第5章奇妙的二氧化碳第1節(jié)二氧化碳的性質(zhì)與用途（一）二氧化碳的性質(zhì)1．物理性質(zhì)色、態(tài)：常溫、常壓下，二氧化碳是一種無色氣體。密度：通常狀況下，二氧化碳的密度比空氣大。溶解性：能溶于水（常溫、常壓下，1體積水中大約能溶解1體積二氧化碳）。在增大壓強(qiáng)或降低溫度時(shí)會(huì)使二氧化碳在一定量的水中溶解得更多。狀態(tài)變化：在高壓、低溫條件下可以轉(zhuǎn)化為液態(tài)，甚至可轉(zhuǎn)化為外形與冰相似的固態(tài)二氧化碳（稱為干冰）。2．化學(xué)性質(zhì)（1）二氧化碳與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)1將白色濾紙條用紫色石蕊溶液浸泡，取出后烘干，放入盛有二氧化碳的集氣瓶中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紙條不變色二氧化碳不能使紫色石蕊變色實(shí)驗(yàn)2如圖所示，打開一個(gè)汽水瓶的蓋子，塞上帶導(dǎo)管的橡皮塞（注意導(dǎo)管口不能插入汽水中），將導(dǎo)管伸入滴加了紫色石蕊溶液的蒸餾水中，輕輕振蕩汽水瓶，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象汽水瓶中有氣泡冒出，試管中液體變?yōu)榧t色二氧化碳與水反應(yīng)生成的物質(zhì)能使紫色石蕊溶液變紅CO2+H2O==H2CO3實(shí)驗(yàn)3如圖所示，將實(shí)驗(yàn)2中的試管加熱，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象試管中液體恢復(fù)到原來的紫色新生成的物質(zhì)受熱易分解H2CO3?CO2↑+H2O（2）二氧化碳不可燃也不助燃實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論如圖所示，將集氣瓶中的二氧化碳慢慢倒入燒杯中，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象燃著的蠟燭自下而上依次熄滅一般情況下，二氧化碳不可燃也不助燃，且密度大于空氣（3）二氧化碳與澄清石灰水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論如圖所示，將汽水中的二氧化碳通入澄清石灰水中，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象澄清石灰水變渾濁CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O3．碳酸鈣、氫氧化鈣、氧化鈣之間的轉(zhuǎn)化煅燒石灰石可以得到生石灰：CaCO3高溫CaO+CO2↑。生石灰與水反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化為熟石灰：CaO+H2O==Ca(OH)2，反應(yīng)過程中放出大量的熱。氫氧化鈣又可以吸收二氧化碳最終轉(zhuǎn)化為碳酸鈣：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O。（二）二氧化碳的用途二氧化碳的性質(zhì)二氧化碳的用途干冰升華吸熱作制冷劑，常用于食品的保鮮、人工增雨等能溶于水，增大壓強(qiáng)，溶解得更多生產(chǎn)汽水等碳酸類飲料一般不能燃燒也不支持燃燒，密度比空氣大用來滅火二氧化碳能與多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)重要的化工原料，常用于生產(chǎn)純堿、小蘇打、化肥、塑料等二氧化碳能和水光合作用用作氣體肥料第2節(jié)二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法（一）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理1．選擇試劑：稀鹽酸與塊狀的石灰石或大理石（主要成分均為碳酸鈣）2．反應(yīng)原理：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑。（二）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置1．發(fā)生裝置選擇依據(jù)：反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件。選擇裝置：實(shí)驗(yàn)室制取CO2所用反應(yīng)物是固體和液體，反應(yīng)條件是常溫，屬于固液常溫型，發(fā)生裝置與雙氧水和二氧化錳制取O2的裝置相似，如下表所示：裝置裝置特點(diǎn)簡(jiǎn)易裝置，可制取少量氣體使用長(zhǎng)頸漏斗，便于添加液體（長(zhǎng)頸漏斗下端管口應(yīng)伸入液面下，防止氣體逸出）添加了多孔塑料板和止水夾，可控制反應(yīng)的發(fā)生和停止使用分液漏斗，除了便于添加液體外，還能通過活塞控制滴液的快慢，便于控制反應(yīng)速率2．收集裝置選擇依據(jù)：氣體的密度和溶解性。選擇裝置：CO2能溶于水且能與水反應(yīng)，不宜用排水法；CO2密度比空氣大，只能用向上排空氣法，如圖所示。導(dǎo)管伸入集氣瓶時(shí)，末端必須插到集氣瓶底，便于排凈集氣瓶?jī)?nèi)的空氣，使收集的CO2更純凈。3．制取CO2的實(shí)驗(yàn)操作步驟查：連接儀器、檢查裝置的氣密性裝：將石灰石或大理石裝入錐形瓶?jī)?nèi)，并塞緊橡皮塞定：將裝置固定好加：從長(zhǎng)頸漏斗加入稀鹽酸至浸沒漏斗下端收：收集氣體驗(yàn)：檢驗(yàn)氣體是否收集滿4．CO2氣體的檢驗(yàn)與驗(yàn)滿（1）檢驗(yàn)：將氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，證明該氣體是CO2（2）驗(yàn)滿：將燃著的木條靠近收集二氧化碳的集氣瓶口，若木條熄滅，證明CO2已收集滿（三）實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路1．制取氣體的一般思路2．制取氣體的發(fā)生裝置裝置類型發(fā)生裝置注意事項(xiàng)固體+固體?→氣體（固體加熱型）①試劑平鋪在試管底部；②試管口略向下傾斜，以免冷凝水倒流引起試管炸裂；③鐵夾夾在距試管口1/4~1/3處；=4\*GB3④導(dǎo)管不能伸入試管中太長(zhǎng)，否則不利于氣體排出。固體+液體→氣體（固液常溫型）①長(zhǎng)頸漏斗的末端必須插入液面以下，防止生成的氣體從長(zhǎng)頸漏斗口逸出；②導(dǎo)管不能伸入試管中太長(zhǎng)，否則不利于氣體排出。3．制取氣體的收集裝置排水法：凡不易溶于水且不與水反應(yīng)的氣體均可以用排水法收集，如收集H2、O2等。排水法收集的氣體較純凈。排空氣法：密度與空氣密度相差較大且不與空氣中任何一種成分反應(yīng)的氣體均可以用排空氣法收集。排空氣法收集的氣體較干燥。①向上排空氣法：所收集的氣體的密度大于空氣的平均密度，如CO2、O2等。②向下排空氣法：所收集的氣體的密度小于空氣的平均密度，如H2等。第3節(jié)自然界中的碳循環(huán)（一）自然界中的碳循環(huán)1．二氧化碳在自然界中的循環(huán)產(chǎn)生途徑：人和動(dòng)植物的呼吸、微生物的分解、化石燃料的燃燒等。吸收途徑：植物的光合作用。2．二氧化碳對(duì)人體的影響二氧化碳本身沒有毒性，但空氣中的二氧化碳超過正常含量時(shí)，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定的影響。人群密集的地方，應(yīng)注意及時(shí)通風(fēng)換氣。進(jìn)入久未開啟的菜窖和深井前，要檢測(cè)其中的二氧化碳含量，避免損害健康。3．溫室效應(yīng)什么叫溫室效應(yīng)當(dāng)大氣中二氧化碳等氣體的含量升高時(shí)，會(huì)增加大氣對(duì)太陽光中紅外線輻射的吸收，阻止地球表面的熱量向外散發(fā)，使地球表面的平均氣溫上升，這就是溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)加劇的原因①煤、石油、天然氣的消耗量急劇增加，人類排放的二氧化碳越來越多。②森林因?yàn)樘鞛?zāi)和人類的亂砍濫伐而不斷減少，二氧化碳的吸收減少。溫室效應(yīng)加劇的危害①如果地球的氣溫持續(xù)上升，將導(dǎo)致冰川融化，海平面上升，一些沿海城市會(huì)被淹沒。②氣溫上升，還會(huì)使更多的水蒸氣進(jìn)入大氣，一些富饒的土地將逐漸變成沙漠。③有的科學(xué)家還認(rèn)為，厄爾尼諾現(xiàn)象、拉尼娜現(xiàn)象、干旱、洪澇等災(zāi)害也與溫室效應(yīng)有關(guān)。=4\*GB3④極端天氣和氣候事件頻發(fā)還可能擴(kuò)大疫病流行，危害人類健康，破壞生物多樣性。（二）碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)1．碳達(dá)峰是指二氧化碳排放量達(dá)到歷史最高點(diǎn)。2．碳中和是通過植樹造林、循環(huán)利用以及用技術(shù)手段對(duì)二氧化碳進(jìn)行捕獲與封存，達(dá)到相對(duì)“零排放”。

3．為體現(xiàn)中國(guó)在應(yīng)對(duì)氣候變化問題上的大國(guó)擔(dān)當(dāng)，我國(guó)宣布提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)的“雙碳”目標(biāo)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：同世界各國(guó)簽署限制二氧化碳排放的國(guó)際公約，并嚴(yán)格執(zhí)行。減少使用化石燃料，更多地利用太陽能、風(fēng)能等清潔能源。促進(jìn)節(jié)能產(chǎn)品和技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)和普及，提高能源的生產(chǎn)效率和使用效率。大力植樹造林，嚴(yán)禁亂砍濫伐森林?？茖W(xué)家高度關(guān)注二氧化碳的轉(zhuǎn)化和綜合利用，嘗試運(yùn)用化學(xué)原理和方法，積極研究如何使二氧化碳資源化，以促進(jìn)自然界中碳的循環(huán)；尋求低成本的捕集方法，把二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂希瑥亩苟趸荚诖龠M(jìn)人類可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。易錯(cuò)點(diǎn)01：對(duì)CO2滅火理解有誤。一般情況下，CO2不可燃，也不助燃，因此CO2可用于一般可燃物的滅火。但卻能支持鎂等活潑金屬的燃燒。所以，由活潑金屬燃燒引起的火災(zāi)不能用CO2滅火。易錯(cuò)點(diǎn)02：誤認(rèn)為CO2能使紫色石蕊溶液變紅。酸性溶液能使紫色石蕊溶液變紅，而將CO2氣體通入紫色石蕊溶液中，CO2與石蕊溶液中的水反應(yīng)生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液變紅，并不是CO2使之變紅。易錯(cuò)點(diǎn)03：誤將氣體的“檢驗(yàn)”與“驗(yàn)滿”混淆。檢驗(yàn)是利用氣體的特性或特征現(xiàn)象來證明這種氣體。而驗(yàn)滿是已知這種氣體，只要用簡(jiǎn)便方法，證明集氣瓶中已裝滿此氣體。如氧氣可以用帶火星的木條檢驗(yàn)和驗(yàn)滿，二者的區(qū)別在于帶火星的木條所放的位置不同，檢驗(yàn)是伸入集氣瓶中，驗(yàn)滿是放在集氣瓶口處。易錯(cuò)點(diǎn)04：在使用“多功能瓶”收集氣體時(shí)不能正確判斷導(dǎo)管的連接方向。當(dāng)使用配有雙孔橡皮塞的集氣瓶來收集氣體時(shí)，若用排空氣法收集，應(yīng)結(jié)合被收集氣體的密度來判斷；若用排水法收集，應(yīng)按“短進(jìn)氣、長(zhǎng)排水”收集。易錯(cuò)點(diǎn)05：誤認(rèn)為二氧化碳能使人中毒死亡。二氧化碳能使人死亡的原因是二氧化碳不能供給呼吸，使人缺氧，二氧化碳本身無毒性。方法01實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的試劑選擇【解題通法】解答此類問題，關(guān)鍵是理解并掌握實(shí)驗(yàn)室制取氣體的要求：反應(yīng)速率適中，原料廉價(jià)易得，便于收集。【典型例題】實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w所選藥品，正確的是A．石灰石和稀硫酸B．石灰石和稀鹽酸C．碳酸鈉和稀鹽酸D．大理石和濃鹽酸【答案】B【解析】A、稀硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成微溶于水的硫酸鈣，覆蓋在石灰石的表面，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，錯(cuò)誤；B、稀鹽酸與石灰石反應(yīng)速率適中，原料廉價(jià)易得，便于氣體收集，正確；C、碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)速率過快，產(chǎn)生的氣體不便于收集，錯(cuò)誤；D、濃鹽酸揮發(fā)性強(qiáng)，會(huì)使制得的CO2中混有HCl氣體，使CO2不純，錯(cuò)誤。故選：B。方法02“碳達(dá)峰、碳中和”以及碳循環(huán)【解題通法】解答這類問題的關(guān)鍵是理解“碳達(dá)峰、碳中和”以及碳循環(huán)?！疤歼_(dá)峰、碳中和”和低碳生活考查的目的一樣，本質(zhì)是減少二氧化碳的排放。碳循環(huán)考查二氧化碳的產(chǎn)生和消耗，溫室效應(yīng)和溫室氣體等?！镜湫屠}】我國(guó)提出在2030年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”，彰顯大國(guó)責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。下列做法不利于實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的是A．開發(fā)和利用新能源 B．積極植樹、造林、種草C．露天焚燒樹葉、塑料袋 D．乘坐公共交通出行【答案】