3.4二氧化碳

【思維導(dǎo)圖】

【知識點全掌握】

一、二氧化碳

1、物理性質(zhì)：二氧化碳在常溫下是無色、無味的氣體，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)可以檢驗二氧化碳。）

(5)與氫氧化鈉反應(yīng)，生成無色透明溶液，（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，但不是說一

定不能用排水法收集

3、驗滿：用燃著的木條放在瓶口看是否熄滅。

4、注意：實驗室制取CO2不能用硫酸替代鹽酸！原因會生成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液體從長頸漏斗中

注意事項②鐵夾應(yīng)夾在距試管口1/3處(如酸)要適當(dāng)

加入至浸沒固體即可

③橡膠塞上的導(dǎo)管伸入試管里面③將長頸漏斗換成分

③該裝置的優(yōu)點是隨

不能太長，否則會妨礙氣體的導(dǎo)液漏斗可以控制反應(yīng)

開隨制，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）小金通過實驗室制取和收集二氧化碳的方法獲得了一瓶二氧化碳氣體。接著

利用這瓶二氧化碳氣體完成了圖示實驗，觀察到蠟燭火焰自下而上依次熄滅。下列說法錯誤的

是（）

A．實驗室制取二氧化碳的藥品為塊狀大理石和稀硫酸

B．實驗室可采用向上排空氣法收集二氧化碳

C．圖示實驗可說明二氧化碳密度比空氣大

D．圖示實驗可說明二氧化碳不支持蠟燭的燃燒

[例題2]（2019?臺州）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，實驗時

打開止水夾，移開玻璃片。下列說法正確的是（）

A．將觀察到高的蠟燭先熄滅

B．不移開玻璃片，實驗現(xiàn)象更明顯

C．蠟燭會熄滅，是因為二氧化碳降低了蠟燭的著火點

D．去掉燒杯中的1支蠟燭，也能得出同樣的實驗結(jié)論

[例題3]（2022?紹興）科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，以下是實驗室制取、收集、測量氣體體積

的常用裝置。

（1）實驗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測反應(yīng)生成的二氧化碳體積，測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，小舟進行如下探究：

【制取氣體】用石灰石和稀鹽酸作為原料制取二氧化碳氣體，收集時要得到平穩(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驗證氧氣的密度大于

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）我國政府承諾在2060年前實現(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光合作用吸收二氧化碳，最終這些

碳元素隨著植物殘體沉積到海底。植物固碳只能發(fā)生在海洋的淺層，超過一定深度不能發(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。某地貝殼堤儲存

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，我國政府承諾：中國將力爭于2030年前實現(xiàn)CO2排放達到

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

循環(huán)和碳中和策略的示意圖。

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

取的碳中和策略②有。

（2）要實現(xiàn)我國政府提出的目標(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？對于這樣的質(zhì)疑，你是否認(rèn)同？并說明理由。

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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)過的一種重要物質(zhì)，以下關(guān)于二氧化碳的說法正確的是（）

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)二氧化碳的一些實驗，不正確的是（）

A．制取B．收集

C．驗滿D．性質(zhì)檢驗

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

北京市區(qū)唯一新建場館。“冰絲帶”和五棵松體育中心等場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。文中說到“低碳”和“碳排放量接近于零”，兩

處說的“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的物質(zhì)，下列關(guān)于二氧化碳的說法正確的是（）

A．制?。簩嶒炇抑迫】捎么罄硎拖×蛩嶙鲈?/p>

B．驗滿：把燃著的火柴放到集氣瓶內(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度

5．如圖是研究二氧化碳性質(zhì)的創(chuàng)新實驗，①③為濕潤的紫色石蕊試紙，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，使實驗現(xiàn)象更明顯

B．裝置B中能說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不變紅是因為生成的CO2呈酸性，能使石蕊試紙變紅色

D．裝置C中點燃的蠟燭自上而下熄滅，說明CO2不支持燃燒

6．小黃在實驗制取并收集了一瓶二氧化碳氣體，他利用這瓶二氧化碳氣體完成了圖示實驗。下列說

法正確的是（）

A．實驗室制取二氧化碳的藥品為塊狀大理石和稀硫酸

B．實驗所用的二氧化碳氣體可用向上排空氣法收集

C．實驗中蠟燭自上往下依次熄滅

D．蠟燭熄滅，是因為二氧化碳降低了蠟燭的溫度

7．如圖所示是自然界中一個簡單的碳循環(huán)過程，對于該過程理解正確的是（）

A．有樹葉掉落會導(dǎo)致大氣中的二氧化碳明顯增加

B．動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)的有機物只能通過自身的呼吸作用轉(zhuǎn)化為二氧化碳

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二．填空題（共2小題）

8．做科學(xué)實驗應(yīng)提倡綠色環(huán)保。如圖為某種“微型”實驗裝置，實驗使用藥品的量少，產(chǎn)生的廢棄

物也少。用該儀器完成“制取并檢驗CO2”的實驗只消耗了0.73克10%的鹽酸。

（1）“微型塑料滴管”相當(dāng)于（填字母）。

A．長頸漏斗

B．分液漏斗

C．細口瓶

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并加以利用，某校科

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

出）。請回答下列有關(guān)問題：

（1）“捕捉室”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。

（2）在整個“捕捉”過程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是。

三．實驗探究題（共5小題）

10．二氧化碳產(chǎn)生的速度不同，用途也會有所不同。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%的稀鹽酸等測量二氧化碳產(chǎn)生的速率，實驗裝置如圖所示。

實驗步驟如下：

①組裝好實驗器材；

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)上述實驗。

（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）下列會引起所測的反應(yīng)速率偏小的有。

A.錐形瓶內(nèi)有二氧化碳殘留

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)為驗證二氧化碳的性質(zhì)和用途，進行

了下列實驗。

（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，順利完成實驗，應(yīng)選擇裝

置甲還是裝置乙，說明理由；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，可以驗證二氧化碳具有的性質(zhì)是。

（2）如圖丁所示實驗：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

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

質(zhì)。

（3）為驗證碳酸飲料（汽水）中含有二氧化碳氣體。小明同學(xué)利用如圖己所示的裝置進行實驗：

打開汽水瓶蓋，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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【反思評價】該小組同學(xué)中有同學(xué)對小明同學(xué)的實驗提出了質(zhì)疑：認(rèn)為小明同學(xué)的實驗不嚴(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入試管，而引起紫色石蕊試液的變色。

【繼續(xù)實驗】針對提出的質(zhì)疑該小組同學(xué)繼續(xù)開展下列活動；

①查閱資料：檸檬酸為無色晶體，易溶于水和酒精；常溫下穩(wěn)定，熔點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)在自己實驗的基礎(chǔ)上，未增加任何試劑，接著進行了一步簡單的實驗操作，確認(rèn)了不

是因為檸檬酸引起紫色石蕊試液變色。該操作的名稱以及觀察到的實驗現(xiàn)象是。

12．小科對教材中“探究二氧化碳性質(zhì)”的相關(guān)實驗裝置進行了如圖的改進。當(dāng)小科通入二氧化碳

一段時間后，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)的文字表達式是，

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

質(zhì)是。

13．小王對教材中“實驗室制取CO2時，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。于是提出了問題：實驗室制取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）安裝如圖實驗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）在相同條件下測得（2）中實驗產(chǎn)生的CO2體積（V）與反應(yīng)時間（t）的關(guān)系如圖丁所示。

實驗結(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)實驗結(jié)果得出結(jié)論：實驗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)計有問題，于是

設(shè)計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)計的實驗裝置問題是：。

（2）用乙裝置進行實驗，實驗開始后，關(guān)閉K2，打開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，說明二氧化碳具有的性質(zhì)是：。

（4）實驗開始后，關(guān)閉K1，打開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．酵母菌既能進行有氧呼吸，又能進行無氧呼吸。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

時向甲燒瓶內(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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