中考化学一轮复习：二氧化碳的性质、用途和制取归纳（提高） 知识讲解

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总复习：二氧化碳的性质、用途和制取归纳（提高）责编：熊亚军  【考纲要求】
1.掌握二氧化碳的化学性质和物理性质；了解二氧化碳的用途以及温室效应。2.掌握实验室制取二氧化碳的原理、装置和操作要点。【知识网络】无色无味的气体物理性质  密度比空气大                                              能溶于水                                         ①一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧，不能供给呼吸②与水反应生成碳酸：CO2+H2O=H2CO3     碳酸能使紫色石蕊试液变红二氧化碳   化学性质    ③能使澄清的石灰水变浑浊：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O  ④与灼热的碳反应： C + CO22CO  ①药品：大理石或石灰石和稀盐酸 ②反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑实验室制法    ③装置：固液不加热型                   ④收集方法：向上排空气法                   ⑤验满方法：用燃烧的木条放在瓶口，木条熄灭则满                   ⑥检验方法：通入澄清石灰水，石灰水变浑浊 工业制法：煅烧石灰石   CaCO3 CaO+CO2↑ 用途：灭火，光合作用，化工原料，制冷剂 【考点梳理】考点一、二氧化碳的性质和用途1.物理性质：无色、无味的气体,密度比空气大,能溶于水,固态二氧化碳叫做干冰。2.化学性质:（1）一般情况下，二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧，不能供给呼吸。（2）与水反应生成碳酸： CO2+H2O=H2CO3     碳酸不稳定,易分解：H2CO3 = H2O+ CO2↑（3）能使澄清的石灰水变浑浊：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O  该反应用于检验二氧化碳；这也是久置装石灰水的试剂瓶壁有一层白膜的原因。（4）与灼热的碳反应： C + CO22CO （吸热反应，既是化合反应又是氧化还原反应，CO2是氧化剂，C是还原剂）3.用途:(1)灭火（灭火器原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑）既利用其物理性质（密度比空气大），又利用其化学性质（不能燃烧,也不支持燃烧）。(2)干冰用于人工降雨、制冷剂（利用干冰升华时要吸收大量的热）。（3）气体肥料。  （4）光合作用。（5）化工产品的原料。4.二氧化碳对环境的影响：⑴过多排放引起温室效应。①造成温室效应的主要原因：人类消耗的化石能源急剧增加，森林遭到破坏等。②减轻温室效应的措施：减少化石燃料的燃烧；植树造林；使用清洁能源等。⑵由于二氧化碳不能供给呼吸，因此在人群密集的地方要注意通风换气。要点诠释：1.不要将“干冰”和“冰”混为一谈。在一定的条件下（加压降温），二氧化碳气体会变成固体，固态的二氧化碳叫“干冰”，“冰”是液态水在一定条件下变成的固态物质。2.二氧化碳溶于水和二氧化碳与水反应在本质上是不同的，前者是二氧化碳以分子的形式存在于水中，后者是二氧化碳与水反应生成具有酸性的物质碳酸，前者是物理变化，后者是化学变化。3.一般情况下，二氧化碳不能支持普通的物质燃烧，特殊情况下也能支持某物质燃烧，如镁等活泼金属在点燃的条件下，也能在二氧化碳中继续燃烧下去。4.人在二氧化碳含量较高的环境中感到不适甚至死亡，不是因为二氧化碳有毒，而是因为二氧化碳不能供给呼吸。当空气中二氧化碳的含量超过正常含量时，会对人体健康产生影响，达到10％会使人窒息而死亡。考点二、实验室制取二氧化碳的方法1.药品：石灰石与稀盐酸。2.原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑  3.装置图：         4.气体收集方法：向上排空气法（密度比空气大，能溶于水）。5.检验方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，则是二氧化碳气体。6.验满方法：将点燃的木条放在集气瓶口，如木条熄灭，证明已集满二氧化碳气体。7.二氧化碳的工业制法：CaCO3 CaO+CO2↑ 生石灰和水反应可得熟石灰：CaO+H2O=Ca(OH)2要点诠释：实验室制取二氧化碳应注意：1.不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸具有较强的挥发性，会使生成的CO2中混有氯化氢气体而不纯。不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与碳酸钙反应后生成微溶于水的CaSO4，CaSO4覆盖在石灰石表面，阻止反应的继续进行。不能用碳酸钠代替石灰石，因为Na2CO3易溶于水，与盐酸反应速率快，不利于收集二氧化碳气体。2.长颈漏斗的下端管口应插入液面以下形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗中逸散。反应器内的导管稍露出胶塞即可，不宜太长，否则不利于气体的导出。3.收集时瓶口覆盖毛玻璃片，且导管应伸到接近集气瓶底部处，便于尽快排净空气，收集较纯的气体。4.检验二氧化碳应用澄清的石灰水而不能用燃着的木条。因为使澄清石灰水变浑浊是二氧化碳的特征反应，而使燃着的木条熄灭的气体除了二氧化碳之外，还有氮气、稀有气体等。考点三、几种常见物质的除杂、检验方法及相互转化的化学方程式1.一氧化碳（或氧气、氢气等）中含有少量二氧化碳（CO[CO2]）： 将混合气通入氢氧化钠溶液中。  CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O2. 二氧化碳中含有少量一氧化碳（CO2[CO]）： 将混合气通过灼热的氧化铜。  CO+CuO △  Cu+CO23.生石灰中含有少量碳酸钙（CaO[CaCO3]）：高温煅烧（不可加盐酸）。  CaCO3 CaO+CO2↑4. CO32-的检验（CaCO3、Na2CO3等碳酸盐）：加入适量稀盐酸，再将产生的气体通入澄清石灰水中。 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑       CO2＋Ca(OH)2 =CaCO3↓＋H2O5.几种物质间转化的主要化学方程式：（1）C→CO ：2C＋O2 2CO   C＋CO2 2CO（2）C→CO2 ：C＋O2 CO2   C＋2CuO 2Cu＋CO2↑          3C＋2Fe2O3 3CO2↑＋4Fe（3）CO→CO2 ：2CO＋O2 2CO2  CO＋CuO Cu＋CO2           3CO+Fe2O32Fe+3CO2（4）CO2→H2CO3:  CO2＋H2O = H2CO3（5）H2CO3 →CO2 ：H2CO3 = CO2↑＋H2O（6）CO2 →CaCO3 ：CO2＋Ca(OH)2 = CaCO3↓＋H2O  （7）CaCO3 →CO2 ：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑    CaCO3 CO2↑＋CaO要点诠释：1.除杂原则：不增加新杂质，不减少被提纯的物质，杂质与被提纯物质要易于分离。除杂不仅原理要正确，而且操作要切实可行。2.如要除去CO2中的少量CO，一般用还原CuO的方法，不能用点燃（少量CO不能点燃）或通入石灰水（可除去CO2）来除去CO。若要除去CO中的CO2，一般用通入氢氧化钠溶液的方法来除去CO2。【典型例题】类型一、考查二氧化碳的性质、用途及实验室制法1.（重庆模拟）如图A中锥形瓶装石灰石，长颈漏斗中注入稀盐酸，则下列实验不能达目的是（　　）   A．图A能成功制取并收集二氧化碳            B．若图B中试剂为足量澄清石灰水，则可检验二氧化碳
C．图C用于干燥二氧化碳，则气体应a进b出D．图D可用于证明二氧化碳密度比空气大且能灭火【思路点拨】实验室通常用大理石或石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应不需要加热，大理石和石灰石的主要成分是碳酸钙，能和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；二氧化碳能溶于水，密度比空气大，不能燃烧，不支持燃烧，能使澄清石灰水变浑浊。【答案】A【解析】A、图A能成功制取二氧化碳，由于没有集气瓶，因此不能收集二氧化碳，该装置不能达到实验目的；B、若图B中试剂为足量澄清石灰水，则可检验二氧化碳，该装置能够达到实验目的；C、图C用于干燥二氧化碳，则气体应a进b出，该装置能够达到实验目的；D、D中，能够观察到蜡烛由下往上依次熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，不能燃烧，不支持燃烧，该装置能够达到实验目的。故选A。【总结升华】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础。举一反三：【变式】固体CO2又称干冰，易升华。干冰灭火器常用于扑救档案资料室发生的火灾，下列关于干冰灭火的说法不正确的是（   ）A．干冰升华时吸热，降低可燃物的着火点    B．CO2覆盖在可燃物表面，隔绝空气C．CO2不能支持燃烧                       D．干冰升华后不污染档案资料【答案】A【解析】着火点是物质的固有属性。干冰升华时吸热，不能降低可燃物的着火点。干冰灭火的原理是利用干冰升华吸收，使温度降低到可燃物的着火点以下。类型二、考查有关二氧化碳的性质、制法的综合实验题2.如图所示是制取二氧化碳并验证二氧化碳性质的装置图。试回答下列问题：        （1）写出有标号的仪器名称：a                ，b                ，c                。（2）用装置2来检验二氧化碳，则盛放的试剂名称是                ，反应现象是                。（3）用装置3证明二氧化碳与水反应生成碳酸，则装置3中除水外还应加入的试剂是                ，实验现象是                                  （4）装置4中放有燃着的高低不同的蜡烛，观察到的现象是                              ，这个现象说明二氧化碳具有的性质是                、                、                。【思路点拨】本题综合考查了二氧化碳的性质以及对相应实验现象的描述。二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸具有酸性，能使紫色石蕊试液变红。【答案与解析】（1）长颈漏斗  广口瓶    烧杯      （2）澄清石灰水  澄清石灰水变浑浊（3）紫色石蕊试液    紫色石蕊试液变红（4）下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭    不可燃   不助燃   密度比空气大【总结升华】检验二氧化碳气体用澄清的石灰水，而不能用燃着的木条，使燃着的木条熄灭的不一定是二氧化碳气体。3.我市某校研究性学习小组在老师指导下，对呼吸作用是否产生二氧化碳进行探究。现请你一同参与：
　　[提出问题]呼吸作用是否产生二氧化碳？
　　[设计方案并进行实验]
　　小雪：在试管中加入2mL蒸馏水，用一支玻璃导管插入水中吹气，结果未发现明显的现象。
　　小宁：在试管中加入2mL澄清石灰水，用玻璃导管向试管中的溶液吹气，产生的现象是：
　　_________________，反应的化学方程式为：___________________。
　　[解释与结论]根据他们的方案和实验，小雪方案中的实验原理用化学方程式表示为：__________；小宁的结论为：____________。
　　[评价与反思]小雪的方案若加以完善，且继续实验，也能得到小宁同样的结论。
　　请你设计方案________________________（要求写出实验操作及产生的现象）。
【思路点拨】由题意知，此探究实验的目的是证明人呼出的气体含有CO2，因此小宁向澄清石灰水中呼气，会观察到石灰水变浑浊，因为发生了反应CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。而小雪往蒸馏水中吹气，由于发生反应CO2+H2O=H2CO3，而无明显现象，所以可以用检验碳酸存在的方法来证明CO2的存在，向所得溶液中滴入1～2滴紫色石蕊试液，溶液若变红即可。【答案与解析】[设计方案并进行实验] 澄清石灰水变浑浊    CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O[解释与结论]  CO2+H2O=H2CO3        呼吸作用有CO2产生 [评价与反思] 向所得溶液中滴入1～2滴紫色石蕊试液，溶液变红【总结升华】此题借呼出气体的探究情景考查了CO2的化学性质及碳酸的性质。4.化学是一门以实验为基础的科学。利用图中仪器和装置回答下列问题。（1）配制一定质量分数的NaCl溶液，除需要量筒外，还需上述玻璃仪器中的_____ （填序号）；用量筒量取一定体积水，读数时视线应________________________。（2）实验室制取的CO2中常混有HCl气体，为除去CO2中少量的HCl气体，不纯的气体应从E装置____________管口进入；实验室收集二氧化碳时，可选用的收集装置是____________ （填字母代号）。【思路点拨】掌握常见化学仪器的用途、操作要点以及二氧化碳的实验室制取方法。【答案】（1）②③    与凹液面最低处相平      （2）a     A【解析】（1）配制溶液时实验仪器的掌握可结合操作步骤来进行，“计算、称量”用到的仪器有天平、药匙，量筒、滴管），“溶解”用到的仪器有烧杯、玻璃棒等。（2）气体通过洗气瓶的顺序是长进短出【总结升华】实验室制取的CO2中常混有HCl气体，不要选择氢氧化钠溶液来除去，因为在除去HCl气体的同时也除去了CO2。用饱和碳酸氢钠溶液不仅能除去氯化氢气体，还可以增加二氧化碳的量。5.某同学做“证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐，并收集纯净的气体”的实验。设计了如下方案进行实验：               A                B               C             D           E （1）写出所标仪器的名称：①       、②          。   （2）描述A中发生的现象：                       。（3）根据我们所学的知识，你认为A装置和     装置相连并产生                   现象时就足以说明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐；写出有关反应的化学方程式：                               。（4）该同学想要收集一瓶纯净的该气体，连接上述装置的顺序是：（填写各接口字母）          。其中，C装置的作用是：                                                 ，写出C中反应的化学方程式：                                            。（5）写出用A装置还可以制取的日常生活中一种常见气体的化学反应方程式：                          。并说出它的一个重要用途                      。【思路点拨】鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，它能与盐酸反应产生二氧化碳气体。因此能够看到鸡蛋壳表面有气泡产生，并逐渐溶解。要想证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐，需要鉴定碳酸根离子，碳酸根离子的检验除了需要A装置产生气体外，还需要验证产生的气体是二氧化碳，因此还需要盛澄清石灰水的装置D，只要鸡蛋壳与盐酸反应产生的气体使澄清石灰水变浑浊，就可以说明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐。由于盐酸具有挥发性，使产生的气体中混有少量的氯化氢气体，氯化氢气体可通入硝酸银溶液除去，只有从长管d进从短管e排出，才能达到上述目的；此时得到的二氧化碳中含有水蒸气，需要通入浓硫酸除去，同理应从b进c出；由于二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，因此应用向上排空气法收集，二氧化碳气体只有从g进f出，才能将集气瓶中的空气排出，从而得到纯净的二氧化碳。固液常温反应制气体时用A装置，实验室中用双氧水制氧气就符合这一规律，因此可用A装置制取氧气。【答案与解析】（1）长颈漏斗   锥形瓶      （2）有气泡产生（3）D     澄清石灰水变浑浊     Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O    CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑（4）adebcgf          吸收反应中混有的氯化氢气体        AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3（5）2H2O22H2O+O2↑      供给呼吸【总结升华】本题难度较大。利用盐酸和鸡蛋壳制取的二氧化碳气体中混有氯化氢气体和水蒸气，很多同学只是注意了除去这两种杂质，没有注意到用硝酸银溶液除去氯化氢气体后还会再混入水蒸气。题中E装置在化学实验中用途广，分析时要注意其用途不同，长、短导气管的进口也不一样，因而对本装置要仔细分清题目要求，然后分析解答。6.过氧化钠(Na202)可用在呼吸面具中作为氧气来源。Na202能跟C02反应生成02和另一种固体化合物(用X表示)；它也能跟H20反应生成02，化学方程式为:2Na202+2H20=4NaOH+02↑。以下是某兴趣小组进行的探究活动。(1)利用如下图所示实验装置制取氧气，请回答有关问题。        ①实验室制取CO2的化学方程式为                                  。②表明C02未被Na202完全吸收的实验现象为                           。③O2可采用D装置收集，并用带火星的木条检验，这是利用了O2的哪些性质？④若A装置产生的C02中混有水蒸气，要检验干燥的C02能否与Na202反应生成O2，以上实验装置应如何改进?(2)为探究X是哪种物质及其有关性质，同学们进行了如下分析和实验。①有同学猜想X可能是酸、碱或盐中的一种。通过对物质组成的分析，大家一致认为X肯定不是酸和碱，理由是                                           。②同学们通过讨论和实验证明了X是Na2C03。以下是他们设计的有关Na2C03性质的探究实验，请根据卷首资料提供的信息，将下表填写完整。    实验操作    现  象    有关的化学方程式实验一：取少量固体样品，                        澄清石灰水变浑浊 Na2C03+2HCl=2NaCl+H20+C02↑C02+Ca(OH)2=CaC03↓+H20实验二：取少量固体样品，加水配成溶液，滴加适量的          溶液 有白色沉淀产生  (3)7.8g过氧化钠与足量的水反应，生成氧气的质量是多少?若反应后得到了40g氢氧化钠溶液，请计算氢氧化钠溶液中溶质的质量分数。【思路点拨】本题是一道综合测试题，考查了物质的检验、实验探究及实验设计等。（1）实验室是利用大理石或石灰石和稀盐酸反应来制取二氧化碳的，化学方程式为CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑。如果二氧化碳没有被完全吸收，C中的澄清石灰水会变浑浊。因为氧气的密度比空气的密度大，所以才可以用向上排空气法收集氧气；因为氧气具有助燃性，所以可以用带火星的木条检验。要检验干燥的二氧化碳能否和Na2O2发生反应，要在二氧化碳进入B装置前进行干燥，所以要在A和B之间增加干燥装置；为了防止澄清石灰水中的水蒸气进入B装置，最好在B和C装置间也增加个干燥装置。（2）因为X是Na2O2和CO2反应生成的，根据质量守恒定律，Na2O2和CO2中都不含氢元素，所以不可能生成含氢元素的酸或碱。（3）要计算氢氧化钠溶液的溶质质量分数，只要根据化学方程式直接算出氢氧化钠的质量，再和溶液的质量40g相比就可以。【答案与解析】（1）①CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑②澄清的石灰水变浑浊③氧气密度比空气大，氧气有助燃性④在A、B装置之间及B和C装置之间增加气体干燥装置（只答出在A、B装置间增加干燥装置也算正确）（2）①Na2O2 和CO2都不含氢元素，根据质量守恒定律，二者反应后不可能生成含氢元素的酸或碱②实验操作现象有关的化学方程式滴加稀盐酸，然后将产生的气体通入澄清的石灰水有气泡产生 氯化钙或氯化钡等 Na2CO3＋CaCl2＝CaCO3↓＋2NaCl或Na2CO3＋BaCl2＝BaCO3↓＋2NaCl等（3）解：设生成氧气的质量为x，生成氢氧化钠的质量为y。      2Na2O2＋2H2O ＝ 4NaOH＋O2↑       156           160   32       7.8g           y     x       氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为:8g÷40g=20%      答：生成氧气的质量为1.6g,氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为20%。【总结升华】本题的易错点主要是装置的改进和表格的填写。要检验干燥的二氧化碳能否和Na2O2发生反应，要在二氧化碳进入B装置前进行干燥，所以要在A和B之间增加干燥装置，为了防止澄清石灰水中的水蒸气进入B装置，最好在B和C装置间也增加个干燥装置。举一反三：【变式1】根据以下装置回答下列问题：
　　　　　　　　　　
（1）写出标有字母仪器的名称：a_________；b______。
（2）实验室制取和收集二氧化碳气体所用的装置是______________（填字母），化学方程式为__________________________。
（3）验证二氧化碳气体已收集满的方法是                                                   。
（4）氨气（NH3）在通常状况下是一种无色有强烈刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，其水溶液为氨水。实验室可用加热氯化铵和熟石灰两种固体混合物的方法制取氨气。实验室制取氨气应选用的发生装置是__________（填字母）。【答案】
　　（1）酒精灯      长颈漏斗 
　　（2）BE    CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
　　（3）用燃着木条放在集气瓶口，如果木条火焰熄灭则证明二氧化碳已收集满
　　（4）A      【变式2】（江西省一模）下列四个装置都能制取二氧化碳，其中能随时控制反应的发生和停止的是（　　）A．①②④B．①③④C．①②③D．②④【答案】D【解析】①虽然有止水夹可以控制的导出使锥形瓶内的气压增大，将将稀盐酸部分压入长颈漏斗，但是稀盐酸总是浸没大理石，所以无法控制反应的停止。②干燥管只要放入烧杯中，稀盐酸可以随时进入干燥管产生气体，不用时可以随时移出干燥管使反应停止，或通过止水夹的开关利用干燥管内的气压加稀盐酸压出干燥管使反应停止，打开止水夹使稀盐酸进入干燥管使反应发生。故该装置能够使反应随时发生或停止。③因为是单孔橡皮塞，所以不能随时控制反应的发生和停止。④大理石通过玻璃珠放在U形管的一侧，要产生气体时，打开止水夹，U型管的右边压强减小，稀盐酸就会浸没大理石产生气体，不用时关闭止水夹，压强增大盐酸又被压到U形管的左侧，控制了反应的进行。故该装置能够使反应随时发生或停止；所以②④都能随时控制反应的发生和停止。故选D。【变式3】啤酒是生活中常见的饮料，其中含有二氧化碳、水和蛋白质等物质。 （1）观察一瓶啤酒，未见气泡，打开啤酒瓶盖时会冒出大量的气泡，原因是                     。 （2）要使啤酒冒出更多的气泡，除可采用振荡或搅拌的方法外，其他方法有                      。 （3）已知啤酒中产生的气体是CO2，请你设计一种实验方案检验啤酒中的CO2，将必要的实验步骤和现象填入下表中。实验步骤实验现象   【答案】（1）打开瓶盖后瓶内的压强减小，气体在液体中的溶解能力也随之减小（2）将啤酒瓶浸在温水中（3）实验步骤实验现象打开啤酒瓶盖，塞上带导气管的单孔橡皮塞，将气体通入盛有澄清石灰水的烧杯中澄清石灰水变浑浊