二氧化碳的性质及制取

二氧化碳的性质及制取

研习教材重难点

▲教材知识研习

知识点1二氧化碳在自然界中的循环

1 •大气中二氧化碳的产生途径：人和动植物的呼吸、矿物燃料的燃烧、动植物体腐烂等。

2. 大气中二氧化碳的消耗途径：植物的光合作用、被海洋中的浮游植物吸收。

3. 二氧化碳在自然界中的循环如图2-3-1所示：

图2-3-1

典例1二氧化碳占空气总体积％正常情况下能维持

这个含量基本不变是因为自然界存在如图2-3-2所示的循环

过程，图中A处不包括下列哪项（）

A .发展和和利用太阳能B.植物的呼吸作用

C.人和动物的呼吸

D.含碳燃料的燃烧

【解析】二氧化碳的循环使二氧化碳在自然界中相对稳定，对生命活动

非常重要，对循环的中的每一个环节都要掌握。由题中图示显示，A处应是消耗

氧气，产生二氧化碳，B、C、D都符合这一要求。

【答案】A

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岀，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；

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H20和C02。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：

加热

二氧化碳+水T碳酸碳酸二氧化碳+水

CO2 H2O H2CO3 H2CO3 CO2 H2O

【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T碳酸钙+水

CO2 Ca(0H)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。

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 J

+ H20

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

n紫色小花不变色猜想错误

可能是CQ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H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，山中说明二氧

化碳不能使石蕊变红色，1和W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

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

CaCO a 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CQ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：HSQ+CaCO-------- 抖CaSQ+HO+CE ;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N&CO+2HCI

2NaCI+H2O+COf，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。

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

图2-3-4