有关二氧化碳的趣味实验

选修课：游戏中的化学，第二节

有趣的二氧化碳

一、二氧化碳的性质：

二氧化碳是空气中常见的化合物，其化学式为为CO₂，一个二氧化碳分子由两个氧原子与一个碳原子通过共价键构成，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，能溶于水，与水反应生成碳酸。固态二氧化碳压缩后俗称为干冰。二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。

1、简介

二氧化碳（)

中文别名：碳酸气；碳酸酐；碳酐；干冰

英文名称：Carbonic acid gas; Carbon dioxide; dry ice[1]别名：碳酸气

相对密度：1.101（-37 ℃）

沸点（摄氏度）：-78.5（0.52MPa）[3]

熔点（摄氏度）：-56.6(升华）

相对分子质量：44

收集方法：因其密度比空气大，且与水反应生成碳酸，所以常用向上排空气法收集二氧化碳。二氧化碳微溶于水中，形成碳酸，碳酸是一种弱酸。

二氧化碳密度较空气大，当二氧化碳少时对人体无危害，但其超过一定量时会影响人（其他生物也是）的呼吸，原因是血液中的碳酸浓度增大，酸性增强，并产生酸中毒。空气中二氧化碳的体积分数为1%时，感到气闷，头昏，心悸；4%-5%时感到眩晕。6%以上时使人神志不清、呼吸逐渐停止以致死亡。空气中有微量的二氧化碳，约占0.039%。

2、特点：

没有闪点，不可燃，不助燃（镁带在二氧化碳内燃烧生成碳与氧化镁）；无色无味，无毒性。

固态二氧化碳压缩后又叫干冰，零下75干冰升华，可以吸收周围的热量，使周围水汽凝结，就生成了一种云雾缭绕的景象，同时周围温度迅速降低，因此干冰常用于低温保存物品。

常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，能溶于水，并生成碳酸（碳酸饮料基本原理）使紫色石蕊溶液变红，可以使澄清的石灰水（Ca(OH）₂）变浑浊，做关于呼吸作用的产物等产生二氧化碳的实验都可以用到。还可以支持镁带燃烧。

3、物质用途

•二氧化碳可注入饮料中，增加压力，使饮料中带有气泡，增加饮用时的口感，像汽水、啤酒均为此类的例子。

•固态的二氧化碳（或干冰）在常温下会气化，吸收大量的热，因此可用在急速的食品冷冻。

二氧化碳的重量比空气重，不助燃，因此许多灭火器都通过产生二氧化碳，利用其特性灭火。而二氧化碳灭火器是直接用液化的二氧化碳灭火，除上述特性外，更有灭火后不会留下固体

残留物的优点。但Mg、Na、K等燃烧时不能用CO2来灭火，因为：

、、

•二氧化碳也可用作焊接用的保护气体，其保护效果不如其他稀有气体（如氩），但价格相对便宜许多。

•二氧化碳激光是一种重要的工业激光来源。

•二氧化碳是植物光合作用的主要碳源，可以用作植物温室的气体肥料和水草缸水族箱的肥料。

•二氧化碳可用来酿酒，二氧化碳气体创造一个缺氧的环境，有助于防止细菌在葡萄生长。•二氧化碳可控制pH值，游泳池加入二氧化碳以控制pH值，加入二氧化碳从而保持pH值不上升。

•二氧化碳可用于制碱工业和制糖工业。

•二氧化碳可用于塑料行业的发泡剂。

•干冰可以用于人造雨、舞台的烟雾效果、食品行业、美食的特殊效果等。

•干冰可以用于清理核工业设备及印刷工业的版辊等。

•干冰可以用于汽车、轮船、航空、太空与电子工业。

4、常用关于二氧化碳的化学方程式：

碳在充足的氧气中燃烧：

煤气工作原理：

天然气工作原理：

实验室用大理石和盐酸制取二氧化碳：

熟石灰检验二氧化碳：

向澄清的石灰水加入二氧化碳，会使澄清的石灰水变浑浊，生成碳酸钙沉淀：

如果二氧化碳过量会有：

二氧化碳会使烧碱变质：

如果二氧化碳过量：

即：

二氧化碳和金属镁反应：

与水反应：

由于碳酸很不稳定，容易分解：

工业制法：高温煅烧石灰石：

实验室制法：

二氧化碳与一氧化碳的互相转化：

碳还原氧化铜：

二、课堂实验

1、自制汽水

汽水是由矿泉水或经过煮沸、紫外线照射消毒后的饮用水，充以二氧化碳制成的。属于含二氧化碳的碳酸饮料。工厂制作汽水是通过加压的方法，使二氧化碳气溶解在水里。汽水中溶解的二氧化碳越多，质量越好。市场上销售的汽水，大约是1体积水中溶有l体积～4.5体积二氧化碳。有的汽水中除含二氧化碳外，还加入适量白糖、果汁和香精。

二氧化碳从体内排出时，可以带走一些热量，因此喝汽水能解热消渴。喝冰镇汽水时，由于汽水的温度更低，溶解的二氧化碳更多（0 ℃时，二氧化碳的溶解度比20 ℃时大1倍），有更多的二氧化碳要从体内排出，能带走更多的热量，所以更能降低肠胃的温度。因此，千万不能大量饮用冰镇汽水，以免对肠胃产生强烈的冷刺激，引起胃痉挛、腹痛，甚至诱发肠胃炎。此外，过量的汽水会冲淡胃液，降低胃液的消化能力和杀菌作用，影响食欲，甚至加重心脏、肾脏负担，引起身体不适。

在实验室和家庭中也可以自制汽水。

用品：食盐、醋、小苏打、柠檬酸、果汁、水、干净的矿泉水瓶

步骤：

1、取一个洗刷干净的汽水瓶，瓶里加入占容积80%的冷开水。

2、再加入白糖及少量果味香精，或者果汁

3、加入2 g食用小苏打（碳酸氢钠），搅拌溶解。

4、迅速加入食醋5ml（或2 g柠檬酸），并立即将瓶盖压紧，使生成的气体不能逸出，而溶解在水里。

5、将瓶子放置在冰箱中降温。取出后，打开瓶盖就可以饮用。

用到的化学反应：

碳酸氢钠俗称小苏打，化学式：NaHCO3，与酸反应生成新盐，水，二氧化碳

2、快乐的葡萄干

用品：醋、小苏打、水、玻璃棒、玻璃杯、葡萄干

步骤：

1、准备多半杯清水，放入几粒葡萄干，葡萄干马上沉底。

2、往杯子里加入2勺小苏打，搅拌使它溶解。