二氧化碳的性质及制取和对应习题.docx

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二氧化碳的性质及制取和对应习题

二氧化碳的性质及制取

知识点2二氧化碳的性质（重点）

1．物理性质

⑴通常状况下，二氧化碳是一种无色无味的气体。

⑵标准状况下，二氧化碳的密度为1.977g/L，比空气大。

⑶在通常情况下，二氧化碳能溶于水，1体积水中能溶解1体积的二氧化碳气体，增大气压会溶解得更多。

升高温度，二氧化碳会溶解得少一些。

①打开“可乐”等饮料瓶时看到许多气泡从饮料中逸出，就是因为压强减小了，饮料中能溶解的二氧化碳减小了；

②喝“可乐”等饮料时会打嗝，就是因为喝下去的饮料温度升高，饮料中能溶解的二氧化碳减小了。

2．化学性质

⑴一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不能支持一般可燃物的燃烧，也不能供给呼吸。

①二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，可用二氧化碳灭火。

②二氧化碳不供给人呼吸，所以要进入一些可能含有较高浓度的二氧化碳气体的地方，应谨防二氧化碳含量过高使人窒息，可先进行灯火实验，如灯火燃烧不旺或熄灭可知二氧化碳含量较多，人就不宜进入。

【领悟·整合】①二氧化碳不能支持一般可燃物的燃烧，但不是所有物质，有些物质如金属镁能在二氧化碳中燃烧；

②二氧化碳不能供给呼吸，并不是说二氧化碳有毒。

⑵二氧化碳与水反应。

二氧化碳与水反应生成碳酸（H2CO3），H2CO3是一种弱酸，可使紫色的石蕊试液变红，且H2CO3不稳定，常温或加热条件下，易分解为H2O和CO2。

因此二氧化碳通入紫色的石蕊试液中时，由于石蕊遇到生成的碳酸而变红；加热时，由于碳酸的分解，红色试液又恢复紫色。

文字表达式如下：

二氧化碳+水→碳酸碳酸

二氧化碳+水

CO2H2OH2CO3H2CO3CO2H2O

【辨析·比较】：

①这里使紫色石蕊试液变红的不是二氧化碳，而是二氧化碳与水反应后生成的碳酸，我们不能说成“二氧化碳使紫色石蕊试液变红”。

②二氧化碳能溶于水和与水发生化学反应两者在本质上是有差异的，前者是二氧化碳的物理性质，后者是二氧化碳的化学性质，当然两者又有着密切的联系。

③这里的“变红”是碳酸使紫色的石蕊试液变红，不是石蕊试液使碳酸变红。

⑶二氧化碳可以与石灰水反应（这也是二氧化碳气体的检验方法）。

文字表达式：

二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水

CO2Ca（OH）2CaCO3H2O

二氧化碳的检验方法：

把气体通入澄清石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，说明气体就是二氧化碳气体。

引申：

①实验室久置的石灰水瓶内壁，会有一层白色物质，白色物质是什么？

它是怎样形成的？

白色物质是CaCO3，因为石灰水与空气接触，吸收其中的CO2发生如下反应：

Ca（OH）2＋CO2

CaCO3↓＋H2O

因此，我们做完实验后，不能将盛石灰水的试剂瓶敞口放置，否则，石灰水会与二氧化碳反应而变质。

【交流·研讨】石灰浆主要成分是Ca（OH）2，抹墙一段时间后会变硬变白，为什么？

要使白灰浆抹的墙迅速变硬，通常在室内生一盆炭火，为什么墙壁反而会“冒汗”呢？

石灰浆的主要成分是Ca（OH）2，可以与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，碳酸钙是白色固体物质并且较坚硬。

炭火燃烧时生成大量二氧化碳，可以促进反应迅速进行，但同时又生成大量的水，所以看起来“冒汗”。

典例2小红同学为探究二氧化碳与水反应的生成物，做了如下实验：

将水倒入集满二氧化碳且质地较软的塑料瓶中，立即旋紧瓶盖，振荡；再取塑料瓶中液体少许，向试管中滴加紫色石蕊试液，观察到紫色石蕊试液变成了红色。

为了探究是什么物质使紫色石蕊变红了，小红同学作了大胆猜想，并用石蕊溶液染成紫色的干燥的小花设计了下列四个实验方案来验证自己的猜想（如图2-3-3）

图2-3-3

⑴请和小同学一起完成下表。

猜想

实验方案

实验现象

结论

可能是CO2使石蕊试液变红

Ⅲ

紫色小花不变色

Ⅱ

紫色小花不变色

猜想错误

可能是CO2和水发生反应的生成物使石蕊变红

猜想正确

⑵小红同学做了一个对比实验来确定CO2与水反应生成具有酸性的物质，此对实验方案是（填上图中的实验方案序号）

【解析】实验Ⅰ和Ⅱ对比，说明稀醋酸使紫色石蕊变红，而水不能使紫色石蕊变色，Ⅲ中说明二氧化碳不能使石蕊变红色，Ⅰ和Ⅳ对比，说明二氧化碳与水反应生成的碳酸具有酸的性质。

【答案】⑴

猜想

实验方案

实验现象

结论

猜想错误

可能是水使石蕊试液变红

Ⅵ

紫色小花变色

⑵Ⅰ。

知识点3二氧化碳的实验室制法（难点）

1．反应原理：

⑴药品：

石灰石或大理石（主要成分都是碳酸钙）与稀盐酸。

⑵反应的文字表达式为：

碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳

CaCO3HClCaCl2H2OCO2

⑶实验室制取二氧化碳的药品选用，还要注意以下几个问题：

①不能用浓盐酸。

浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳气体中混有氯化氢气体，导致CO2不纯。

②不能用硫酸。

虽然硫酸也能跟碳酸钙反应生成二氧化碳：

H2SO4+CaCO3

CaSO4+H2O+CO2↑；但由于产物硫酸钙微溶于水，形成的沉淀会附着在块状大理石或石灰石的表面，阻碍反应继续进行，所以实验室用大理石（或石灰石）制取二氧化碳时，一般都选用稀盐酸。

③不用粉末状碳酸钙或碳酸钠固体，虽然Na2CO3+2HCl

2NaCl+H2O+CO2↑，但此反应激烈，不便于控制。

2．实验装置：

见图2-3-4所示

任何实验装置的设计都是由反应物的状态、反应时所需的条件、反应过程和生成物的性质等方面的因素决定的。

图2-3-4图2-3-5

说明：

上述装置中锥形瓶也可用大试管、广口瓶、烧瓶等来代替，长颈漏斗也可用分液漏斗代替，也可不用长颈漏斗。

（如图2-3-5所示）

3．实验步骤：

⑴组：

组装仪器，检查装置气密性。

⑵装：

装药品；先加固体大理石或石灰石，再加稀盐酸（或从长颈漏斗中加稀盐酸）。

⑶收：

收集气体。

⑷检：

用燃着的木条伸进集气瓶中检验是否是CO2，用燃着的木条放在集气瓶瓶口验满。

4．收集方法：

用向上排空气法收集。

（密度比空气大，能溶于水，不能用排水法）.

5．验满：

将燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），若火焰熄灭，说明已满。

【方法探究】⑴长颈漏斗的下端应插入液面以下形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；

⑵反应器内的导管稍露出胶塞即可，不宜太长，否则不利于气体导出；

⑶集气瓶内的导管应伸入到接近集气瓶底部，以便于排净空气。

典例3下列关于二氧化碳的收集方法正确的是（）

A．只能用排水法收集B．只能用向下排空气法收集

C．只能用向上排空气法收集D．能用排水法或向上排空气法收集

【解析】由于二氧化碳密度比空气大，所以可以用向上排空气法收集；而二氧化碳能溶于水且与水反应，所以不能用排水法收集。

【答案】C

典例4实验室里制取二氧化碳气体，有如图2-3-6所示的仪器可供选用

图2-3-6

请你回答下列问题：

⑴制取二氧化碳气体所需的药品是；

⑵收集二氧化碳气体的方法是；

⑶制取并收集二氧化碳气体所需的仪器是（用仪器的序号回答）；

⑷检验二氧化碳气体是否收集满的方法是；

⑸制取二氧化碳的文字表达式是。

【解析】这是一道实验室制二氧化碳的基础题，考查了学生组合装置的能力。

根据实验室制二氧化碳的原理、装置、及验满方法，我们很容易得到答案。

【答案】⑴石灰石或大理石和稀盐酸；⑵向上排空气法；⑶ACDE；⑷将燃着的木条放在集气瓶口；

⑸碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳

❷探究解题新思路

▲综合思维探究

典例1（学科内综合题）下列是实验室常用的仪器：

图2-3-10图2-3-11

请回答下列问题：

⑴图中仪器①的名称是，仪器④的名称是。

⑵实验室用石灰石和盐酸制取二氧化碳的文字表达式：

。

⑶选用图2-3-10所示的仪器组装一套制取二氧化碳的发生装置（填编号）。

⑷图2-3-11为某同学设计并进行的有关CO2性质的探究实验过程简图。

请回答：

①该实验的实验目的是；

②该实验得到的结论是。

【解析】这是实验室制二氧化碳及验证二氧化碳性质的一道综合题。

解题时，我们首先要根据实验室制二氧化碳原理选择仪器组装装置，然后根据图2-3-11得该实验的目的和结论。

【答案】⑴锥形瓶长颈漏斗⑵碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳

⑶①④⑤（或③⑥或①⑥或③④⑤）

⑷①验证二氧化碳气体的密度比空气大（或比较二氧化碳气体和空气的密度大小）

②二氧化碳密度比空气大

【友情提醒】本题考查了二氧化碳的性质和实验室制法，从仪器到原理，再到装置。

在选择仪器组装气体的制取装置时，要注意，题中提供仪器不一定都必须选择，要结合制取气体的原理和收集方法确定仪器。

典例2（学科间渗透题）某研究性学习小组的同学欲利用下列装置（如图2-3-13所示）探究绿色植物呼吸作用过程中是否有二氧化碳气体产生，设计的探究实验过程如下：

⑴假设：

绿色植物在呼吸作用过程中有二氧化碳产生。

⑵设计方案：

使绿色植物在避光的黑暗处发生呼吸作用，检验呼吸过程中产生的气体。

⑶查阅资料：

①绿色植物光合作用过程：

二氧化碳+水→有机物+氧气（条件：

光、叶绿体）

②绿色植物呼吸作用过程：

有机物+氧气→二氧化碳+水（条件：

酶存在）

⑷实验：

操作步骤

简答

①将各装置按图所示连接好并装入化学试剂，C中放入绿色植物

①A装置的作用是___________________

②B装置的作用是___________________

③C处玻璃罩不能透光的原因是_________________

②往A的导管口缓缓连续鼓入空气一段时间

④A装置中应观察到的现象是_____________，文字表达式为_______________

⑤D装置应观察到的现象是_____________________

⑸结论与讨论：

①能表示这个探究实验获得成功的两个主要现象是___________________和_________________。

②如果该小组探究的结论不正确，原因是多方面的。

请从实验条件控制上找可能的两个原因。

一是________________________；二是_______________________。

【解析】A、B两个装置主要是为了除去空气中的二氧化碳和检验二氧化碳是否除净的作用，才能保证本实验的正确性。

结论不正确的原因是多方面的，具有开放性，从实验的角度综合分析。

【答案】⑷①除尽空气中二氧化碳等酸性气体②检验二氧化碳是否被除净

③保证绿色植物只发生呼吸作用或避免绿色植物发生光合作用

④出现浑浊二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水⑤变浑浊

⑸①B中不出现浑浊D中出现浑浊

②鼓入空气时间不够D中石灰水太少（C中绿色植物太少，C装置中的玻璃罩漏光；合理答案均可）

变式·拓展

1．聪聪同学收集了一些家庭装修时废弃的大理石碎片，并设计了如图2-3-14所示的装置来制取二氧化碳，该装置能随时控制反应的发生。

请回答下列问题：

（1）大理石放在中，装置（a）中的反应的符号表达式为；

（2）用装置（b）收集二氧化碳，验满时应把燃着的木条放在（选填字母）处。

图2-3-14

【答案】⑴小药瓶，CaCO3＋HCl

CaCl2＋H2O＋CO2↑；⑵a。

【解析】本题以家庭废弃物的利用为出发点研究化学问题，这是今后命题的新趋势之一。

解题时要抓住“该装置能随时控制反应的发生”这一关键提示语，联系实验室制取CO2的简易装置，便可能得出应将大理石放在小塑料瓶中。

用向上排空气法收集CO2气体的验满方法