备战2022 浙教版科学 中考一轮复习 第31课时 空气、氧气、二氧化碳(二) 课件(共63张PPT)
文档属性
| 名称 | 备战2022 浙教版科学 中考一轮复习 第31课时 空气、氧气、二氧化碳(二) 课件(共63张PPT) |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2021-12-24 15:10:49 | ||
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文档简介
(共63张PPT)
第31课时 空气、氧气、二氧化碳(二)
考查二氧化碳的物理性质
例1 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，也得出同样的实验结能论
【解析】二氧化碳的密度比空气大，故低的蜡烛先熄灭；瓶中二氧化碳减少，气压变小，移开玻璃片，大气压会将二氧化碳压出，现象更明显；物质的着火点不能降低；用两支高低不等的蜡烛可以验证二氧化碳的密度比空气大，也能验证二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。由于二氧化碳是从集气瓶中向下“流”出，所以只用一支蜡烛，也能得出同样的实验结论。
1．小明用大小不同的玻璃罩罩在两组点燃的蜡烛上(如图甲)，观察发现A组实验高处烛焰先熄灭，B组实验低处烛焰先熄灭。为了探究玻璃罩中烛焰熄灭顺序不同的原因，小明以A组为研究对象进行了如下实验。
实验一：将6个盛有等量澄清石灰水的敞口容器固定在铁丝上，点燃蜡烛，立即用小玻璃罩罩上(如图乙)，分别记下各容器内石灰水变浑浊所需的时间。多次重复实验获得数据如表。
容器编号 1 2 3 4 5 6
平均时间/s 3.2 3.8 5.0 7.1 11.1 19.0
实验二：将3支温度计分别挂在小玻璃罩内不同位置(如图丙)，点燃蜡烛，一段时间后发现温度计①示数明显增大，温度计②③示数增大不明显。
(1)根据实验一的结果，推测A组实验高处烛焰先熄灭的原因是
_______________________________________________________
_______。
(2)实验二研究的问题是_________________________________
_______。
小玻璃罩中蜡烛燃烧产生热的二氧化碳上升，在顶部聚积并逐
渐下沉
小玻璃罩中蜡烛燃烧对周围空气温度
的影响
(3)结合本实验的研究结果，对B组实验现象做出简要解释：
_________________________________________________________
_________________________________________________________
____________________________________________________。
大玻璃罩中蜡烛燃烧时，产生热的二氧化碳上升，到一定高度后
冷却，由于二氧化碳的密度比空气大从周围下沉，导致玻璃罩底
部二氧化碳积聚并逐渐上升，所以B组实验低处烛焰先熄灭
考查二氧化碳与水反应
例2 为了探究二氧化碳能与水发生反应生成酸，小明设计了如下实验方案：
取四朵用石蕊试液染成紫色的干燥小花，按图中的步骤Ⅰ～Ⅳ依次进行实验，观察小花的颜色变化(资料：紫色石蕊试液遇酸变红色)。
(1)该方案中观察到纸花的颜色变化是：Ⅰ.纸花变红；Ⅱ.纸花
不变红；Ⅲ. ___________；Ⅳ. _________。
(2)步骤Ⅰ、Ⅱ两项说明了什么？
步骤Ⅰ说明： _______________；
步骤Ⅱ说明： _________________。
纸花不变红
纸花变红
酸能使石蕊变红
水不能使石蕊变红
(3)该同学进行四组对比实验的目的是什么？
_______________________________________。
(4)写出该实验中所发生反应的化学方程式：_______________。
(5)如果将Ⅳ中实验后的纸花拿出来用电吹风吹一下，会观察到
_____________________。
验证二氧化碳与水反应后生成了酸性物质
CO2＋H2O===H2CO3
纸花由红色变成紫色
【解析】二氧化碳的水溶液使紫色石蕊变色的原因，到底是二氧化碳还是二氧化碳与水作用的产物，这里通过严谨的实验设计进行探究，而不是将一种事实告诉学生。
步骤Ⅰ说明：酸能使石蕊变红；步骤Ⅱ说明：水不能使石蕊变红；步骤Ⅲ说明：二氧化碳不能使石蕊变红；步骤Ⅳ说明：二氧化碳与水作用的产物使石蕊变红。最终的生成物我们只能够说是生成了一种酸性物质，而不能直接描述为生成了“碳酸”。碳酸具有不稳定性，加热易分解，所以变色后的纸花受热又恢复到原来的颜色。
2．氯气(Cl2)是一种黄绿色气体，它可溶于水，得到黄绿色的氯
水。它易与氢氧化钠反应，不与硫酸反应。
(1)小明对氯气溶于水的过程中所发生的变化提出了两种假设：
假设1：氯气溶于水的过程中只有物理变化
假设2：氯气溶于水的过程中既有物理变化又有化学变化
小明向氯水中加入紫色石蕊试液，发现溶液先变红后褪色。由溶
液变红可知氯水显_____性，从而知道氯气溶于水的过程中发生了
化学变化。假设2成立。
酸
(2)小明对褪色现象产生了兴趣，查阅资料后了解到氯水有漂白性。氯水中有氯气分子，还有氯气与水反应得到的盐酸和次氯酸(HClO)。他对氯水的漂白性提出了3种假设：
A．盐酸有漂白性
B．氯气有漂白性
C．次氯酸有漂白性
经过认真思考，小明否定了假设A，请写出依据_____________
_______________________。
盐酸能使紫色
石蕊试液变红，且不褪色
实验室制备的氯气往往带有水蒸气和其他杂质。为了探究氯气是
否具有漂白性，必须要用纯净、干燥的氯气。
图甲是小明为了干燥氯气所设计的装置图。请在图甲中将广口
瓶中的导管画完整，并在图中的括号内写出试剂名称。最后，
将经过除杂后得到的干燥氯气通入装有有色布条的试管中(如图
乙)，布条颜色不变。得出结论： _________________。
氯气不具有漂白性
(3)次氯酸除了有漂白性外还有不稳定性。小明设计了一套装置，
收集到一试管次氯酸见光分解后生成的气体，将带火星的木条伸
入试管，发现木条复燃，说明分解产物中含有 _____。
氧气
考查二氧化碳的检验方法
例3 空腔果实内由于不发生光合作用，其中的气体可能与空气产生差异。某同学选择了一个熟透的葫芦，按下列方案进行研究。
(1)如图①所示，收集葫芦中气体采用的方法是_______。
排水法
(2)如图②所示，是用来测定葫芦中_______的含量。装置②集气瓶
中发生反应的化学方程式是 _________________。
(3)检验葫芦中有无CO2气体，应采用的方法是 _________________
___________________________________。
====
点燃
氧气
4P＋5O2 2P2O5
往葫芦中加入澄清
石灰水，振荡，观察石灰水是否变浑浊
【解析】(1)图①所示的气体收集方法是排水法。(2)图②所示原型取自教材中测定空气中氧气含量的实验，所以在此是测定葫芦中氧气的含量。(3)检验二氧化碳的最好方法是向容器中倒入澄清石灰水，观察是否变浑浊。如果用燃着的木条检验，那是利用二氧化碳不能支持燃烧的性质，就我们所知，氮气与二氧化碳一样也是无色无味不能支持燃烧的气体，所以不宜采用这种方法检验二氧化碳。
3．科学研究小组的同学在用一定浓度的硫酸溶液处理废金属材料(主要是生铁、镀锌铁皮)时，溶液发烫并闻到了刺激性气味，这种反常现象引起了同学们的思考。从组成物质的元素角度分析，他们猜测气体可能是SO2、CO、CO2、H2中的一种或几种。为了确定该气体的成分，他们进行了如下探究。
【查阅资料】
Ⅰ.SO2、CO2都能与碱溶液反应生成盐和水，CaSO3难溶于水；
Ⅱ.SO2能与酸性高锰酸钾溶液反应并使它褪色，上述其他气体不能。
【实验探究】
(1)甲同学为了验证处理废金属材料产生的气体中是否含有CO2，
把它直接通入澄清石灰水，并观察实验现象。乙同学认为甲同学
的做法不合理。请用化学方程式表示其原因：_______________
____________。
SO2＋Ca(OH)2===
CaSO3↓＋H2O
(2)同学们设计了一套合理的实验装置，如图所示(铁架台已略去)。请你从下列试剂中选择所需药品并完成实验(药品可重复选用)：澄清石灰水，氢氧化钠溶液，酸性高锰酸钾溶液，浓硫酸，无水硫酸铜，碱石灰(假设每步反应都是完全的)。
①写出E装置中试剂的名称或化学式：___________________。
②A、B两装置中的药品分别是_________________和___________。
③若观察到_______________________________________________
____________________现象，证明原气体中有H2无CO。
无水硫酸铜(或CuSO4)
酸性高锰酸钾溶液
澄清石灰水
D装置中黑色粉末变成红色，E中的无水硫酸铜变蓝，
F中的石灰水不变浑浊
考查二氧化碳与水、碱反应的性质
例4 在研究碱的性质时，向充满 CO2 的矿泉水瓶里加入少量Ca(OH)2溶液，拧紧瓶盖并振荡，瓶变瘪，但溶液中并未出现浑浊，那么Ca(OH)2 溶液是否与CO2反应呢？于是同学们进行了猜想和实验 ：
猜想一：Ca(OH)2溶液与CO2不反应，是CO2溶于水导致瓶内气压变小而变瘪。
猜想二：Ca(OH)2溶液与CO2反应，生成了可溶性物质。
实验 步骤与操作 实验现象与结果 结论
一 ①取2个相同的软塑料瓶，分别集满CO2 气体，编号为A、B 两瓶内气体无色透明、瓶子形状正常 Ca(OH)2溶液与CO2发生了反应
分别向A、B两瓶中加入等量的饱和Ca(OH)2溶液和 ，立即拧紧瓶盖并振荡 两瓶内液体未出现浑浊；两瓶均变瘪，A瓶变瘪程度更大
二 ①测出反应前Ca(OH)2溶液的pH 大于 7
②测出反应后 A 瓶内液体的pH 小于7
(1)将表中“？”处的内容补充完整：___________。
(2)能判断“Ca(OH)2溶液与CO2发生化学反应”的依据：_______
________________________________________________________
____________________________________。
蒸馏水或水
A、B两
瓶均变瘪且A瓶的变瘪程度更大[或者Ca(OH)2溶液与CO2混合后，
溶液pH变小；或者溶液由碱性变成酸性]
(3)查阅资料得知：A瓶中未出现浑浊是因为过量的CO2与H2O和
CaCO3反应生成可溶性的Ca(HCO3)2。有人提出，只要利用现有装置
和试剂，对实验一稍作补充或改进就能观察到浑浊现象，请简要
说明你的做法：_________________________________________
_______________________________________________________。
重新实验，将足量的饱和Ca(OH)2溶液加入集满
CO2的塑料瓶中(或者继续向A瓶内加入足量的饱和澄清石灰水)
【解析】(1)用控制变量和对照的方法去思考。一个是氢氧化钙溶液，另一个是等量的清水。(2)要从A、B两瓶产生的现象不同点进行比较：A瓶变瘪程度更大，说明二氧化碳与石灰水发生了反应；Ca(OH) 2溶液与 CO2混合后溶液由碱性变成酸性，说明氢氧化钙溶液中的氢氧根离子被反应掉了。(3)从题意可知，A瓶中未出现浑浊，是氢氧化钙过少造成的。所以重新实验，应该保证氢氧化钙足量。
4小丽利用底部有一小孔的大试管，装配成如图甲所示的一个制取CO2气体的装置。
(1)实验前，关闭止水夹，先将试管底部稍浸没在水中，再用双手
紧握试管，观察到___________________，则说明装置气密性良
好。
(2)小丽将CO2通入盛有NaOH溶液的试管中，观察不到明显现象。
那么CO2与NaOH是否发生反应？为此又做了实验：在集满CO2的软
塑料瓶(如图乙)中加入适量的NaOH溶液，盖紧瓶塞振荡，发现瓶
变瘪，于是认为CO2与NaOH发生了反应。小衢提出质疑，认为导致
软塑料瓶变瘪的原因还有可能是____________________________
__________。
试管底部有气泡逸出
二氧化碳溶于水(或二氧化碳能
与水反应)
(3)小科从变瘪的软塑料瓶中取出少量溶液置于试管中，滴入
___________________________________(填一种盐)溶液，观察
到有白色沉淀产生，就证明了CO2与NaOH的反应确实已经发生。
氯化钙(或氯化钡、硝酸钙、硝酸钡等)
考查二氧化碳的制取与计算的综合
例5 思维模型的建构既方便于问题的解决，又能促进深度学习，以下是小金同学对解决“气密性检查”类问题建构的思维模型：
(1)结合小金建构的思维模型，完成如图装置气密性检查
相关操作的问题：
操作一：往锥形瓶中加水至如图甲所示位置，从建
模的角度分析，该操作归属于上述思维模型中的
_______________；
操作二：往锥形瓶中加水后，接下来应该是从____(填“A”或“B”)管向瓶内吹气。
构建封闭体系
B
(2)如图乙是制取二氧化碳的装置，其气密性的检查方法是：
_______________________________________________________
_______________________________________。
关闭止水夹，往长颈漏斗中加入一定量水，若观察到漏斗中能
形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好
(3)收集二氧化碳气体，应选择下图中的____。(填字母)
A
(4)12.5克石灰石(碳酸钙的质量分数为80%，杂质不与酸反应)
中，加入足量的稀盐酸充分反应，可制得二氧化碳______克。
(5)用上述方法收集的二氧化碳中可能会有空气，请你设计一个
简单的实验来证明 ：_____________________________________
_________________________________________________________
_____________________________。
4.4
将集有二氧化碳的试管或集气瓶等容器倒
置在氢氧化钠溶液中，如观察到液体没有充满容器，则可认为收
集的气体中含有空气(画图也可)
【解析】(1)操作一：往锥形瓶中加水至如图甲所示位置，将长导管的下端密封，整套装置是一个封闭系统了，从建模的角度分析，该操作归属于上述思维模型中的构建封闭体系。操作二：往锥形瓶中加水后，接下来应该是从B管向瓶内吹气，若A管内能形成一段水柱，说明装置不漏气。(2)装置气密性的检查的基本思路就是制造气压差，再根据这种情况应该表现出的现象进行判断。使装置内的气压增大，要么通过加热，要么通过加压(既可以是加水，也可以是用针筒向装置内打气)。(4)第4小题是一个基本
计算，将有关不纯物的计算转化为纯净物的计算就可以了。(5)第5小题思想方法比较精妙，该题脱胎于空气中氧气体积分数测量的思想方法，要想办法将集气瓶中的二氧化碳吸收掉，减小的体积用可见的物质替换呈现出来，是一种转换思想。
例6 草酸固体熔点较低，受热熔化后，迅速分解生成水、一氧
化碳和二氧化碳。
(1)草酸(H2C2O4)中，氢、碳、氧原子的个数比为 ________。
(2)写出草酸受热分解的化学方程式： _____________________
_____。
(3)加热分解草酸固体，应选择图中的_____装置。
====
△
1∶1∶2
H2C2O4 H2O＋CO↑＋
CO2↑
丙
【解析】(1)草酸(H2C2O4)中，氢、碳、氧原子的个数比为：2∶2∶4＝1∶1∶2。(2)因为草酸固体熔点较低，受热熔化后，迅速分解生成水、一氧化碳和二氧化碳，所以草酸受热分解的化学方程式为：H2C2O4 H2O＋CO↑＋CO2↑。(3)甲：根据信息，草酸固体熔点低，加热易熔化，如试管口略向下倾斜则会流出试管，不能完成实验，所以甲不正确；乙：草酸在加热时有水生成，如果用乙装置，生成的水蒸气在试管口形成的水会倒流到试管中，所以乙不正确；丙：草酸的熔点较低，受热容易熔化，用丙装置加热草酸时熔融的草酸不会流出试管，试管口冷凝的水也不会倒流，适宜用来加热草酸，正确。
====
△
5．大理石是含杂质的碳酸钙，因具有美丽花纹而被广泛用于建筑物外墙、内壁的贴面和地面铺设。某同学想测出大理石样品中碳酸钙的含量，进行了如下实验和分析。
(1)取一定量的大理石样品置于图甲的发生装置中，用分液漏斗
向下滴加盐酸(杂质不参加反应)，产生的气体用含有碱性物质的
吸收装置充分吸收。分液漏斗中所加液体不选用硫酸，理由是
_________________________________________________________
_____________________________________________。
硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，它会包裏在大理石表
面，使酸溶液不能与大理石接触，从而使反应中止
(2)反应前，测得图甲中锥形瓶内物质的总质量和吸收装置的总质
量都为m克。实验后，根据实验数据绘制了图乙，曲线a、b分别表
示锥形瓶内物质的总质量和吸收装置的总质量随反应时间变化的
情况。根据曲线b计算出大理石样品中碳酸钙的质量为_____。
(3)请综合分析曲线a、b，计算出实验中所用盐酸的溶质质量分数
为 _______。
5g
18.25%
(4)计算后，同学们对上述实验进行了反思，认为装置需要进一步
改进，请写出你的一条改进方案：___________________________
__________________________________________________________
____________________________________________。
应该在发生装置与吸收装置之
间增加一个干燥装置(或在反应结束后向发生装置中再通入除去二
氧化碳的空气，使产生的二氧化碳能被完全吸收)
关注大气环境质量问题
例7 2021年3月，中央财经会议明确把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，争取在2060年前实现碳中和。“碳中和”是指在一定时间内产生的二氧化碳排放总量，通过二氧化碳去除手段来抵消掉这部分碳排放，达到“净零排放”的目的。
(1)二氧化碳是引起温室效应的主要气体，根据图甲回答支持这
一结论的信息是：_______________________________________
___________________________。
大气中二氧化碳浓度升高，全球平均气温也
升高，且趋势相同(合理即可)
(2)科学家已经研究出多种方式来实现二氧化碳的转化。
①浙江大学研发的“二氧化碳烟气微藻减排技术”，利用微型藻
类吸收二氧化碳实现固碳。微型藻类是_____(填“真核”或“原
核”)生物，该技术的本质是利用微藻的 _____作用实现固碳。
②固碳的另一种方法是将收集的二氧化碳和水混合后注入地下玄
武岩中，最终与岩石中的矿物质作用形成固态的石头碳酸盐。这
种固碳方式属于_______(填“物理”或“化学”)变化。
真核
光合
化学
③我国研发的“液态太阳燃料合成技术”(如图乙)，甲醇(CH3OH)
等液体燃料被形象地称为“液态阳光”。甲醇制取过程中能量转
化是太阳能→电能→_______能。
化学
甲醇合成时，若碳元素全部来自于二氧化碳，则制取10吨甲醇需
要消耗二氧化碳_______吨。(二氧化碳转化成甲醇的方程式为：
CO2＋3H2 CH3OH＋H2O)
======
一定条件
13.75
(3)交通领域的“以电代油”可以来实现“减碳”目标。图丙为某纯电动汽车与某燃油汽车的相关数据
请回答：
①与燃油汽车相比，纯电动汽车每行驶100km会向空气减少排放
_____kg的二氧化碳。(ρ汽油＝0.7×103kg/m3，结果精确到0.1)
②从获取电能的各种方式看，相对于燃煤发电，符合“减碳”理
念的是 _____________________________发电。
11.3
光伏(水力、风力等，合理即可)
【解析】(1)图甲中显示大气中二氧化碳浓度升高时，大气温度也在升高，可以说明二氧化碳是引起温室效应的主要气体。(2) ① 藻类具有成形的细胞核，属于真核生物；微藻能够通过光合作用吸收二氧化碳。② 二氧化碳、水与矿物质作用形成碳酸盐，有新物质的生成，因此该过程属于化学变化。③ 二氧化碳和氢气在一定条件下生成甲醇，其中涉及的能量转化是把太阳能最终转化为甲醇中的化学能储存。 设消耗CO2的质量为x。
6．碳元素是形成化合物种类最多的元素，含碳物质是中学化学
研究的重要内容。
(1)“低碳”倡导低能量、低消耗，主要是为了减少_________的
排放量。人类降低空气中二氧化碳含量的研究有两个方向：一
是： ___________________，二是： ___________________。
二氧化碳
减少二氧化碳的排放
增加二氧化碳的吸收
(2)
上表中的“温室效应指数”指以二氧化碳为相对标准，测定一定大气
压下每单位体积的气体所吸收的热量。表中展示了部分气体的数据，
据此可得出，水蒸气对全球温室效应的影响要比甲烷气体___。结合
实际分析，当前引起大气温室效应加剧的最主要气体是___。
物质 大气中的含量(体积百分比) 温室效应指数
H2O 1 0.1
CO2 0.03 1
CH4 2×10－4 30
CCl3F 2.8×10－8 21000
CCl2F2 4.8×10－8 25000
强
CO2
(3)二氧化碳是一种宝贵的资源。固定和利用二氧化碳的一个成功
范例是CO2和NH3在高温高压下，可以合成尿素[CO(NH2)2]，同时生成
水。该反应的化学方程式为______________________________。
(4)空气中CO2浓度的持续走高引起人们的高度重视。一些科学家认
为，人类不仅要努力减少CO2的排放，还要尽快想办法清除空气中过
多的CO2。为此，他们设想了一系列“捕捉”CO2的方法。
========
高温、高压
CO2＋2NH3 CO(NH2)2＋H2O
方法Ⅰ：一些科学家利用太阳能加热的反应器“捕捉”空气中的CO2，如图1所示。
步骤二中发生反应的化学方程式是 ____________________。
====
高温
CaCO3 CaO＋CO2↑
方法Ⅱ：另一些科学家利用NaOH溶液的喷淋“捕捉”空气中的CO2，如图2所示。
①NaOH的溶液喷成雾状是为了___________________________
_____________；
增加与二氧化碳的接触面积，
增强吸收效果
②如图2 a环节中，发生反应的化学方程式为 ___________
________________________________________。
评价：上述两种方法在化学原理上都是可行的，但在实际应用
中仍存在很多问题，例如：方法Ⅰ主要是受到地域和气候的限
制；方法Ⅱ主要是 _________。
CaO＋H2O===
Ca(OH)2，Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH
能耗太大
空气污染与保护
例8 高空臭氧是“地球卫士”，而近地面的臭氧会造成空气污染。舟山空气质量优良率一直位于全国前列，但由于氮氧化合物等在阳光照射下发生光化学反应也会产生臭氧污染。下列说法错误的是( )
A．臭氧和氧气的化学性质不同
B．臭氧是空气质量指数的污染物之一
C．大量汽车尾气排放会导致臭氧污染
D．佩戴口罩能有效阻挡臭氧的吸入
【解析】臭氧(O3)和氧气(O2)的分子构成和结构不同，不同物质的分子性质不同，所以臭氧和氧气的化学性质不同；目前计入空气污染指数的项目暂定为二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等；汽车排放的尾气中含有氮氧化合物，而氮氧化合物等在阳光照射下发生光化学反应也会产生臭氧污染；口罩只能阻挡颗粒状物质，不能有效阻挡臭氧的吸入。
7．能源和环境问题日益成为人们关注的焦点。
(1)化石燃料包括煤、_____和天然气等。过度使用既造成能源
危机，又导致环境污染。燃煤会影响环境，下列环境问题与燃
煤有直接关系的是______(填字母序号，下同)。
A．酸雨
B．温室效应
C．可吸入颗粒物增加
D．臭氧层破坏
石油
ABC
(2)2018年冬季北方地区出现大范围灰霾天气，据检测首要污染物
为PM2.5。下列关于PM2.5的说法或减少PM2.5的措施错误的是____。
A．PM2.5是指大气中直径超过2.5μm的颗粒物
B．控制城市汽车保有量
C．PM2.5专用口罩利用了活性炭的吸附性
D．冬季取暖用天然气替代燃煤
A
(3)目前，我国面临能源消费结构不合理、区域分布不均衡、利用
率不高等问题。下图是我国目前与十二五规划能源结构变化的对
比图，从图中可以看出，主要调整是_________________________
_________________________。
减少煤和石油的使用，增加
天然气和非化石能源的使用
第31课时 空气、氧气、二氧化碳(二)
考查二氧化碳的物理性质
例1 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，也得出同样的实验结能论
【解析】二氧化碳的密度比空气大，故低的蜡烛先熄灭；瓶中二氧化碳减少，气压变小，移开玻璃片，大气压会将二氧化碳压出，现象更明显；物质的着火点不能降低；用两支高低不等的蜡烛可以验证二氧化碳的密度比空气大，也能验证二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。由于二氧化碳是从集气瓶中向下“流”出，所以只用一支蜡烛，也能得出同样的实验结论。
1．小明用大小不同的玻璃罩罩在两组点燃的蜡烛上(如图甲)，观察发现A组实验高处烛焰先熄灭，B组实验低处烛焰先熄灭。为了探究玻璃罩中烛焰熄灭顺序不同的原因，小明以A组为研究对象进行了如下实验。
实验一：将6个盛有等量澄清石灰水的敞口容器固定在铁丝上，点燃蜡烛，立即用小玻璃罩罩上(如图乙)，分别记下各容器内石灰水变浑浊所需的时间。多次重复实验获得数据如表。
容器编号 1 2 3 4 5 6
平均时间/s 3.2 3.8 5.0 7.1 11.1 19.0
实验二：将3支温度计分别挂在小玻璃罩内不同位置(如图丙)，点燃蜡烛，一段时间后发现温度计①示数明显增大，温度计②③示数增大不明显。
(1)根据实验一的结果，推测A组实验高处烛焰先熄灭的原因是
_______________________________________________________
_______。
(2)实验二研究的问题是_________________________________
_______。
小玻璃罩中蜡烛燃烧产生热的二氧化碳上升，在顶部聚积并逐
渐下沉
小玻璃罩中蜡烛燃烧对周围空气温度
的影响
(3)结合本实验的研究结果，对B组实验现象做出简要解释：
_________________________________________________________
_________________________________________________________
____________________________________________________。
大玻璃罩中蜡烛燃烧时，产生热的二氧化碳上升，到一定高度后
冷却，由于二氧化碳的密度比空气大从周围下沉，导致玻璃罩底
部二氧化碳积聚并逐渐上升，所以B组实验低处烛焰先熄灭
考查二氧化碳与水反应
例2 为了探究二氧化碳能与水发生反应生成酸，小明设计了如下实验方案：
取四朵用石蕊试液染成紫色的干燥小花，按图中的步骤Ⅰ～Ⅳ依次进行实验，观察小花的颜色变化(资料：紫色石蕊试液遇酸变红色)。
(1)该方案中观察到纸花的颜色变化是：Ⅰ.纸花变红；Ⅱ.纸花
不变红；Ⅲ. ___________；Ⅳ. _________。
(2)步骤Ⅰ、Ⅱ两项说明了什么？
步骤Ⅰ说明： _______________；
步骤Ⅱ说明： _________________。
纸花不变红
纸花变红
酸能使石蕊变红
水不能使石蕊变红
(3)该同学进行四组对比实验的目的是什么？
_______________________________________。
(4)写出该实验中所发生反应的化学方程式：_______________。
(5)如果将Ⅳ中实验后的纸花拿出来用电吹风吹一下，会观察到
_____________________。
验证二氧化碳与水反应后生成了酸性物质
CO2＋H2O===H2CO3
纸花由红色变成紫色
【解析】二氧化碳的水溶液使紫色石蕊变色的原因，到底是二氧化碳还是二氧化碳与水作用的产物，这里通过严谨的实验设计进行探究，而不是将一种事实告诉学生。
步骤Ⅰ说明：酸能使石蕊变红；步骤Ⅱ说明：水不能使石蕊变红；步骤Ⅲ说明：二氧化碳不能使石蕊变红；步骤Ⅳ说明：二氧化碳与水作用的产物使石蕊变红。最终的生成物我们只能够说是生成了一种酸性物质，而不能直接描述为生成了“碳酸”。碳酸具有不稳定性，加热易分解，所以变色后的纸花受热又恢复到原来的颜色。
2．氯气(Cl2)是一种黄绿色气体，它可溶于水，得到黄绿色的氯
水。它易与氢氧化钠反应，不与硫酸反应。
(1)小明对氯气溶于水的过程中所发生的变化提出了两种假设：
假设1：氯气溶于水的过程中只有物理变化
假设2：氯气溶于水的过程中既有物理变化又有化学变化
小明向氯水中加入紫色石蕊试液，发现溶液先变红后褪色。由溶
液变红可知氯水显_____性，从而知道氯气溶于水的过程中发生了
化学变化。假设2成立。
酸
(2)小明对褪色现象产生了兴趣，查阅资料后了解到氯水有漂白性。氯水中有氯气分子，还有氯气与水反应得到的盐酸和次氯酸(HClO)。他对氯水的漂白性提出了3种假设：
A．盐酸有漂白性
B．氯气有漂白性
C．次氯酸有漂白性
经过认真思考，小明否定了假设A，请写出依据_____________
_______________________。
盐酸能使紫色
石蕊试液变红，且不褪色
实验室制备的氯气往往带有水蒸气和其他杂质。为了探究氯气是
否具有漂白性，必须要用纯净、干燥的氯气。
图甲是小明为了干燥氯气所设计的装置图。请在图甲中将广口
瓶中的导管画完整，并在图中的括号内写出试剂名称。最后，
将经过除杂后得到的干燥氯气通入装有有色布条的试管中(如图
乙)，布条颜色不变。得出结论： _________________。
氯气不具有漂白性
(3)次氯酸除了有漂白性外还有不稳定性。小明设计了一套装置，
收集到一试管次氯酸见光分解后生成的气体，将带火星的木条伸
入试管，发现木条复燃，说明分解产物中含有 _____。
氧气
考查二氧化碳的检验方法
例3 空腔果实内由于不发生光合作用，其中的气体可能与空气产生差异。某同学选择了一个熟透的葫芦，按下列方案进行研究。
(1)如图①所示，收集葫芦中气体采用的方法是_______。
排水法
(2)如图②所示，是用来测定葫芦中_______的含量。装置②集气瓶
中发生反应的化学方程式是 _________________。
(3)检验葫芦中有无CO2气体，应采用的方法是 _________________
___________________________________。
====
点燃
氧气
4P＋5O2 2P2O5
往葫芦中加入澄清
石灰水，振荡，观察石灰水是否变浑浊
【解析】(1)图①所示的气体收集方法是排水法。(2)图②所示原型取自教材中测定空气中氧气含量的实验，所以在此是测定葫芦中氧气的含量。(3)检验二氧化碳的最好方法是向容器中倒入澄清石灰水，观察是否变浑浊。如果用燃着的木条检验，那是利用二氧化碳不能支持燃烧的性质，就我们所知，氮气与二氧化碳一样也是无色无味不能支持燃烧的气体，所以不宜采用这种方法检验二氧化碳。
3．科学研究小组的同学在用一定浓度的硫酸溶液处理废金属材料(主要是生铁、镀锌铁皮)时，溶液发烫并闻到了刺激性气味，这种反常现象引起了同学们的思考。从组成物质的元素角度分析，他们猜测气体可能是SO2、CO、CO2、H2中的一种或几种。为了确定该气体的成分，他们进行了如下探究。
【查阅资料】
Ⅰ.SO2、CO2都能与碱溶液反应生成盐和水，CaSO3难溶于水；
Ⅱ.SO2能与酸性高锰酸钾溶液反应并使它褪色，上述其他气体不能。
【实验探究】
(1)甲同学为了验证处理废金属材料产生的气体中是否含有CO2，
把它直接通入澄清石灰水，并观察实验现象。乙同学认为甲同学
的做法不合理。请用化学方程式表示其原因：_______________
____________。
SO2＋Ca(OH)2===
CaSO3↓＋H2O
(2)同学们设计了一套合理的实验装置，如图所示(铁架台已略去)。请你从下列试剂中选择所需药品并完成实验(药品可重复选用)：澄清石灰水，氢氧化钠溶液，酸性高锰酸钾溶液，浓硫酸，无水硫酸铜，碱石灰(假设每步反应都是完全的)。
①写出E装置中试剂的名称或化学式：___________________。
②A、B两装置中的药品分别是_________________和___________。
③若观察到_______________________________________________
____________________现象，证明原气体中有H2无CO。
无水硫酸铜(或CuSO4)
酸性高锰酸钾溶液
澄清石灰水
D装置中黑色粉末变成红色，E中的无水硫酸铜变蓝，
F中的石灰水不变浑浊
考查二氧化碳与水、碱反应的性质
例4 在研究碱的性质时，向充满 CO2 的矿泉水瓶里加入少量Ca(OH)2溶液，拧紧瓶盖并振荡，瓶变瘪，但溶液中并未出现浑浊，那么Ca(OH)2 溶液是否与CO2反应呢？于是同学们进行了猜想和实验 ：
猜想一：Ca(OH)2溶液与CO2不反应，是CO2溶于水导致瓶内气压变小而变瘪。
猜想二：Ca(OH)2溶液与CO2反应，生成了可溶性物质。
实验 步骤与操作 实验现象与结果 结论
一 ①取2个相同的软塑料瓶，分别集满CO2 气体，编号为A、B 两瓶内气体无色透明、瓶子形状正常 Ca(OH)2溶液与CO2发生了反应
分别向A、B两瓶中加入等量的饱和Ca(OH)2溶液和 ，立即拧紧瓶盖并振荡 两瓶内液体未出现浑浊；两瓶均变瘪，A瓶变瘪程度更大
二 ①测出反应前Ca(OH)2溶液的pH 大于 7
②测出反应后 A 瓶内液体的pH 小于7
(1)将表中“？”处的内容补充完整：___________。
(2)能判断“Ca(OH)2溶液与CO2发生化学反应”的依据：_______
________________________________________________________
____________________________________。
蒸馏水或水
A、B两
瓶均变瘪且A瓶的变瘪程度更大[或者Ca(OH)2溶液与CO2混合后，
溶液pH变小；或者溶液由碱性变成酸性]
(3)查阅资料得知：A瓶中未出现浑浊是因为过量的CO2与H2O和
CaCO3反应生成可溶性的Ca(HCO3)2。有人提出，只要利用现有装置
和试剂，对实验一稍作补充或改进就能观察到浑浊现象，请简要
说明你的做法：_________________________________________
_______________________________________________________。
重新实验，将足量的饱和Ca(OH)2溶液加入集满
CO2的塑料瓶中(或者继续向A瓶内加入足量的饱和澄清石灰水)
【解析】(1)用控制变量和对照的方法去思考。一个是氢氧化钙溶液，另一个是等量的清水。(2)要从A、B两瓶产生的现象不同点进行比较：A瓶变瘪程度更大，说明二氧化碳与石灰水发生了反应；Ca(OH) 2溶液与 CO2混合后溶液由碱性变成酸性，说明氢氧化钙溶液中的氢氧根离子被反应掉了。(3)从题意可知，A瓶中未出现浑浊，是氢氧化钙过少造成的。所以重新实验，应该保证氢氧化钙足量。
4小丽利用底部有一小孔的大试管，装配成如图甲所示的一个制取CO2气体的装置。
(1)实验前，关闭止水夹，先将试管底部稍浸没在水中，再用双手
紧握试管，观察到___________________，则说明装置气密性良
好。
(2)小丽将CO2通入盛有NaOH溶液的试管中，观察不到明显现象。
那么CO2与NaOH是否发生反应？为此又做了实验：在集满CO2的软
塑料瓶(如图乙)中加入适量的NaOH溶液，盖紧瓶塞振荡，发现瓶
变瘪，于是认为CO2与NaOH发生了反应。小衢提出质疑，认为导致
软塑料瓶变瘪的原因还有可能是____________________________
__________。
试管底部有气泡逸出
二氧化碳溶于水(或二氧化碳能
与水反应)
(3)小科从变瘪的软塑料瓶中取出少量溶液置于试管中，滴入
___________________________________(填一种盐)溶液，观察
到有白色沉淀产生，就证明了CO2与NaOH的反应确实已经发生。
氯化钙(或氯化钡、硝酸钙、硝酸钡等)
考查二氧化碳的制取与计算的综合
例5 思维模型的建构既方便于问题的解决，又能促进深度学习，以下是小金同学对解决“气密性检查”类问题建构的思维模型：
(1)结合小金建构的思维模型，完成如图装置气密性检查
相关操作的问题：
操作一：往锥形瓶中加水至如图甲所示位置，从建
模的角度分析，该操作归属于上述思维模型中的
_______________；
操作二：往锥形瓶中加水后，接下来应该是从____(填“A”或“B”)管向瓶内吹气。
构建封闭体系
B
(2)如图乙是制取二氧化碳的装置，其气密性的检查方法是：
_______________________________________________________
_______________________________________。
关闭止水夹，往长颈漏斗中加入一定量水，若观察到漏斗中能
形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好
(3)收集二氧化碳气体，应选择下图中的____。(填字母)
A
(4)12.5克石灰石(碳酸钙的质量分数为80%，杂质不与酸反应)
中，加入足量的稀盐酸充分反应，可制得二氧化碳______克。
(5)用上述方法收集的二氧化碳中可能会有空气，请你设计一个
简单的实验来证明 ：_____________________________________
_________________________________________________________
_____________________________。
4.4
将集有二氧化碳的试管或集气瓶等容器倒
置在氢氧化钠溶液中，如观察到液体没有充满容器，则可认为收
集的气体中含有空气(画图也可)
【解析】(1)操作一：往锥形瓶中加水至如图甲所示位置，将长导管的下端密封，整套装置是一个封闭系统了，从建模的角度分析，该操作归属于上述思维模型中的构建封闭体系。操作二：往锥形瓶中加水后，接下来应该是从B管向瓶内吹气，若A管内能形成一段水柱，说明装置不漏气。(2)装置气密性的检查的基本思路就是制造气压差，再根据这种情况应该表现出的现象进行判断。使装置内的气压增大，要么通过加热，要么通过加压(既可以是加水，也可以是用针筒向装置内打气)。(4)第4小题是一个基本
计算，将有关不纯物的计算转化为纯净物的计算就可以了。(5)第5小题思想方法比较精妙，该题脱胎于空气中氧气体积分数测量的思想方法，要想办法将集气瓶中的二氧化碳吸收掉，减小的体积用可见的物质替换呈现出来，是一种转换思想。
例6 草酸固体熔点较低，受热熔化后，迅速分解生成水、一氧
化碳和二氧化碳。
(1)草酸(H2C2O4)中，氢、碳、氧原子的个数比为 ________。
(2)写出草酸受热分解的化学方程式： _____________________
_____。
(3)加热分解草酸固体，应选择图中的_____装置。
====
△
1∶1∶2
H2C2O4 H2O＋CO↑＋
CO2↑
丙
【解析】(1)草酸(H2C2O4)中，氢、碳、氧原子的个数比为：2∶2∶4＝1∶1∶2。(2)因为草酸固体熔点较低，受热熔化后，迅速分解生成水、一氧化碳和二氧化碳，所以草酸受热分解的化学方程式为：H2C2O4 H2O＋CO↑＋CO2↑。(3)甲：根据信息，草酸固体熔点低，加热易熔化，如试管口略向下倾斜则会流出试管，不能完成实验，所以甲不正确；乙：草酸在加热时有水生成，如果用乙装置，生成的水蒸气在试管口形成的水会倒流到试管中，所以乙不正确；丙：草酸的熔点较低，受热容易熔化，用丙装置加热草酸时熔融的草酸不会流出试管，试管口冷凝的水也不会倒流，适宜用来加热草酸，正确。
====
△
5．大理石是含杂质的碳酸钙，因具有美丽花纹而被广泛用于建筑物外墙、内壁的贴面和地面铺设。某同学想测出大理石样品中碳酸钙的含量，进行了如下实验和分析。
(1)取一定量的大理石样品置于图甲的发生装置中，用分液漏斗
向下滴加盐酸(杂质不参加反应)，产生的气体用含有碱性物质的
吸收装置充分吸收。分液漏斗中所加液体不选用硫酸，理由是
_________________________________________________________
_____________________________________________。
硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，它会包裏在大理石表
面，使酸溶液不能与大理石接触，从而使反应中止
(2)反应前，测得图甲中锥形瓶内物质的总质量和吸收装置的总质
量都为m克。实验后，根据实验数据绘制了图乙，曲线a、b分别表
示锥形瓶内物质的总质量和吸收装置的总质量随反应时间变化的
情况。根据曲线b计算出大理石样品中碳酸钙的质量为_____。
(3)请综合分析曲线a、b，计算出实验中所用盐酸的溶质质量分数
为 _______。
5g
18.25%
(4)计算后，同学们对上述实验进行了反思，认为装置需要进一步
改进，请写出你的一条改进方案：___________________________
__________________________________________________________
____________________________________________。
应该在发生装置与吸收装置之
间增加一个干燥装置(或在反应结束后向发生装置中再通入除去二
氧化碳的空气，使产生的二氧化碳能被完全吸收)
关注大气环境质量问题
例7 2021年3月，中央财经会议明确把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，争取在2060年前实现碳中和。“碳中和”是指在一定时间内产生的二氧化碳排放总量，通过二氧化碳去除手段来抵消掉这部分碳排放，达到“净零排放”的目的。
(1)二氧化碳是引起温室效应的主要气体，根据图甲回答支持这
一结论的信息是：_______________________________________
___________________________。
大气中二氧化碳浓度升高，全球平均气温也
升高，且趋势相同(合理即可)
(2)科学家已经研究出多种方式来实现二氧化碳的转化。
①浙江大学研发的“二氧化碳烟气微藻减排技术”，利用微型藻
类吸收二氧化碳实现固碳。微型藻类是_____(填“真核”或“原
核”)生物，该技术的本质是利用微藻的 _____作用实现固碳。
②固碳的另一种方法是将收集的二氧化碳和水混合后注入地下玄
武岩中，最终与岩石中的矿物质作用形成固态的石头碳酸盐。这
种固碳方式属于_______(填“物理”或“化学”)变化。
真核
光合
化学
③我国研发的“液态太阳燃料合成技术”(如图乙)，甲醇(CH3OH)
等液体燃料被形象地称为“液态阳光”。甲醇制取过程中能量转
化是太阳能→电能→_______能。
化学
甲醇合成时，若碳元素全部来自于二氧化碳，则制取10吨甲醇需
要消耗二氧化碳_______吨。(二氧化碳转化成甲醇的方程式为：
CO2＋3H2 CH3OH＋H2O)
======
一定条件
13.75
(3)交通领域的“以电代油”可以来实现“减碳”目标。图丙为某纯电动汽车与某燃油汽车的相关数据
请回答：
①与燃油汽车相比，纯电动汽车每行驶100km会向空气减少排放
_____kg的二氧化碳。(ρ汽油＝0.7×103kg/m3，结果精确到0.1)
②从获取电能的各种方式看，相对于燃煤发电，符合“减碳”理
念的是 _____________________________发电。
11.3
光伏(水力、风力等，合理即可)
【解析】(1)图甲中显示大气中二氧化碳浓度升高时，大气温度也在升高，可以说明二氧化碳是引起温室效应的主要气体。(2) ① 藻类具有成形的细胞核，属于真核生物；微藻能够通过光合作用吸收二氧化碳。② 二氧化碳、水与矿物质作用形成碳酸盐，有新物质的生成，因此该过程属于化学变化。③ 二氧化碳和氢气在一定条件下生成甲醇，其中涉及的能量转化是把太阳能最终转化为甲醇中的化学能储存。 设消耗CO2的质量为x。
6．碳元素是形成化合物种类最多的元素，含碳物质是中学化学
研究的重要内容。
(1)“低碳”倡导低能量、低消耗，主要是为了减少_________的
排放量。人类降低空气中二氧化碳含量的研究有两个方向：一
是： ___________________，二是： ___________________。
二氧化碳
减少二氧化碳的排放
增加二氧化碳的吸收
(2)
上表中的“温室效应指数”指以二氧化碳为相对标准，测定一定大气
压下每单位体积的气体所吸收的热量。表中展示了部分气体的数据，
据此可得出，水蒸气对全球温室效应的影响要比甲烷气体___。结合
实际分析，当前引起大气温室效应加剧的最主要气体是___。
物质 大气中的含量(体积百分比) 温室效应指数
H2O 1 0.1
CO2 0.03 1
CH4 2×10－4 30
CCl3F 2.8×10－8 21000
CCl2F2 4.8×10－8 25000
强
CO2
(3)二氧化碳是一种宝贵的资源。固定和利用二氧化碳的一个成功
范例是CO2和NH3在高温高压下，可以合成尿素[CO(NH2)2]，同时生成
水。该反应的化学方程式为______________________________。
(4)空气中CO2浓度的持续走高引起人们的高度重视。一些科学家认
为，人类不仅要努力减少CO2的排放，还要尽快想办法清除空气中过
多的CO2。为此，他们设想了一系列“捕捉”CO2的方法。
========
高温、高压
CO2＋2NH3 CO(NH2)2＋H2O
方法Ⅰ：一些科学家利用太阳能加热的反应器“捕捉”空气中的CO2，如图1所示。
步骤二中发生反应的化学方程式是 ____________________。
====
高温
CaCO3 CaO＋CO2↑
方法Ⅱ：另一些科学家利用NaOH溶液的喷淋“捕捉”空气中的CO2，如图2所示。
①NaOH的溶液喷成雾状是为了___________________________
_____________；
增加与二氧化碳的接触面积，
增强吸收效果
②如图2 a环节中，发生反应的化学方程式为 ___________
________________________________________。
评价：上述两种方法在化学原理上都是可行的，但在实际应用
中仍存在很多问题，例如：方法Ⅰ主要是受到地域和气候的限
制；方法Ⅱ主要是 _________。
CaO＋H2O===
Ca(OH)2，Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH
能耗太大
空气污染与保护
例8 高空臭氧是“地球卫士”，而近地面的臭氧会造成空气污染。舟山空气质量优良率一直位于全国前列，但由于氮氧化合物等在阳光照射下发生光化学反应也会产生臭氧污染。下列说法错误的是( )
A．臭氧和氧气的化学性质不同
B．臭氧是空气质量指数的污染物之一
C．大量汽车尾气排放会导致臭氧污染
D．佩戴口罩能有效阻挡臭氧的吸入
【解析】臭氧(O3)和氧气(O2)的分子构成和结构不同，不同物质的分子性质不同，所以臭氧和氧气的化学性质不同；目前计入空气污染指数的项目暂定为二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等；汽车排放的尾气中含有氮氧化合物，而氮氧化合物等在阳光照射下发生光化学反应也会产生臭氧污染；口罩只能阻挡颗粒状物质，不能有效阻挡臭氧的吸入。
7．能源和环境问题日益成为人们关注的焦点。
(1)化石燃料包括煤、_____和天然气等。过度使用既造成能源
危机，又导致环境污染。燃煤会影响环境，下列环境问题与燃
煤有直接关系的是______(填字母序号，下同)。
A．酸雨
B．温室效应
C．可吸入颗粒物增加
D．臭氧层破坏
石油
ABC
(2)2018年冬季北方地区出现大范围灰霾天气，据检测首要污染物
为PM2.5。下列关于PM2.5的说法或减少PM2.5的措施错误的是____。
A．PM2.5是指大气中直径超过2.5μm的颗粒物
B．控制城市汽车保有量
C．PM2.5专用口罩利用了活性炭的吸附性
D．冬季取暖用天然气替代燃煤
A
(3)目前，我国面临能源消费结构不合理、区域分布不均衡、利用
率不高等问题。下图是我国目前与十二五规划能源结构变化的对
比图，从图中可以看出，主要调整是_________________________
_________________________。
减少煤和石油的使用，增加
天然气和非化石能源的使用
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