第3节 大气中的二氧化碳（举一反三讲义）科学新教材浙教版八年级下册

第3节 大气中的二氧化碳 目录 目录 1 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 3 知识点1 二氧化碳的性质 3 知识点2 二氧化碳的制取 6 知识点3 二氧化碳的用途 9 【方法技巧】 13 【巩固训练】 15 【学习目标】 1. 科学观念 （1）理解二氧化碳的构成、核心物理与化学性质，掌握物质性质与用途的对应关系。 （2）掌握二氧化碳的实验室制取原理、装置选择依据，明确气体制取的核心要素。 （3）掌握二氧化碳的检验、验满方法，明确其与其他气体的核心鉴别依据。 （4）理解二氧化碳对人体健康、环境的影响，纠正相关认知误区，建立科学的物质认知。2. 科学思维 （1）能通过实验现象推导二氧化碳的核心性质，建立 “性质→用途” 的逻辑关联，提升推理分析能力。 （2）能对比不同气体制取的差异，建立 “反应原理→装置选择→收集检验” 的气体制取思维模型。 （3）能辨析二氧化碳相关的认知误区，提升正误判断与逻辑思辨能力。 3. 探究实践 （1）能规范完成二氧化碳制取、性质验证的实验操作，准确观察并分析实验现象。 （2）能结合二氧化碳的性质，设计简单的气体鉴别、除杂实验方案，解决实际问题。 （3）能结合生活场景，分析二氧化碳相关应用的原理，完成简易灭火器等实践设计。 4. 态度责任 （1）树立辩证看待物质的科学观念，认识二氧化碳的利与弊，建立科学的物质观。 （2）理解二氧化碳在碳循环、碳中和中的作用，养成绿色低碳的生活习惯，树立可持续发展的环保理念。 重点： 1.二氧化碳的核心物理、化学性质，及性质与用途的对应关系 2.二氧化碳的实验室制取原理、装置选择、检验与验满方法 3.二氧化碳与水、澄清石灰水反应的实验现象与化学原理 4.二氧化碳相关认知误区的辨析（如二氧化碳不属于空气污染物） 难点： 1.二氧化碳性质探究实验的现象分析与原理推导 2.气体制取装置的选择逻辑与实验方案设计 3.二氧化碳相关化学反应方程式的理解与应用 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1 二氧化碳的性质 1.二氧化碳的构成：二氧化碳由 (CO₂)构成，每个 CO₂分子由1 个碳原子和 2 个氧原子构成。 2.二氧化碳的物理性质 （1）实验：探究二氧化碳的物理性质 实验 实验结论 观察 CO₂样品 CO₂是无色、无味的气态 倾倒 CO₂熄灭蜡烛 CO₂密度比空气 、不燃烧也不支持燃烧 软塑料瓶加水振荡变瘪 CO₂ 溶于水 （2）二氧化碳的物理性质 ①通常状态：无色、无味的气体，密度比空气大 ②溶解性：能溶于水（1 体积水可溶解 1 体积 CO₂，压强越大溶解量越多） ③三态变化：加压降温可变为液态、固态（干冰，雪状固体） 3.二氧化碳的化学性质 （1）不燃烧、不支持燃烧，不能供给呼吸 （2）与水反应 反应方程式： 现象：生成的碳酸（H₂CO₃）呈 性，能使蓝色石蕊试纸变 碳酸不稳定，受热易分解： ，分解后石蕊恢复原色 （3）与澄清石灰水反应（CO₂的检验方法） 反应方程式： 现象： （生成白色碳酸钙沉淀） 用途： 【典例1】如图所示的有关二氧化碳性质的实验中，只能证明二氧化碳的物理性质的是（　　） A． B． C． D． 【典例2】利用如图装置，验证CO2的性质． （1）甲中的现象是 ． （2）乙中发生反应的化学方程式为 ． （3）丙中下方蜡烛先熄灭上方蜡烛后熄灭，此现象证明二氧化碳具有的性质 ． 【变式1】为了验证二氧化碳的性质，某同学将实验中制取的二氧化碳气体导入A、B装置，回答下列问题： （1）装置A中紫色石蕊试液变红，是因为生成某酸性物质，请写出发生反应的文字表达式为 。 （2）B装置中的现象是 ，说明二氧化碳 ，且相同体积下，质量比空气 。 【变式2】康康同学设计了如图装置验证二氧化碳的性质，当通入二氧化碳一段时间后，A中发生反应的化学方程式为 ；C中观察到蜡烛由低到高依次熄灭，说明二氧化碳的性质有 ．（答出2条即可）． 【变式3】用如图所示的装置来检验二氧化碳性质：（浓硫酸可除去水蒸气，紫色小花是用紫色石蕊试液浸泡过制成的） （1）打开开关I，关闭开关Ⅱ，可观察到乙装置中的现象是 。若改为打开开关Ⅱ，关闭开关I， （填“能”或“不能”）看到此现象。 （2）向紫色小花喷洒稀盐酸也会看到（1）中现象，但直接喷水则不会。结合本实验可以得出结论 。 （3）将甲瓶中液体换成澄清石灰水，写出通入二氧化碳后的反应文字表达式： 。 知识点2 二氧化碳的制取 1. 药品选择： （1）实验原料：石灰石（或大理石，主要成分为 CaCO₃）+ 稀盐酸 （原因：反应速率适中，原料廉价易得，操作简便） （2）禁选药品： ①浓盐酸：易挥发出 HCl 气体，导致收集的 CO₂不纯 ②稀硫酸：生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻止反应继续进行 ③碳酸钠粉末：反应过于剧烈，气体生成速率太快，难以控制和收集 2. 反应原理 ： 3. 实验装置 （1）发生装置：固液不加热型 （2）收集装置：向上排空气法（CO₂密度比空气大，能溶于水，不可用排水法） 4. 检验与验满 （1）检验：将气体通入 ，若石灰水变浑浊，证明是 CO₂ （2）验满：将 放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已集满 5. 实验步骤：查装置气密性→加药品（先固后液）→收集气体→验满 【典例3】实验室可以选用如图所示的装置制取二氧化碳气体并进行有关实验。请回答下列问题。 （1）把A装置与E装置连接，发现E装置中溶液变浑浊，则证明二氧化碳气体中混有 （填化学式）气体。 （2）如果要验证制得的气体是二氧化碳，除A装置外，还应选用上述装置中的 。 （3）若要制取并收集一瓶纯净、干燥的二氧化碳气体，请从上述装置中选择适当的装置进行连接，并写出连接顺序： （填字母）。 【变式1】请你根据下图回答有关问题： （1）实验室欲制备并收集二氧化碳，需在图一中选用A、B与 （填序号）组合，该反应的化学方程式为 ； （2）图二是两套干燥气体装置，可用于干燥二氧化碳的是 （填“甲”或“乙”）。 【变式2】利用如图所示实验装置甲制取CO2。 （1）甲图中的微型装置H可用于实验室制备CO2，此微型装置在操作上的优点与乙图中装置 功能相同。 （2）甲图中 I是医用输液观察滴液快慢的滴壶，若用它做CO2的微型干燥装置，则气体应从 （填“a”或“b”）进入。 【变式3】某实验小组同学想利用如图所示装置制取并收集一瓶纯净、干燥的二氧化碳（所用装置气密性良好）。 【查阅资料】a、二氧化碳在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小。 b、CaCl2溶液呈中性。 （1）装置B的作用是 。 （2）实验中观察到A中持续有大量气泡产生，但较长时间后，经验证D中二氧化碳仍然没有收集满，原因是 。 （3）同学们改进实验装置并成功完成了实验。在处理废液时，小新同学认为不能将锥形瓶中的废液直接倒入下水道，而应该向废液中加入过量的 （填化学式）反应完全后过滤，就可得到只含CaCl2种溶质的溶液。 【典例4】实验室现有一瓶失去标签的无色气体，下列方法能检验该气体是二氧化碳的是（　　） A．用燃着的木条伸入瓶中 B．将气体对着干冷的玻璃片 C．用眼睛看或鼻子闻 D．向瓶中滴入少量澄清石灰水 【变式1】检验集气瓶中是否收集满二氧化碳的正确方法是（　　） A．用带火星的木条伸入瓶内 B．用燃着的木条伸入瓶内 C．用燃烧的木条放在瓶口 D．加澄清的石灰水振荡 【变式2】阅读下面材料，回答下面小题：如图是某品牌汽水标签信息。 类别：碳酸型饮料，pH=6.5 配料：水、食用盐、蔗糖、二氧化碳、柠檬酸（C6H8O7）、碳酸氢钠等 为验证汽水中含有二氧化碳气体，下列做法正确的是（　　） A．振荡汽水瓶，收集产生气体，放入一支带火星的小木条 B．振荡汽水瓶，收集产生气体，放入一支燃着的小木条 C．振荡汽水瓶，收集产生气体，通入氢氧化钠溶液中 D．振荡汽水瓶，收集产生气体，通入氢氧化钙溶液中 【变式3】检验集气瓶里收集的是不是二氧化碳的方法最好的是（　　） A．通入紫色石蕊溶液中，观察溶液是否变红 B．将燃着的木条插入集气瓶中，观察是否熄灭 C．通入澄清石灰水，观察是否变浑浊 D．通过闻气味 知识点3 二氧化碳的用途 1.二氧化碳的用途 （1）制冷剂或人工降雨：固态 CO₂（干冰）升华吸热，可用于食品冷藏、人工降雨、设备低温清洗。 （2） ：利用 CO₂不能燃烧、也不支持燃烧，且密度比空气大的性质，隔绝氧气实现灭火。 （3）光合作用原料：是植物光合作用的核心原料。 （4）工业或化工原料：可用于制纯碱、尿素、碳酸饮料，也可作为焊接保护气、食品添加剂。 2.二氧化碳对人体健康的影响 空气中 CO₂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 大于 10% 神志不清、呼吸停止，甚至死亡 3.简易酸碱灭火器 （1）实验药品：浓盐酸（或硫酸）、饱和碳酸钠溶液、少量洗涤剂 （2）反应原理： （3）灭火原理：反应生成大量 CO₂，气压推动液体喷出，隔绝空气、 降温至可燃物着火点以下，实现灭火。 【典例5】下列关于二氧化碳的说法错误的是（　　） A．二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧 B．二氧化碳是植物光合作用的主要原料 C．固态二氧化碳可用作人工降雨 D．二氧化碳难溶于水 【变式1】二氧化碳是我们学习过的一种重要物质，以下关于二氧化碳的说法正确的是（　　） A．人工降雨是利用二氧化碳的化学性质 B．二氧化碳难溶于水 C．二氧化碳的固体可以用作制冷剂 D．泡沫灭火器能喷射出大量二氧化碳和泡沫，适合扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器等火灾 【变式2】二氧化碳是一种常见物质，下列各项应用与二氧化碳无关的是（　　） A．人工降雨 B．作燃料 C．灭火 D．碳酸饮料 【变式3】许多化学物质是一柄“双刃剑”。对二氧化碳的利弊评价不妥的是（　　） A．大气层中二氧化碳过多会造成温室效应 B．“碳酸水”浇灌植物对植物光合作用有利 C．利用干冰可以进行人工降雨 D．固体二氧化碳汽化吸热，可用于制造舞台烟雾 【典例6】海洋馆内会安装人工照明系统以模拟不同深度的海洋光线条件，为海洋动植物提供适宜的光照环境，但还是因水中二氧化碳含量偏低而影响了水草的正常生长。为解决此问题，小科开展了如下研究。 【自制补给器】小科研究了几种市售的二氧化碳气体补给器后，进行自制补给器的实验探究，部分设计如图所示。 （1）小科的自制补给器中使用的酸液应该是 （选填“稀盐酸”或“稀硫酸”），产生二氧化碳反应的化学方程式是 。 （2）如图所示，应将气体细化器置于水族箱的 处（选填“①”“②”或“③”）。 【变式1】小乐家的水族箱，因水中二氧化碳含量偏低而影响了水草的正常生长。为解决此问题，小乐开展了如下研究：【市场调查】小乐发现市场上有如图甲所示的二氧化碳气体补给器出售，该补给器连接上气体细化器后就可向水族箱的水中补充二氧化碳气体，其结构示意图如图乙所示。 【自制补给器】小乐研究了市售的二氧化碳气体补给器后，自制补给器，部分设计如图丙所示。 （1）写出小乐自制补给器产生二氧化碳反应的化学方程式 。 （2）在如图丙所示的计泡器的中补全导管；将气体细化器连接在自制补给器的右侧导管上后，应将气体细化器置于水族箱的 （选填“①”“②”或“③”）处。 （3）依据如下评价量表，对小乐的自制补给器进行评价，写出评价等级及依据 。 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一 反应安全，且可控 反应安全，但不可控 反应有较大安全隐患 指标二 气体能直接排出且速度可以观测 气体能直接排出但速度无法观测 气体无法排出 【变式2】利用生活中的物质自制简易CO2发生器。小组同学选择了鸡蛋壳、小苏打、白醋、塑料瓶、输液管等器材，设计并制作了如图甲、乙两套发生装置（乙中的夹持装置已省略）。 （1）实验室制取CO2的反应原理为 （用化学方程式表示）。 （2）装置甲可随时控制反应的发生与停止。向装有白醋的瓶中加入鸡蛋壳，拧紧瓶塞，使反应发生的具体操作为 。 （3）与甲相比，装置乙既可控制反应速率，又可得到持续稳定气流。选择乙与图丙装置（用于除杂和观察气泡）组装成CO2发生器。下列分析正确的是 （填字母）。 A.乙中的b口应与图丙中的c口相连接 B.为除去CO2中混有的醋酸，X可以是NaOH溶液 C.可根据X中冒出气泡的快慢来调节乙中的流速调节器 【变式3】灭火器是常见的消防设备，有多种类型，项目小组计划制作一款简易泡沫灭火器模型。 【原理学习】在一个密闭容器中装有两种物质，在液体中添加发泡剂（有气体存在时，能产生大量泡沫）。灭火器不使用时，两种物质彼此分离；使用时，将两种物质混合即快速产生大量气体，将液体、泡沫从管道中喷出。 【产品设计】器材：根据原理需求，项目小组组装了如图的装置。 试剂：可选试剂有稀盐酸、浓盐酸、碳酸钙颗粒、碳酸钠粉末、饱和碳酸钠溶液、发泡剂。 【评价量表】 指标 优秀 合格 待改进 指标一：效果 液体、泡沫喷出速度快，喷射距离远 液体、泡沫喷出速度适中，喷射距离一般 液体、泡沫喷出速度较缓慢，喷射距离近 指标二：安全性 喷出的液体pH=7 喷出的液体pH接近7 喷出液体酸性较强或碱性较强 【产品制作】 （1）从指标一考虑，除了发泡剂以外，小组还需要选择的两种试剂是： ，理由是 。 （2）将42.4g碳酸钠粉末溶于足量的水装入吸滤瓶中，按照指标二的优秀等级（忽略发泡剂对pH的影响），试管中装入质量分数为36.5%浓盐酸的理论体积为多少毫升？（写出计算过程） 提示：①36.5%浓盐酸的密度1.2g/mL。 ②反应的化学方程式：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。 ③计算结果取整数。 【方法技巧】 制取气体的一般思路和方法 1. 核心思路 （1）确定反应原理 （2）根据原理确定发生装置和收集装置 （3）确定气体的检验、验满方法 2. 装置选择依据 （1）发生装置：由反应物状态、反应条件决定 ①固固加热型：如加热高锰酸钾制氧气 ②固液不加热型：如制 CO₂、过氧化氢制氧气 ③其他发生装置 （2）收集装置：由气体的密度、水溶性决定 收集方法 适用条件 举例 向上排空气法 密度比空气大，不与空气反应 CO₂、O₂ 向下排空气法 密度比空气小，不与空气反应 H₂、CH₄ 排水法 难或不易溶于水，不与水反应 O₂、CH₄ 3. 装置气密性检查 （1）升温法：手握试管，导管口有气泡冒出，松手后导管内形成稳定水柱，说明气密性良好 （2）注水法：夹紧胶皮管，向长颈漏斗注水，若形成稳定的液面差，说明气密性良好 4. O₂与 CO₂检验、验满对比 气体 检验方法 验满方法 O₂ 带火星木条伸入集气瓶内，木条复燃 带火星木条放在集气瓶口，木条复燃 CO₂ 通入澄清石灰水，石灰水变浑浊 燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭 【巩固训练】 1.下列关于二氧化碳用途的叙述中，不正确的是（　　） A．生产碳酸饮料 B．用作气体肥料 C．供给呼吸 D．用于人工增雨 2.如图所示实验能够说明二氧化碳具有的性质有（　　） ①不可燃 ②不支持燃烧 ③能溶于水 ④密度比空气小 ⑤密度比空气大 A．①②③ B．③⑤ C．①②④ D．①②⑤ 3．实验室制取并检验二氧化碳性质的过程中，涉及如下操作，正确的是（　　） A．制取CO2 B．收集CO2 C．验证CO2已集满 D．验证CO2能与水反应 4.某化学兴趣小组通过微型实验探究二氧化碳的性质。下列说法中，不正确的是（　　） A．左侧试管中可以观察到固体逐渐溶解，产生气泡 B．a与b对照可验证CO2与水发生反应 C．c处澄清石灰水变浑浊，该反应可用于检验CO2 D．右侧烧杯中蜡烛由低到高依次熄灭只利用了CO2的化学性质 5．某小组用图1的装置探究CO2的化学性质。相同条件下，分别将等体积的水、澄清石灰水和氢氧化钠溶液注入集满CO2的锥形瓶中，测得压强随时间的变化如图2。下列说法错误的是（　　） A．0～15s，压强迅速上升是因为向锥形瓶中注入了液体 B．100s时，实验c中锥形瓶内的CO2已经被完全吸收 C．实验a中反应生成了能使紫色石蕊溶液变红的物质 D．对比三组实验，氢氧化钠溶液吸收CO2的效果最好 6.某实验小组利用块状大理石和浓盐酸（有挥发性）制取二氧化碳并探究其部分性质，下列有关说法正确的是（　　） A．关闭装置①的止水夹，打开分液漏斗的旋塞，液体顺利滴下，说明装置漏气 B．装置①中盐酸浓度过大，会使得反应无法顺利进行 C．将燃烧着的火柴伸入装置②中部，火柴熄灭，说明集气瓶中已收集满CO2 D．将气体通入③中，紫色石蕊溶液变为红色，不能说明CO2与水反应生成了H2CO3 7.在研究盐酸性质时，老师把鸡蛋壳放入盛有稀盐酸的试管中，将燃着的火柴伸入试管口，有的同学根据观察“蛋壳表面产生大量气泡，燃着的火柴熄灭”的现象，从而得出“反应产生了二氧化碳”的结论。也有的同学认为仅凭此现象得出结论不科学，他们做出这样判断的理由是 。同学提议接下来的处理办法是 ，如果出现 现象，证明产生的气体是二氧化碳。 8.碳的化学性质及二氧化碳的制取和性质是初中科学的主要内容。 （1）对图1实验现象描述正确的是 。 A.火星四射，生成黑色固体 B.产生大量白烟 C.发出蓝紫色火焰 D.发出白光，放出热量 （2）小明用图2装置制取二氧化碳，请指出该装置的错误： 。 （3）如图3，向充满二氧化碳的软塑料瓶中加入约体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，观察到的现象是 。 9.某同学利用图1所示的装置来制取和收集二氧化碳气体。 （1）仪器A的名称为 。 （2）实验前，该同学对装置进行气密性检查： ①按图（未装试剂）连接好装置，关闭活塞。 ②向长颈漏斗内注入一定量的水。 ③观察长颈漏斗内的液面，液面不下降则表明装置气密性良好。 据此，该同学建构了如图2的“检查装置气密性”的思维模型。请你分析环节一中构建的体系需要满足什么要求，将图2补充完整。 （3）实验时，锥形瓶中加入石灰石，装置A中注入稀盐酸，打开活塞，开始反应。请写出锥形瓶中发生反应的化学方程式： 。 （4）为检验产生的气体是否是二氧化碳，可以采用的方法： 。 10.小柯用一体化装置进行二氧化碳的制备与性质实验，实验前止水夹K2、Kz、K3均关闭，干燥剂不与二氧化碳发生反应，蓝色石蕊试纸遇到酸性物质会变红，实验中不考虑稀盐酸的挥发。 （1）推动活塞，稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳，打开止水夹K1，将观察到 现象。 （2）小柯关闭K1，打开K2和K3，观察到 现象，说明二氧化碳能和水反应生成碳酸。 （3）进一步实验时，小柯在上管口和下管口各放一个点燃的木条，观察到下管口木条先熄灭，则可以说明 。 11.化学实践小组利用以下装置完成了部分气体的相关实验。 （1）实验室用稀盐酸和块状石灰石反应制取二氧化碳的化学方程式是 。其发生装置可选用装置A或B，与装置B相比，装置A具有的优点是 。 （2）若选用装置B和C制取并收集氧气，证明氧气已收集满的操作和现象是 。 （3）常温常压下，氨气是一种无色、有刺激性气味，极易溶于水，密度比空气小的气体。实验室常用氯化铵和熟石灰两种固体混合物共热的方法制取氨气。若选用装置D测定产生氨气的体积，水面需加一层植物油，其目的是 。 12.某化学兴趣小组同学用一组注射器对二氧化碳的制取和性质实验进行了重新设计。 实验一：制取二氧化碳。 （1）实验前拉动注射器的活塞抽取部分空气后连接医用二通阀，旋紧二通阀旋钮，使气流无法通过该处，用力向上推动注射器活塞（如图①），活塞向前被推动一段距离，松手后若发现 （填现象），则说明气密性良好。 （2）实验二：二氧化碳的检验与吸收。 按如上步骤进行实验，对比⑥中注射器活塞位置出现 现象，即能得出氢氧化钠溶液吸收CO2的能力比石灰水更强。 （3）你认为该兴趣小组的改进装置有何优点 （答一点即可）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 大气中的二氧化碳 目录 目录 1 【学习目标】 1 【思维导图】 3 【知识梳理】 3 知识点1 二氧化碳的性质 3 知识点2 二氧化碳的制取 8 知识点3 二氧化碳的用途 14 【方法技巧】 22 【巩固训练】 24 【学习目标】 1. 科学观念 （1）理解二氧化碳的构成、核心物理与化学性质，掌握物质性质与用途的对应关系。 （2）掌握二氧化碳的实验室制取原理、装置选择依据，明确气体制取的核心要素。 （3）掌握二氧化碳的检验、验满方法，明确其与其他气体的核心鉴别依据。 （4）理解二氧化碳对人体健康、环境的影响，纠正相关认知误区，建立科学的物质认知。2. 科学思维 （1）能通过实验现象推导二氧化碳的核心性质，建立 “性质→用途” 的逻辑关联，提升推理分析能力。 （2）能对比不同气体制取的差异，建立 “反应原理→装置选择→收集检验” 的气体制取思维模型。 （3）能辨析二氧化碳相关的认知误区，提升正误判断与逻辑思辨能力。 3. 探究实践 （1）能规范完成二氧化碳制取、性质验证的实验操作，准确观察并分析实验现象。 （2）能结合二氧化碳的性质，设计简单的气体鉴别、除杂实验方案，解决实际问题。 （3）能结合生活场景，分析二氧化碳相关应用的原理，完成简易灭火器等实践设计。 4. 态度责任 （1）树立辩证看待物质的科学观念，认识二氧化碳的利与弊，建立科学的物质观。 （2）理解二氧化碳在碳循环、碳中和中的作用，养成绿色低碳的生活习惯，树立可持续发展的环保理念。 重点： 1.二氧化碳的核心物理、化学性质，及性质与用途的对应关系 2.二氧化碳的实验室制取原理、装置选择、检验与验满方法 3.二氧化碳与水、澄清石灰水反应的实验现象与化学原理 4.二氧化碳相关认知误区的辨析（如二氧化碳不属于空气污染物） 难点： 1.二氧化碳性质探究实验的现象分析与原理推导 2.气体制取装置的选择逻辑与实验方案设计 3.二氧化碳相关化学反应方程式的理解与应用 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1 二氧化碳的性质 1.二氧化碳的构成：二氧化碳由二氧化碳分子 (CO₂)构成，每个 CO₂分子由1 个碳原子和 2 个氧原子构成。 2.二氧化碳的物理性质 （1）实验：探究二氧化碳的物理性质 实验 实验结论 观察 CO₂样品 CO₂是无色、无味的气态 倾倒 CO₂熄灭蜡烛 CO₂密度比空气大、不燃烧也不支持燃烧 软塑料瓶加水振荡变瘪 CO₂能溶于水 （2）二氧化碳的物理性质 ①通常状态：无色、无味的气体，密度比空气大 ②溶解性：能溶于水（1 体积水可溶解 1 体积 CO₂，压强越大溶解量越多） ③三态变化：加压降温可变为液态、固态（干冰，雪状固体） 3.二氧化碳的化学性质 （1）不燃烧、不支持燃烧，不能供给呼吸 （2）与水反应 反应方程式：CO2​+H2​O=H2​CO3​ 现象：生成的碳酸（H₂CO₃）呈酸性，能使蓝色石蕊试纸变红 碳酸不稳定，受热易分解：H2​CO3​H2​O+CO2​↑，分解后石蕊恢复原色 （3）与澄清石灰水反应（CO₂的检验方法） 反应方程式：CO2​+Ca(OH)2​=CaCO3​↓+H2​O 现象：澄清石灰水变浑浊（生成白色碳酸钙沉淀） 用途：检验二氧化碳气体 【典例1】如图所示的有关二氧化碳性质的实验中，只能证明二氧化碳的物理性质的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解答】解：A、稀盐酸与石灰石反应生成二氧化碳，二氧化碳密度大，聚集在烧杯底部，又因为二氧化碳不支持燃烧，所以下方的蜡烛先灭，既有二氧化碳的化学性质，也有二氧化碳的物理性质，不符合题意，故A不符合题意； B、二氧化碳可溶于水，且二氧化碳与氢氧化钙溶液反应，有二氧化碳的化学性质，故B不符合题意； C、二氧化碳与水反应生成碳酸，故使紫色石蕊试液变红，有二氧化碳的化学性质，故C不符合题意； D、二氧化碳可以像倒水一样倾倒，说明其密度较空气的大，只能证明二氧化碳的物理性质，故D符合题意 故选：D。 【典例2】利用如图装置，验证CO2的性质． （1）甲中的现象是　纸花颜色由紫变红　 ． （2）乙中发生反应的化学方程式为　CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O　 ． （3）丙中下方蜡烛先熄灭上方蜡烛后熄灭，此现象证明二氧化碳具有的性质　密度大于空气，不燃烧也不支持燃烧　 ． 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）二氧化碳进入石蕊试液中时，能和其中的水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使石蕊试液变红色，所以甲中的实验现象是纸花颜色由紫变红． （2）二氧化碳进入澄清石灰水中时，能和石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O． （3）蜡烛熄灭说明了二氧化碳不能燃烧且不支持燃烧的性质，下面先灭上面的后灭体现出二氧化碳渐渐从上到上充满烧杯，说明密度大于空气； 故答案为： （1）纸花颜色由紫变红； （2）Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O； （3）密度大于空气，不燃烧也不支持燃烧． 【变式1】为了验证二氧化碳的性质，某同学将实验中制取的二氧化碳气体导入A、B装置，回答下列问题： （1）装置A中紫色石蕊试液变红，是因为生成某酸性物质，请写出发生反应的文字表达式为 　二氧化碳+水→碳酸　 。 （2）B装置中的现象是 　下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭　 ，说明二氧化碳 　不能燃烧，也不能支持燃烧　 ，且相同体积下，质量比空气 　大　 。 【答案】（1）二氧化碳+水→碳酸； （2）下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭；不能燃烧，也不能支持燃烧；大。 【解答】解：（1）二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红色，发生反应的文字表达式为二氧化碳+水→碳酸。 （2）B装置中的现象是下层的蜡烛先熄灭，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。 故答案为： （1）二氧化碳+水→碳酸； （2）下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭；不能燃烧，也不能支持燃烧；大。 【变式2】康康同学设计了如图装置验证二氧化碳的性质，当通入二氧化碳一段时间后，A中发生反应的化学方程式为　CO2+H2O＝H2CO3 ；C中观察到蜡烛由低到高依次熄灭，说明二氧化碳的性质有　二氧化碳的密度比空气大、不燃烧、不支持燃烧　 ．（答出2条即可）． 【答案】CO2+H2O＝H2CO3；二氧化碳的密度比空气大、不燃烧、不支持燃烧 【解答】解：二氧化碳与水反应生成碳酸，紫色石蕊试液遇酸变红，A中发生反应的化学方程式为：CO2+H2O＝H2CO3；根据提供的信息：装置C中观察到下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，它不能燃烧，也不能支持燃烧．说明二氧化碳可用于灭火． 答案：CO2+H2O＝H2CO3；二氧化碳的密度比空气大、不燃烧、不支持燃烧． 【变式3】用如图所示的装置来检验二氧化碳性质：（浓硫酸可除去水蒸气，紫色小花是用紫色石蕊试液浸泡过制成的） （1）打开开关I，关闭开关Ⅱ，可观察到乙装置中的现象是 　紫色小花变红　 。若改为打开开关Ⅱ，关闭开关I，　不能　 （填“能”或“不能”）看到此现象。 （2）向紫色小花喷洒稀盐酸也会看到（1）中现象，但直接喷水则不会。结合本实验可以得出结论　二氧化碳能与水发生反应　 。 （3）将甲瓶中液体换成澄清石灰水，写出通入二氧化碳后的反应文字表达式：　二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水　 。 【答案】（1）紫色小花变红；不能； （2）二氧化碳能与水发生反应； （3）二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水。 【解答】解：（1）关闭Ⅱ，打开Ⅰ时，潮湿的二氧化碳直接进入乙中，二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸能使石蕊变红，紫色小花变红，关闭Ⅰ、打开Ⅱ时，潮湿的二氧化碳经过甲，变成干燥的二氧化碳，二氧化碳不能使石蕊变红，紫色小花不变红，故答案为：紫色小花变红；不能； （2）向紫色小花喷洒稀盐酸也会看到（1）中现象，但直接喷水则不会，由上述实验过程可知使紫色小花变红的是碳酸，而不是二氧化碳，所以说明二氧化碳能与水发生反应，故答案为：二氧化碳能与水发生反应； （3）二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，该反应的文字表达是为：二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水，故答案为：二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水。 知识点2 二氧化碳的制取 1. 药品选择： （1）实验原料：石灰石（或大理石，主要成分为 CaCO₃）+ 稀盐酸 （原因：反应速率适中，原料廉价易得，操作简便） （2）禁选药品： ①浓盐酸：易挥发出 HCl 气体，导致收集的 CO₂不纯 ②稀硫酸：生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻止反应继续进行 ③碳酸钠粉末：反应过于剧烈，气体生成速率太快，难以控制和收集 2. 反应原理 ：CaCO3​+2HCl=CaCl2​+H2​O+CO2​↑ 3. 实验装置 （1）发生装置：固液不加热型 （2）收集装置：向上排空气法（CO₂密度比空气大，能溶于水，不可用排水法） 4. 检验与验满 （1）检验：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，证明是 CO₂ （2）验满：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已集满 5. 实验步骤：查装置气密性→加药品（先固后液）→收集气体→验满 【典例3】实验室可以选用如图所示的装置制取二氧化碳气体并进行有关实验。请回答下列问题。 （1）把A装置与E装置连接，发现E装置中溶液变浑浊，则证明二氧化碳气体中混有 　HCl　 （填化学式）气体。 （2）如果要验证制得的气体是二氧化碳，除A装置外，还应选用上述装置中的 　C　 。 （3）若要制取并收集一瓶纯净、干燥的二氧化碳气体，请从上述装置中选择适当的装置进行连接，并写出连接顺序：　AEBD　 （填字母）。 【答案】（1）HCl； （2）C； （3）AEBD。 【解答】解：（1）把A装置与E装置连接，发现E装置中溶液变浑浊，则证明二氧化碳气体中混有HCl气体。故答案为：HCl； （2）如果要验证制得的气体是二氧化碳，除A装置外，还应选用上述装置中的C，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，如果澄清石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。故答案为：C； （3）A装置制备二氧化碳，E中硝酸银溶液能除去二氧化碳中混有的氯化氢气体，B中浓硫酸除去水分，最后用向上排空气法D收集，因此若要制取并收集一瓶纯净、干燥的二氧化碳气体，连接顺序为：AEBD。 【变式1】请你根据下图回答有关问题： （1）实验室欲制备并收集二氧化碳，需在图一中选用A、B与 　D、F　 （填序号）组合，该反应的化学方程式为 　CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑　 ； （2）图二是两套干燥气体装置，可用于干燥二氧化碳的是 　甲　 （填“甲”或“乙”）。 【答案】（1）D、F；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）甲。 【解答】解：（1）实验室常用大理石（或石灰石）和稀盐酸制取二氧化碳，属于固、液常温型，二氧化碳的密度比空气大，可用向上排空气法收集，实验室欲制备并收集二氧化碳，需在图一中选用A、B与D、F组合，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）二氧化碳能和碱石灰反应不能用来干燥二氧化碳，浓硫酸具有吸水性，不和二氧化碳可用来干燥二氧化碳。 故答案为： （1）D、F；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）甲。 【变式2】利用如图所示实验装置甲制取CO2。 （1）甲图中的微型装置H可用于实验室制备CO2，此微型装置在操作上的优点与乙图中装置 　A　 功能相同。 （2）甲图中 I是医用输液观察滴液快慢的滴壶，若用它做CO2的微型干燥装置，则气体应从 　b　 （填“a”或“b”）进入。 【答案】（1）A； （2）b。 【解答】解：（1）注射器可以控制加入的量，控制反应物浓度，从而控制反应速率；A装置的分液漏斗，带有活塞开关，可以控制加入液体的量，与注射器起到相同作用； （2）为了确保气体充分经过洗气装置，所以从液体底部进气，因此从b进气；如果装满液体，内部没有空间，通入气体，压强变大，就会将水从a压出。 故答案为：（1）A； （2）b。 【变式3】某实验小组同学想利用如图所示装置制取并收集一瓶纯净、干燥的二氧化碳（所用装置气密性良好）。 【查阅资料】a、二氧化碳在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小。 b、CaCl2溶液呈中性。 （1）装置B的作用是　除去二氧化碳中混有的氯化氢　 。 （2）实验中观察到A中持续有大量气泡产生，但较长时间后，经验证D中二氧化碳仍然没有收集满，原因是　二氧化碳与C中氢氧化钠反应而被吸收　 。 （3）同学们改进实验装置并成功完成了实验。在处理废液时，小新同学认为不能将锥形瓶中的废液直接倒入下水道，而应该向废液中加入过量的　CaCO3 （填化学式）反应完全后过滤，就可得到只含CaCl2种溶质的溶液。 【答案】（1）除去二氧化碳中混有的氯化氢； （2）二氧化碳与C中氢氧化钠反应而被吸收； （3）CaCO3。 【解答】解：（1）A中制取的二氧化碳中混有氯化氢、水蒸气等杂质，碳酸氢钠溶液能吸收氯化氢气体，碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳，装置B的作用是除去二氧化碳中混有的氯化氢；故答案为：除去二氧化碳中混有的氯化氢； （2）干燥二氧化碳不能用氢氧化钠，二氧化碳能与氢氧化钠反应，因此较长时间后，经验证D中二氧化碳仍然没有收集满的原因是二氧化碳与C中氢氧化钠反应而被吸收；故答案为：二氧化碳与C中氢氧化钠反应而被吸收； （3）碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，碳酸钙难溶于水避免污染，因此应该向废液中加入过量的碳酸钙，反应完全后过滤，就可得到只含CaCl2种溶质的溶液；故答案为：CaCO3。 【典例4】实验室现有一瓶失去标签的无色气体，下列方法能检验该气体是二氧化碳的是（　　） A．用燃着的木条伸入瓶中 B．将气体对着干冷的玻璃片 C．用眼睛看或鼻子闻 D．向瓶中滴入少量澄清石灰水 【答案】D 【解答】解：A、二氧化碳不燃烧，不支持燃烧，能使燃着的木条熄灭，但是能使燃着的木条熄灭的不一定是二氧化碳，氮气也能使燃着的木条熄灭，故A不符合题意； B、将气体对着干冷的玻璃片，无明显现象，则不能用于检验二氧化碳，故B不符合题意； C、二氧化碳无色无味，但是无色、无味的气体不一定是二氧化碳，故C不符合题意； D、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则向瓶中滴入少量澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳，故D符合题意； 故选：D。 【变式1】检验集气瓶中是否收集满二氧化碳的正确方法是（　　） A．用带火星的木条伸入瓶内 B．用燃着的木条伸入瓶内 C．用燃烧的木条放在瓶口 D．加澄清的石灰水振荡 【答案】C 【解答】解： A、用带火星的木条伸入瓶内是用来检验氧气的，且不能深入内部进行检验。故错误。 B、不支持燃烧的气体有多种，将燃着的木条插入集气瓶中，观察是否立即熄灭，不但不能证明气体是否满，也不能证明气体是否是二氧化碳，所以错误。 C、二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧，将燃着的木条放在集气瓶口，观察是否立即熄灭，能确定气体是否到了瓶口，所以正确。 D、加入澄清的石灰水，观察是否变浑浊，只能证明气体是二氧化碳，不能证明气体已满，所以错误。 故选：C。 【变式2】阅读下面材料，回答下面小题：如图是某品牌汽水标签信息。 类别：碳酸型饮料，pH=6.5 配料：水、食用盐、蔗糖、二氧化碳、柠檬酸（C6H8O7）、碳酸氢钠等 为验证汽水中含有二氧化碳气体，下列做法正确的是（　　） A．振荡汽水瓶，收集产生气体，放入一支带火星的小木条 B．振荡汽水瓶，收集产生气体，放入一支燃着的小木条 C．振荡汽水瓶，收集产生气体，通入氢氧化钠溶液中 D．振荡汽水瓶，收集产生气体，通入氢氧化钙溶液中 【答案】D 【解答】解：二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以检验二氧化碳用澄清石灰水。 故选：D。 【变式3】检验集气瓶里收集的是不是二氧化碳的方法最好的是（　　） A．通入紫色石蕊溶液中，观察溶液是否变红 B．将燃着的木条插入集气瓶中，观察是否熄灭 C．通入澄清石灰水，观察是否变浑浊 D．通过闻气味 【答案】C 【解答】解：A、通入紫色石蕊溶液中，观察溶液变红，并不能说明是二氧化碳，二氧化硫也能使紫色石蕊试液变红色，故A错； B、能使燃着的木条熄灭的气体，不一定是二氧化碳，氮气也能使燃着的木条熄灭，故B错； C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以通入澄清石灰水，观察是否变浑浊，来判断是非是二氧化碳，故C正确； D、二氧化碳、氧气、氮气、一氧化碳等气体都是无色无味的，故D错。 故选：C。 知识点3 二氧化碳的用途 1.二氧化碳的用途 （1）制冷剂或人工降雨：固态 CO₂（干冰）升华吸热，可用于食品冷藏、人工降雨、设备低温清洗。 （2）灭火：利用 CO₂不能燃烧、也不支持燃烧，且密度比空气大的性质，隔绝氧气实现灭火。 （3）光合作用原料：是植物光合作用的核心原料。 （4）工业或化工原料：可用于制纯碱、尿素、碳酸饮料，也可作为焊接保护气、食品添加剂。 2.二氧化碳对人体健康的影响 空气中 CO₂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 大于 10% 神志不清、呼吸停止，甚至死亡 3.简易酸碱灭火器 （1）实验药品：浓盐酸（或硫酸）、饱和碳酸钠溶液、少量洗涤剂 （2）反应原理：Na2​CO3​+2HCl=2NaCl+H2​O+CO2​↑ （3）灭火原理：反应生成大量 CO₂，气压推动液体喷出，隔绝空气、 降温至可燃物着火点以下，实现灭火。 【典例5】下列关于二氧化碳的说法错误的是（　　） A．二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧 B．二氧化碳是植物光合作用的主要原料 C．固态二氧化碳可用作人工降雨 D．二氧化碳难溶于水 【答案】D 【解答】解：A、二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，故选项说法正确。 B、二氧化碳是植物光合作用的主要原料，故选项说法正确。 C、固态二氧化碳升华吸热，使温度降低，可用作人工降雨，故选项说法正确。 D、二氧化碳能溶于水，故选项说法错误。 故选：D。 【变式1】二氧化碳是我们学习过的一种重要物质，以下关于二氧化碳的说法正确的是（　　） A．人工降雨是利用二氧化碳的化学性质 B．二氧化碳难溶于水 C．二氧化碳的固体可以用作制冷剂 D．泡沫灭火器能喷射出大量二氧化碳和泡沫，适合扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器等火灾 【答案】C 【解答】解：A、人工降雨是利用了固态二氧化碳升华吸热，此性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于二氧化碳的物理性质，选项说法错误； B、二氧化碳能溶于水，选项说法错误； C、二氧化碳的固体易升华，会吸收大量的热，可以用作制冷剂，选项说法正确； D、泡沫灭火器还会产生水以及有腐蚀性的物质，不能用于图书档案、贵重设备、精密仪器等火灾的扑救，以防造成图书档案、贵重设备、精密仪器的损坏，选项说法错误。 故选：C。 【变式2】二氧化碳是一种常见物质，下列各项应用与二氧化碳无关的是（　　） A．人工降雨 B．作燃料 C．灭火 D．碳酸饮料 【答案】B 【解答】解：A、固体的二氧化碳叫干冰，干冰升华时吸收大量的热，使周围空气的温度迅速降低，可用于人工降雨，故选项应用与二氧化碳有关。 B、二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧，不能作燃料，故选项应用与二氧化碳无关。 C、二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧，因此可用于灭火，故选项应用与二氧化碳有关。 D、二氧化碳与水反应生成碳酸，可用于制碳酸饮料，故选项应用与二氧化碳有关。 故选：B。 【变式3】许多化学物质是一柄“双刃剑”。对二氧化碳的利弊评价不妥的是（　　） A．大气层中二氧化碳过多会造成温室效应 B．“碳酸水”浇灌植物对植物光合作用有利 C．利用干冰可以进行人工降雨 D．固体二氧化碳汽化吸热，可用于制造舞台烟雾 【答案】D 【解答】解：A、大气层中二氧化碳过多会造成温室效应正确，正确但不符合题意，故选项错误； B、“碳酸水”浇灌植物对植物光合作用有利正确，正确但不符合题意，故选项错误； C、利用干冰可以进行人工降雨正确，正确但不符合题意，故选项错误； D、固体二氧化碳汽化吸热，可用于制造舞台云雾，不是烟雾，错误符合题意，故选项正确； 故选：D。 【典例6】海洋馆内会安装人工照明系统以模拟不同深度的海洋光线条件，为海洋动植物提供适宜的光照环境，但还是因水中二氧化碳含量偏低而影响了水草的正常生长。为解决此问题，小科开展了如下研究。 【自制补给器】小科研究了几种市售的二氧化碳气体补给器后，进行自制补给器的实验探究，部分设计如图所示。 （1）小科的自制补给器中使用的酸液应该是　稀盐酸　 （选填“稀盐酸”或“稀硫酸”），产生二氧化碳反应的化学方程式是　CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑　 。 （2）如图所示，应将气体细化器置于水族箱的　③　 处（选填“①”“②”或“③”）。 【答案】（1）稀盐酸；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）③。 【解答】解：（1）若使用稀硫酸，稀硫酸与碳酸钙（石灰石主要成分）反应会生成硫酸钙，硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻止反应进一步进行。而稀盐酸与碳酸钙反应能持续产生二氧化碳，所以自制补给器中使用的酸液应该是稀盐酸。石灰石主要成分碳酸钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑。故答案为：稀盐酸；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）二氧化碳的密度比水大，为了使二氧化碳能在水族箱内更好地溶解，与水充分接触，应将气体细化器置于水族箱的③处（最下方）。故答案为：③。 【变式1】小乐家的水族箱，因水中二氧化碳含量偏低而影响了水草的正常生长。为解决此问题，小乐开展了如下研究：【市场调查】小乐发现市场上有如图甲所示的二氧化碳气体补给器出售，该补给器连接上气体细化器后就可向水族箱的水中补充二氧化碳气体，其结构示意图如图乙所示。 【自制补给器】小乐研究了市售的二氧化碳气体补给器后，自制补给器，部分设计如图丙所示。 （1）写出小乐自制补给器产生二氧化碳反应的化学方程式 　CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑　 。 （2）在如图丙所示的计泡器的中补全导管；将气体细化器连接在自制补给器的右侧导管上后，应将气体细化器置于水族箱的 　③　 （选填“①”“②”或“③”）处。 （3）依据如下评价量表，对小乐的自制补给器进行评价，写出评价等级及依据 　优秀，因为反应安全可控，气体能直接排出且速度可以观测　 。 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一 反应安全，且可控 反应安全，但不可控 反应有较大安全隐患 指标二 气体能直接排出且速度可以观测 气体能直接排出但速度无法观测 气体无法排出 【答案】解：（1）石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑，故答案为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）图丙所示的计泡器中长管要伸入液面以下，将气体细化器连接在自制补给器的右侧导管上后，应将气体细化器置于水族箱的③处，这样可使二氧化碳更容易溶于水中，避免大量逸出；故答案为：；③； （3）在装置丙中，二氧化碳气体的制备采用了启普发生器原理，故反应安全，且可控；采用了记泡器装置，故气体能直接排出且速度可以观测。故评价等级为优秀；故答案为：优秀，因为反应安全可控，气体能直接排出且速度可以观测。 【解答】解：（1）石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑，故答案为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）图丙所示的计泡器中长管要伸入液面以下，将气体细化器连接在自制补给器的右侧导管上后，应将气体细化器置于水族箱的③处，这样可使二氧化碳更容易溶于水中，避免大量逸出；故答案为：；③； （3）在装置丙中，二氧化碳气体的制备采用了启普发生器原理，故反应安全，且可控；采用了记泡器装置，故气体能直接排出且速度可以观测。故评价等级为优秀；故答案为：优秀，因为反应安全可控，气体能直接排出且速度可以观测。 【变式2】利用生活中的物质自制简易CO2发生器。小组同学选择了鸡蛋壳、小苏打、白醋、塑料瓶、输液管等器材，设计并制作了如图甲、乙两套发生装置（乙中的夹持装置已省略）。 （1）实验室制取CO2的反应原理为 　CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑　 （用化学方程式表示）。 （2）装置甲可随时控制反应的发生与停止。向装有白醋的瓶中加入鸡蛋壳，拧紧瓶塞，使反应发生的具体操作为 　挤压塑料瓶下端，使白醋与鸡蛋壳接触　 。 （3）与甲相比，装置乙既可控制反应速率，又可得到持续稳定气流。选择乙与图丙装置（用于除杂和观察气泡）组装成CO2发生器。下列分析正确的是 　AC　 （填字母）。 A.乙中的b口应与图丙中的c口相连接 B.为除去CO2中混有的醋酸，X可以是NaOH溶液 C.可根据X中冒出气泡的快慢来调节乙中的流速调节器 【答案】（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）挤压塑料瓶下端，使白醋与鸡蛋壳接触； （3）AC。 【解答】解：（1）碳酸钙与稀盐酸反应得到氯化钙和二氧化碳、水，实验室制取CO2的反应原理为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）向装有白醋的瓶中加入鸡蛋壳，拧紧瓶塞，使反应发生的具体操作为挤压塑料瓶下端，使白醋与鸡蛋壳接触； （3）A.除杂时应长进短出，该万用瓶用于除杂和观察气泡，所以乙中的b口应与图丙中的c口相连接，故A正确； B.NaOH溶液能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，不能用氢氧化钠溶液除去CO2中混有的醋酸，故B错误； C.可根据X中冒出气泡的快慢来调节乙中的流速调节器，故C正确； 故选：AC。 故答案为： （1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）挤压塑料瓶下端，使白醋与鸡蛋壳接触； （3）AC。 【变式3】灭火器是常见的消防设备，有多种类型，项目小组计划制作一款简易泡沫灭火器模型。 【原理学习】在一个密闭容器中装有两种物质，在液体中添加发泡剂（有气体存在时，能产生大量泡沫）。灭火器不使用时，两种物质彼此分离；使用时，将两种物质混合即快速产生大量气体，将液体、泡沫从管道中喷出。 【产品设计】器材：根据原理需求，项目小组组装了如图的装置。 试剂：可选试剂有稀盐酸、浓盐酸、碳酸钙颗粒、碳酸钠粉末、饱和碳酸钠溶液、发泡剂。 【评价量表】 指标 优秀 合格 待改进 指标一：效果 液体、泡沫喷出速度快，喷射距离远 液体、泡沫喷出速度适中，喷射距离一般 液体、泡沫喷出速度较缓慢，喷射距离近 指标二：安全性 喷出的液体pH=7 喷出的液体pH接近7 喷出液体酸性较强或碱性较强 【产品制作】 （1）从指标一考虑，除了发泡剂以外，小组还需要选择的两种试剂是： ，理由是 。 （2）将42.4g碳酸钠粉末溶于足量的水装入吸滤瓶中，按照指标二的优秀等级（忽略发泡剂对pH的影响），试管中装入质量分数为36.5%浓盐酸的理论体积为多少毫升？（写出计算过程） 提示：①36.5%浓盐酸的密度1.2g/mL。 ②反应的化学方程式：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。 ③计算结果取整数。 【答案】（1）浓盐酸和饱和碳酸钠溶液；浓盐酸的浓度大，与饱和碳酸钠溶液的接触面积大，反应速率快。 （2）67mL。 【解答】解：（1）1）从指标一考虑，除了发泡剂以外，小组还需要选择的两种试剂是浓盐酸和饱和碳酸钠溶液，理由是浓盐酸的浓度大，与饱和碳酸钠溶液的接触面积大，反应速率快。 故答案为：浓盐酸和饱和碳酸钠溶液；浓盐酸的浓度大，与饱和碳酸钠溶液的接触面积大，反应速率快。 （2）设浓盐酸质量为x。 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ 10673 42.4gx36% = x=80g 这些浓盐酸的体积=80g÷1.2g/mL≈67mL 答：这些浓盐酸的体积是67mL。 【方法技巧】 制取气体的一般思路和方法 1. 核心思路 （1）确定反应原理 （2）根据原理确定发生装置和收集装置 （3）确定气体的检验、验满方法 2. 装置选择依据 （1）发生装置：由反应物状态、反应条件决定 ①固固加热型：如加热高锰酸钾制氧气 ②固液不加热型：如制 CO₂、过氧化氢制氧气 ③其他发生装置 （2）收集装置：由气体的密度、水溶性决定 收集方法 适用条件 举例 向上排空气法 密度比空气大，不与空气反应 CO₂、O₂ 向下排空气法 密度比空气小，不与空气反应 H₂、CH₄ 排水法 难或不易溶于水，不与水反应 O₂、CH₄ 3. 装置气密性检查 （1）升温法：手握试管，导管口有气泡冒出，松手后导管内形成稳定水柱，说明气密性良好 （2）注水法：夹紧胶皮管，向长颈漏斗注水，若形成稳定的液面差，说明气密性良好 4. O₂与 CO₂检验、验满对比 气体 检验方法 验满方法 O₂ 带火星木条伸入集气瓶内，木条复燃 带火星木条放在集气瓶口，木条复燃 CO₂ 通入澄清石灰水，石灰水变浑浊 燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭 【巩固训练】 1.下列关于二氧化碳用途的叙述中，不正确的是（　　） A．生产碳酸饮料 B．用作气体肥料 C．供给呼吸 D．用于人工增雨 【答案】C 【解答】解：A、由于溶于水且能与水反应，所以可以用来生产碳酸饮料，故A正确； B、由于二氧化碳能够促进植物的光合作用，所以常作为气体肥料，故B正确； C、氧气能供给呼吸，二氧化碳不能供给呼吸，故C错误； D、干冰用于人工降雨因为干冰升华吸热，空气中的水蒸气迅速冷凝变成水滴，故D正确。 故选：C。 2.如图所示实验能够说明二氧化碳具有的性质有（　　） ①不可燃 ②不支持燃烧 ③能溶于水 ④密度比空气小 ⑤密度比空气大 A．①②③ B．③⑤ C．①②④ D．①②⑤ 【答案】D 【解答】解：该实验通常为将二氧化碳气体沿烧杯壁缓慢倾倒，观察到低处蜡烛先熄灭，高处蜡烛后熄灭，此现象说明二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧（蜡烛熄灭），且密度比空气大（低处蜡烛先熄灭）； 实验中没有直接验证二氧化碳能溶于水或密度比空气小的现象； 因此，能够说明的性质是：①不可燃、②不支持燃烧、⑤密度比空气大； 故选：D。 3．实验室制取并检验二氧化碳性质的过程中，涉及如下操作，正确的是（　　） A．制取CO2 B．收集CO2 C．验证CO2已集满 D．验证CO2能与水反应 【答案】D 【解答】解：A、用长颈漏斗制取气体时，长颈漏斗的末端应伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗逸出，图中长颈漏斗末端未伸入液面以下，故错误。 B、二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，故错误。 C、检验二氧化碳是否集满，应将燃着的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶中，故错误。 D、二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红，将二氧化碳通入滴有石蕊试液的蒸馏水中，溶液变红，可验证二氧化碳能与水反应，故正确。 故选：D。 4.某化学兴趣小组通过微型实验探究二氧化碳的性质。下列说法中，不正确的是（　　） A．左侧试管中可以观察到固体逐渐溶解，产生气泡 B．a与b对照可验证CO2与水发生反应 C．c处澄清石灰水变浑浊，该反应可用于检验CO2 D．右侧烧杯中蜡烛由低到高依次熄灭只利用了CO2的化学性质 【答案】D 【解答】解：A、左侧试管中石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，可以观察到固体逐渐溶解，产生气泡，故选项说法正确。 B、干燥的紫色石蕊试条不变色，说明二氧化碳不能使紫色石蕊变红色；湿润的紫色石蕊试条通二氧化碳前不变色，说明水不能使紫色石蕊变红色；通二氧化碳后变红色，是因为二氧化碳与水反应生成碳酸，a与b对照可验证CO2与水发生反应，故选项说法正确。 C、c处澄清石灰水变浑浊，是因为二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，该反应可用于检验CO2，故选项说法正确。 D、蜡烛由低到高依次熄灭，说明二氧化碳先在烧杯下方聚集，说明了二氧化碳的密度比空气的大；蜡烛熄灭，说明了二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧，故选项说法错误。 故选：D。 5．某小组用图1的装置探究CO2的化学性质。相同条件下，分别将等体积的水、澄清石灰水和氢氧化钠溶液注入集满CO2的锥形瓶中，测得压强随时间的变化如图2。下列说法错误的是（　　） A．0～15s，压强迅速上升是因为向锥形瓶中注入了液体 B．100s时，实验c中锥形瓶内的CO2已经被完全吸收 C．实验a中反应生成了能使紫色石蕊溶液变红的物质 D．对比三组实验，氢氧化钠溶液吸收CO2的效果最好 【答案】B 【解答】解：A、0～15s，压强迅速上升是因为向锥形瓶中注入了液体，气体被压缩从而引起气体压强增大，故A正确； B、根据题干信息，锥形瓶内集满二氧化碳，如果100s时二氧化碳被完全吸收，此时气体的压强应变为接近0（存在少量水蒸气），但100s时瓶内气体压强仍较大，说明二氧化碳没有被完全吸收，故B错误； C、实验a中的反应是水和二氧化碳反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红，故C正确； D、对比三组实验，实验c中压强变化最大，故氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的效果最好，故D正确。 故选：B。 6.某实验小组利用块状大理石和浓盐酸（有挥发性）制取二氧化碳并探究其部分性质，下列有关说法正确的是（　　） A．关闭装置①的止水夹，打开分液漏斗的旋塞，液体顺利滴下，说明装置漏气 B．装置①中盐酸浓度过大，会使得反应无法顺利进行 C．将燃烧着的火柴伸入装置②中部，火柴熄灭，说明集气瓶中已收集满CO2 D．将气体通入③中，紫色石蕊溶液变为红色，不能说明CO2与水反应生成了H2CO3 【答案】D 【解答】解：A、分液漏斗上端和锥形瓶有导管连通，不论锥形瓶内气压大小，液体都能顺利滴下，所以不能通过止水夹的开关来判断装置是否漏气，故选项说法不正确。 B、装置①中盐酸浓度过大，反应能顺利进行，但生成的二氧化碳中会混有氯化氢气体，故选项说法不正确。 C、将燃烧着的火柴放在装置②的集气瓶瓶口，若火柴熄灭，说明集气瓶中已收集满CO2，故选项说法不正确。 D、将气体通入③中，紫色石蕊溶液变为红色，不能说明CO2与水反应生成了H2CO3，也可能是挥发的氯化氢气体遇水生成盐酸，盐酸使紫色石蕊溶液变为红色，故选项说法正确。 故选：D。 7.在研究盐酸性质时，老师把鸡蛋壳放入盛有稀盐酸的试管中，将燃着的火柴伸入试管口，有的同学根据观察“蛋壳表面产生大量气泡，燃着的火柴熄灭”的现象，从而得出“反应产生了二氧化碳”的结论。也有的同学认为仅凭此现象得出结论不科学，他们做出这样判断的理由是　能使燃着的火柴熄灭的气体不一定是二氧化碳，气体不支持燃烧的气体也可能产生此现象　 。同学提议接下来的处理办法是　将产生的气体通入澄清石灰水中　 ，如果出现　澄清石灰水变浑浊　 现象，证明产生的气体是二氧化碳。 【答案】能使燃着的火柴熄灭的气体不一定是二氧化碳，气体不支持燃烧的气体也可能产生此现象；将产生的气体通入澄清石灰水中；澄清石灰水变浑浊。 【解答】解：在研究盐酸性质时，把鸡蛋壳放入盛有稀盐酸的试管中，将燃着的火柴伸入试管口，有的同学根据观察“蛋壳表面产生大量气泡，燃着的火柴熄灭”的现象，从而得出“反应产生了二氧化碳”的结论，也有的同学认为仅凭此现象得出结论不科学，做出这样判断的理由是：能使燃着的火柴熄灭的气体不一定是二氧化碳，气体不支持燃烧的气体也可能产生此现象；同学提议接下来的处理办法是：将产生的气体通入澄清石灰水中，如果出现澄清石灰水变浑浊现象，证明产生的气体是二氧化碳。 故答案为：能使燃着的火柴熄灭的气体不一定是二氧化碳，气体不支持燃烧的气体也可能产生此现象；将产生的气体通入澄清石灰水中；澄清石灰水变浑浊。 8.碳的化学性质及二氧化碳的制取和性质是初中科学的主要内容。 （1）对图1实验现象描述正确的是 　D　 。 A.火星四射，生成黑色固体 B.产生大量白烟 C.发出蓝紫色火焰 D.发出白光，放出热量 （2）小明用图2装置制取二氧化碳，请指出该装置的错误：　长颈漏斗的下端没有伸入液面下；向下排空气法收集二氧化碳气体　 。 （3）如图3，向充满二氧化碳的软塑料瓶中加入约体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，观察到的现象是 　软塑料瓶变瘪　 。 【答案】（1）D； （2）长颈漏斗的下端没有伸入液面下；向下排空气法收集二氧化碳气体； （3）软塑料瓶变瘪。 【解答】解：（1）木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光、放出热量，故选：D； （2）小明用图2装置制取二氧化碳，长颈漏斗的下端没有伸入液面下，导致产生的气体从长颈漏斗中逸出；二氧化碳的密度大于空气的密度，应采用向上排空气法收集气体，但是图示采用了向下排空气法收集二氧化碳气体； （3）二氧化碳能够溶于水，如图3，向充满二氧化碳的软塑料瓶中加入约体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，观察到的现象是软塑料瓶变瘪。 故答案为： （1）D； （2）长颈漏斗的下端没有伸入液面下；向下排空气法收集二氧化碳气体； （3）软塑料瓶变瘪。 9.某同学利用图1所示的装置来制取和收集二氧化碳气体。 （1）仪器A的名称为 　长颈漏斗　 。 （2）实验前，该同学对装置进行气密性检查： ①按图（未装试剂）连接好装置，关闭活塞。 ②向长颈漏斗内注入一定量的水。 ③观察长颈漏斗内的液面，液面不下降则表明装置气密性良好。 据此，该同学建构了如图2的“检查装置气密性”的思维模型。请你分析环节一中构建的体系需要满足什么要求，将图2补充完整。 （3）实验时，锥形瓶中加入石灰石，装置A中注入稀盐酸，打开活塞，开始反应。请写出锥形瓶中发生反应的化学方程式：　CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑　 。 （4）为检验产生的气体是否是二氧化碳，可以采用的方法：　将产生的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则该气体是二氧化碳　 。 【答案】（1）长颈漏斗； （2）密闭； （3）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （4）将产生的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则该气体是二氧化碳。 【解答】解：（1）观察，仪器A的名称为长颈漏斗。故答案为：长颈漏斗。 （2）环节一中构建的体系需要满足装置要密闭（或装置不能漏气）。因为只有装置密闭，向长颈漏斗内注水时，装置内气体被压缩，压强增大，若装置不漏气，才能使长颈漏斗内液面不下降，从而判断装置气密性良好。故答案为：密闭。 （3）石灰石主要成分碳酸钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑。故答案为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑。 （4）检验二氧化碳的方法是将产生的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则该气体是二氧化碳。因为二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，故答案为：将产生的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则该气体是二氧化碳。 10.小柯用一体化装置进行二氧化碳的制备与性质实验，实验前止水夹K2、Kz、K3均关闭，干燥剂不与二氧化碳发生反应，蓝色石蕊试纸遇到酸性物质会变红，实验中不考虑稀盐酸的挥发。 （1）推动活塞，稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳，打开止水夹K1，将观察到 　澄清石灰水变浑浊　 现象。 （2）小柯关闭K1，打开K2和K3，观察到 　干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色　 现象，说明二氧化碳能和水反应生成碳酸。 （3）进一步实验时，小柯在上管口和下管口各放一个点燃的木条，观察到下管口木条先熄灭，则可以说明 　二氧化碳密度比空气大且不支持燃烧　 。 【答案】（1）澄清石灰水变浑浊； （2）干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色； （3）二氧化碳密度比空气大且不支持燃烧。 【解答】解：（1）推动活塞，稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳，打开止水夹后，二氧化碳和其中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，则将观察到澄清石灰水变浑浊现象。故答案为：澄清石灰水变浑浊； （2）小柯关闭K1，打开K2和K2，观察到干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色现象，说明二氧化碳能和水反应生成碳酸。故答案为：干燥的石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色； （3）进一步实验时，小柯在上管口和下管口各放一个点燃的木条，观察到下管口木条先熄灭，则可以说明：二氧化碳密度比空气大且不支持燃烧。故答案为：二氧化碳密度比空气大且不支持燃烧。 11.化学实践小组利用以下装置完成了部分气体的相关实验。 （1）实验室用稀盐酸和块状石灰石反应制取二氧化碳的化学方程式是 　CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑　 。其发生装置可选用装置A或B，与装置B相比，装置A具有的优点是 　可以控制反应的发生和停止　 。 （2）若选用装置B和C制取并收集氧气，证明氧气已收集满的操作和现象是 　将带火星的木条放在导管a端，木条复燃，则说明氧气已集满　 。 （3）常温常压下，氨气是一种无色、有刺激性气味，极易溶于水，密度比空气小的气体。实验室常用氯化铵和熟石灰两种固体混合物共热的方法制取氨气。若选用装置D测定产生氨气的体积，水面需加一层植物油，其目的是 　防止氨气溶于水中　 。 【答案】（1）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；可以控制反应的发生和停止； （2）将带火星的木条放在导管a端，木条复燃，则说明氧气已集满； （3）防止氨气溶于水中。 【解答】解：（1）石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，反应的化学方程式是CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，该反应为固液常温型反应，其发生装置可选用装置A或B，装置A带有多孔隔板和弹簧夹，关闭弹簧夹，内部气体增多，压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体导出，压强减小，液体重新进入试管，固液接触，反应发生，则A装置的优点是可以控制反应的发生和停止； （2）氧气的密度比空气略大，用装置C收集氧气时，氧气应从导管b端通入，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则证明氧气已收集满的操作和现象是将带火星的木条放在导管a端，木条复燃，则说明氧气已集满； （3）氨气是一种无色、有刺激性气味，极易溶于水的气体，若选用装置D测定产生氨气的体积，水面需加一层植物油，其目的是防止氨气溶于水中。 故答案为：（1）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；可以控制反应的发生和停止； （2）将带火星的木条放在导管a端，木条复燃，则说明氧气已集满； （3）防止氨气溶于水中。 12.某化学兴趣小组同学用一组注射器对二氧化碳的制取和性质实验进行了重新设计。 实验一：制取二氧化碳。 （1）实验前拉动注射器的活塞抽取部分空气后连接医用二通阀，旋紧二通阀旋钮，使气流无法通过该处，用力向上推动注射器活塞（如图①），活塞向前被推动一段距离，松手后若发现 　活塞弹回原位　 （填现象），则说明气密性良好。 （2）实验二：二氧化碳的检验与吸收。 按如上步骤进行实验，对比⑥中注射器活塞位置出现 　注射器B活塞上移的距离大于注射器A　 现象，即能得出氢氧化钠溶液吸收CO2的能力比石灰水更强。 （3）你认为该兴趣小组的改进装置有何优点 　药品量较少，可以节约药品　 （答一点即可）。 【答案】（1）活塞弹回原位； （2）注射器B活塞上移的距离大于注射器A； （3）药品量较少，可以节约药品。 【解答】解：（1）向下推动注射器活塞，活塞可以被推动一部分，松手后活塞弹回原位，说明气密性良好，因为若装置漏气，装置内外压强差变小，活塞弹性会减小。 （2）注射器B活塞上移的距离大于注射器A，即装置B中反应后压强更小，即氢氧化钠溶液吸收了更多的二氧化碳，能说明氢氧化钠溶液吸收CO2的能力比石灰水更强。 （3）该实验所用的药品量较少，可以节约药品。 故答案为：（1）活塞弹回原位； （2）注射器B活塞上移的距离大于注射器A； （3）药品量较少，可以节约药品。 / 学科网（北京）股份有限公司 $