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第4讲 二氧化碳
一、知识速览：
1.熟悉二氧化碳的性质，能通过二氧化碳的性质理解二氣化碳的用途。
2.知道空气中的二氧化碳对人体健康的影响。
3.初步学习如何在实验室制取二氧化碳。
知识点1、自然界中的二氧化碳
1.二氧化碳的构成、模型和组成
(1)二氧化碳气体是由大量的二氧化碳分子构成的,其化学式为CO2。
(2)每个二氧化碳分子是由两个氣原子和一个碳原子构成的,其分子结构模型如图3-4-1所示，它的分子呈线形结构。【来源：21cnj*y.co*m】
(3)二氣化碳是由碳元索和氣元素组成的，其中碳元素的化合价为+4。
2.二氧化碳对人体健康的影响
二氧化碳本身无毒性，但当空气中的CO,超过正常含量时，会对人体产生有害影响，具体情况见下表：
空气中co2的体积分数 对人体的影响
1% 感到气闷、头晕、心悸
4%~5% 感到气闷、头痛、眩晕
10%以上 使人神志不清、呼吸停止，以致死亡
二氧化碳分子结构模型如图所示，下列对二氧化碳组成和构成的叙述正确的是（ ）
A．二氧化碳由碳单质和氧气组成
B．二氧化碳由碳原子和氧分子构成
C．二氧化碳中碳元素与氧元素质量比为3：8
D．二氧化碳分子由1个碳原子和2个氧原子构成
【思路点拨】根据已有的二氧化碳的化学式以及分子结构模型进行分析解答即可。
【尝试解答】：A、二氧化碳由碳元素和氧元素组成的，A错误；
B、二氧化碳由二氧化碳分子构成的，B错误；
C、二氧化碳中碳元素与氧元素质量比为12：（16×2）=3：8，C正确；
D、二氧化碳分子由碳原子和氧原子构成，D错误；
故选：C。21cnjy.com
【答案】C
知识点2、二氧化碳的物理性质
通常状况下，二氣化碳为无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水。
在一定条件下，二氧化碳会变成固体干冰。干冰升华时吸收大最的热，可用于人工降雨。
2.二氧化碳的化学性质
（1）一般悄况下,CO2不能燃烧，不支持燃烧，也不能供给呼吸。
（2）二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸不稳定，易分解。
CO2+H2O= H2CO3 ；H2CO3=H2O+CO2↑。
（碳酸）
二氧化碳与水反应生成的碳酸使紫色石蕊溶液变红，不能说二氧化碳使紫色石蕊溶液变红。
C02能与澄清石灰水（氢氧化钙溶液）反应,生成碳酸钙沉淀和水,化学方程式为
CO2+ Ca（OH）2=CaCO3↓+H20。常用此方法来检验C02。
（氢氧化钙）（碳酸钙）
（2022秋 惠安县期末） ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )下列有关二氧化碳性质实验的操作，错误的是（ ）
A．取石蕊试液B．通入二氧化碳C．加热溶液D．熄灭酒精灯
【思路点拨】A.根据胶头滴管滴加液体时的操作要求进行分析；
B.根据石蕊遇酸变红进行分析；
C.根据给试管里的液体加热的操作要求进行分析；
D.根据酒精灯的使用方法进行分析。【版权所有：21教育】
【尝试解答】：A.胶头滴管滴加液体时，应该在试管口上方，垂直悬空滴加，操作规范，故正确；
B.二氧化碳的水溶液显酸性，能够使石蕊变红，操作正确，故正确；
C.给试管里的液体加热，液体体积不超过试管容积的三分之一，试管口向上倾斜，用试管夹夹持试管，放在酒精灯火焰的外焰上加热，操作规范，故正确；
D.不能用嘴吹灭燃着的酒精灯，以防失火，要用灯帽盖灭，操作不规范，故错误；
故选：D。21教育名师原创作品
【答案】D
知识点3、二氧化碳的制取
1.实验药品
大理石（或石灰石，主要成分都是碳酸钙）和稀盐酸。
2.实验原理
CaCO3 +2HC1=CaCl2 +H2O+CO2；
（碳酸钙） （氯化钙）
（1）不能用浓盐酸代替稀盐酸，是因为浓盐酸具有挥发性，会使制得的CO2中混有氯化氢气体。
（2）不能用稀硫酸代替稀盐酸,是因为稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石（或石灰石）表面阻碍反应的继续进行。21·世纪*教育网
（3）不能用碳酸钙粉末或碳酸钠代替大理石（或石灰石），是因为它们与稀盐酸反应的速率过快，不易控制。
3.实验装置
（1）由于稀盐酸是液体，大理石（或石灰石）是固体，且反应条件是常温,因此选择固—液常温型发生装置。由于二氣化碳能溶于水且与水发生反应，因此一般不用排水法收集；又由于二氧化碳的密度比空气的密度大，因此用向上排空气法收集。实验装置如图所示：
（2）常见制取二氧化碳的发生装置及其特点
装置
特点 操作简单 可随时添加稀盐酸 可控制反应速率 可控制反应的发生与停止
（1）使用长颈漏斗时，其下端管口应插入液面以下，否则CO2会从长颈漏斗中逸出。
（2）导气管不要伸入容器中太长，更不能伸入液面以下，只需露出橡胶塞少许即可，以便将气体导出。
4.制取步骤
（1）按图①组装好制取二氧化碳的简易装置，检查装置的气密性。
（2）在锥形瓶中加入几小块大理石，塞紧带有长颈漏斗和导管的橡皮塞。
（3）把气体导管插入集气瓶中，导管口应处在接近集气瓶的瓶底处。
（4）通过长颈漏斗加入适量的稀盐酸，锥形瓶中立刻有气体产生。
（5）片刻后，把燃着的火柴放到集气瓶口的上方，如果火柴很快熄灭，说明集气瓶中已经收集满二氧化碳气体，盖好毛玻璃片，将集气瓶口向上放在桌子上备用。
(2)二氧化碳的检验、验满及存放
①检验:将气体通入澄清的石灰水中,若澄清石灰水变浑浊，则证明是CO2。
②验满:将燃着的木条放在集气瓶瓶口，若木条熄灭，则说明二氧化碳
已收集满。
③存放:收集满二氧化碳的集气瓶要用玻璃片盖住并正放在桌面上。
如图所示是小马同学在实验室制取并收集CO2气体的主要操作过程示意图．
请回答：
（1）图中所示仪器的名称：a ，b ；
（2）小马的操作有两处明显错误，它们分别是 、 （填序号即可）；
（3）仅用上述仪器（药品另选）也能完成另一种常见气体的实验室制取，实验室制取该常见气体的化学方程式为 ，若采用排水法收集该气体，除上述仪器外，还需增加 （填一种仪器名称）o.21*cnjy*com
【思路点拨】（1）熟记仪器的名称；
（2）结合实验基本操作可以看到操作中出现了两个错误：取液时瓶塞未倒放、验满时不能把燃着的火柴伸入集气瓶内；
（3）二氧化碳的发生装置为固液混合不加热的装置，所以根据过氧化氢为液体、二氧化锰为固体且反应不需加热，得到用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的化学方程式；若采用排水法收集该气体，还需增加水槽．
【尝试解答】：（1）a是烧杯，b是集气瓶；
（2）操作中出现了两个错误：取液时瓶塞未倒放、验满时不能把燃着的火柴伸入集气瓶内；
（4）实验室用过氧化氢制氧气为固体且反应不需加热的装置，反应原理为2H2O22H2O+O2↑；若采用排水法收集该气体，还需增加水槽．
答案：（1）烧杯；集气瓶；（2）Ⅱ；Ⅳ；（3）2H2O22H2O+O2↑；水槽．
知识点4、二氧化碳的应用
二氧化碳在空气中虽然含量不多，但用途较广
（1）作为气体肥料；
（2）作为工业原料、食品原料，用于制纯碱、尿素和汽水；
（3）用于灭火；
（4）干冰用于人工降雨，作制冷剂。
二氧化碳的下列用途中只利用了物理性质的是（ ）
A．二氧化碳能用做灭火器
B．干冰能用于
人工降雨
C．二氧化碳能用于植物光合作用
D．二氧化碳用作气体肥料
【思路点拨】首先了解物质的颜色、状态、气味、密度、硬度、熔点、沸点、溶解性，是物质的物理性质；通过化学变化表现出来的性质，如还原性、氧化性、酸性、碱性、可燃性、热稳定性，是物质的化学性质．然后对ABCD四个选项做出正确判断即可．21*cnjy*com
【尝试解答】：A、二氧化碳灭火器中装的是液态二氧化碳，是物质的状态，是利用二氧化碳的物理性质。但灭火是利用了它不支持燃烧的特点，是利用它的化学性质，故不可选；
B、干冰是固态二氧化碳，干冰在汽化时要吸受周围环境中的热量，使周围环境的温度降低，空气中的水蒸气凝结成小水滴，形成降雨，是利用它的物理性质，故可选；
C、二氧化碳参加绿色植物的光合作用，转变成葡萄糖和水，有新物质生成，是化学变化，属于化学性质，故不可选。
D、二氧化碳用作气体肥料，是利用了二氧化碳能参与植物的光合作用的性质，需要通过化学变化才表现出来，是利用了其化学性质，故不可选；
故选：B。
【答案】B
易错点1、误认为二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红
下列能使紫色石蕊溶液变红色的物质是（ ）
盐酸 B．氢氧化钠 C．石灰水 D．氨水
【答案】A
【解答】解：A、盐酸显酸性，能使紫色石蕊溶液变红色，故选项正确。
B、氢氧化钠显碱性，能使紫色石蕊溶液变蓝色，故选项错误。
C、石灰水显碱性，能使紫色石蕊溶液变蓝色，故选项错误。
D、氨水显碱性，能使紫色石蕊溶液变蓝色，故选项错误。
故选：A。21·cn·jy·com
易错点2、误将CO2的检验当验满
下列制取、收集、验满、检验CO2的装置和原理能达到实验目的的是（ ）
A．制取CO2 B．收集CO2 C．CO2的验满 D．CO2的检验
【答案】D
【解答】解：A、图中实验，长颈漏斗的末端没有伸入液面以下，导管伸入锥形瓶内太长，图中所示操作错误。
B、二氧化碳的密度比空气的大，不能用向下排空气法收集，图中所示操作错误。
C、检验二氧化碳是否收集满时，应将燃着的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶中，图中所示操作错误。
D、检验二氧化碳气体可用导管向石灰水中通入二氧化碳，图中所示操作正确。
故选：D。
易错点3、误认为CO2能溶于水，所以可用水除去CO2
下列4个实验方案的设计中，不正确的是（ ）
A．用二氧化锰区分水和双氧水
B．用水除去CO和CO2混合气体中的CO2
C．用灼热的CuO除去CO2中的少量CO
D．用燃着的木条鉴别氧气、空气和CO2
【答案】B
【解答】解：A、双氧水在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，水不能，可以鉴别，故选项实验方案设计正确。
B、二氧化碳可溶于水，溶解能力为1：1，水不能大量吸收二氧化碳，二氧化碳和水反应生成的碳酸不稳定，易分解生成二氧化碳和水，导致杂质除不尽，方案不可行，故选项实验方案设计错误。
C、CO能与灼热的氧化铜反应生成铜和二氧化碳，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则，故选项实验方案设计正确。
D、把燃着的木条分别伸入三种气体中，若木条熄灭，则是二氧化碳；若木条燃烧更旺，则是氧气；若木条正常燃烧，则是空气；能一次鉴别出这三种气体，故选项实验方案设计正确。
故选：B。
1．（2022秋 长安区期末）下列有关实验室制取二氧化碳的方法不合理的是（ ）
A．因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，故能用向上排空气法收集
B．在发生装置中加入块状石灰石和硫酸
C．在发生装置中加入块状石灰石和盐酸
D．因为碳酸钙和盐酸在常温下即可迅速反应，故气体发生装置不需要加热
【解答】解：A、因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，故能用向上排空气法收集，故A正确；
B、碳酸钙和稀硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，生成的硫酸钙微溶于水，包裹在石灰石的表面，阻止反应的进行，因此不能用石灰石和稀硫酸制取二氧化碳，故B不正确；
C、碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，可以用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，故C正确；
D、因为碳酸钙和盐酸在常温下即可迅速反应，故气体发生装置不需要加热，故D正确。
故选：B。
2．（2022秋 通州区期末）检验CO2是否收集满的正确方法是（ ）
A．将燃着的木条伸入集气瓶内
B．将带火星的木条放在集气瓶口
C．将澄清石灰水倒入集气瓶中
D．将燃着的木条放在集气瓶口
【解答】解：二氧化碳的验满方法是：将燃着的木条伸至集气瓶口，如果木条熄灭，就证明满了；
故选：D。
3．（2022秋 杨浦区校级期中）制取二氧化碳的部分操作中，正确的是（ ）
A．检查气密性 B．发生装置 C．收集装置 D．检验性质
【解答】解：A、图示装置中的长颈漏斗与外界相同，无法采用图示方法检验装置的气密性，错误；
B、该装置中的长颈漏斗下端没有伸入液面以下，所以产生气体会从长颈漏斗下端逸出，且导管伸入液面以下，致使生成的气体无法排出，错误；21教育网
C、二氧化碳的密度比空气大，应采用向上排空气法来收集，错误；
D、二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，因此可采用图示方法检验二氧化碳，正确。
故选：D。
4．下列依据证据得出的结论，正确的是（ ）
选项 证据 结论
A 100mL水和100mL酒精混合后的体积小于200mL 分子间有间隔
B 某气体不能使带火星的木条复燃 该气体一定不含氧气
C 某固体可以导电 该固体一定是石墨
D 向50mL集满CO2的软塑料瓶中加入20mL水，迅速拧紧瓶盖，振荡，塑料瓶变瘪 二氧化碳能与水反应
A．A B．B C．C D．D
【解答】解：A、100mL水和100mL酒精混合后的体积小于200mL，是因为分子之间有间隔，一部分水分子和酒精分子会互相占据分子之间的间隔，故选项解释正确。
B、某气体不能使带火星的木条复燃，不能说明该气体一定不含氧气，也可能是含氧气较少的混合气体，故选项说法错误。
C、某固体可以导电，该固体不一定是石墨，也可能是金属，故选项说法错误。
D、向50mL集满CO2的软塑料瓶中加入20mL水，迅速拧紧瓶盖，振荡，塑料瓶变瘪，不能说明二氧化碳能与水反应，也可能是二氧化碳溶于水造成的，故选项说法错误。
故选：A。
5．（2022秋 重庆期末）下列有关CO2的用途中，与其化学性质不直接相关的是（ ）
A．灭火 B．制汽水 C．人工降雨 D．作气体肥料
【解答】解：A、二氧化碳用于灭火，是因为二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，密度比空气大，不燃烧、不支持燃烧需要通过化学变化表现出来，属于化学性质，密度不需要通过化学变化表现出来，属于物理性质，故选项错误。
B、二氧化碳制汽水，是因为二氧化碳能与水反应生成碳酸，需要通过化学变化表现出来，利用的是其化学性质，故选项错误。
C、二氧化碳用于人工降雨，是因为干冰升华吸热，不需要通过化学变化就能表现出来，利用的是其物理性质，故选项正确。
D、二氧化碳作气体肥料，是因为二氧化碳是植物光合作用的原料，需要通过化学变化才能表现出来，利用的是其化学性质，故选项错误。www.21-cn-jy.com
故选：C。
6．（2023 红桥区开学）碳达峰意味着温室气体排放已经达到峰值；碳中和指的是实现二氧化碳零排放。利用下列能源，可以减少温室气体排放的是（ ）
A．煤 B．太阳能 C．天然气 D．石油
【解答】解：A.煤中含有碳元素，煤燃烧会产生大量的二氧化碳气体，不能减少温室气体排放，该选项不正确。
B.太阳能的使用不会产生二氧化碳，可以减少温室气体排放，该选项正确。
C.天然气主要成分是甲烷（CH4），甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，不能减少温室气体排放，该选项不正确。
D.石油中主要含碳、氢元素，石油燃烧会产生二氧化碳，不能减少温室气体排放，该选项不正确。
故选：B。
7．（2022秋 天元区校级期末）在活动中，同学们认识了神奇的干冰，已知干冰是二氧化碳的固体。
（1）将一小块干冰放入盛有燃着蜡烛的烧杯中，发现蜡烛熄灭，体现CO2的化学性质是 。
（2）将一小块干冰放入澄清的石灰水中，观察到干冰上下跳动，石灰水变浑浊，发生反应的化学方程式为 。
【解答】解：（1）将一小块干冰放入盛有燃着蜡烛的烧杯中，发现蜡烛熄灭，体现CO2的性质是既不能燃烧也不能支持燃烧；故答案为：既不能燃烧也不能支持燃烧；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，反应的化学方程式为：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O；故答案为：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O。
8．（2022秋 陈仓区期末）2022年2月4日第24届冬季奥林匹克运动会在首都北京盛大开幕。
（1）本次奥运会的火炬以氢气为燃料，其为完全的零排放能源。氢气被称为理想的清洁能源的原因之一是来源广泛，请写出水制取氢气的反应方程式 。
（2）北京冬奥会场馆国家速滑馆“冰丝带”采用了世界上最环保也是最先进的二氧化碳制冰术。这种制冰技术使得国家速滑馆的碳排放量接近于零。减少碳排放可有效控制 的加剧。【来源：21·世纪·教育·网】
（3）北京冬奥会和冬残奥会的制服设计也充满了科技理念。为了有效防护细菌侵入，制服中采用了银离子抗菌技术。写出银离子的符号 。
【解答】解：（1）水在通电的条件下分解为氢气和氧气，化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑；故答案为：2H2O2H2↑+O2↑；
（2）北京冬奥会场馆国家速滑馆“冰丝带”采用了世界上最环保也是最先进的二氧化碳制冰术。这种制冰技术使得国家速滑馆的碳排放量接近于零。减少碳排放可有效控制温室效应的加剧；故答案为：温室效应；
（3）每个银离子带一个单位的正电荷，因此银离子的符号为Ag+；故答案为：Ag+。
9．（2022秋 中宁县期末）如图是某同学设计的实验室制取二氧化碳并验证其性质的实验装置图．
请回答下列问题：
（1）将A、E装置连接时，应将A装置的导管a与E装置的导管 （选填“b”或“c”）相连接．
（2）将A、B装置连接，观察到的现象是 ，目的是验证 （文字表达）
（3）将A、C装置连接，可验证二氧化碳与氢氧化钙反应，该反应的化学方程式为： ．
（4）用E装置收集一瓶二氧化碳气体，取下双孔橡皮塞，将瓶中的气体沿D装置烧杯左侧内壁缓慢倒入，观察到的现象是 ，这些现象说明二氧化碳具有的化学性质 ．www-2-1-cnjy-com
【解答】解：（1）将A、E装置连接时，应将A装置的导管a与E装置的导管c相连，因为二氧化碳的密度比空气的密度大；
（2）将A、B装置连接，观察到的现象是溶液由紫色变为红色，因为二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色变红色，故答案为：溶液由紫色变为红色；二氧化碳能与水反应生成碳酸；
（3）二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水，可以用于检验二氧化碳气体的存在，故答案为：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O；
（4）将瓶中的气体沿D装置烧杯左侧内壁缓慢倒入，观察到的现象是：燃着的蜡烛由下至上依次熄灭，这些现象说明二氧化碳具有的性质是：二氧化碳的密度比空气大；不能燃烧，不支持燃烧．
故答案为：
（1）c； （2）紫色的石蕊试液变成红色，验证二氧化碳和水反应生成碳酸；
（3）CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O
（4）低的蜡烛先灭，高的蜡烛后面，不燃烧也不支持燃烧
10．（2022秋 新区校级月考）CO2对人类生存、生活有着重大影响。
（1）据悉，2022年北京冬奥会，国家速滑馆“冰丝带”采用当前最先进的CO2跨临界直冷制冰技术，可实现 CO2循环利用和碳排放几乎为零。固态CO2能制冷的原因是 ，CO2气体制成干冰时，从微观角度看，发生改变的是 。
（2）过多的二氧化碳的排放会造成 。
【解答】解：（1）固态CO2能制冷的原因是升华吸热，使温度降低。
CO2气体制成干冰时，从微观角度看，发生改变的是二氧化碳分子间的间隔。
（2）过多的二氧化碳的排放会造成温室效应。
答案：（1）升华吸热，使温度降低；二氧化碳分子间的间隔；（2）温室效应。
11．（2020秋 雁塔区期末）如图是初中化学常见的实验或操作，请回答下列问题：
（1）A实验中集气瓶内放入少量水的目的是 。
（2）B实验中，已知①、③为湿润的石蕊试纸，②为干燥的石蕊试纸。
①塑料瓶中发生反应的化学方程式为 。
②能说明CO2的密度大于空气的实验现象是： 。（答出一点即可）
（3）C实验中氢气燃烧时火焰的颜色是 。
【解答】解：（1）铁丝在氧气中燃烧时，集气瓶的底部应放少量的水或铺一层细沙，是为了防止生成物熔化溅落下来使瓶底炸裂。
（2）①二氧化碳和水反应生成碳酸，反应的化学方程式为CO2+H2O═H2CO3。
②B实验中，①③湿润的石蕊试纸变红，②干燥石蕊试纸不变红，说明二氧化碳能与水反应生成碳酸，高、矮蜡烛点燃，蜡烛自下而上依次熄灭，说明二氧化碳不燃烧不支持燃烧，密度比空气大。
（3）C实验中氢气燃烧时火焰的颜色是淡蓝色。
故答案为：
（1）防止生成物熔化溅落下来使瓶底炸裂；
（2）①CO2+H2O═H2CO3；③比①先变红或矮蜡烛先熄灭，高蜡烛后熄灭；
（3）淡蓝色。
12．（2022秋 石家庄期末）根据如图回答问题：
（1）图甲，实验Ⅳ的现象是 ，通过实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ得出的结论是 ，反应方程式是 ，若把Ⅳ中变红的小花放在酒精灯上烘烤会出现 现象，出现此现象的原因 。
（2）图乙，出现的现象是 ，此现象说明二氧化碳具有什么性质 、 。利用此性质二氧化碳可用于 。
【解答】解：（1）图甲，实验Ⅳ的现象是紫色小花变红；通过实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ比较，酸性物质能使石蕊变红，干燥的二氧化碳不能是石蕊变色，而与会混合后小花变红，故得出的结论是二氧化碳能与水反应生成酸性物质。该反应是二氧化碳和水反应生成碳酸，反应的化学方程式为：CO2+H2O＝H2CO3。
若把Ⅳ中变红的小花放在酒精灯上烘烤会出现小花又变回原来的紫色，因为碳酸受热分解为水和二氧化碳，出现此现象的原因碳酸不稳定，受热易分解；
（2）图乙，出现的现象是蜡烛自下而上依次熄灭；下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭，说明了CO2密度比空气的大；蜡烛熄灭，说明了二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧。由此可知二氧化碳可用于灭火。【出处：21教育名师】
故答案为：
（1）紫色小花变红；二氧化碳能与水反应生成酸性物质；CO2+H2O＝H2CO3；小花又变为紫色；碳酸不稳定，受热易分解；
（2）蜡烛自下而上依次熄灭；密度比空气的大；不能燃烧、也不能支持燃烧；灭火。
13．（2023 靖边县开学）实验是学习化学的基础，对实验的创新不仅增添趣味性，还有助于更好地达到实验目的。（已知：白磷着火点为40℃，红磷着火点为240℃）
（1）实验甲中，将Y形管倾斜，使稀盐酸与大理石接触，写出发生反应的化学方程式 。一段时间后，可观察到用紫色石蕊溶液浸湿的纸质小花变为 色。
（2）用实验乙中的装置测定空气中氧气的含量。若红磷量不足，会使测定结果 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （填“能”或“不能”）用木炭代替红磷来完成此实验。
【解答】解：（1）实验甲中，将Y形管倾斜，使稀盐酸与大理石接触，稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水，发生反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl═CO2↑+H2O+CaCl2。由于二氧化碳能与水化合生成碳酸，所以一段时间后，可观察到用紫色石蕊溶液浸湿的纸质小花变为红色。
（2）用实验乙中的装置测定空气中氧气的含量。若红磷量不足，不能将氧气全部消耗掉，会使测定结果偏小。由于木炭燃烧生成气体，不能形成压强差，不能用木炭代替红磷来完成此实验。
答案：（1）CaCO3+2HCl═CO2↑+H2O+CaCl2；红；（2）偏小；不能。
14．在实验室制取二氧化碳后，同学们对制取过程中药品的选择做了进﹣步探究。科学兴趣小组的同学设计了如下实验方案：室温下在六个锥形瓶中分别加入A.B两种大理石各50克，然后加入等量的不同溶质质量分数的稀盐酸，记录表如下：
实验次数 1 2 3 4 5 6
稀盐酸的溶质质量分数 5% 10% 15% 5% 10% 15%
大理石的种类 A A A B B B
收集一瓶CO2所用的时间/秒
（1）由实验方案可知，他们探究的问题是 。
（2）科学兴趣小组讨论后认为，既然化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果。那么从这个角度思考，实验室制取二氧化碳的反应速率还应该与大理石的 有关。
（3）为了准确比较CO2气体产生的速度，理论上可以测量收集相同气体所用的时间，也可以测量 。21世纪教育网版权所有
【解答】解：（1）根据记录表可知，实验中的变量为稀盐酸的溶质质量分数和大理石的种类，因此他们探究的问题是稀盐酸的溶质的质量分数与大理石的种类对产生二氧化碳速率的影响；2·1·c·n·j·y
（2）微观粒子相互接触的表面积越大，有效碰撞的次数增多，反应速率越快，因此大理石的颗粒大小也会影响到反应速率的快慢；2-1-c-n-j-y
（3）为了准确比较CO2气体产生的速度，理论上可以测量收集相同气体所用的时间，也可以测量在一定时间内收集气体体积的多少。
故答案为：（1）不同溶质质量分数的盐酸与大理石种类对产生二氧化碳速率的影响；
（2）颗粒大小；（3）相同时间内收集的气体体积。
15．某兴趣小组为测定石灰石中碳酸钙的质量分数，取12g石灰石样品加入烧杯中，将120g稀盐酸平均分四次加入，充分反应后（杂质不溶于水也不与稀盐酸反应），测得实验数据如下：
实验次数 第一次 第二次 第三次 第四次
加入稀盐酸的质量/g 30 30 30 30
剩余固体的质量/g 9 6 3 2
分析数据计算（结果精确到0.1%）：
（1）该样品中碳酸钙的质量分数。
（2）所用稀盐酸的溶质质量分数。
（3）12g样品中的碳酸钙恰好完全反应时所得溶液的溶质质量分数。
【解答】解：（1）碳酸钙的质量为12g﹣2g＝10g，质量分数为：×100%＝83.3%；
（2）由分析可知30g稀盐酸恰好能与石灰石中的3g碳酸钙完全反应，溶液具有均一性
设第一次参与反应的HCl质量为x，
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
100 73
3g x
x＝2.19g
所用盐酸的溶质质量分数为：×100%＝7.3%；
（3）30g盐酸消耗3克碳酸钙，100克盐酸消耗10克碳酸钙，
设10克碳酸钙恰好反应生成氯化钙质量为y，二氧化碳质量为z，
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
100 73 111 44
10g y z
y＝11.1g，z＝4.4g
所得溶液质量分数为：×100%≈10.5%
故答案为：（1）该样品中碳酸钙的质量分数为83.3%。
（2）所用稀盐酸的溶质质量分数为7.3%。
（3）12g样品中的碳酸钙恰好完全反应时所得溶液的溶质质量分数为10.5%。
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第4讲 二氧化碳
一、知识速览：
1.熟悉二氧化碳的性质，能通过二氧化碳的性质理解二氣化碳的用途。
2.知道空气中的二氧化碳对人体健康的影响。
3.初步学习如何在实验室制取二氧化碳。
知识点1、自然界中的二氧化碳
1.二氧化碳的构成、模型和组成
(1)二氧化碳气体是由大量的二氧化碳分子构成的,其化学式为CO2。
(2)每个二氧化碳分子是由两个氣原子和一个碳原子构成的,其分子结构模型如图3-4-1所示，它的分子呈线形结构。【来源：21cnj*y.co*m】
(3)二氣化碳是由碳元索和氣元素组成的，其中碳元素的化合价为+4。
2.二氧化碳对人体健康的影响
二氧化碳本身无毒性，但当空气中的CO,超过正常含量时，会对人体产生有害影响，具体情况见下表：
空气中co2的体积分数 对人体的影响
1% 感到气闷、头晕、心悸
4%~5% 感到气闷、头痛、眩晕
10%以上 使人神志不清、呼吸停止，以致死亡
二氧化碳分子结构模型如图所示，下列对二氧化碳组成和构成的叙述正确的是（ ）
A．二氧化碳由碳单质和氧气组成
B．二氧化碳由碳原子和氧分子构成
C．二氧化碳中碳元素与氧元素质量比为3：8
D．二氧化碳分子由1个碳原子和2个氧原子构成
知识点2、二氧化碳的物理性质
通常状况下，二氣化碳为无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水。
在一定条件下，二氧化碳会变成固体干冰。干冰升华时吸收大最的热，可用于人工降雨。
2.二氧化碳的化学性质
（1）一般悄况下,CO2不能燃烧，不支持燃烧，也不能供给呼吸。
（2）二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸不稳定，易分解。
CO2+H2O= H2CO3 ；H2CO3=H2O+CO2↑。
（碳酸）
二氧化碳与水反应生成的碳酸使紫色石蕊溶液变红，不能说二氧化碳使紫色石蕊溶液变红。
C02能与澄清石灰水（氢氧化钙溶液）反应,生成碳酸钙沉淀和水,化学方程式为
CO2+ Ca（OH）2=CaCO3↓+H20。常用此方法来检验C02。
（氢氧化钙）（碳酸钙）
（2022秋 惠安县期末） ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )下列有关二氧化碳性质实验的操作，错误的是（ ）
A．取石蕊试液B．通入二氧化碳C．加热溶液D．熄灭酒精灯教育名师原创作品
知识点3、二氧化碳的制取
1.实验药品
大理石（或石灰石，主要成分都是碳酸钙）和稀盐酸。
2.实验原理
CaCO3 +2HC1=CaCl2 +H2O+CO2；
（碳酸钙） （氯化钙）
（1）不能用浓盐酸代替稀盐酸，是因为浓盐酸具有挥发性，会使制得的CO2中混有氯化氢气体。
（2）不能用稀硫酸代替稀盐酸,是因为稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石（或石灰石）表面阻碍反应的继续进行。21·世纪*教育网
（3）不能用碳酸钙粉末或碳酸钠代替大理石（或石灰石），是因为它们与稀盐酸反应的速率过快，不易控制。
3.实验装置
（1）由于稀盐酸是液体，大理石（或石灰石）是固体，且反应条件是常温,因此选择固—液常温型发生装置。由于二氣化碳能溶于水且与水发生反应，因此一般不用排水法收集；又由于二氧化碳的密度比空气的密度大，因此用向上排空气法收集。实验装置如图所示：
（2）常见制取二氧化碳的发生装置及其特点
装置
特点 操作简单 可随时添加稀盐酸 可控制反应速率 可控制反应的发生与停止
（1）使用长颈漏斗时，其下端管口应插入液面以下，否则CO2会从长颈漏斗中逸出。
（2）导气管不要伸入容器中太长，更不能伸入液面以下，只需露出橡胶塞少许即可，以便将气体导出。
4.制取步骤
（1）按图①组装好制取二氧化碳的简易装置，检查装置的气密性。
（2）在锥形瓶中加入几小块大理石，塞紧带有长颈漏斗和导管的橡皮塞。
（3）把气体导管插入集气瓶中，导管口应处在接近集气瓶的瓶底处。
（4）通过长颈漏斗加入适量的稀盐酸，锥形瓶中立刻有气体产生。
（5）片刻后，把燃着的火柴放到集气瓶口的上方，如果火柴很快熄灭，说明集气瓶中已经收集满二氧化碳气体，盖好毛玻璃片，将集气瓶口向上放在桌子上备用。
(2)二氧化碳的检验、验满及存放
①检验:将气体通入澄清的石灰水中,若澄清石灰水变浑浊，则证明是CO2。
②验满:将燃着的木条放在集气瓶瓶口，若木条熄灭，则说明二氧化碳
已收集满。
③存放:收集满二氧化碳的集气瓶要用玻璃片盖住并正放在桌面上。
如图所示是小马同学在实验室制取并收集CO2气体的主要操作过程示意图．
请回答：
（1）图中所示仪器的名称：a ，b ；
（2）小马的操作有两处明显错误，它们分别是 、 （填序号即可）；
（3）仅用上述仪器（药品另选）也能完成另一种常见气体的实验室制取，实验室制取该常见气体的化学方程式为 ，若采用排水法收集该气体，除上述仪器外，还需增加 （填一种仪器名称）o.21*cnjy*com
知识点4、二氧化碳的应用
二氧化碳在空气中虽然含量不多，但用途较广
（1）作为气体肥料；
（2）作为工业原料、食品原料，用于制纯碱、尿素和汽水；
（3）用于灭火；
（4）干冰用于人工降雨，作制冷剂。
二氧化碳的下列用途中只利用了物理性质的是（ ）
A．二氧化碳能用做灭火器
B．干冰能用于
人工降雨
C．二氧化碳能用于植物光合作用
D．二氧化碳用作气体肥料
易错点1、误认为二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红
下列能使紫色石蕊溶液变红色的物质是（ ）
盐酸 B．氢氧化钠 C．石灰水 D．氨水
【答案】A
【解答】解：A、盐酸显酸性，能使紫色石蕊溶液变红色，故选项正确。
B、氢氧化钠显碱性，能使紫色石蕊溶液变蓝色，故选项错误。
C、石灰水显碱性，能使紫色石蕊溶液变蓝色，故选项错误。
D、氨水显碱性，能使紫色石蕊溶液变蓝色，故选项错误。
故选：A。21·cn·jy·com
易错点2、误将CO2的检验当验满
下列制取、收集、验满、检验CO2的装置和原理能达到实验目的的是（ ）
A．制取CO2 B．收集CO2 C．CO2的验满 D．CO2的检验
易错点3、误认为CO2能溶于水，所以可用水除去CO2
下列4个实验方案的设计中，不正确的是（ ）
A．用二氧化锰区分水和双氧水
B．用水除去CO和CO2混合气体中的CO2
C．用灼热的CuO除去CO2中的少量CO
D．用燃着的木条鉴别氧气、空气和CO2
1．（2022秋 长安区期末）下列有关实验室制取二氧化碳的方法不合理的是（ ）
A．因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，故能用向上排空气法收集
B．在发生装置中加入块状石灰石和硫酸
C．在发生装置中加入块状石灰石和盐酸
D．因为碳酸钙和盐酸在常温下即可迅速反应，故气体发生装置不需要加热
2．（2022秋 通州区期末）检验CO2是否收集满的正确方法是（ ）
A．将燃着的木条伸入集气瓶内
B．将带火星的木条放在集气瓶口
C．将澄清石灰水倒入集气瓶中
D．将燃着的木条放在集气瓶口
3．（2022秋 杨浦区校级期中）制取二氧化碳的部分操作中，正确的是（ ）
A．检查气密性 B．发生装置 C．收集装置 D．检验性质
4．下列依据证据得出的结论，正确的是（ ）
选项 证据 结论
A 100mL水和100mL酒精混合后的体积小于200mL 分子间有间隔
B 某气体不能使带火星的木条复燃 该气体一定不含氧气
C 某固体可以导电 该固体一定是石墨
D 向50mL集满CO2的软塑料瓶中加入20mL水，迅速拧紧瓶盖，振荡，塑料瓶变瘪 二氧化碳能与水反应
A．A B．B C．C D．D
5．（2022秋 重庆期末）下列有关CO2的用途中，与其化学性质不直接相关的是（ ）
A．灭火 B．制汽水 C．人工降雨 D．作气体肥料
6．（2023 红桥区开学）碳达峰意味着温室气体排放已经达到峰值；碳中和指的是实现二氧化碳零排放。利用下列能源，可以减少温室气体排放的是（ ）
A．煤 B．太阳能 C．天然气 D．石油
7．（2022秋 天元区校级期末）在活动中，同学们认识了神奇的干冰，已知干冰是二氧化碳的固体。
（1）将一小块干冰放入盛有燃着蜡烛的烧杯中，发现蜡烛熄灭，体现CO2的化学性质是 。
（2）将一小块干冰放入澄清的石灰水中，观察到干冰上下跳动，石灰水变浑浊，发生反应的化学方程式为 。
8．（2022秋 陈仓区期末）2022年2月4日第24届冬季奥林匹克运动会在首都北京盛大开幕。
（1）本次奥运会的火炬以氢气为燃料，其为完全的零排放能源。氢气被称为理想的清洁能源的原因之一是来源广泛，请写出水制取氢气的反应方程式 。
（2）北京冬奥会场馆国家速滑馆“冰丝带”采用了世界上最环保也是最先进的二氧化碳制冰术。这种制冰技术使得国家速滑馆的碳排放量接近于零。减少碳排放可有效控制 的加剧。【来源：21·世纪·教育·网】
（3）北京冬奥会和冬残奥会的制服设计也充满了科技理念。为了有效防护细菌侵入，制服中采用了银离子抗菌技术。写出银离子的符号 。
9．（2022秋 中宁县期末）如图是某同学设计的实验室制取二氧化碳并验证其性质的实验装置图．
请回答下列问题：
（1）将A、E装置连接时，应将A装置的导管a与E装置的导管 （选填“b”或“c”）相连接．
（2）将A、B装置连接，观察到的现象是 ，目的是验证 （文字表达）
（3）将A、C装置连接，可验证二氧化碳与氢氧化钙反应，该反应的化学方程式为： ．
（4）用E装置收集一瓶二氧化碳气体，取下双孔橡皮塞，将瓶中的气体沿D装置烧杯左侧内壁缓慢倒入，观察到的现象是 ，这些现象说明二氧化碳具有的化学性质 ．www-2-1-cnjy-com
10．（2022秋 新区校级月考）CO2对人类生存、生活有着重大影响。
（1）据悉，2022年北京冬奥会，国家速滑馆“冰丝带”采用当前最先进的CO2跨临界直冷制冰技术，可实现 CO2循环利用和碳排放几乎为零。固态CO2能制冷的原因是 ，CO2气体制成干冰时，从微观角度看，发生改变的是 。
（2）过多的二氧化碳的排放会造成 。
11．（2020秋 雁塔区期末）如图是初中化学常见的实验或操作，请回答下列问题：
（1）A实验中集气瓶内放入少量水的目的是 。
（2）B实验中，已知①、③为湿润的石蕊试纸，②为干燥的石蕊试纸。
①塑料瓶中发生反应的化学方程式为 。
②能说明CO2的密度大于空气的实验现象是： 。（答出一点即可）
（3）C实验中氢气燃烧时火焰的颜色是 。
12．（2022秋 石家庄期末）根据如图回答问题：
（1）图甲，实验Ⅳ的现象是 ，通过实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ得出的结论是 ，反应方程式是 ，若把Ⅳ中变红的小花放在酒精灯上烘烤会出现 现象，出现此现象的原因 。
（2）图乙，出现的现象是 ，此现象说明二氧化碳具有什么性质 、 。利用此性质二氧化碳可用于 。
13．（2023 靖边县开学）实验是学习化学的基础，对实验的创新不仅增添趣味性，还有助于更好地达到实验目的。（已知：白磷着火点为40℃，红磷着火点为240℃）
（1）实验甲中，将Y形管倾斜，使稀盐酸与大理石接触，写出发生反应的化学方程式 。一段时间后，可观察到用紫色石蕊溶液浸湿的纸质小花变为 色。
（2）用实验乙中的装置测定空气中氧气的含量。若红磷量不足，会使测定结果 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （填“能”或“不能”）用木炭代替红磷来完成此实验。
14．在实验室制取二氧化碳后，同学们对制取过程中药品的选择做了进﹣步探究。科学兴趣小组的同学设计了如下实验方案：室温下在六个锥形瓶中分别加入A.B两种大理石各50克，然后加入等量的不同溶质质量分数的稀盐酸，记录表如下：
实验次数 1 2 3 4 5 6
稀盐酸的溶质质量分数 5% 10% 15% 5% 10% 15%
大理石的种类 A A A B B B
收集一瓶CO2所用的时间/秒
（1）由实验方案可知，他们探究的问题是 。
（2）科学兴趣小组讨论后认为，既然化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果。那么从这个角度思考，实验室制取二氧化碳的反应速率还应该与大理石的 有关。
（3）为了准确比较CO2气体产生的速度，理论上可以测量收集相同气体所用的时间，也可以测量 。21世纪教育网版权所有
15．某兴趣小组为测定石灰石中碳酸钙的质量分数，取12g石灰石样品加入烧杯中，将120g稀盐酸平均分四次加入，充分反应后（杂质不溶于水也不与稀盐酸反应），测得实验数据如下：
实验次数 第一次 第二次 第三次 第四次
加入稀盐酸的质量/g 30 30 30 30
剩余固体的质量/g 9 6 3 2
分析数据计算（结果精确到0.1%）：
（1）该样品中碳酸钙的质量分数。
（2）所用稀盐酸的溶质质量分数。
（3）12g样品中的碳酸钙恰好完全反应时所得溶液的溶质质量分数。
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