二氧化碳的性质与制法

二氧化碳的性质及制取

【知识梳理】

知识点1 二氧化碳的性质（重点）

1．物理性质

通常状况下，二氧化碳是一种无色无味的气体，能溶于水密度比空气大，固态二氧化碳俗称“干冰”。

2．化学性质

（1）一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧，也不能供给呼吸。

（2）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。化学方程式如下：CO2+ H2O === H2CO3H2CO3 === CO2+ H2O

（3）二氧化碳可以与碱溶液反应（比如，氢氧化钙溶液，这也是二氧化碳气体的检验方法）。

CO2+ Ca(OH)2 == CaCO3↓+ H2O

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。

知识点2 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。（固液不加热型）

⑵制取原理：

CaCO3 + 2 HCl === CaCl2 + H2O + CO2

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：

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。

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。

【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。

【典例剖析】

典例1．下列有关二氧化碳说法正确的是（）

A．二氧化碳可由蜡烛在足量氧气中充分燃烧产生

B．二氧化碳可用燃着的木条鉴定

C．二氧化碳在实验室可以用块状石灰石和浓硫酸反应制备

D．干冰用于制造舞台云雾是因为二氧化碳能溶于水

典例2．如图所示是实验室制取和检验二氧化碳气体性质的实验装置图，请回

答下列问题：

⑴装置甲中装的药品是、。

⑵若装置乙中装的是澄清石灰水，则反应会出现的现象是。

⑶若丙中装的是紫色石蕊试液，则反应中会出现的现象是。

⑷若装置丁中放置的是高低不同燃着的蜡烛，根据发生的现象，说明二氧化碳的物理性质有，化学性质有。

典例3.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。

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）

典例4 某研究性学习小组的同学欲利用下列装置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）

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_______________________。

典例5.实验室常用下列装置制取气体，请你根据所学知识回答下列问题。

（1）仪器a 的名称是 。

（2）小明取一定浓度的盐酸与石灰石反应制取气体，反应的化学方程式为

______________________________；选用的收集装置是 （填字母序号）。若改用右图装置收集氧气，则气体应从 进（填“a”或“b”）。

【查

阅资料】

碳酸钠溶液中通入二氧化碳发生反应： Na 2CO 3+CO 2+H 2O = 2NaHCO 3

【拓展延伸】

如果用上述原料制得纯净的二氧化碳气体，所选仪器的连接顺序为 （填字母）。