•绍兴）科学是一门以实验为基础的学科，以下是实验室制取、收集、测量气体体积

的常用装置。

（1）实验室制取二氧化碳的发生装置可以选择（填字母）。

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（2）检查装置B气密性的方法是：先关闭止水夹，然后。

（3）若用装置C测反应生成的二氧化碳体积，测得的体积比理论值小，原因可能是二氧化碳具

有的性质。

[例题4]（2022•舟山）在学习二氧化碳性质时，小舟进行如下探究：

【制取气体】用石灰石和稀盐酸作为原料制取二氧化碳气体，收集时要得到平稳的气流，应选择

图甲中的（填字母）作为发生装置。

【探究性质】用图乙装置完成二氧化碳性质的探究后，小舟还想用该装置来验证氧气的密度大于

空气密度的性质。若他将氧气倒入装有两支带火星的蜡烛的烧杯中（如图丙），预期观察到的现

象是。

[例题5]（2022•舟山）我国政府承诺在2060年前实现碳中和，为此，控制碳排放和增加碳吸收都

至关重要。研究发现，除了陆地植物固碳外，海洋也是重要的固碳之地，如图是海洋吸收二氧

化碳的三种方式。

（1）自然溶解：大气中的二氧化碳能不断地溶解到海水中。研究表明，海水温度越低，单位体

积溶解的二氧化碳越多。一年四季中，单位体积海水中溶解二氧化碳最多的是季。

（2）植物固碳：近海滩涂上的红树林、海洋浮游植物等通过光合作用吸收二氧化碳，最终这些

碳元素随着植物残体沉积到海底。植物固碳只能发生在海洋的浅层，超过一定深度不能发生，其

原因是。

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（3）碳酸盐泵：贝壳类、珊瑚等海洋生物将碳元素以碳酸钙的形式沉积起来。某地贝壳堤储存

了约4亿吨贝壳，其中95%为碳酸钙，则该地贝壳堤固定了多少亿吨碳元素？

[例题6]（2021•浙江）目前，全球平均气温较工业化前已上升了1.1℃，其主要原因是自然界中的

碳平衡被破坏。2020年9月22日，我国政府承诺：中国将力争于2030年前实现CO2排放达到

峰值，2060年前实现碳中和，即通过各种方式抵消排放的CO2量，重新实现碳平衡，如图是碳

循环和碳中和策略的示意图。

（1）人类进入工业化社会后，化石燃料的大量使用是碳平衡被破坏的主要原因之一。对此可采

取的碳中和策略②有。

（2）要实现我国政府提出的目标，除图中策略外，还可用化学方法人工捕获，如将空气通入氢

氧化钾溶液反应生成碳酸钾和水。写出用氢氧化钾捕获CO2的化学方程式。

（3）2020年12月下旬，我国部分地区出现多年未遇的极寒天气，因此有人质疑：今年天气这么

冷，地球气温真的在上升吗？对于这样的质疑，你是否认同？并说明理由。

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【习题巩固】

一．选择题（共7小题）

1．二氧化碳是我们学习过的一种重要物质，以下关于二氧化碳的说法正确的是（）

A．人工降雨是利用二氧化碳的化学性质

B．二氧化碳难溶于水

C．二氧化碳的固体可以用作制冷剂

D．泡沫灭火器能喷射出大量二氧化碳和泡沫，适合扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器等火灾

2．下列有关二氧化碳的一些实验，不正确的是（）

A．制取B．收集

C．验满D．性质检验

3．2022冬奥会将绿色、低碳发挥到了新的高度。被称为“冰丝带”的国家速滑馆，也是冬奥会在

北京市区唯一新建场馆。“冰丝带”和五棵松体育中心等场馆选用了二氧化碳跨临界制冷系统，

冰面温差控制在0.5℃以内，碳排放量接近于零。文中说到“低碳”和“碳排放量接近于零”，两

处说的“碳”指的是（）

A．碳元素B．碳单质C．碳酸盐D．二氧化碳

4．二氧化碳是一种常见的物质，下列关于二氧化碳的说法正确的是（）

A．制取：实验室制取可用大理石和稀硫酸做原料

B．验满：把燃着的火柴放到集气瓶内，观察火柴是否熄灭

C．性质：有毒，不能燃烧，也不支持燃烧

D．用途：可做气体肥料，提高植物光合作用的强度

5．如图是研究二氧化碳性质的创新实验，①③为湿润的紫色石蕊试纸，②为干燥的紫色石蕊试纸。

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下列说法正确的是（）

A．装置A中滴加的稀盐酸可用稀硫酸代替，使实验现象更明显

B．装置B中能说明二氧化碳密度比空气大的现象是③比①先变红

C．装置中①③变红，②不变红是因为生成的CO2呈酸性，能使石蕊试纸变红色

D．装置C中点燃的蜡烛自上而下熄灭，说明CO2不支持燃烧

6．小黄在实验制取并收集了一瓶二氧化碳气体，他利用这瓶二氧化碳气体完成了图示实验。下列说

法正确的是（）

A．实验室制取二氧化碳的药品为块状大理石和稀硫酸

B．实验所用的二氧化碳气体可用向上排空气法收集

C．实验中蜡烛自上往下依次熄灭

D．蜡烛熄灭，是因为二氧化碳降低了蜡烛的温度

7．如图所示是自然界中一个简单的碳循环过程，对于该过程理解正确的是（）

A．有树叶掉落会导致大气中的二氧化碳明显增加

B．动植物的呼吸作用为地球大气提供了所有的二氧化碳

C．植物只能通过光合作用将大气中的碳元素转移到体内

D．植物体内的有机物只能通过自身的呼吸作用转化为二氧化碳

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二．填空题（共2小题）

8．做科学实验应提倡绿色环保。如图为某种“微型”实验装置，实验使用药品的量少，产生的废弃

物也少。用该仪器完成“制取并检验CO2”的实验只消耗了0.73克10%的盐酸。

（1）“微型塑料滴管”相当于（填字母）。

A．长颈漏斗

B．分液漏斗

C．细口瓶

D．量筒

（2）写出玻璃W管中B处发生的化学反应方程式是。

9．“碳捕捉技术”是通过一定的方法，将工业生产中产生的二氧化碳分离出来并加以利用，某校科

研小组的同学设计用氢氧化钠溶液来“捕捉”二氧化碳，其基本过程如下（部分条件及物质未标

出）。请回答下列有关问题：

（1）“捕捉室”中发生反应的化学方程式为：。

（2）在整个“捕捉”过程中，可以循环利用的物质是。

三．实验探究题（共5小题）

10．二氧化碳产生的速度不同，用途也会有所不同。例如灭火需要快速产生二氧化碳。某兴趣小组

利用秒表、石灰石、4%的稀盐酸等测量二氧化碳产生的速率，实验装置如图所示。

实验步骤如下：

①组装好实验器材；

②检查装置的气密性；

③在锥形瓶中加入2克石灰石，再向锥形瓶中加入50mL稀盐酸，立即关闭分液漏斗的活塞；

④记录？；

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⑤重复上述实验。

（1）步骤②中检查装置气密性的具体方法是。

（2）步骤④中“？”为。

（3）下列会引起所测的反应速率偏小的有。

A.锥形瓶内有二氧化碳残留

B.注射器内的活塞和筒壁存在摩擦

C.盐酸有挥发

D.二氧化碳可溶于水

11．二氧化碳在空气中的含量不多，但用途广泛。某小组同学为验证二氧化碳的性质和用途，进行

了下列实验。

（1）利用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，若要产生平稳的气流，顺利完成实验，应选择装

置甲还是装置乙，说明理由；若你选择的装置与丙装置相连，当观察到蜡烛自下而上熄

灭时，可以验证二氧化碳具有的性质是。

（2）如图丁所示实验：观察到蜡烛自下而上熄灭；如果改变二氧化碳的倾倒方向，如图戊所示

实验：观察到蜡烛自上而下熄灭。这两个截然相反的实验现象，能否反映出二氧化碳相同的性

质。

（3）为验证碳酸饮料（汽水）中含有二氧化碳气体。小明同学利用如图己所示的装置进行实验：

打开汽水瓶盖，立即塞上带导管的橡皮塞，将导管的另一端伸入装有少量紫色石蕊试液的试管中，

观察到试管内紫色石蕊试液变成了红色，该同学得出结论：该汽水中含有二氧化碳。

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【反思评价】该小组同学中有同学对小明同学的实验提出了质疑：认为小明同学的实验不严密，

汽水中含有柠檬酸，可能是该汽水中的柠檬酸随气体气流进入试管，而引起紫色石蕊试液的变色。

【继续实验】针对提出的质疑该小组同学继续开展下列活动；

①查阅资料：柠檬酸为无色晶体，易溶于水和酒精；常温下稳定，熔点153℃，熔化后、沸腾前

分解，分解温度约为175℃；柠檬、柑橘中含有柠檬酸。

②小明同学在自己实验的基础上，未增加任何试剂，接着进行了一步简单的实验操作，确认了不

是因为柠檬酸引起紫色石蕊试液变色。该操作的名称以及观察到的实验现象是。

12．小科对教材中“探究二氧化碳性质”的相关实验装置进行了如图的改进。当小科通入二氧化碳

一段时间后，可观察到：

（1）试管A内溶液的颜色呈色，

（2）试管B处的澄清石灰水变浑浊，反应的文字表达式是，

（3）烧杯C中（选项“上面”或“下面”）的蜡烛先熄灭，说明二氧化碳具有的物理性

质是。

13．小王对教材中“实验室制取CO2时，选用石灰石（或称大理石）和稀盐酸为原料，一般不选用

稀硫酸”这一句话产生了疑惑。于是提出了问题：实验室制取CO2在何种情况下可使用稀硫酸？

（1）一般不能使用石灰石与稀硫酸制取二氧化碳的原因是。

（2）安装如图实验装置并检查气密性后，使一定浓度（适当）的稀盐酸、稀硫酸分别在装置甲

中与等质量的CaCO3粉末反应，装置乙、丙的作用是测量CO2的体积，装置乙中的液体应该具

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有的性质。

（3）在相同条件下测得（2）中实验产生的CO2体积（V）与反应时间（t）的关系如图丁所示。

实验结果：0～300s内，反应Ⅰ比反应Ⅱ生成CO2的速率（选填“快”或“慢”），但差

距不大。

（4）根据实验结果得出结论：实验室可用稀硫酸和碳酸钙粉末反应制取二氧化碳。

14．如图甲是小潘同学设计的制取并收集二氧化碳的装置图，小王同学认为甲图设计有问题，于是

设计制取二氧化碳的装置（仪器的固定装置已经省略）如图乙所示。这个装置既可用于制取气体，

又可用于探究物质性质。

（1）如图甲所示，小潘同学设计的实验装置问题是：。

（2）用乙装置进行实验，实验开始后，关闭K2，打开K1，可观察到B中的现象为：。

（3）C中的蜡烛由下至上依次熄灭，说明二氧化碳具有的性质是：。

（4）实验开始后，关闭K1，打开K2，发现D中的澄清石灰水变浑浊，写出该反应方程式。

四．解答题（共3小题）

15．酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。将含酵母菌的葡萄糖液分为两等份，如图所示

分别装入甲、乙两个相同的烧瓶中，用带有导管的瓶塞塞紧，导管分别通入澄清石灰水中，并定

时向甲烧瓶内通入氧气。根据酵母菌代谢方式的多样性推断。

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