第2课时 二氧化碳的制取 实现“双碳目标”的路径
素养目标
1.能设计简单实验,制备并检验二氧化碳。(物质的多样性)
2.能基于真实问题情境,依据二氧化碳的性质,初步分析和解决相关的综合问题。(物质的多样性)
3.能基于二氧化碳的性质和用途,从辩证的角度,初步分析和评价二氧化碳的实际应用,对低碳行动等社会性科学议题展开讨论,积极参与相关的综合实践活动。(物质的多样性)
知识概览
基础主干落实
一、二氧化碳的实验室制取
1.试剂:稀盐酸与 。
2.反应原理: (用化学方程式表示)。
3.制取装置:
4.实验步骤:连接仪器→ → → →收集气体。
5.验满:将燃着的木条放在 ,如果 ,证明已满。
特别提醒 验满≠检验。验满是验证某气体是否收集满;检验是证明某种气体是不是要收集的气体
二、实现“双碳目标”的路径
1.“双碳”目标
(1)碳达峰:碳排放的最高点即 。
(2)碳中和:碳达峰之后,人为碳排放与通过 等人为碳吸收达到平衡。
(3)我国力争2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现 。
2.实现“双碳”目标的思路
(1)源头上减少 的利用,控制二氧化碳的产生,从而减少二氧化碳的排放。
(2)对于不得不排放的二氧化碳就要加大力度促进二氧化碳的 。
特别提醒 二氧化碳含量增多易造成温室效应。
漫画助学
如图所示,我们如何操作才能避免气体“走错路”
提示:长颈漏斗下端必须浸没到液面以下,防止气体从此处逸出。
易错提醒
二氧化碳能溶于水且与水反应,不能用排水法收集。
重点案例探析
考点二氧化碳的制取
典题(2023秋·广州白云区月考)请结合下列实验常用装置,回答有关问题。
(1)图中仪器a的名称: 。
(2)若要制取CO2,在B装置中装有石灰石,那么a中应加入 (填写试剂名称),该反应的化学方程式是 ;如果用E装置收集该气体,则气体应从 (填“b”或“c”)端进入。将该气体通入D装置发生反应的实验现象是 。
(3)实验室如用块状固体和液体无需加热制取难溶性气体,可将B装置改进为C装置(多孔隔板用来放块状固体),其优点是 。
(4)如图是小明实验时的主要步骤,这些步骤的正确顺序是(填字母,下同) ,其中操作有误的是 。
课堂达标反馈
1.[二氧化碳的危害]近年来地球气候逐渐变暖,科学家们认为这是“温室效应”所致。下列气体进入大气层能导致温室效应的是 ( )
A.CO B.CO2 C.SO2 D.NO2
2.[实现“双碳目标”的路径]我国力争在2060年前实现“碳中和”,体现了中国对解决气候问题的大国担当。“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式,抵消生产生活中排放的CO2,实现CO2“零排放”。
(1)“碳”排放:
①化石燃料燃烧是造成二氧化碳排放量增加的主要原因之一。化石燃料主要包括煤、石油和 。
②请提出一条生活中通过节能减排助力“碳中和”的措施: 。
(2)“碳”吸收:自然界有多种途径吸收CO2。
①二氧化碳不仅能被绿色植物吸收,也能被海洋中的水吸收生成 (填化学式)。
②风化的岩石如CaCO3粉末可吸收空气中的CO2和H2O转化为Ca(HCO3)2,反应的化学方程式为 。
(3)“碳”捕捉:每年约1 600万吨二氧化碳被“捕捉”并对其进行压缩封存。从微观角度解释二氧化碳气体容易被压缩的原因: 。
3.[二氧化碳的制取]某同学利用石灰石与稀盐酸反应来制取并收集二氧化碳气体,请帮他完成下面的部分实验报告。
(1)【实验原理】 (用化学方程式表示)。
(2)【实验装置】实验室制取并收集一瓶CO2,应选用下列装置中的 (填字母)。
(3)【实验步骤】验证集气瓶中CO2气体已集满的方法: 。
(4)【反思交流】结合实验,你认为该实验的注意事项有 (写一条即可)。
A层 练基础
知识点1 二氧化碳的制取
1.(2023·北京中考)下列关于CO2的实验室制取及检验不正确的是( )
2.如图是实验室制取、干燥气体的常用装置,结合所学化学知识回答问题:(提示:浓硫酸可以干燥二氧化碳气体)
(1)写出标号①所指仪器的名称 ;
(2)实验室制取CO2应选择的发生装置为 (选填“A”或“B”)。用C装置干燥CO2,气体应从 (选填“a”或“b”)导管口进入;用D装置收集CO2,证明是否集满时应将燃着的木条放在 (选填“c”或“d”)导管口处。
知识点2 实现“双碳目标”的路径
3.“节能减排、低碳出行”是我们倡导的生活方式。这里的“减排”不涉及下列哪种气体的排放( )
A.二氧化硫 B.一氧化碳
C.氮气 D.二氧化碳
4.如图是自然界碳循环图。
(1)天然气是重要的化石燃料,天然气的主要成分燃烧的化学方程式为 。
(2)植物通过光合作用,可将二氧化碳转化为氧气。光合作用的化学方程式为6CO2+6XC6H12O6+6O2,则X的化学式为 。
(3)人类降低空气中二氧化碳含量的研究有两个方向:一是提倡 生活,减少二氧化碳的排放;二是 。
B层 提能力
5.[学科素养·化学思想]为解决日益加剧的温室效应等问题,中国科学家正在研究建立如图所示的二氧化碳新循环体系。如图关系能反映的化学观点或化学思想有( )
①化学变化中元素种类是守恒的
②燃烧时化学能可以转化为热能和光能
③化学能可以转化为机械能
④光能或电能可以转化为化学能
⑤物质可以相互转化
⑥二氧化碳也是一种重要的资源
A.①②③ B.①②③④⑤
C.①④⑤⑥ D.①②③④⑤⑥
6.[数字化实验]图①是小组同学组装的实验室制取二氧化碳的发生装置,其优点是可控制反应的发生和停止,为了解装置具有此优点的原因,他们在装置中连接压强传感器(如图②),从而测定实验中试管内气体压强变化的情况(如图③),下列说法错误的是( )
A.ab段试管中液面逐渐下降
B.弹簧夹可控制反应的发生和停止
C.a点的对应操作是打开弹簧夹
D.cd段二氧化碳气体输出
7.[核心素养·科学态度与责任]二氧化碳的捕集是实现“碳中和”的重要途径。
(1)自然环境中,CO2的过度排放会加剧 。
(2)绿色植物通过光合作用在叶片中合成有机物,这是自然界中碳循环的重要反应。
①如示意图能正确表示光合作用时物质进出的是 (填字母)。
②在晴天时1 m2叶片每天吸收约5 g CO2来进行光合作用。总表面积为1.76 m2的叶片,在200个晴天内能吸收CO2的质量约为 。
C层 拓思维
8.[核心素养·科学探究与实践]“二氧化碳的实验室制法”是初中化学的基础实验之一。
(1)某小组在老师的指导下对试剂的选用进行了如下探究。按下表进行实验,取等质量的石灰石加入足量酸溶液中(杂质不与酸反应),产生二氧化碳体积随时间变化曲线如图所示:
实验编号 试剂
Ⅰ 块状石灰石、10%盐酸溶液
Ⅱ 块状石灰石、10%硫酸溶液
Ⅲ 石灰石粉末、10%盐酸溶液
查阅资料:氯化钙易溶于水,硫酸钙微溶于水。
最终同学们确定用曲线乙对应的试剂制备二氧化碳,相应的化学方程式是 ;图中丙反应产生二氧化碳的量明显偏小的原因可能是 。
(2)甲图为利用鸡蛋壳和白醋制取和收集二氧化碳的家庭实验装置。
①带小孔的眼药水瓶下部可浸入和离开白醋,可以控制反应的进行与停止,它相当于乙图中的 (选填字母)装置;
②该装置线框中应选用乙图中的 (选填字母)装置来收集CO2气体;
③检验CO2气体是否集满的方法是 。
(3)在实验室中,集气瓶被称做“万能瓶”,用它可以组装成各种用途的装置,请仔细观察下列(F~K)各个装置的特点回答问题:
实验室若用F装置收集二氧化碳,则二氧化碳应从 口进入(填导管口处的字母)。若要收集一定体积的二氧化碳气体,应选用 装置(填字母,下同)。一氧化碳难溶于水,且不与水反应。若要除去一氧化碳中的少量二氧化碳,同时用该瓶收集较纯净的一氧化碳,应选用 装置。 第2课时 二氧化碳的制取 实现“双碳目标”的路径
素养目标
1.能设计简单实验,制备并检验二氧化碳。(物质的多样性)
2.能基于真实问题情境,依据二氧化碳的性质,初步分析和解决相关的综合问题。(物质的多样性)
3.能基于二氧化碳的性质和用途,从辩证的角度,初步分析和评价二氧化碳的实际应用,对低碳行动等社会性科学议题展开讨论,积极参与相关的综合实践活动。(物质的多样性)
知识概览
基础主干落实
一、二氧化碳的实验室制取
1.试剂:稀盐酸与 石灰石 。
2.反应原理: CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ (用化学方程式表示)。
3.制取装置:
4.实验步骤:连接仪器→ 检查气密性 → 装入石灰石 → 加入稀盐酸 →收集气体。
5.验满:将燃着的木条放在 集气瓶口 ,如果 木条熄灭 ,证明已满。
特别提醒 验满≠检验。验满是验证某气体是否收集满;检验是证明某种气体是不是要收集的气体
二、实现“双碳目标”的路径
1.“双碳”目标
(1)碳达峰:碳排放的最高点即 碳峰值 。
(2)碳中和:碳达峰之后,人为碳排放与通过 植树造林、碳捕集与封存技术 等人为碳吸收达到平衡。
(3)我国力争2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现 碳中和 。
2.实现“双碳”目标的思路
(1)源头上减少 化石燃料 的利用,控制二氧化碳的产生,从而减少二氧化碳的排放。
(2)对于不得不排放的二氧化碳就要加大力度促进二氧化碳的 吸收和转化 。
特别提醒 二氧化碳含量增多易造成温室效应。
漫画助学
如图所示,我们如何操作才能避免气体“走错路”
提示:长颈漏斗下端必须浸没到液面以下,防止气体从此处逸出。
易错提醒
二氧化碳能溶于水且与水反应,不能用排水法收集。
重点案例探析
考点二氧化碳的制取
典题(2023秋·广州白云区月考)请结合下列实验常用装置,回答有关问题。
(1)图中仪器a的名称: 长颈漏斗 。
(2)若要制取CO2,在B装置中装有石灰石,那么a中应加入 稀盐酸 (填写试剂名称),该反应的化学方程式是 CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ ;如果用E装置收集该气体,则气体应从 b (填“b”或“c”)端进入。将该气体通入D装置发生反应的实验现象是 澄清石灰水变浑浊 。
(3)实验室如用块状固体和液体无需加热制取难溶性气体,可将B装置改进为C装置(多孔隔板用来放块状固体),其优点是 可以控制反应的发生与停止 。
(4)如图是小明实验时的主要步骤,这些步骤的正确顺序是(填字母,下同) cabde ,其中操作有误的是 d 。
课堂达标反馈
1.[二氧化碳的危害]近年来地球气候逐渐变暖,科学家们认为这是“温室效应”所致。下列气体进入大气层能导致温室效应的是 (B)
A.CO B.CO2 C.SO2 D.NO2
2.[实现“双碳目标”的路径]我国力争在2060年前实现“碳中和”,体现了中国对解决气候问题的大国担当。“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式,抵消生产生活中排放的CO2,实现CO2“零排放”。
(1)“碳”排放:
①化石燃料燃烧是造成二氧化碳排放量增加的主要原因之一。化石燃料主要包括煤、石油和 天然气 。
②请提出一条生活中通过节能减排助力“碳中和”的措施: 多乘坐公共交通运输工具,减少使用私家车 。
(2)“碳”吸收:自然界有多种途径吸收CO2。
①二氧化碳不仅能被绿色植物吸收,也能被海洋中的水吸收生成 H2CO3 (填化学式)。
②风化的岩石如CaCO3粉末可吸收空气中的CO2和H2O转化为Ca(HCO3)2,反应的化学方程式为 CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2 。
(3)“碳”捕捉:每年约1 600万吨二氧化碳被“捕捉”并对其进行压缩封存。从微观角度解释二氧化碳气体容易被压缩的原因: 气体分子间的间隔大,容易压缩 。
3.[二氧化碳的制取]某同学利用石灰石与稀盐酸反应来制取并收集二氧化碳气体,请帮他完成下面的部分实验报告。
(1)【实验原理】 CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ (用化学方程式表示)。
(2)【实验装置】实验室制取并收集一瓶CO2,应选用下列装置中的 BC (填字母)。
(3)【实验步骤】验证集气瓶中CO2气体已集满的方法: 将燃烧的木条放在集气瓶的瓶口处 。
(4)【反思交流】结合实验,你认为该实验的注意事项有 使长颈漏斗的末端在稀盐酸的液面以下,实行液封,防止二氧化碳气体由长颈漏斗逸出 (写一条即可)。
A层 练基础
知识点1 二氧化碳的制取
1.(2023·北京中考)下列关于CO2的实验室制取及检验不正确的是(C)
2.如图是实验室制取、干燥气体的常用装置,结合所学化学知识回答问题:(提示:浓硫酸可以干燥二氧化碳气体)
(1)写出标号①所指仪器的名称 长颈漏斗 ;
(2)实验室制取CO2应选择的发生装置为 B (选填“A”或“B”)。用C装置干燥CO2,气体应从 a (选填“a”或“b”)导管口进入;用D装置收集CO2,证明是否集满时应将燃着的木条放在 d (选填“c”或“d”)导管口处。
知识点2 实现“双碳目标”的路径
3.“节能减排、低碳出行”是我们倡导的生活方式。这里的“减排”不涉及下列哪种气体的排放(C)
A.二氧化硫 B.一氧化碳
C.氮气 D.二氧化碳
4.如图是自然界碳循环图。
(1)天然气是重要的化石燃料,天然气的主要成分燃烧的化学方程式为 CH4+2O2CO2+2H2O 。
(2)植物通过光合作用,可将二氧化碳转化为氧气。光合作用的化学方程式为6CO2+6XC6H12O6+6O2,则X的化学式为 H2O 。
(3)人类降低空气中二氧化碳含量的研究有两个方向:一是提倡 低碳 生活,减少二氧化碳的排放;二是 大力植树造林,增加对二氧化碳的吸收 。
B层 提能力
5.[学科素养·化学思想]为解决日益加剧的温室效应等问题,中国科学家正在研究建立如图所示的二氧化碳新循环体系。如图关系能反映的化学观点或化学思想有(D)
①化学变化中元素种类是守恒的
②燃烧时化学能可以转化为热能和光能
③化学能可以转化为机械能
④光能或电能可以转化为化学能
⑤物质可以相互转化
⑥二氧化碳也是一种重要的资源
A.①②③ B.①②③④⑤
C.①④⑤⑥ D.①②③④⑤⑥
6.[数字化实验]图①是小组同学组装的实验室制取二氧化碳的发生装置,其优点是可控制反应的发生和停止,为了解装置具有此优点的原因,他们在装置中连接压强传感器(如图②),从而测定实验中试管内气体压强变化的情况(如图③),下列说法错误的是(C)
A.ab段试管中液面逐渐下降
B.弹簧夹可控制反应的发生和停止
C.a点的对应操作是打开弹簧夹
D.cd段二氧化碳气体输出
7.[核心素养·科学态度与责任]二氧化碳的捕集是实现“碳中和”的重要途径。
(1)自然环境中,CO2的过度排放会加剧 温室效应 。
(2)绿色植物通过光合作用在叶片中合成有机物,这是自然界中碳循环的重要反应。
①如示意图能正确表示光合作用时物质进出的是 B (填字母)。
②在晴天时1 m2叶片每天吸收约5 g CO2来进行光合作用。总表面积为1.76 m2的叶片,在200个晴天内能吸收CO2的质量约为 1 760 g 。
C层 拓思维
8.[核心素养·科学探究与实践]“二氧化碳的实验室制法”是初中化学的基础实验之一。
(1)某小组在老师的指导下对试剂的选用进行了如下探究。按下表进行实验,取等质量的石灰石加入足量酸溶液中(杂质不与酸反应),产生二氧化碳体积随时间变化曲线如图所示:
实验编号 试剂
Ⅰ 块状石灰石、10%盐酸溶液
Ⅱ 块状石灰石、10%硫酸溶液
Ⅲ 石灰石粉末、10%盐酸溶液
查阅资料:氯化钙易溶于水,硫酸钙微溶于水。
最终同学们确定用曲线乙对应的试剂制备二氧化碳,相应的化学方程式是 CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ ;图中丙反应产生二氧化碳的量明显偏小的原因可能是 生成的硫酸钙覆盖在石灰石表面阻止反应进行,试剂没消耗完 。
(2)甲图为利用鸡蛋壳和白醋制取和收集二氧化碳的家庭实验装置。
①带小孔的眼药水瓶下部可浸入和离开白醋,可以控制反应的进行与停止,它相当于乙图中的 A (选填字母)装置;
②该装置线框中应选用乙图中的 C (选填字母)装置来收集CO2气体;
③检验CO2气体是否集满的方法是 将燃着的木条放在矿泉水瓶口,若木条熄灭,证明二氧化碳已收集满 。
(3)在实验室中,集气瓶被称做“万能瓶”,用它可以组装成各种用途的装置,请仔细观察下列(F~K)各个装置的特点回答问题:
实验室若用F装置收集二氧化碳,则二氧化碳应从 b 口进入(填导管口处的字母)。若要收集一定体积的二氧化碳气体,应选用 K 装置(填字母,下同)。一氧化碳难溶于水,且不与水反应。若要除去一氧化碳中的少量二氧化碳,同时用该瓶收集较纯净的一氧化碳,应选用 H 装置。
