3.4 二氧化碳(原卷版)

3.4二氧化碳

【思維導(dǎo)圖】

【知識(shí)點(diǎn)全掌握】

一、二氧化碳

1、物理性質(zhì)：二氧化碳在常溫下是無(wú)色、無(wú)味的氣體，密度比空氣大，能溶于水。固態(tài)二氧化碳叫

“干冰”，可作為致冷劑。

2、化學(xué)性質(zhì)

(1)通常情況下二氧化碳不能燃燒也不能支持燃燒

(2)二氧化碳不能供給呼吸。

(3)二氧化碳能跟水反應(yīng)生成碳酸。（碳酸具有酸性，能使紫色石蕊試液變紅色）CO2+H2O=H2CO3

碳酸不穩(wěn)定，受熱會(huì)分解：H2CO3CO2↑+H2O

(4)二氧化碳能跟澄清石灰水反應(yīng)，生成白色的碳酸鈣沉淀，從而使澄清石灰水變渾濁。

CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O（利用這一反應(yīng)可以檢驗(yàn)二氧化碳。）

(5)與氫氧化鈉反應(yīng)，生成無(wú)色透明溶液，（利用這一反應(yīng)可以吸收二氧化碳）2NaOH+CO2==

Na2CO3+H2O

3、制取原理：利用碳酸鈣（石灰石或大理石的主要成分）和稀鹽酸反應(yīng)：

CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑

4、應(yīng)用：植物光合作用的原料、滅火的良好材料

二、二氧化碳的制取

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1、藥品及反應(yīng)原理

藥品：石灰石（或大理石）和稀鹽酸

原理：CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑

2、收集方法：向上排空氣法，原因是二氧化碳密度比空氣略大。不適合用排水法收集，但不是說(shuō)一

定不能用排水法收集

3、驗(yàn)滿：用燃著的木條放在瓶口看是否熄滅。

4、注意：實(shí)驗(yàn)室制取CO2不能用硫酸替代鹽酸！原因會(huì)生成CaSO4微溶物阻礙繼續(xù)反應(yīng)。

高溫

5、二氧化碳的工業(yè)制法：高溫煅燒石灰石CaCO3CaOCO2

三、制取氣體發(fā)生裝置的選擇

主要考慮反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)時(shí)是否需要加熱等因素。

粉狀固液反應(yīng)不加熱塊狀固液反應(yīng)不加熱

裝置固體間反應(yīng)加熱型

型型

裝置示意

圖

適用氣體O2CO2、O2CO2

①試管口應(yīng)稍向下傾斜，防止產(chǎn)①長(zhǎng)頸漏斗的下端管

①將塊狀固體置于多

生的水蒸氣在管口冷凝后倒流引口應(yīng)伸入液面以下

孔隔板上方

起試管破裂②加入的液體反應(yīng)物

②液體從長(zhǎng)頸漏斗中

注意事項(xiàng)②鐵夾應(yīng)夾在距試管口1/3處(如酸)要適當(dāng)

加入至浸沒(méi)固體即可

③橡膠塞上的導(dǎo)管伸入試管里面③將長(zhǎng)頸漏斗換成分

③該裝置的優(yōu)點(diǎn)是隨

不能太長(zhǎng)，否則會(huì)妨礙氣體的導(dǎo)液漏斗可以控制反應(yīng)

開(kāi)隨制，隨關(guān)隨停

出速率

四、制取氣體收集裝置的選擇

主要考慮氣體的溶解性、密度、是否有毒性、能否與空氣中的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等因素。

氣球集氣

裝置類型排水(液)法向上排空氣法向下排空氣法

法

裝置示意

圖

不溶于水(液體)的氣密度小于空氣的氣

適用范圍密度大于空氣的氣體所有氣體

體體

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典型氣體O2O2、CO2H2O2等

【例題精析】

[例題1]（2020?杭州）小金通過(guò)實(shí)驗(yàn)室制取和收集二氧化碳的方法獲得了一瓶二氧化碳?xì)怏w。接著

利用這瓶二氧化碳?xì)怏w完成了圖示實(shí)驗(yàn)，觀察到蠟燭火焰自下而上依次熄滅。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的

是（）

A．實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的藥品為塊狀大理石和稀硫酸

B．實(shí)驗(yàn)室可采用向上排空氣法收集二氧化碳

C．圖示實(shí)驗(yàn)可說(shuō)明二氧化碳密度比空氣大

D．圖示實(shí)驗(yàn)可說(shuō)明二氧化碳不支持蠟燭的燃燒

[例題2]（2019?臺(tái)州）如圖，集氣瓶中充滿二氧化碳，大燒杯中燃著2支高低不等的蠟燭，實(shí)驗(yàn)時(shí)

打開(kāi)止水夾，移開(kāi)玻璃片。下列說(shuō)法正確的是（）

A．將觀察到高的蠟燭先熄滅

B．不移開(kāi)玻璃片，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯

C．蠟燭會(huì)熄滅，是因?yàn)槎趸冀档土讼灎T的著火點(diǎn)

D．去掉燒杯中的1支蠟燭，也能得出同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)論

[例題3]（2022?紹興）科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，以下是實(shí)驗(yàn)室制取、收集、測(cè)量氣體體積

的常用裝置。

（1）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置可以選擇（填字母）。

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（2）檢查裝置B氣密性的方法是：先關(guān)閉止水夾，然后。

（3）若用裝置C測(cè)反應(yīng)生成的二氧化碳體積，測(cè)得的體積比理論值小，原因可能是二氧化碳具

有的性質(zhì)。

[例題4]（2022?舟山）在學(xué)習(xí)二氧化碳性質(zhì)時(shí)，小舟進(jìn)行如下探究：

【制取氣體】用石灰石和稀鹽酸作為原料制取二氧化碳?xì)怏w，收集時(shí)要得到平穩(wěn)的氣流，應(yīng)選擇

圖甲中的（填字母）作為發(fā)生裝置。

【探究性質(zhì)】用圖乙裝置完成二氧化碳性質(zhì)的探究后，小舟還想用該裝置來(lái)驗(yàn)證氧氣的密度大于

空氣密度的性質(zhì)。若他將氧氣倒入裝有兩支帶火星的蠟燭的燒杯中（如圖丙），預(yù)期觀察到的現(xiàn)

象是。

[例題5]（2022?舟山）我國(guó)政府承諾在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，為此，控制碳排放和增加碳吸收都

至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，除了陸地植物固碳外，海洋也是重要的固碳之地，如圖是海洋吸收二氧

化碳的三種方式。

（1）自然溶解：大氣中的二氧化碳能不斷地溶解到海水中。研究表明，海水溫度越低，單位體

積溶解的二氧化碳越多。一年四季中，單位體積海水中溶解二氧化碳最多的是季。

（2）植物固碳：近海灘涂上的紅樹林、海洋浮游植物等通過(guò)光合作用吸收二氧化碳，最終這些

碳元素隨著植物殘?bào)w沉積到海底。植物固碳只能發(fā)生在海洋的淺層，超過(guò)一定深度不能發(fā)生，其

原因是。

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（3）碳酸鹽泵：貝殼類、珊瑚等海洋生物將碳元素以碳酸鈣的形式沉積起來(lái)。某地貝殼堤儲(chǔ)存

了約4億噸貝殼，其中95%為碳酸鈣，則該地貝殼堤固定了多少億噸碳元素？

[例題6]（2021?浙江）目前，全球平均氣溫較工業(yè)化前已上升了1.1℃，其主要原因是自然界中的

碳平衡被破壞。2020年9月22日，我國(guó)政府承諾：中國(guó)將力爭(zhēng)于2030年前實(shí)現(xiàn)CO2排放達(dá)到

峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，即通過(guò)各種方式抵消排放的CO2量，重新實(shí)現(xiàn)碳平衡，如圖是碳

循環(huán)和碳中和策略的示意圖。

（1）人類進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)后，化石燃料的大量使用是碳平衡被破壞的主要原因之一。對(duì)此可采

取的碳中和策略②有。

（2）要實(shí)現(xiàn)我國(guó)政府提出的目標(biāo)，除圖中策略外，還可用化學(xué)方法人工捕獲，如將空氣通入氫

氧化鉀溶液反應(yīng)生成碳酸鉀和水。寫出用氫氧化鉀捕獲CO2的化學(xué)方程式。

（3）2020年12月下旬，我國(guó)部分地區(qū)出現(xiàn)多年未遇的極寒天氣，因此有人質(zhì)疑：今年天氣這么

冷，地球氣溫真的在上升嗎？對(duì)于這樣的質(zhì)疑，你是否認(rèn)同？并說(shuō)明理由。

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【習(xí)題鞏固】

一．選擇題（共7小題）

1．二氧化碳是我們學(xué)習(xí)過(guò)的一種重要物質(zhì)，以下關(guān)于二氧化碳的說(shuō)法正確的是（）

A．人工降雨是利用二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)

B．二氧化碳難溶于水

C．二氧化碳的固體可以用作制冷劑

D．泡沫滅火器能噴射出大量二氧化碳和泡沫，適合撲滅圖書檔案、貴重設(shè)備、精密儀器等火災(zāi)

2．下列有關(guān)二氧化碳的一些實(shí)驗(yàn)，不正確的是（）

A．制取B．收集

C．驗(yàn)滿D．性質(zhì)檢驗(yàn)

3．2022冬奧會(huì)將綠色、低碳發(fā)揮到了新的高度。被稱為“冰絲帶”的國(guó)家速滑館，也是冬奧會(huì)在

北京市區(qū)唯一新建場(chǎng)館?！氨z帶”和五棵松體育中心等場(chǎng)館選用了二氧化碳跨臨界制冷系統(tǒng)，

冰面溫差控制在0.5℃以內(nèi)，碳排放量接近于零。文中說(shuō)到“低碳”和“碳排放量接近于零”，兩

處說(shuō)的“碳”指的是（）

A．碳元素B．碳單質(zhì)C．碳酸鹽D．二氧化碳

4．二氧化碳是一種常見(jiàn)的物質(zhì)，下列關(guān)于二氧化碳的說(shuō)法正確的是（）

A．制?。簩?shí)驗(yàn)室制取可用大理石和稀硫酸做原料

B．驗(yàn)滿：把燃著的火柴放到集氣瓶?jī)?nèi)，觀察火柴是否熄滅

C．性質(zhì)：有毒，不能燃燒，也不支持燃燒

D．用途：可做氣體肥料，提高植物光合作用的強(qiáng)度

5．如圖是研究二氧化碳性質(zhì)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，①③為濕潤(rùn)的紫色石蕊試紙，②為干燥的紫色石蕊試紙。

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下列說(shuō)法正確的是（）

A．裝置A中滴加的稀鹽酸可用稀硫酸代替，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯

B．裝置B中能說(shuō)明二氧化碳密度比空氣大的現(xiàn)象是③比①先變紅

C．裝置中①③變紅，②不變紅是因?yàn)樯傻腃O2呈酸性，能使石蕊試紙變紅色

D．裝置C中點(diǎn)燃的蠟燭自上而下熄滅，說(shuō)明CO2不支持燃燒

6．小黃在實(shí)驗(yàn)制取并收集了一瓶二氧化碳?xì)怏w，他利用這瓶二氧化碳?xì)怏w完成了圖示實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)

法正確的是（）

A．實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的藥品為塊狀大理石和稀硫酸

B．實(shí)驗(yàn)所用的二氧化碳?xì)怏w可用向上排空氣法收集

C．實(shí)驗(yàn)中蠟燭自上往下依次熄滅

D．蠟燭熄滅，是因?yàn)槎趸冀档土讼灎T的溫度

7．如圖所示是自然界中一個(gè)簡(jiǎn)單的碳循環(huán)過(guò)程，對(duì)于該過(guò)程理解正確的是（）

A．有樹葉掉落會(huì)導(dǎo)致大氣中的二氧化碳明顯增加

B．動(dòng)植物的呼吸作用為地球大氣提供了所有的二氧化碳

C．植物只能通過(guò)光合作用將大氣中的碳元素轉(zhuǎn)移到體內(nèi)

D．植物體內(nèi)的有機(jī)物只能通過(guò)自身的呼吸作用轉(zhuǎn)化為二氧化碳

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二．填空題（共2小題）

8．做科學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)提倡綠色環(huán)保。如圖為某種“微型”實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)使用藥品的量少，產(chǎn)生的廢棄

物也少。用該儀器完成“制取并檢驗(yàn)CO2”的實(shí)驗(yàn)只消耗了0.73克10%的鹽酸。

（1）“微型塑料滴管”相當(dāng)于（填字母）。

A．長(zhǎng)頸漏斗

B．分液漏斗

C．細(xì)口瓶

D．量筒

（2）寫出玻璃W管中B處發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是。

9．“碳捕捉技術(shù)”是通過(guò)一定的方法，將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化碳分離出來(lái)并加以利用，某?？?/p>

研小組的同學(xué)設(shè)計(jì)用氫氧化鈉溶液來(lái)“捕捉”二氧化碳，其基本過(guò)程如下（部分條件及物質(zhì)未標(biāo)

出）。請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：

（1）“捕捉室”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。

（2）在整個(gè)“捕捉”過(guò)程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是。

三．實(shí)驗(yàn)探究題（共5小題）

10．二氧化碳產(chǎn)生的速度不同，用途也會(huì)有所不同。例如滅火需要快速產(chǎn)生二氧化碳。某興趣小組

利用秒表、石灰石、4%的稀鹽酸等測(cè)量二氧化碳產(chǎn)生的速率，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①組裝好實(shí)驗(yàn)器材；

②檢查裝置的氣密性；

③在錐形瓶中加入2克石灰石，再向錐形瓶中加入50mL稀鹽酸，立即關(guān)閉分液漏斗的活塞；

④記錄？；

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⑤重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

（1）步驟②中檢查裝置氣密性的具體方法是。

（2）步驟④中“？”為。

（3）下列會(huì)引起所測(cè)的反應(yīng)速率偏小的有。

A.錐形瓶?jī)?nèi)有二氧化碳?xì)埩?/p>

B.注射器內(nèi)的活塞和筒壁存在摩擦

C.鹽酸有揮發(fā)

D.二氧化碳可溶于水

11．二氧化碳在空氣中的含量不多，但用途廣泛。某小組同學(xué)為驗(yàn)證二氧化碳的性質(zhì)和用途，進(jìn)行

了下列實(shí)驗(yàn)。

（1）利用石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，若要產(chǎn)生平穩(wěn)的氣流，順利完成實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇裝

置甲還是裝置乙，說(shuō)明理由；若你選擇的裝置與丙裝置相連，當(dāng)觀察到蠟燭自下而上熄

滅時(shí)，可以驗(yàn)證二氧化碳具有的性質(zhì)是。

（2）如圖丁所示實(shí)驗(yàn)：觀察到蠟燭自下而上熄滅；如果改變二氧化碳的傾倒方向，如圖戊所示

實(shí)驗(yàn)：觀察到蠟燭自上而下熄滅。這兩個(gè)截然相反的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能否反映出二氧化碳相同的性

質(zhì)。

（3）為驗(yàn)證碳酸飲料（汽水）中含有二氧化碳?xì)怏w。小明同學(xué)利用如圖己所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

打開(kāi)汽水瓶蓋，立即塞上帶導(dǎo)管的橡皮塞，將導(dǎo)管的另一端伸入裝有少量紫色石蕊試液的試管中，

觀察到試管內(nèi)紫色石蕊試液變成了紅色，該同學(xué)得出結(jié)論：該汽水中含有二氧化碳。

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【反思評(píng)價(jià)】該小組同學(xué)中有同學(xué)對(duì)小明同學(xué)的實(shí)驗(yàn)提出了質(zhì)疑：認(rèn)為小明同學(xué)的實(shí)驗(yàn)不嚴(yán)密，

汽水中含有檸檬酸，可能是該汽水中的檸檬酸隨氣體氣流進(jìn)入試管，而引起紫色石蕊試液的變色。

【繼續(xù)實(shí)驗(yàn)】針對(duì)提出的質(zhì)疑該小組同學(xué)繼續(xù)開(kāi)展下列活動(dòng)；

①查閱資料：檸檬酸為無(wú)色晶體，易溶于水和酒精；常溫下穩(wěn)定，熔點(diǎn)153℃，熔化后、沸騰前

分解，分解溫度約為175℃；檸檬、柑橘中含有檸檬酸。

②小明同學(xué)在自己實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，未增加任何試劑，接著進(jìn)行了一步簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作，確認(rèn)了不

是因?yàn)闄幟仕嵋鹱仙镌囈鹤兩Ｔ摬僮鞯拿Q以及觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是。

12．小科對(duì)教材中“探究二氧化碳性質(zhì)”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了如圖的改進(jìn)。當(dāng)小科通入二氧化碳

一段時(shí)間后，可觀察到：

（1）試管A內(nèi)溶液的顏色呈色，

（2）試管B處的澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的文字表達(dá)式是，

（3）燒杯C中（選項(xiàng)“上面”或“下面”）的蠟燭先熄滅，說(shuō)明二氧化碳具有的物理性

質(zhì)是。

13．小王對(duì)教材中“實(shí)驗(yàn)室制取CO2時(shí)，選用石灰石（或稱大理石）和稀鹽酸為原料，一般不選用

稀硫酸”這一句話產(chǎn)生了疑惑。于是提出了問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)室制取CO2在何種情況下可使用稀硫酸？

（1）一般不能使用石灰石與稀硫酸制取二氧化碳的原因是。

（2）安裝如圖實(shí)驗(yàn)裝置并檢查氣密性后，使一定濃度（適當(dāng)）的稀鹽酸、稀硫酸分別在裝置甲

中與等質(zhì)量的CaCO3粉末反應(yīng)，裝置乙、丙的作用是測(cè)量CO2的體積，裝置乙中的液體應(yīng)該具

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有的性質(zhì)。

（3）在相同條件下測(cè)得（2）中實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的CO2體積（V）與反應(yīng)時(shí)間（t）的關(guān)系如圖丁所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：0～300s內(nèi)，反應(yīng)Ⅰ比反應(yīng)Ⅱ生成CO2的速率（選填“快”或“慢”），但差

距不大。

（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論：實(shí)驗(yàn)室可用稀硫酸和碳酸鈣粉末反應(yīng)制取二氧化碳。

14．如圖甲是小潘同學(xué)設(shè)計(jì)的制取并收集二氧化碳的裝置圖，小王同學(xué)認(rèn)為甲圖設(shè)計(jì)有問(wèn)題，于是

設(shè)計(jì)制取二氧化碳的裝置（儀器的固定裝置已經(jīng)省略）如圖乙所示。這個(gè)裝置既可用于制取氣體，

又可用于探究物質(zhì)性質(zhì)。

（1）如圖甲所示，小潘同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置問(wèn)題是：。

（2）用乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，關(guān)閉K2，打開(kāi)K1，可觀察到B中的現(xiàn)象為：。

（3）C中的蠟燭由下至上依次熄滅，說(shuō)明二氧化碳具有的性質(zhì)是：。

（4）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，關(guān)閉K1，打開(kāi)K2，發(fā)現(xiàn)D中的澄清石灰水變渾濁，寫出該反應(yīng)方程式。

四．解答題（共3小題）

15．酵母菌既能進(jìn)行有氧呼吸，又能進(jìn)行無(wú)氧呼吸。將含酵母菌的葡萄糖液分為兩等份，如圖所示

分別裝入甲、乙兩個(gè)相同的燒瓶中，用帶有導(dǎo)管的瓶塞塞緊，導(dǎo)管分別通入澄清石灰水中，并定

時(shí)向甲燒瓶?jī)?nèi)通入氧氣。根據(jù)酵母菌代謝方式的多樣性推斷。

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