二氧化碳的性质

	学科：化学
	教学内容：二氧化碳的性质

【基础知识精讲】

　  １．通常情况下，二氧化碳是一种无色、能溶于水的气体，密度比空气大，故不能用排水法收集二氧化碳，可用向上排空气法收集，二氧化碳气体加压、冷却时可变为雪花状固体，这种固体通常称为“干冰”．

　　２．一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，常用来灭火．

　　３．二氧化碳可与水反应CO₂＋ Ｈ₂Ｏ＝Ｈ₂ＣO₃，Ｈ₂CO₃可使紫色石蕊试液变红，碳酸不稳定受热容易分解．Ｈ₂CO₃CO₂↑十 Ｈ₂Ｏ

　　４．二氧化碳可与石灰水反应Ｃａ（ＯＨ）₂＋ＣO₂＝ＣａＣＯ₃↓＋Ｈ₂Ｏ此反应灵敏，常用来检验或鉴定CO₂，但吸收CO₂最好用强碱（如：ＮａＯＨ）溶液．

【重点难点解析】

　　例１　为区别氧气、氢气、二氧化碳、空气四种无色气体，可采用下列方法中的（　　）

　　Ａ. 加入水　　　　　　　　 C. 加入紫色石蕊试液

　　Ｃ．加入澄清石灰水　　　　 Ｄ．用燃着木条实验

　　分析　本题实际上是要求用一种方法区别四种气体．（Ａ）无法区别；（Ｂ）（C）只能找出CO₂；只有（Ｄ）才能将四种气体都区别开来，一因为燃着的木条在氧气中燃烧更旺，在空气中无明显变化，在二氧化碳中熄灭，而氢气则可被点燃．

　　解答　选（Ｄ）

　　例２　某纯净气体依次通过图５－ ４装置时，可看到如下现象： Ａ瓶中紫色石蕊试液变红，Ｂ管中黑色炭粉逐渐减少，Ｃ瓶中澄清石灰水变浑浊，试推断该气体的名称，写出Ａ、Ｂ、Ｃ各处发生反应的化学方程式．

图５-４

　　分析　能使紫色石蕊试液变红的气体有多种，如ＨＣl、CO₂、SO₂等，但又能与碳反应且使澄清石灰水变浑浊的气体就只有CO₂．

　　解答　该气体为二氧化碳，各处发生反应的化学方程式为：

　　Ａ. CO₂＋ Ｈ₂ＯＨ₂ＣO₃

　　Ｂ. CO₂＋ Ｃ2ＣＯ

　　Ｃ.CO₂ 十 Ｃａ（ＯＨ）_２CａCO₃↓＋ Ｈ₂Ｏ

　　例３　在澄清的石灰水中，连续通入过量的CO₂气体，生成沉淀的质量（m）和通入CO₂的质量（n）的关系如图５－５所示．试回答：Ａ点表示的意义是　　　　　　　　，Ｂ点表示的意义是　　　　　　　　  ．

图5-5

　　分析　CO₂通入澄清石灰水，开始发生的反应是CO₂十Ca(OH)₂ ＣａCO₃↓＋H₂O，当Ca(OH)₂反应完毕后，发生的反应为ＣａCO₃＋CO₂十Ｈ₂ＯＣａ（ＨCO₃）₂直到ＣaCO₃全部反应完才停止反应．

　　解答　Ａ点表示Ｃａ（ＯＨ）₂全部反应完，生成的ＣaＣO₃最多；Ｂ点表示ＣaCO₃刚好溶解完毕．

　　例４　某固体Ａ在氧气中充分燃烧，生成气体Ｘ，将Ｘ通入澄清石灰水中可产生白色沉淀Ｂ，Ｂ在高温下分解生成气体Ｘ，气体Ｘ能与炽热的Ａ反应生成气体Ｙ．判断Ａ、Ｂ、Ｘ、Ｙ各是什么物质，写出它们的化学式及有关反应的化学方程式．

　分析　本题是一道物质的推断题．首先找突破口，先断定一种物质，再推断其它物质．根据Ｘ通入澄清石灰水中产生白色沉淀Ｂ，断定Ｘ为CO₂，Ｂ为ＣａCO₃，于是Ａ为Ｃ，Ｙ为ＣＯ．

　　解答　Ａ为Ｃ，Ｂ为ＣａＣＯ₃，Ｘ为CO₂，Ｙ为ＣＯ，有关反应的化学方程式为：

　　　　  Ｃ＋ O₂ CO₂

　　　　　 CO₂ + Ca(OH)₂CaCO₃↓+ H₂O

　　　　　 CaCO₃CaO + CO₂↑

　　　　　 C+CO₂2CO

【难题巧解点拨】

　　例１　已知ＣＯ和CO₂的混合气体中氧元素的质量分数为６４％，将该混合气体5ｇ通过灼热的氧化铜粉末，完全反应后，再把导出的气体通入足量的澄清石灰水，求所得沉淀的质量？（提示： ＣＯ＋ ＣｕＯＣｕ＋CO₂）

　　分析　设混合气体中ＣＯ的质量为ｘ，CO₂的质量为ｙ，列方程组求出ｘ、ｙ，再求CO₂的总质量（生成的CO₂十原来的CO₂），最后求生成的ＣAco₃质量．

　　解　根据最后生成的ＣａCO₃中碳元素的质量与混合气体中碳元素的质量相等，建立关系．

　　设生成的ＣａCO₃质量为ｘ

　　　Ｃ　 －　ＣaCO₃

12 　　　 100

5g ×64%　 x

　　这样求解要简单得多

　　例２　炭和碳酸钙的混合物在空气中受强热后，碳酸钙完全分解，炭完全氧化，若生成的二氧化碳的总质量等于原混合物的总质量，测混合物中碳的质量分数为多少？”

　　分析　这是一道无数据计算题，设炭的质量为ｘ，ＣａCO₃的质量为ｙ，根据化学方程式分别求出CO₂的质量（含ｘ、ｙ的代数式）。也就得到了CO₂的总质量

　　由题意列方程

解方程求出ｘ、ｙ的比；

再计算=?

　  解　设同上 Ｃ + O₂CO₂

　　ＣａCO₃ＣａＯ＋CO₂↑

　　从上述方程式和题意可知，单质Ｃ结合的氧元素质量与ＣａCO₃中ＣａＯ的质量相等

　　所以有x×=y×

　　所以=　　　　  =

即炭的质量分数为17.4%

【典型热点考题】

　　例１　牙膏的配料中加入了纯度高的轻质碳酸钙粉末，它是用石灰石为原料经分解、化合等反应精制而成（提示：氧化钙溶于水生成氢氧化钙），写出有关变化的化学方程式．

　　分析　本题为联系生产实际问题，依题意可设计三步反应：锻烧石灰石生成石灰；生石灰溶于水得熟石灰；熟石灰与二氧化碳反应得高纯度的轻质碳酸钙粉末．

　　解答  CaCO₃CaO + CO₂↑　　　　CaO + H₂OCa(OH)₂

　　　　　　　  CO₂ + Ca(OH)₂CaCO₃↓ + H₂O

例２　我国古代将炉甘石（ＺｎCO₃）、赤铜（Ｃu₂Ｏ）和木炭混合后加热到８00℃左右，得到一种外现似金子的药金，写出有关反应的化学方程式:　　　　　　　　  、________________、__________________.

分析　解答本题可借用“相似类推”，ＺｎCO₃与CaCO₃类似，Ｃu₂O与ＣｕＯ类似，以旧知识迁移应用于新知识．

解　ZnCO₃ZnO + CO₂↑　　　　　　 2ZnO + C  2Zn + CO₂↑

　　2Cu₂O + C4Cu + CO₂↑

　　例３　要制得７吨生石灰，需要燃烧含杂质的质量分数为５％的石灰石多少吨？（杂质不参加反应）

　　分析　此反应属含有杂质的计算题，可先求出需要ＣａCO₃的质量，再折算成石灰石的质量．

　　解　设需要的ＣａCO₃质量为ｘ

　　　　　　　　　 ＣａCO₃ 　CaO + CO₂↑

100　　　　 56

 x　　　　  7吨

=　　　　 x=12.5吨

 所以需石灰石的质量为１２．５吨÷（１-５％）＝ １３．２吨

【同步达纲练习】

一、选择题

１．下列变化，属于化学变化的是（　　）

Ａ. 铜器生锈　　　　　　　　　　 B. 用自来水制蒸馏水

　　Ｃ．空气液化制氧气　　　　　　  Ｄ．干冰变成二氧化碳气体

２．二氧化碳能灭火，是因为（　　）

　Ａ．二氧化碳能与燃烧的物质发生化学反应

　Ｂ．二氧化碳溶于水可生成碳酸

　Ｃ．在一定条件下，二氧化碳可变成“干冰”

　Ｄ．二氧化碳的密度比空气大，一般情况下既不能燃烧，也不能支持燃烧

３. 将一带火星的木条伸入集气瓶中，火星熄灭，则集气瓶中一定不是（　　）

　　Ａ. CO₂　 　　　Ｂ. Ｈ₂　　　　Ｃ．O₂　　　 Ｄ.Ｎ₂

４．两支试管中各注入５毫升滴有石蕊试液的蒸馏水，通入CO₂气体，然后一支加热，另一支撒入少量活性炭，其颜色变化为①红一紫一无；②紫一红一紫；③紫一红一无；④无一红一无；其中正确的是（　　）

　　Ａ. ①②　　　　　  Ｂ．②④　　　　Ｃ．②③　　　　  Ｄ．①③

５．鉴定CO₂气体常用（　　）

　Ａ.燃着的木条　　　 Ｂ．澄清石灰水　　　　Ｃ．水　　　 Ｄ．紫色石蕊试液。

６. 下列有关CO₂性质的叙述，正确的是（　　）

　　Ａ. 溶于水，水溶液显酸性、有可燃性

　Ｂ．能溶于水，一般情况下不能支持燃烧，密度比空气大

　Ｃ．溶于水、水溶液有酸性，有毒

　Ｄ．难溶于水，无毒，有可燃性

７. 在下列反应中，各元素的化合价都发生变化的是（　　）

Ａ. 氯酸钾受热分解　　　　　　　　　  Ｂ．碳还原氧化铜

Ｃ．水通电分解　　　　　　　　　　　  Ｄ．碳酸钙高温分解

８. 下列说法中，不正确的是（　　）

　Ａ．温室里施用二氧化碳，可提高农作物产量

　Ｂ．干冰用于人工降雨和致冷剂，是利用了它的化学性质

　Ｃ．汽水是将二氧化碳加压溶解在水里制成的

　Ｄ．碳在氧气中充分燃烧的产物属于氧化物

９. 大气中CO₂的含量不断增加的后果主要是（　　）

Ａ.破坏臭氧层　　　　Ｂ．产生温室效应　　　 Ｃ．产生酸雨　　Ｄ．毒害农作物

１０．下列说法中，正确的是（　　）

　　Ａ．将燃着的木条伸入充满气体的瓶里，木条熄灭，该气体一定是CO₂

　　Ｂ．盛有澄清石灰水的试剂瓶,必须密闭放置, 否则石灰水会变质

　　Ｃ．某物质完全燃烧后生成 CO₂和 Ｈ₂Ｏ，该物质一定是由 Ｃ、Ｈ、O三种元素组成

Ｄ．组成元素相同的物质一定是纯净物

二、填空题

１１．二氧化碳与水反应生成　　　　　　　  ，其中CO₃^-2部分是　　　　　　  ，叫做　　　　　　　  根．紫色石蕊试液是一种　　　　　　  剂，遇酸变___________色．

１２．如图５－６是CO₂性质的实验，看图回答：（1）在实验过程中观察到哪些现象？（２）根据上述实验现象证明CO₂具有什么性质？

图5-6

１３．向盛有少量澄清石灰水的烧杯中，不断通入CO₂，烧杯中发生的现象是　　　　 _______________________________________________________.

１４．久未开启的菜窖底部存在大量的　　　　　　 ，由于它不能供给　　　　　  ，所以在进入菜窖前，必须先用灯火试验．

１５．高温般烧物质Ａ，可得到一无色气体Ｂ，Ｂ溶于水生成Ｃ，将Ｂ通入紫色石蕊试液，试液呈红色，加热该溶液，又得到Ｂ，将Ｂ通入澄清石灰水生成白色沉淀A,试推断：

Ａ　　　 　　　　　，Ｂ　　　　　　　 ，Ｃ　　　　　　　　　 ；有关化学方程式为　　　　　　　　　　　　 .

【素质优化训练】

　　１６．将一定质量的ＣaCO₃和Ｃｕ粉置于同一敞口容器中，加热灼烧使其完全反应．反应前后容器内固体的质量不变，则容器中的Ｃｕ和ＣaCO₃的质量比是（　　）

　　　Ａ.11∶４　　Ｂ．２０∶１４　　   Ｃ．１６∶２５　　　Ｄ．４４∶２５

　　１７．把装有萌发种子的瓶子，按图５－７装置起来．过一段时间，打开夹子，往瓶子里注入清水，使气体排入试管．观察到试管里新配制的澄清石灰水发生了变化，这主要是因为瓶中萌发的种子呼吸里释放出来的　　　　　　　　　 。气体与澄清的石灰水发生反应的缘故，写出该反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　 .

图5-7

【生活实际运用】

　　１８．以下是某中学化学课外实验小组的同学提出的测定某地窑气中CO₂体积分数的实验方案，请回答有关问题：[（２）（３）中若还需其它实验物品可任选]

　　（１）从下列器具中选择最合适的器具采集地窑中气体样品，应选用（　　）

　　Ａ.２５０毫升普通烧杯　　　　　　 Ｂ.２５０毫升普通集气瓶

　　Ｃ．２５０毫升塑料袋　　　　　　  Ｄ．２５０毫升有刻度的集气瓶

　　（２）试简述用（１）中所选择的最合适器具去采集地窑中气体样品的实验操作．

　　（３）试简述测量该气体样品中CO₂体积分数的操作方法．

１９．把鲜蛋浸在石灰水之中，可保存半年不变质．为什么？

【知识验证实验】

点燃如图所示的两支蜡烛，然后用一只大烧坏罩上，你将观察到什么现象？请解释这一现象．

【知识探究学习】

　　无数据计算：化学计算中经常碰到无数据的计算题，看似无从下手，实际上在题中已给予了某些等量或守恒关系，只要挖掘出这些隐含的关系，问题就迎刃而解了．

　　例如，取若干克木炭和碳酸钙的混合物，在空气中加热，使碳酸钙完全分解，木炭完全氧化．若反应生成的二氧化碳的质量等于原混合物的质量，求原混合物中木炭和碳酸钙的质量分数．

参考答案：

【同步达纲练习】

一、1.A　2.D  3.C　4.C　5.B  6.B　7.C　8.B  9.B　10.B

二、11.H₂CO₃原子团 碳酸　指示　红　12.（1）燃着的蜡烛自下而上逐渐熄灭；（２）证明二氧化碳具有：不能燃烧，不支持燃烧，密度比空气大的性质１３.先变浑浊后变澄清　14. CO₂　呼吸　15.CaCO₃　CO₂　H₂CO₃　CaCO₃CaO+CO₂↑　CO₂+H₂O=H₂CO₃ Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O

【素质优化训练】

16.Ｄ　17.CO₂　Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O

【生活实际运用】

１８.（１）Ｄ；（２）将装满水的集气瓶在地窖里倒掉，然后盖上玻璃片；（３）将集气瓶倒立在氢氧化钠溶液中，瓶口与液面相平，溶液进入集气瓶中的体积就是二氧化碳的体积

１９.鲜蛋是有生命的，和动物一样在不停的呼吸.蛋壳上有很多肉眼看不到的小孔，若把鲜蛋浸入石灰水中，鲜蛋呼出的CO₂从小孔中逸出，立即与石灰水中的Ca(OH)₂反应，生成难溶于水的CaCO₃，封闭了小孔，阻止细菌进入蛋里，故可使鲜蛋不易变质

【知识验证实验】

现象：高处的蜡烛先熄灭，低处的蜡烛后熄灭.解释：尽管反应生成了CO₂，但是热的CO₂气体密度比空气小，而在烧杯中上升，使得高处的蜡烛缺氧而先熄灭.

【知识探究学习】

解答：分析：①生成CO₂的质量来源于两个方面，木炭氧化成CO₂和碳酸钙分解的CO₂；②等量关系.设混合物中C和CaCO₃的质量分别为ｘ和ｙ，则

C + O₂CO₂　　 CaCO₃CaO+CO₂↑

12　　　　  44　　  100　　　　  44

x　　　　  　　 y　　　　　 

∴x+y=+　 ∴x∶y=21∶100