第4节 二氧化碳
第1课时 二氧化碳的性质
知识点
1 自然界中的二氧化碳
1.人们常用模型来表示分子。如果用“”表示氧原子,用“”表示碳原子,则图A3-4-1中能表示二氧化碳分子模型的是
( )
图A3-4-1
2.空气中含有一定浓度的二氧化碳时会使人感到窒息,原因是
( )
A.二氧化碳有毒
B.二氧化碳有刺激性气味
C.二氧化碳密度比空气大
D.二氧化碳不能供给呼吸
3.人在储存甘薯的地窖中待时间长了会感到窒息的原因是地窖中
( )
A.氧气过多
B.二氧化碳浓度大
C.见不到阳光
D.太潮湿
知识点
2 二氧化碳的物理性质
4.二氧化碳和氧气在物理性质上的相似点是
( )
A.加压降温后都变成无色液体
B.常温下都是无色、有味的气体
C.都不易溶于水
D.通常状况下,密度都比空气大
5.不用排水法收集二氧化碳,而用向上排空气法收集的原因是
( )
A.二氧化碳能溶于水且密度比空气大
B.二氧化碳密度比空气大
C.二氧化碳能溶于水且密度比空气小
D.二氧化碳密度比氧气小
6.如图A3-4-2所示,在大烧杯中,有红、蓝两个彩色气球,红色气球中充有CO2,蓝色气球中充有空气,两个气球沉在杯底。小亮同学收集好一瓶CO2气体,倒入大烧杯中,发现其中一个气球竟然浮起来了,用手轻轻将其按下,手一松,气球又会上浮。请你判断一下哪一个气球会浮起来,并说明理由:?
。?
图A3-4-2
知识点
3 二氧化碳的化学性质
7.集气瓶装满某气体,可能是下列气体中的一种:①二氧化碳、②氧气、③空气、④氮气,将燃着的木条伸入瓶中,火焰立即熄灭,则该瓶气体可能是
( )
A.①或②
B.②或③
C.①或④
D.③或④
8.下列实验现象只能反映二氧化碳物理性质的是
( )
图A3-4-3
9.取四朵用石蕊试液染成紫色的干燥纸花完成以下实验。下列说法错误的是
( )
图A3-4-4
A.纸花变为红色的有Ⅰ和Ⅳ
B.Ⅰ的作用:证明酸性物质会使紫色石蕊变红
C.证明水和二氧化碳发生了化学反应的现象:Ⅳ中纸花变红,Ⅱ、Ⅲ中纸花不变红
D.此实验证明水和二氧化碳反应生成的不是酸性物质
10.如图A3-4-5所示,将充满CO2的试管倒扣在滴有紫色石蕊试液的蒸馏水中,一段时间后,下列实验现象描述正确的是
( )
图A3-4-5
①试管内液面上升
②溶液变红
③试管内液面不上升
④溶液变蓝
⑤溶液不变色
A.①②
B.①④
C.②③
D.③⑤
11.[2019·台州]
如图A3-4-6,集气瓶中充满二氧化碳,大烧杯中燃着两支高低不等的蜡烛,实验时打开止水夹,移开玻璃片。下列说法正确的是( )
图A3-4-6
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.去掉烧杯中的一支蜡烛,也能得出同样的实验结论
12.二氧化碳是一种重要的化学物质。请写出下列反应的化学方程式。
(1)二氧化碳和水反应:
。?
(2)二氧化碳和澄清石灰水反应: 。?
(3)尿素是一种重要的化学肥料,其化学式为CO(NH2)2。工业上,可以在高温、高压的条件下,以二氧化碳和氨气(NH3)为原料制得尿素并生成水,反应的化学方程式为 。?
13.[2019·舟山节选]
非洲的尼奥斯湖是火山口湖,湖底溶有大量含二氧化碳的火山气体。1986年8月
21日,大量的降水使上层湖水变凉而下沉,下层湖水上涌,二氧化碳气体从水中逸出,并沿着山谷向下扩散,导致山脚的大量居民窒息死亡。根据以上信息回答:
(1)湖水上涌后,溶解的二氧化碳气体从水中逸出,是由于液体压强随深度的减小而 ,进而导致二氧化碳的溶解性减小。?
(2)逸出的二氧化碳气体沿着山谷向下扩散,是由于二氧化碳 (填物理性质)。?
14.在研究二氧化碳的性质时,老师做了如图A3-4-7甲所示实验,该实验说明二氧化碳的性质为 。?
图A3-4-7
(1)小聪和小明受到老师的启发,设计了如图乙所示的家庭小实验,并推测了实验现象。他们对图乙中“两支蜡烛谁先熄灭”的问题有不同的观点。小明认为低的蜡烛先熄灭,理由是 ;小聪认为 蜡烛先熄灭,理由是蜡烛燃烧使高处的氧气减少并耗尽,同时放出的热使二氧化碳向上扩散,浓度增大。?
(2)实验证明小聪的观点是正确的。由上述实验得到启发:从意外失火的高楼中逃生的正确方法是 (填序号)。?
①用毛巾捂住口鼻 ②低头弯腰迅速移向门外 ③打开窗户跳出
自|我|提|升
15.空气中的二氧化碳超过正常含量时,会对人体健康产生如下影响:
空气中二氧化碳的体积分数
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
[提出问题]
如何检验空气中二氧化碳的含量以便判断是否会影响人体健康?
[实验探究]
方法一:分别向二氧化碳含量不同的空气中放入燃着的蜡烛。
方法二:分别向二氧化碳含量不同的空气中加入适量的澄清石灰水。
[实验现象]
二氧化碳的体积分数
0.03%
1%
5%
10%
20%
方法一
正常燃烧
正常燃烧
正常燃烧
正常燃烧
熄灭
方法二
不变浑浊
变浑浊
变浑浊
变浑浊
变浑浊
[分析与应用]
(1)上述实验中,方法一所依据的二氧化碳的性质是 ;方法二所依据的反应原理是 (用化学方程式表示)。?
(2)菜窖中一般会含有较多的二氧化碳,人不能贸然进入。为确保人体健康不受影响,在进入菜窖前,应通过灯火试验对其中的二氧化碳含量进行检验,若 ,就不能贸然进入。?
?
教师详解详析
1.D 2.D
3.B [解析]
地窖中的红薯进行呼吸作用,消耗氧气分解有机物产生二氧化碳和水,使地窖中的氧气大量减少,二氧化碳大量增多,因此会使人感到窒息。
4.D [解析]
氧气通常状况下是无色、无味的气体,不易溶于水,密度比空气大,加压降温后变成淡蓝色液体;二氧化碳通常状况下是无色、无味的气体,能溶于水,密度比空气大,加压降温后变成无色液体。
5.A [解析]
收集气体要根据气体的密度和溶水性,二氧化碳能溶于水,不可用排水法收集;二氧化碳密度比空气的大,可以用向上排空气法收集。
6.蓝色气球,二氧化碳的密度大于空气的密度
7.C [解析]
二氧化碳和氮气既不能燃烧也不支持燃烧。
8.D
9.D [解析]
稀醋酸能使干燥的紫色石蕊纸花变红,二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸能使干燥的紫色石蕊纸花变红,故纸花变为红色的实验有Ⅰ和Ⅳ;实验Ⅰ的作用是证明酸性物质会使紫色石蕊变红;能证明水和二氧化碳发生了化学反应的现象是Ⅳ中纸花变红,Ⅱ、Ⅲ中纸花不变红;此实验证明水和二氧化碳反应生成的是酸性物质。
10.A [解析]
二氧化碳能溶于水,且能与水反应,试管内气体减少,压强变小,试管内液面上升;二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸呈酸性,能使紫色石蕊变红,故试管内的液体变红。
11.D [解析]
二氧化碳密度比空气大,所以打开止水夹,二氧化碳能从集气瓶中进入烧杯中,集气瓶中二氧化碳减少,压强减小,移开玻璃片,在大气压的作用下更有利于集气瓶中气体的导出;着火点是物质的固有属性,通常不会改变。
12.(1)CO2+H2OH2CO3
(2)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
(3)CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O
13.(1)减小 (2)密度比空气大
14.密度比空气密度大、不能燃烧也不支持燃烧
(1)蜡烛燃烧产生的二氧化碳的密度比空气的大,会下沉 高的
(2)①②
[解析]
根据二氧化碳能倾倒到烧杯内说明二氧化碳密度比空气大,蜡烛熄灭说明二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧。(1)认为低的蜡烛先熄灭就应该考虑二氧化碳的密度比空气的大,所以聚集在下面,使低的蜡烛先熄灭;通过蜡烛燃烧使高处的氧气减少并耗尽,同时放出的热使二氧化碳向上扩散可反推出高处蜡烛先熄灭。(2)从意外失火的高楼中逃生要避免吸入烟尘,所以要用毛巾捂住口鼻,由于温度高,烟尘聚集在上方,所以要低头弯腰迅速移向门外。
15.(1)二氧化碳不支持燃烧
CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
(2)灯火熄灭(或燃烧不旺)第4节 二氧化碳
第2课时 二氧化碳的制取
知识点
1 实验室制取二氧化碳的反应原理
1.实验室通常用 和 反应制取二氧化碳,反应的化学方程式为 。?
2.实验室不用稀硫酸与大理石反应制取二氧化碳的原因是
( )
A.稀硫酸反应太慢
B.稀硫酸比盐酸的价格高
C.生成的气体不纯净
D.生成的硫酸钙微溶于水,覆盖在大理石表面,会阻碍反应的继续进行
知识点
2 实验室制取二氧化碳的装置
3.根据图B3-4-1所示实验装置回答问题。
图B3-4-1
(1)写出标号仪器的名称:① ,② 。?
(2)使用A装置制取气体,对反应物的状态要求是 。?
(3)既可以用来制取氧气,又可以用来制取二氧化碳的发生装置是 (填字母),若用该装置制取氧气,反应的化学方程式为 ?
。?
(4)实验室制取气体时,组装好仪器后应进行的必要操作是 ;若用D装置收集二氧化碳气体,应从 (填“a”或“b”)端通入气体。?
知识点
3 二氧化碳的实验室制取和性质研究
4.图B3-4-2分别是二氧化碳的实验室制备、收集、性质检验实验,其中错误的是
( )
图B3-4-2
5.[2019·嘉兴期末]
图B3-4-3是某同学制取、收集二氧化碳实验的主要步骤,其中操作有误的是
( )
图B3-4-3
6.实验室制备并收集二氧化碳,通常有以下操作步骤:①检查装置的气密性;②连接装置;③装入大理石;④加入稀盐酸;⑤收集气体;⑥验满。排列顺序正确的是
( )
A.①②③④⑤⑥
B.②①④③⑤⑥
C.②①③④⑤⑥
D.②③④①⑤⑥
7.[2019·衢州]
小科开展了制取二氧化碳并探究其部分性质的实验。
图B3-4-4
(1)收集二氧化碳应选择图中 (填字母)装置。?
(2)小科采用E装置检验二氧化碳的性质,观察到蜡烛熄灭。该现象除了能说明二氧化碳不能燃烧外,还能说明二氧化碳具有 的性质。?
知识点
4 二氧化碳的应用
8.下列属于二氧化碳的用途的是
( )
A.用于切割金属
B.制霓虹灯
C.用于医疗急救
D.用于灭火
9.下列关于二氧化碳的说法错误的是
( )
A.二氧化碳可用于制碳酸饮料
B.干冰(固体二氧化碳)可用于人工降雨
C.常温下二氧化碳是一种有刺激性气味的有毒气体
D.大气中二氧化碳的消耗途径主要是植物的光合作用
10.在锥形瓶甲中放入10
g块状纯净的碳酸钙,在锥形瓶乙中放入10
g粉末状纯净的碳酸钙,向两个锥形瓶中分别同时加入足量同浓度的稀盐酸与碳酸钙反应。下列对该实验产生气体的质量与反应时间的关系图像,描述合理的是
( )
图B3-4-5
11.小松选择用稀盐酸与石灰石反应制取CO2,并尝试直接利用如图B3-4-6所示装置制取并收集,你认为小松
( )
图B3-4-6
A.选择A、B装置,导管a接导管c可收集到一瓶CO2
B.选择B、C装置,导管d接导管b可收集到一瓶CO2
C.选择B、C装置,导管d接导管c可收集到一瓶CO2
D.不可能收集到一瓶CO2,因为CO2能溶于水
12.将洗净的鸡蛋壳(主要成分是CaCO3)放在一个玻璃杯中,向杯中加入少量稀盐酸,用蘸有澄清石灰水的玻璃片盖住杯口,可观察到的现象是①
,② 。?
13.小明和小红利用如图B3-4-7所示装置,以碳酸钙和稀盐酸为原料制取二氧化碳,并进行比较分析。
图B3-4-7
(1)小明用图甲和图乙的装置组合制取和收集二氧化碳气体,如何检验二氧化碳是否已收集满?请写出具体操作:?
。?
(2)小红认为用图丙装置收集二氧化碳气体的方法比图乙更好。你认为她的理由是?
(写出一点)。?
(3)实验过程中小红发现反应有快慢,请你列举一种判断反应快慢的方法:
。?
14.为确定影响化学反应速度快慢的因素,小明选取成分相同的大理石碎屑、块状大理石两种样品(样品中杂质不与稀盐酸反应)各6
g,分别与足量的、溶质质量分数相同的稀盐酸反应,实验装置如图B3-4-8所示。每2
min读取一次电子天平的示数,据此计算生成的二氧化碳的质量。记录的前18
min的数据如下表,请回答问题。
图B3-4-8
时间/min
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
大理石碎屑生成的CO2的质量/g
0
1.45
1.75
1.98
2.18
2.30
2.36
2.40
2.40
2.40
块状大理石生成的CO2的质量/g
0
0.45
0.80
1.10
1.36
1.60
1.81
1.98
2.11
2.20
(1)实验过程中,通过观察图中哪一现象可判断反应结束?
。?
(2)结合表格分析,6
g块状大理石与稀盐酸反应最多能生成多少克二氧化碳? ;简要说明判断的理由: ?
。?
(3)当反应进行到18
min时,块状大理石中有多少克碳酸钙与稀盐酸发生了反应?
教师详解详析
1.石灰石(或大理石) 稀盐酸
CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
2.D [解析]
若用稀硫酸与大理石反应制取二氧化碳,那么生成的硫酸钙微溶于水,覆盖在大理石表面,会阻碍反应的继续进行。
3.(1)①长颈漏斗 ②集气瓶 (2)固态
(3)B 2H2O22H2O+O2↑
(4)检查装置的气密性 a
4.A [解析]
A中导管伸入了液面以下,气体生成后无法排出来。
5.D 6.C
7.(1)C (2)不支持燃烧且密度比空气大
[解析]
(1)二氧化碳能溶于水,且密度比空气大,所以采用向上排空气法收集,即选择C装置。(2)由E可知,直接倾倒二氧化碳气体,其能够进入烧杯底部,即二氧化碳的密度比空气大;倒入二氧化碳气体后蜡烛熄灭,说明二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧。
8.D 9.C
10.C [解析]
反应中粉末状的碳酸钙与酸接触更充分,反应速率更快,所以先反应完,但是最后产生的二氧化碳的质量相等。
11.C [解析]
A装置中的长颈漏斗没伸入液面以下,生成的二氧化碳气体会从长颈漏斗的底端逸出,所以收集不到二氧化碳;选择B、C装置,导管b接导管d不能收集到一瓶CO2,虽然CO2可溶于水,但是一体积水溶解一体积的二氧化碳,当达到饱和后不再溶解,二氧化碳从b进入集气瓶,然后又从c逸出,收集不到二氧化碳;选择B、C装置,导管c接导管d可收集到一瓶CO2,CO2溶于水,当达到饱和后不再溶解,二氧化碳从c进入集气瓶内形成气压,把水从b排出而收集到二氧化碳;CO2能溶于水,一体积水溶解一体积的二氧化碳,当达到饱和就不会再溶于水了,所以用排水法也能收集到一瓶二氧化碳。
12.①玻璃杯中有气泡产生
②玻璃片上的石灰水变浑浊
13.(1)将燃着的木条放在集气瓶口,观察木条是否熄灭,若熄灭,则已收集满;反之,则不满
(2)用图丙装置收集可直接观察到二氧化碳是否收集满(或用图丙装置收集到的二氧化碳纯度比图乙装置高,合理即可)
(3)比较相同时间内产生二氧化碳的多少(合理即可)
14.(1)锥形瓶内不再产生气泡(或电子天平的示数不再变化)
(2)2.40
g 查表可知,大理石碎屑完全反应可以生成2.40
g
CO2,而块状大理石与其质量、成分都相同,所以完全反应后也应生成约2.40
g
CO2
(3)解:当反应进行到18
min时,块状大理石生成CO2的质量为2.20
g。
设此时块状大理石中发生反应的CaCO3的质量为x。
CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
100
44
x
2.20
g
= x=5
g
答:当反应进行到18
min时,块状大理石中有5
g碳酸钙与稀盐酸发生了反应。
