第4節二氧化碳考點全突破【學習目標】1.掌握二氧化碳的物理化學性質2.掌握二氧化碳的實驗室制法3.掌握常見的氣體發生和收集方法【知識精講】一、自然界中的二氧化碳1.二氧化碳氣體是由大量CO2分子構成的，每個二氧化碳分子由1個碳原子和2個氧原子構成。2.CO2對人體健康的影響空氣中CO2的體積分數對人體的影響1%感到氣悶、頭暈、心悸4%~5%感到氣悶、頭痛、眩暈10%以上使人神志不清、呼吸停止，以致死亡說明：CO2本身沒有毒性，但CO2不供給呼吸，在空氣中的含量約占0.04%，當空氣中CO2含量超過正常含量時才會對人體產生危害。二、二氧化碳的性質和用途性質用途物理性質無色無味的氣體，密度比空氣大——能溶于水(通常情況下，1體積水約溶解1體積CO2)制汽水加壓降溫可變成無色液體，甚至變成雪狀固體(干冰)，干冰易吸熱升華做制冷劑(人工降雨，冷藏食物)化學性質通常不燃燒，也不支持燃燒滅火與水反應：H2O+CO2===H2CO3(不穩定)與石灰水反應：Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O使石灰漿抹的墻壁加速硬化高溫氧化性：CO2+CEQ\*jc2\*hps18\o\ad(\s\up9(高溫),===)2CO工業制取CO氣體光光合作用：CO2+H2O葡萄糖+O2維持自然界生命活動，溫室肥料用CO2、H2O、NaCl等生產純堿(Na2CO3)化工原料【誤區警示】(1)CO2能溶于水和CO2能與水反應，兩者有著本質差異，前者屬于物理變化，后者屬于化學變化。(2)CO，與水反應生成碳酸：CO2+H2O===H2CO3(使石蕊試液變紅)，生成的碳酸不穩定，H2CO3===CO2+H2O，故H2CO3只能存在于稀溶液中。(3)Ca(OH)2、Ba(OH)2、NaOH等(堿)溶液能與CO2反應，生成水和含碳酸根(COeq\o\al(2－,3))的物質，故可用此類物質吸收CO2氣體。三、二氧化碳的實驗室制備1.二氧化碳的實驗室制法(1)藥品：大理石(或石灰石)與稀鹽酸。一般不用其他藥品代替的理由：①不用Na2CO3等代替大理石，是因為它們與鹽酸反應速率太快，不便于控制；②不用濃鹽酸，因為濃鹽酸易揮發出HCl氣體使CO2不純；③不能用H2SO4代替鹽酸，是因為H2SO4與CaCO3反應生成微溶的CaSO4會覆蓋在大理石的表面，阻止反應的繼續進行。(2)原理：CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。(3)制取裝置如圖所示：(4)收集：CO2密度比空氣大、能溶于水且與水反應生成碳酸，一般只用向上排空氣法收集CO2氣體。收集氣體時，導氣管應伸到集氣瓶底部以排盡集氣瓶中的空氣，使收集到的氣體純度較高。(5)操作步驟：①按要求連接好儀器；②檢查裝置的氣密性；③向反應器中裝入大理石；④向長頸漏斗中注入稀鹽酸；⑤收集氣體；⑥驗滿。(6)CO2氣體的驗證①檢驗方法：將生成的無色、無味的氣體通入澄清的石灰水中，若澄清的石灰水變渾濁，則該氣體為CO2。反應的化學方程式為：CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O.②驗滿的方法：將一根燃著的木條放在集氣瓶口(不要伸入瓶內)，如果木條立即熄滅，則CO2氣體已集滿。2.實驗室制取氣體的思路和方法(1)首先要研究實驗室制取氣體的化學反應原理，即選擇合適的反應物和反應條件(如常溫、加熱、加催化劑等)，還要選擇合適的實驗裝置，并要研究如何驗證制得的氣體就是所要得到的氣體。(2)用排空氣法收集氣體時還應注意三點：①所收集的氣體若有毒性，能用排水法就不要用排空氣法，以防污染空氣。②導管必須伸到集氣瓶底部，這樣才能把集氣瓶內的氣體充分排凈。③如果不知道所收集氣體的密度，可計算其相對分子質量，再與空氣的平均相對分子質量29比較，比29大的密度就比空氣的大，比29小的密度就比空氣的小。(3)裝置的選擇發生裝置收集裝置固體與固體反應，需加熱固體與液體反應，不用加熱密度比空氣小，且不與空氣中的物質反應密度比空氣大且不與空氣中的物質反應難溶于水，不與水反應四、二氧化碳的應用物質的組成和結構決定了物質的性質，物質的性質決定了物質的用途。二氧化碳的性質二氧化碳的用途不能燃燒，也不支持燃燒(化學性質)，密度比空氣大(物理性質)用來滅火CO2+H2O葡萄糖+O2(化學性質)光合作用產生葡萄糖用CO2、H2O、NaCl等生產純堿(Na2CO3)(化學性質)作化工產品的原料CO2與水反應生成碳酸制碳酸型飲料干冰升華吸熱(物理性質)作制冷劑，人工降雨等【培優訓練】一、單選題1．小松用稀鹽酸與石灰石反應制取CO2，嘗試直接利用如圖所示裝置制取并收集，你認為小松()A．選擇A、B裝置，導管a接導管c可收集到一瓶CO2B．選擇B、C裝置，導管d接導管b可收集到一瓶CO2C．選擇B、C裝置，導管d接導管c可收集到一瓶CO2D．不可能收集到一瓶CO2，因為CO2可溶于水2．小軍用一定量石灰石與足量稀鹽酸制取二氧化碳，并試著與同學一起繪制了如圖所示的反應變化過程曲線，其中正確的是()A．B．C．D．3．用下列裝置進行實驗，不能達到實驗目的的是()A．干燥CO2B．收集O2C．驗證CO2性質D．監控氣體流速4．在錐形瓶甲中放人10g純凈的塊狀碳酸鈣，在錐形瓶乙中放人10g純凈的粉末狀碳酸鈣，分別同時加入足量同濃度的稀鹽酸與碳酸鈣反應。下列圖中對該實驗產生氣體的質量與反應時間的關系，描述合理的是()A．B．C．D．5．如圖所示實驗中，①④為用紫色石蕊試液潤濕的棉球，②③為用紫色石蕊試液染成紫色的干燥棉球。下列能說明二氧化碳密度大于空氣密度且能與水反應的現象是()A．①變紅，③不變紅 B．④變紅，③不變紅C．①④變紅，②③不變紅 D．④比①先變紅，②③不變紅6．小兵同學在參考書上發現，鎂能在二氧化碳氣體中燃燒。于是他做了如下實驗：將鎂條用砂紙擦亮，點燃后迅速伸入盛有二氧化碳的集氣瓶中，發現鎂條劇烈燃燒，發出白光，集氣瓶變熱，產生一種白色粉末(MgO)和一種黑色粉末(C)。你認為下列結論不正確的是（）A．某些金屬的燃燒不能用CO2滅火B．該反應放出熱量C．該反應的實質是Mg與CO2中混有的O2反應D．該反應的反應速率很快7．如圖所示，某同學為驗證空氣中含有少量二氧化碳，將大針筒內的空氣一次性壓人新制的澄清石灰水中，發現石灰水沒有變化。據此，你認為該同學應該(已知：澄清石灰水中通入二氧化碳，溶液變渾濁)()A．繼續用大針簡向澄清石灰水中壓人空氣B．撤去大針筒，用嘴向澄清石灰水吹氣C．得出空氣中沒有二氧化碳的結論D．得出空氣中含有少量二氧化碳的結論8．（2021八下·杭州月考）下列裝置或操作能達到實驗的的是（）A． B．C． D．9．（2020八下·拱墅期末）2020年5月11曰媒體報道，我國科學家首次在自然界發現超臨界二氧化碳。超臨界二氧化碳既有氣態二氧化碳的性質，又有液態二氧化碳的性質。下列有關超臨界二氧化碳的說法正確的是（）A．屬于氧化物 B．有一定毒性C．具有可燃性 D．有很強的腐蝕性10．實驗室收集、驗滿二氧化碳的操作，正確的是()A．收集 B．收集C．驗滿 D．驗滿11．證明空氣中含有CO2氣體，最合理的做法是()A．仔細聞空氣，是否有二氧化碳氣味B．通過吸管往裝有澄清石灰水的試管中吹氣，石灰水變渾濁C．用打氣筒向裝有澄清石灰水的試管中壓入空氣，石灰水變渾濁D．燃著的木條放在空氣中觀察是否熄滅12．（2020八下·蕭山期末）空氣是一種重要的天然資源，在人們的日常生活中有著廣泛的用途，下列關于空氣中各成分的性質和作用，描述正確的是()A．氧氣性質活潑，不僅能支持呼吸，還是一種優質的燃料B．氮氣性質較活潑，是制造化肥、炸藥的重要原料C．各種稀有氣體通電能發出不同顏色的光，可以制成霓虹燈D．二氧化碳溶于水呈酸性，增多可能會導致酸雨13．（2019八下·長興期末）下列4個坐標圖分別示意實驗過程中某些量的變化，其中正確的是（）A．在某一密閉裝置內點燃紅磷B．向一定量的石灰水中通入二氧化碳C．加熱一定量高錳酸鉀和二氧化錳的混合物D．向一定量石灰石中滴加稀鹽酸14．（2019八下·嘉興期末）下圖是某同學制取、收集二氧化碳實驗的主要步驟，其中操作有誤的是（）A．加入藥品B．收集氣體C．檢查裝置氣密性D．驗滿15．（2019八下·余杭月考）某興趣小組利用如圖裝置對二氧化碳的性質進行探究，下列說法錯誤的是()A．B處現象說明二氧化碳能使紫色石蕊變紅B．C出溶液變渾濁，是因為生成了不溶于水的碳酸鈣C．D處的實驗現象是下層蠟燭先熄滅，上層蠟燭后熄滅D．D處現象說明二氧化碳不可燃，不助燃，密度比空氣大二、填空題16．實驗室現有氯酸鉀、二氧化錳、石灰石、蠟燭、火柴及以下儀器（如圖1）：請回答：（1）儀器⑦的名稱是；（2）若補充一種常用儀器酒精燈（填名稱），并利用上述部分儀器和藥品可制取一種氣體，該反應的化學方程式是；（3）若補充一種藥品，還能制取二氧化碳，并探究其性質（如圖2）：①補充的藥品是；②圖2中A觀察到的現象是，根據這一現象說明二氧化碳具有的化學性質是；B中可用來測量生成二氧化碳氣體的體積，其中在水面上放一層植物油的原因是．17．（2019八下·嵊州期末）實驗室中常用石灰石和稀鹽酸反應制取CO2，根據如圖所示裝置回答下列問題。（1）實驗中應選擇的發生裝置是（填字母）。（2）如果選用E裝置來收集CO?氣體，則氣體應從（選填“a”或“b”）端進入。18．人類發現二氧化碳經歷了多個世紀，下列是其過程中的部分資料。資料一：1630年，海爾蒙特發現在一些洞穴處，有一種能使燃著的蠟燭熄滅的氣體，后來被證實是CO2。資料二：1754年，布萊克將石灰石鍛燒首次制得CO2，并完成了如下所示的物質轉化研究。資料三：1766年，卡文迪許通過實驗測得，室溫下1體積水大約能溶解1體積二氧化碳氣體。（1）寫出布萊克實驗中反應③的化學方程式：。（2）如圖，在室溫下將容積為200毫升的廣口瓶注滿蒸餾水，通過導管緩慢通入250毫升CO2。如果卡文迪許的結論是正確的，則在量筒中收集到的水約為毫升。19．某化學興趣小組利用下列裝置進行O2、CO2的實驗室制法和有關性質的研究：（1）寫出下列編號儀器的名稱：②；（2）甲同學要用KMnO4固體來制取O2，應選用上圖中的裝置（填編號），該反應的化學方程式是。（3）乙同學用濃鹽酸（氯化氫氣體的水溶液，呈酸性，常溫下濃鹽酸易揮發出氯化氫氣體）和大理石在B裝置中反應，制取CO2并檢驗其有關性質，觀察到燒杯中紫色石蕊試液變紅。對這一變化的合理解釋是()（填序號）；A．產生的CO2直接使石蕊試液變紅B．產生的CO2與水反應生成H2CO3使石蕊試液變紅C．揮發出的氯化氫溶于水使石蕊試液變紅三、實驗探究題20．（2021八下·吳興期末）我校科學興趣小組測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數，其方法是：將樣品與鹽酸反應，測定反應后生成的二氧化碳質量，再根據二氧化碳的質量求出樣品中碳酸鈣的質量。為測定二氧化碳的質量，他們設計了以下三種方案，請幫助他們完成設計方案：方案一：稱量反應前后物質總質量的（選填“增大”或“減小”）量。方案二：稱量吸收二氧化碳前后盛有氫氧化鈉溶液容器質量的（選填“增大”或“減小”）量。方案三：選用圖中（填“甲”或“乙”）裝置可測量產生的二氧化碳的，再根據此時二氧化碳的，可計算二氧化碳的質量。圖中水面上油層所起到的作用是。21．CO2可以像倒水那樣使階梯蠟燭自下而上熄滅(如圖甲)。小明將一個小玻璃罩罩在兩支點燃的蠟燭上(如圖乙)，卻發現高處燭焰先熄滅。為了探究玻璃罩中燭焰熄滅順序不同的原因，小明進行了如圖丙、丁的實驗。實驗一：將6個盛有等量澄清石灰水的敞口容器固定在鐵絲上，點燃蠟燭，立即用小玻璃罩罩上(如圖丙)，分別記下各容器內石灰水變渾濁所需的時間。多次重復實驗獲得數據如表。容器編號123456平均時間/秒3.23.85.07.111.119.0實驗二：將3支溫度計分別掛在小玻璃罩內不同位置(如圖丁)，點燃蠟燭，一段時間后發現溫度計②示數明顯增大，溫度計①③示數增大不明顯。（1）圖甲中CO2可以像倒水那樣倒入大燒杯中，是因為二氧化碳密度比空氣(選填“大”或“小”)。（2）根據實驗一的結果，推測小玻璃罩內二氧化碳濃度較高的部位是(選填“下部”、“中部”或“上部”)。（3）實驗二探究的問題是蠟燭燃燒對小鐘罩內不同位置的影響。（4）結合本次實驗的研究結果，小明對乙實驗中高處蠟燭先熄滅的原因做如下解釋，合理的排序是(填字母)。A.二氧化碳在高處聚集，使高處氧氣的濃度下降B.蠟燭燃燒產生的熱量使熱的二氧化碳上升C.蠟燭燃燒產生二氧化碳D.高處氧氣濃度低于低處氧氣的濃度E.高處蠟燭先熄滅22．（2020八下·青田期中）如圖為實驗制取某些常見氣體的裝置圖，請回答下列問題。（1）甲烷是一種密度比空氣小、難溶于水的氣體。實驗室常用無水醋酸鈉固體和堿石灰固體共熱制取甲烷，應選擇的發生裝置是(選填裝置編號)。若選用F裝置用于排空氣法收集甲烷，甲烷應從端(選填“a”或“b”，下同)通入；若選用F裝置用于排水法收集甲烷，瓶中先裝滿水，甲烷應從端通入。（2）甲同學用B和D裝置制取CO2氣體，在收集CO2的時候如何驗滿？；如何檢驗收集到的氣體呢？寫出相關化學方程式；乙同學認為，也可以用G和D裝置制取CO2氣體，而且比甲的裝置更好，你認為乙同學的理由是什么？；如果實驗室用G裝置來制取O2，該裝置還能夠達到乙同學認為的作用嗎？。（填“能”或“不能”）23．實驗設計的嚴密性、操作的規范性等都很重要，每一個環節都會影響實驗結果正確性。（1）兩容器中分別盛有質量均為100克、溫度分別是20℃和30℃的水，各加入5克食鹽，1小時后，食鹽均溶解完。據此某同學得出“食鹽在不同溫度的水中溶解度相等”的結論。但另一位同學認為不能得出該結論，其理由是：該實驗中的溶液未達到，因此無法得出相應結論。（2）如圖甲所示，將直尺一端拿住，0刻度朝下，讓被測試者將拇指和食指放在直尺0刻度附近，突然松開直尺，被測試者迅速將直尺夾住，記錄被測試者夾住直尺處的刻度值；圖乙和圖丙是A、B兩同學實驗中用拇指和食指夾尺時的情形，他們夾住直尺的刻度分別為7cm和12cm，于是有人得出“A同學的反應比B同學快”的結論。但C同學認為該實驗不規范，因為兩同學夾尺時拇指和食指間的不同。（3）在研究“二氧化碳能否被熟石灰（即氫氧化鈣）反應吸收”時，在如丁圖所示的充滿二氧化碳的塑料礦泉水瓶中，加入澄清石灰水、蓋緊瓶蓋后振蕩，發現瓶子會被壓扁。據此現象，甲同學得出了“二氧化碳能與氫氧化鈣反應”的結論，而乙同學則認為還存在一種可能，也可能是二氧化碳能與溶液中的反應的結果。24．（2019八下·臺州期中）科學實驗提倡綠色環保，對實驗裝置進行微型化改進是一條很好的途徑．圖甲是實驗室制取并檢驗CO2的裝置，圖乙是對圖甲實驗裝置的“微型”化改進后的裝置。（1）圖乙中微型塑料滴管在實驗中的作用與圖甲中的儀器相同（填儀器名稱）；（2）圖乙中的實驗現象是；（3）通常用甲裝置完成該實驗需要的鹽酸是“微型”實驗裝置用量的10倍，“微型”實驗裝置具有的優點是；（4）二氧化碳驗滿的方法是；（5）用乙裝置完成“制取并檢驗CO2”的實驗，消耗了1.46g10%的鹽酸。請計算實驗過程中產生CO2的質量是多少克？四、解答題25．（2021八下·杭州期末）在2.0g的大理石中加入足量的鹽酸（假設雜質不與酸反應），用數字檢測儀分別測得產生的二氧化碳體積隨時間的變化曲線如圖所示。甲曲線表示粉末狀大理石與10%的鹽酸反應過程，乙曲線表示塊狀大理石與10%的鹽酸反應過程。已知：①該條件下，二氧化碳密度為1.98g/L。②一般來說，其他條件相同，增大反應物濃度，化學反應速率加快。（1）根據圖中信息，反應速率快的是（選填“甲”或“乙”）。（2）求大理石中碳酸鈣的百分含量。（寫出計算過程，結果保留1位小數）（3）請你在圖中畫出：用塊狀大理石與6%的鹽酸反應的大致曲線。26．牙膏是日常生活中常用的清潔用品，具有摩擦作用和去除菌斑，摩擦劑是其主要成分。為了測定一種以碳酸鈣為摩擦劑的牙膏中碳酸鈣的含量，稱取這種牙膏膏體100克放入燒杯中，向其