5.3 二氧化碳的性质和制法 课件(共71张PPT)

(共71张PPT)
第五章 燃 料
5.3
二氧化碳的性质和制法
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
二氧化碳的性质
二氧化碳的实验室制法
实验室制备气体装置的选择
二氧化碳对人类生活和环境的影响
自然界的碳循环
课时导入
屠狗洞的秘密
在意大利某地有个奇怪的山洞，人过这个洞安然无恙，而狗走进山洞就一命呜呼了。因此，当地居民称它为“屠狗洞”。
课时导入
图1
图2
图4
图3
感悟新知
知识点
1
1. 物理性质 通常状况下，二氧化碳是无色无味的气体，在加压、降温条件下可转化为液体，进而凝固为雪状固体（俗名“干冰”），易升华；二氧化碳能溶于水，密度比空气大。
二氧化碳的性质
知1－讲
感悟新知
2. 通过“实验法”学习二氧化碳的化学性质
（1）如图1，将二氧化碳通过喇叭形纸筒倒入一个放有位置高低不同、燃着的两支蜡烛的
烧杯中，观察到的现象为下层蜡
烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，说
明二氧化碳不能燃烧也不能支持
燃烧，且密度比空气大。
知1－讲
感悟新知
（2）①向集满二氧化碳的软塑料瓶里注入约1/3 瓶蒸馏水，立即旋紧瓶塞，充分振荡，观察到塑料瓶变瘪，说明二氧化碳能溶于水。
②将瓶内液体倒数毫升至试管中，滴入紫色石蕊试液，振荡，观察到紫色石蕊试液变红色，说明二氧化碳能与水反应生成酸性物质（碳酸），反应的化学方程式为：CO2+H2O===== H2CO3。
知1－讲
感悟新知
③将上述试管加热，观察到变红的石蕊试液又变为紫色，说明碳酸不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为：H2CO3===== CO2 ↑ +H2O。
（3）通过较长的玻璃管向澄清的石灰水中吹气，观察到石灰水变浑浊，发生反应的化学方程式为：
CO2+Ca（OH）2 =====CaCO3 ↓ +H2O。
知1－讲
△
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特别提醒
1.二氧化碳虽然无毒，但不能供给呼吸，一些菜窖、深洞内有大量二氧化碳，进入时 应注意安全，一般先做灯火试验。
2.二氧化碳通入紫色石蕊试液中，紫色石蕊试液变红。该反应中并不是二氧化碳本身使紫色石蕊变红，而是二氧化碳与水反应生成的酸性物质碳酸使石蕊试液变红。
3. 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，现象明显，可用于二氧化碳气体的检验。
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知1－练
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下列实验或现象不能说明二氧化碳的密度比空气大的是（ ）
B
例1
考向 二氧化碳的物理性质与化学性质
题型1 实验探究二氧化碳的物理性质
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导引：A 项，能用向上排空气法收集二氧化碳，说明二氧化碳密度比空气大；B 项，塑料瓶变瘪，说明二氧化碳能溶于水；C 项，气球上升，说明二氧化碳密度比空气大；D 中倾倒有二氧化碳的纸袋下沉，说明二氧化碳的密度比空气大。
知1－练
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教你一招：证明二氧化碳的密度比空气大常用的方法有：1. 称量法 比较等体积的空气和二氧化碳的质量；2. 气球法 如将充满空气的气球放入CO2 中，气球会上升；3. 倒蜡烛法 往装有高低不同燃着蜡烛的烧杯中倒入CO2 气体，下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭。
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知识链接
比较O2、H2、CO2的物理性质：
物质 性质 O2 H2 CO2
色、味、态 无色、无味气体（通常状况下） 密度 比空气大 比空气小 比空气大
溶解性 不易溶于水 难溶于水 能溶于水
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下列关于CO2 的性质和用途描述错误的是（ ）
A. 一般情况下，CO2 既不能燃烧也不能支持燃烧
B. CO2 一般能从一个容器倾倒到另一个容器
C. CO2 不溶于水
D. CO2 的固体（干冰）可作制冷剂
C
例2
题型2 二氧化碳性质的正误判断
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导引：一般情况下，CO2 既不能燃烧，也不能支持燃烧，A 正确；在标准状况下CO2 密度为1.977 g/L，约是空气的1.5倍，能从一个容器倾倒到另一个容器，B 正确；CO2 能溶于水，C 错误；干冰升华吸热，可作制冷剂，D 正确。
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易错警示
解答此类题目应明确二氧化碳性质的一些误区，二氧化碳能溶于水而不是不溶于水；二氧化碳本身不能使石蕊试液变红等。
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[中考·青海] 按如图2 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_________________________。
不燃烧也不支持燃烧
例3
题型3 二氧化碳化学性质的综合探究
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知1－练
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（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 __________________________________________________________。
澄清石灰水变浑浊
CO2+Ca(OH)2===CaCO3 ↓ +H2O
二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使石蕊纸花变红色
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导引：（1）蜡烛熄灭，说明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧。（2）二氧化碳通入澄清石灰水中，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；反应的化学方程式为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，碳酸能使石蕊纸花变红色。
知1－练
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知识拓展
1.一猎人带着猎犬举着火把进入人迹罕至的山洞里，不久猎犬死亡，猎人蹲下查看时，火把熄灭，人也感到头晕、气喘，猎人慌忙站起逃出。
2.将碳酸溶液倒入紫色石蕊试液中，溶液变红，加热又变成紫色。
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知1－练
3.实验室久置的石灰水取出后通入CO2，无明显现象。
你能用所学的知识分析其中的原因吗？
提示：
1.二氧化碳不支持燃烧，不能供给呼吸，密度比空气大。
2.酸能使紫色石蕊试液变红，碳酸不稳定。
3.石灰水与空气中的二氧化碳反应后变质。
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知识点
2
1. 反应原理 实验室常用石灰石（或大理石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=====CaCl2+H2O+CO2 ↑。
二氧化碳的实验室制法
知2－讲
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2. 实验装置
（1）发生装置：因反应物为块状固体和液体，反应条件是常温，故选择的制取装置为固液常温接触制气装置（如图3）；
知2－讲
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三种装置的优缺点：
A 装置简单方便，使用仪器少，但反应前需将固体和液体先后放入试管中，操作要迅速，否则可能收集不到气体；B 装置可以随时添加液体；C 装置可通过控制分液漏斗内液体的流速达到控制反应速率的目的。
（2）收集装置：由于二氧化碳能溶于水且密度比空气大，所以收集二氧化碳气体一般采用向上排空气法而不用排水法。
知2－讲
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3. 实验操作步骤
（1）连接装置，检查装置气密性。检查装置气密性的方法：A、B 装置的检验方法在“3.2 制取氧气”一节中已讲解；C 装置可在橡胶管处增加一弹簧夹，检查气密性时，先夹紧弹簧夹，关闭分液漏斗活塞，向分液漏斗中加水，打开活塞，水流一会儿后不再流下，则气密性良好。
知2－讲
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（2）加药品，先加固体药品，再加液体药品。
（3）收集气体，用向上排空气法收集。
（4）验满：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明气体已集满。
（5）检验：将气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则该气体是二氧化碳。
知2－讲
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特别提醒
1.在制取二氧化碳气体时：①反应不可用浓盐酸代替稀盐酸，因浓盐酸具有挥发性，收集到的气体中易混有杂质HCl；
②不用稀硫酸代替稀盐酸的原因是稀硫酸与碳酸钙反应时生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在石灰石或大理石的表面，阻止反应的持续进行；
知2－讲
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③不用碳酸钠代替大理石或石灰石的原因是碳酸钠与稀盐酸的反应速率太快。
2.使用长颈漏斗时，为防止气体从长颈漏斗口逸出，其下端管口必须伸入液面以下。
3.收集二氧化碳气体时，导气管应伸入集气瓶底部，以利于排尽其中的空气。
知2－讲
知2－练
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实验室制备二氧化碳气体常用的方法是（ ）
A. 煅烧石灰石 B. 木炭燃烧
C. 石灰石与稀硫酸反应 D. 石灰石与稀盐酸反应
D
例4
考向 实验室制取二氧化碳的原理、装置及操作步骤
题型1 实验室制取二氧化碳的原理
解题秘方：可结合反应条件、反应速率、气体的纯度等因素来选择合适的反应物。
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导引：煅烧石灰石可以得到二氧化碳，但反应条件是高温，实验室难以达到；木炭充分燃烧可生成二氧化碳，但不易收集二氧化碳，且易混入O2、CO 等其他杂质，不适合实验室制取；石灰石与稀硫酸反应生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在石灰石表面，阻止反应进一步发生，反应很快停止；石灰石与稀盐酸反应速率适中，原料廉价易得，适合实验室制取二氧化碳。
知2－练
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知2－练
教你一招
实验室制取气体选择反应物的一般原则是：
1. 原理正确；2. 原料廉价易得；3. 操作简便；4. 绿色环保，不产生有害物质；5. 反应速率适中，不宜过快或过慢；6.制取的气体较纯净，要求反应物中无气体或挥发性的物质，生成物中只有一种气体。
知2－练
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[中考·衡阳] 如图4 是实验室的部分实验装置，请回答有关问题：
（1）请写出图A 中一种实验仪器的名称 _______________________________。
试管（或酒精灯或铁架台）
例5
题型2 实验室制取二氧化碳的装置
知2－练
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（2）实验室制取并收集CO2 应选用的装置是
______（填字母序号）； 发生装置中产生CO2 的化学方程式是_____________________________________ ；用排空气法收集CO2 时，验满的方法是 __________________________________
_________________________________ 。
B、E
CaCO3+2HCl ====CaCl2+H2O+CO2 ↑
把燃着的木条放在集气瓶口，如果
木条熄灭，证明二氧化碳已集满
知2－练
感悟新知
（3）实验室选用高锰酸钾和装置A 制取O2，装置A的试管口还缺少 ____________。用C 装置收集O2，当导管口的气泡___________放出时，再将导管口伸入盛满水的集气瓶。检验O2 的方法是_________________________________________________。
一团棉花
连续均匀
把带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则是氧气
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解题秘方：根据药品的状态及反应条件确定制取气体的发生装置，根据气体的密度和水溶性选择气体的收集装置。
导引：（2）实验室常用大理石（或石灰石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液常温型，适合用装置B 作发生装置；二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，可用装置E 收集；用排空气法收集CO2 时，验满的方法是把燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，则证明二氧化碳已集满。
知2－练
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（3）为了防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，要在试管口放一团棉花；为防止收集到的气体不纯，用C 装置收集O2，当导管口的气泡连续均匀冒出时，再将导管伸入盛满水的集气瓶。
知2－练
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知2－练
实验室制CO2 实验室制O2
制取原理 CaCO3 +2HCl ==== CaCl2+H2O+CO2 ↑ ① 2KMnO4====K2MnO4+MnO2+O2 ↑
② 2KClO3====2KCl+3O2 ↑
③ 2H2O2=====2H2O+O2 ↑
知识链接
实验室制取二氧化碳和氧气的比较：
△
MnO2
△
MnO2
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知2－练
实验室制CO2 实验室制O2
反应物状态 固体与液体 ①固体
②固体
③固体与液体
反应条件 常温 ①加热
②加热
③常温
收集方法 向上排空气法 向上排空气法或排水法
知2－练
感悟新知
[中考·邵阳] 下列
图示中，A~E 为实验
装置或仪器，请结合
所学知识回答有关问题：
（1）E 图中仪器①的名称是__________；
（2） 实验室里用A 装置制备氧气的化学方程式是__________________________________________；
集气瓶
例6
题型3 用实验仪器组装实验装置
2KMnO4 ==== K2MnO4 + MnO2 + O2 ↑
△
知2－练
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（3） 实验室里制备二氧化碳的化学方程式是____________________________________，请选择图中装置或仪器，组装一套实验室里制取二氧化碳的装置，该装置从左至右的顺序是______________ （填字母序号）。
CaCO3 + 2HCl ====CaCl2 + H2O + CO2↑
B、D、C
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知2－练
导引：（1）E 图中仪器①的名称是集气瓶。（2）实验室里用A 装置制备氧气，试管口有棉花，是加热高锰酸钾制氧气，反应的化学方程式是2KMnO4====K2MnO4 +MnO2 + O2 ↑。（3）实验室里制备二氧化碳，石灰石或大理石与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式是CaCO3 + 2HCl ====CaCl2 + H2O + CO2 ↑。
△
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知2－练
学法指导
实验室制取气体选用所需的仪器时，应根据其反应原理和收集方法来选择。如常温下发生反应的不需要酒精灯，不能用排水法收集的不选水槽，反应容器常用试管，也可用锥形瓶、烧瓶（有液体参加），起连接作用的是带导管的橡皮塞，根据需要选单孔或双孔橡皮塞，末端长的直角形导管用于排空气法收集气体，末端弯而短的导管适用于排水法收集气体，双孔橡皮塞则要与长颈漏斗等配套使用。
感悟新知
知识点
3
1. 发生装置 根据反应原理（反应物、生成物的状态及反应条件）选择发生装置。
如实验室用加热高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气时，由于高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰的混合物都是固体，反应后的生成物是氧气和固体，反应条件为加热，故选用加热固体制气装置；
知3－讲
实验室制备气体装置的选择
感悟新知
而如果选用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物制取氧气时，由于过氧化氢溶液为液体，二氧化锰为固体，反应后生成氧气和水，反应条件是常温，故选择固液常温接触制气装置（类似于实验室制取二氧化碳的实验装置）。
知3－讲
感悟新知
2. 收集装置 根据气体的性质（密度、溶解性、
是否与空气中某成分或水反应等）选择收集装置。
如氧气密度大于空气且难溶于水，可采用排水法或向上排空气法收集；
氢气密度小于空气且难溶于水，故可采用排水法或向下排空气法收集；
一氧化氮难溶于水，能与空气中氧气反应生成二氧化氮，故只能用排水法收集而不能采用排空气法收集等。
知3－讲
感悟新知
知3－讲
知识拓展
1.若气体能与水反应可采用排液态
石蜡或植物油的方法进行收集；
2. 用“万能瓶”收集气体(如图6)，若收集密度大于空气的气体要从a管进入，空气从b管排出；收集密度小于空气的气体，要从b管进入，空气从a管排出。若用排水法收集，则需先将瓶内装满水，气体由b管通入，水从a 管排出，使用气体时则将水从a管注入，气体从b管排出即可使用。
知3－练
感悟新知
[中考·怀化] 图7 是初中化学常用的实验装置，请回答下列问题。
（1）仪器a 的名称是__________。
酒精灯
例7
考向 实验室气体的制取
知3－练
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（2）实验室里可选择装置A 用于制备氧气，写出该反应的化学方程式 ______________________________；如图F，用制得的氧气做硫燃烧的实验，集气瓶内留少量水的作用是 __________________________。
吸收二氧化硫，防止污染空气
2KClO3===== 2KCl + 3O2 ↑
△
MnO2
知3－练
感悟新知
（3）实验室制取CO2 应选择的装置组合为 _______，
选择此发生装置的突出优点是 __________________；检验CO2 是否收集满的操作为 _______________________
_______________________
_______________________。
B、C
可以控制反应速率
把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明二氧化碳已收集满
知3－练
感悟新知
（4）上图G 装置在化学中有“万能瓶”的美称。若用该装置收集H2，则H2 从______端进入；若用排水法收集H2，将装置装满水，则H2 从______端进入。
b
b
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知3－练
解题秘方：解答本题应采用标准实验对照法，
即对照实验原理和气体的性质来选择装置。
导引：（2）实验室选择装置A 制备氧气，反应为固体加热型，且试管口没有棉花，反应为氯酸钾在二氧化锰催化作用下加热生成氯化钾和氧气：2KClO3===== 2KCl +3O2 ↑；如图F，用制得的氧气做硫燃烧的实验，生成有毒气体二氧化硫，集气瓶内留少量水的作用是吸收二氧化硫，防止污染空气。
MnO2
△
感悟新知
（3）实验室制取CO2 的反应为石灰石或大理石和稀盐酸反应，生成氯化钙、水和二氧化碳气体，反应为固液不加热型，发生装置选B；二氧化碳密度大于空气，且能溶于水，故收集装置选择C；选择此发生装置可以通过分液漏斗的活塞控制液体的滴加速率，从而控制反应速率。二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧，检验CO2 是否收集满的操作为把燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭说明CO2 已集满。
知3－练
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（4）氢气密度小于空气，若用G 装置收集H2，则H2 应“短进长出”，从b 端进入；氢气难溶于水、密度比水小，若用排水法收集H2，应将装置装满水，则H2 应“短进长出”，从b 端进入。
知3－练
感悟新知
知3－练
方法点拨
1. 选择实验仪器时，先发生装置，后收集装置。发生装置中考虑反应容器，加热、固定、连接仪器，收集装置中除了集气瓶、玻璃片外，还应考虑是否需要水槽。选用装置时，还应考虑装置的多样性。
2. 检验气体时，氧气用带火星的木条，二氧化碳用澄清的石灰水。
3. 验满时，带火星(或燃着) 的木条放在集气瓶口。
4. 制取任何气体时，都应先检查装置气密性，后装药品。
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知识点
4
1. 二氧化碳的用途
（1）重要的化工原料，可用于制造汽水、纯碱、化肥等；
（2）“干冰”用于人工降雨；
（3）灭火器产生的二氧化碳用于灭火；
（4）二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，因此大棚内适当增加二氧化碳的含量以作气体肥料。
知4－讲
二氧化碳对人类生活和环境的影响
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2. 空气中二氧化碳含量偏高的影响
二氧化碳无毒，但人在二氧化碳浓度偏高的环境中，会感到气闷；大气中二氧化碳含量的上升，导致“温室效应”加剧。
3. 温室效应加剧的后果
地球表面温度升高，冰川融化，海平面上升，淹没沿海的一些城市；引起气候反常，土地沙漠化；生态环境变坏，生物物种减少，人类健康受到损害等。
知4－讲
感悟新知
4. 为防止温室效应进一步加剧，应采取的措施
一方面减少二氧化碳等温室气体的排放，如减少含碳燃料的燃烧，开发利用新能源，如太阳能、风能、地热能等清洁能源，提倡低碳生活等；
另一方面加强对二氧化碳的吸收，如大量植树造林，禁止乱砍滥伐等。
知4－讲
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易错提示
1.误认为二氧化碳气体有毒；
2.误认为过量的二氧化碳气体污染空气；
3.误认为温室效应只对人类有害，温室效应使得地球表面温度适于人类生存，而温室效应加剧会影响人类的生存；
4.误认为减缓温室效应加剧要停止使用含碳燃料；
5.“低碳”即较低的二氧化碳排放，它的核心是节能减排。
知4－讲
知4－练
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[ 中考·南宁] 下列不属于二氧化碳用途的是（ ）
A. 供给呼吸
B. 用于灭火
C. 用作气体肥料
D. 生产碳酸饮料
A
例8
考向 考查二氧化碳的用途及对环境的影响
题型1 对二氧化碳用途的认识
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导引：二氧化碳不能供给呼吸；二氧化碳不支持燃烧，密度比空气大，可用来灭火；二氧化碳是植物进行光合作用的原料，可用来作气态肥料；二氧化碳能溶于水，可用来制碳酸饮料。
知4－练
在人群密集的地方应该勤通风换气
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教你一招：可根据性质决定用途的思想解答。如具有可燃性的物质可用作燃料，如H2、C 等；不支持燃烧，密度比空气大的，可用来灭火，如CO2；能吸收热量的，可用来作制冷剂，如冰、干冰。
知4－练
感悟新知
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知识链接
知4－练
感悟新知
2022 年北京冬奥会成为首个真正实现碳中和的奥运赛事。碳中和是指通过植树造林、节能减排等措施，抵消因人类活动产生的二氧化碳等温室气体排放量，达到相对“零排放”。下列行为不利于实现碳中和的是（　　）
A. 大量使用一次性餐具
B. 使用新技术提高传统能源的利用效率
C. 利用风能实现清洁发电
D. 研发新工艺将二氧化碳转化为化工产品
A
例9
题型2 考查控制温室效应的措施
感悟新知
导引：A 项，大量使用一次性餐具会造成资源的浪费，不利于实现碳中和；B 项，使用新技术提高传统能源的利用效率，可以减少二氧化碳的排放，有利于实现碳中和；C 项，利用风能实现清洁发电可以减少因燃煤发电而产生的二氧化碳，有利于实现碳中和；D 项，研发新工艺将二氧化碳转化为化工产品，有利于降低空气中二氧化碳的含量，有利于实现碳中和。
知4－练
感悟新知
知4－练
知识链接
产生温室效应的气体主要是二氧化碳，还与甲烷、臭氧、氟氯代烷有关，所以在生活中要减少含碳燃料的燃烧，使用无氟制冷剂制品，如无氟冰箱、无氟空调。产生空气污染的气体主要有CO、SO2、NO2、O3 等，CO2不是空气污染物，无毒。
感悟新知
知识点
5
大气中二氧化碳产生的主要途径：
（1）动植物的呼吸作用；
（2）含碳燃料的燃烧；
（3）微生物的分解作用等。
大气中二氧化碳被消耗的主要途径：绿色植物的光合作用，该过程将二氧化碳和水合成有机物并释放氧气。
知5－讲
自然界的碳循环
感悟新知
知识拓展
自然界中CO2 的循环
知5－讲
知5－练
感悟新知
[中考·成都] 自然界中碳循环、氧循环如图8 所示，下列说法正确的是（　　）
A. 植物呼吸作用放出氧气
B. 化石燃料燃烧会大幅降低
大气中氧气含量
C. 植物光合作用可以将大气中CO2 全部吸收
D. 碳、氧循环失衡会导致人类生存环境恶化
D
例10
考向 考查自然界中碳的循环
感悟新知
导引：植物呼吸作用消耗氧气，放出二氧化碳，A 错误；化石燃料燃烧会消耗氧气，但绿色植物的光合作用会释放氧气，因此化石燃料燃烧不会大幅降低大气中氧气含量，B 错误；化石燃料的燃烧、呼吸作用等都会产生二氧化碳，植物光合作用不会将大气中CO2 全部吸收，C 错误；碳、氧循环失衡会导致空气成分改变，人类生存环境恶化，D 正确。
知5－练
感悟新知
知5－练
解法指导
观察碳循环示意图可知，人和动植物的呼吸作用及化石燃料的燃烧都产生二氧化碳；植物的光合作用消耗二氧化碳。
课堂小结
制法
用途
性质
二氧化碳
原理
实验室制气
装置的选择
装置
检验
自然界的碳循环