人教版化学九年级上册同步精品讲义二氧化碳和一氧化碳（提高） 知识讲解

二氧化碳和一氧化碳（提高）

责编：熊亚军 

【学习目标】

1.掌握二氧化碳和一氧化碳的性质。

2.了解二氧化碳的用途。

3.了解并关注温室效应。

【要点梳理】

要点一、二氧化碳的性质和用途

1. 二氧化碳的物理性质：
   （1）通常状况下，二氧化碳是一种无色无味的气体。
   （2）标准状况下，二氧化碳的密度为1.977g/L，比空气大。
   （3）二氧化碳能溶于水，1体积水中能溶解1体积的二氧化碳气体。
   （4）固态CO2又叫干冰。二氧化碳的三态变化：
   　　　　　　　　　　
   2.二氧化碳的化学性质：
   （1）二氧化碳既不能燃烧，也不支持燃烧。
   　　讨论：观察课本实验6－4（如下图所示）并分析。
   　　现象与分析：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭。
   　　　　　　　　　　　
   　　通过分析该实验的现象，可以说明二氧化碳两点性质：①二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧；②二氧化碳的密度比空气大。
   （2）CO2与水反应生成碳酸。碳酸能使紫色石蕊试液变成红色。
   　　 　　CO2+H2O=H2CO3
   　　 碳酸很不稳定，容易分解生成二氧化碳和水。
   　　 　　H2CO3=H2O+CO2↑
   　　讨论：观察课本实验6－6（如下图所示）并分析。

　　现象与分析：A纸花变红说明酸能使紫色石蕊变红；B、C纸花不变色，说明水和二氧化碳都不能使紫色石蕊变色D纸花变红说明二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸具有酸性。四组实验的对比说明了水和二氧化碳不使紫色石蕊变色，水和二氧化碳反应生成的酸使紫色石蕊变红，酸能使紫色石蕊变红。D纸花变红后加热，又变成了原来的紫色，说明碳酸不稳定，又分解了。
（3）CO2与石灰水反应生成白色的碳酸钙沉淀。常利用此性质，来检验二氧化碳气体。
　　　 　Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O（清变浊）
3.二氧化碳的用途：
（1）气体二氧化碳可用于灭火、制汽水、作气体肥料、化工产品的原料等。
（2）固态二氧化碳又叫干冰，可用作①制冷剂，②形成人工云雾（舞台上），③人工降雨。
【要点诠释】
1．二氧化碳不能支持一般可燃物的燃烧，但不是所有物质，有些物质如金属镁能在二氧化碳中燃烧。
2．把CO2通入紫色石蕊试液时，会观察到紫色石蕊试液变成红色。使紫色石蕊试液变红的不是二氧化碳，而是二氧化碳与水反应后生成的碳酸。盐酸、稀硫酸等也能使紫色石蕊试液变红。
3．二氧化碳能溶于水和与水发生化学反应两者在本质上是不同的，前者是二氧化碳的物理性质，后者是二氧化碳的化学性质。
4．实验室久置的石灰水瓶内壁，会有一层白色物质，白色物质是CaCO3（石灰水吸收空气中的CO2，发生如下反应：Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O）。

要点二、二氧化碳对生活和环境的影响

1.二氧化碳无毒，但在二氧化碳过多的地方，人们会感到窒息。通常空气里含0.03％体积的二氧化碳，当含量达到1％的时候，对人体就有害处；达到4％～5％的时候，会使人感到气喘、头痛、眩晕；达到10％的时候，能使人不省人事，呼吸逐渐停止，以致死亡。

2.温室效应的形成、危害及对策：
（1）温室效应形成的主要原因：随着工农业生产的发展和人类生活水平的提高，煤、石油、天然气等化石燃料的需求不断增大，它们燃烧后放出大量的二氧化碳等温室气体；而由于一些天灾和乱砍滥伐，能吸收二氧化碳的大片森林和草原绿地却在不断消失，从而导致碳氧循环不平衡，致使大气中二氧化碳等温室气体增多，地球表面温度上升。
（2）温室效应的危害：①气温上升，导致冰川融化，海平面上升，沿海城市会被淹没；②地球表面的水分蒸发，使土地沙漠化，农业减产等。
（3）防治措施：①减少煤、石油等含碳矿物燃料的使用，更多利用清洁能源如太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能等。②大力植树造林，禁止乱砍滥伐，提倡种草种花增加绿化面积等。
【要点诠释】
1．空气中CO2含量过高会引起“温室效应”，但不能说CO2是空气污染物，一般空气中CO2的体积分数大约在0.03%左右。
2．植物的光合作用在大气循环中起着重要作用，它是消耗二氧化碳的主要途径，对大气中氧气和二氧化碳含量保持不变及人类的生存、生活有着重大的影响。
3．大气中二氧化碳的产生途径有：人和动植物的呼吸、矿物燃料的燃烧、动植物体腐烂等。大气中二氧化碳的消耗途径有：植物的光合作用等。
4．二氧化碳不能供给呼吸，并不是说二氧化碳有毒。当空气中的二氧化碳超过正常含量时，对人体会产生有害影响。
要点三、一氧化碳的性质和用途
1．一氧化碳的物理性质：一氧化碳是一种无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。
2．一氧化碳的化学性质：

（1）可燃性：CO燃烧放出大量的热，火焰呈蓝色。

2CO+O2 2CO2
（2）还原性：CO在加热条件下，可使黑色的氧化铜变成红色的铜，同时生成使澄清石灰水变浑浊的气体CO2 。

CO+CuOCu+CO2
（3）毒性：一氧化碳被吸入肺里，能跟血液里的血红蛋白结合成稳定的碳氧血红蛋白，随血流遍布全身。由于CO与血液中的血红蛋白的结合力要比氧与血红蛋白的结合力大300倍，故而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，造成机体急性缺氧。因此一氧化碳有剧毒。

轻微中毒者，应立即撤离中毒环境，呼吸大量新鲜空气或吸氧。病情严重者，进行人工呼吸并急送医院治疗。有人说在煤炉上放一壶水就能防止一氧化碳中毒，这种说法不正确。因为一氧化碳难溶于水，也不与水发生化学反应。
3．一氧化碳的用途：
（1）CO具有可燃性可作气体燃料；

（2）CO具有还原性，可用于冶金工业。
【要点诠释】

1.二氧化碳和一氧化碳物理性质的比较

2.二氧化碳和一氧化碳化学性质的比较

3.一氧化碳和单质碳性质的比较
（1）相似点：都具有可燃性和还原金属氧化物的特点。燃烧时放出大量热，所以一氧化碳常作气体燃料。在冶金工业上常用作还原剂来冶炼金属。
（2）不同点：一氧化碳是气体，是化合物；碳是固体，是单质。由于碳元素有可变化合价，所以碳在不同条件下燃烧的产物不同。

4.物质的性质决定物质的用途。例如：

【典型例题】

类型一、考查二氧化碳的性质

1.（北京中考）如图所示实验中，①、④为用紫色石蕊溶液润湿的棉球，②、③为用石蕊溶液染成紫色的干燥棉球。下列能说明CO2密度大于空气且能与水反应的现象是（　　）

A．①变红，③不变红             B．④变红，③不变红     

  C．①、④变红，②、③不变红     D．④比①先变红，②、③不变红

【思路点拨】根据二氧化碳能和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使石蕊试液变红色解答。

【答案】D

【解析】二氧化碳，用石蕊溶液染成紫色的干燥棉球②③都不变色，说明二氧化碳不能使石蕊变色；通二氧化碳，用紫色石蕊溶液润湿的棉球都变红，说明二氧化碳和水发生了化学反应，并且④比①先变红，说明二氧化碳的密度比空气的大。

【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。

2．干冰是固态的二氧化碳，在常温下易升华。
　　(1)干冰升华时_________(填“吸收”或“放出”)大量热，因此可作致冷剂或用于人工降雨。
　　(2)干冰转化成二氧化碳气体后能参与绿色植物的光合作用，故在大棚蔬菜种植中作          。
【思路点拨】固体CO2叫做“干冰”，其升华时会吸收大量的热，因而具有很多重要的用途；而“冰”是水的固体，二者要注意区分。
【答案】(1)吸收
　　    (2)气体肥料

【解析】(1)干冰升华是由固体直接变成气体，需要吸收热量；
　　    (2)二氧化碳是植物光合作用的原料，因此可作气体肥料，使农业增产。　　　　　
【总结升华】本题考查了CO2的用途及相关性质的掌握情况。建议大家按“性质决定用途，用途反映性质”的规律梳理并识记CO2的用途。

举一反三：

【变式1】（重庆中考）我们曾经做过以下一组对比实验，该对比实验得出的结论是（    ）

    ①CO2密度比空气密度大    ②CO2能够与水发生化学反应

    ③CO2不能使干石蕊纸花变色    ④CO2不支持燃烧

A．①②    B．②③    C．③④    D．①④

【答案】B

【解析】该对比实验与CO2的密度及CO2是否支持燃烧无关，故不能得出①④的结论。实验l可证明CO2不能使干石蕊纸花变色；实验2中干石蕊纸花喷水后不能变色，说明水不能使干石蕊纸花变色，但喷水后的石蕊纸花放入CO2中可变色，说明CO2能与水发生化学反应，生成物（碳酸）能使石蕊纸花变色，故可得出②③的结论，即答案选B。

【变式2】右下图是某同学对二氧化碳部分知识构建的网络图(部分反应条件和部分生成物省略)。

请按下列要求填空：

(1)物质a主要成分的化学式是                ；

(2)物质b主要成分中阳离子是       ；

(3)物质c(C6H12O6) 中C、H、O三种元素的质量比是     ；

(4)写出由CO2生成物质d的化学反应方程式

                                       ；

(5)标出物质e化学式中带点元素的化合价        。

【答案】（1）CH4       （2）Ca2+     （3） 6:1:8

（4）CO2 + H2O = H2CO3      （5）

类型二、考查一氧化碳的性质
3．三氧化二碳(C2O3)是金星大气层的成分之一，化学性质与一氧化碳相似。下列有关三氧化二碳的说法不正确的是（   ）
　　A．C2O3具有还原性　　　　　　　 B．C2O3充分燃烧的产物是CO2
　　C．C2O3属于金属氧化物　　　　　 D．C2O3中碳元素的质量分数约为33.3％
【答案】C

【解析】CO具有还原性和可燃性，其完全燃烧的产物为CO2，因此A、B说法均正确。C2O3中没有金属元素，属于非金属氧化物，所以C错误。C2O3中碳元素的质量分数为12×2/（12×2+16×3）=33.3％。
【总结升华】根据题目信息：三氧化二碳(C2O3)的化学性质与一氧化碳相似，结合一氧化碳具有可燃性、还原性等化学性质，以及化合物中元素质量分数计算的相关知识，不难得出答案。

4.在实验室中，老师用下面所示的装置进行实验(图中固定试管的仪器已略去)：加热一段时间后，观察到木炭粉的质量明显减少；氧化铜粉下部出现了一层红亮的铜；澄清石灰水变浑浊。停止加热并冷却到室温。

(1)写出硬质大试管中发生反应的化学方程式                                             。

(2)B装置的作用是                                                                    。 

【答案与解析】 ⑴ 2C + O2 2CO       CuO+COCu+CO2      

⑵ 防止停止加热时C装置中澄清石灰水倒流入大试管中，炸裂试管

【总结升华】认真分析每一装置的作用是解题关键。

举一反三：

【变式1】关于一氧化碳燃烧( 2CO+O2 　2CO2  )说法正确的是（　 ）
　　A．反应过程中吸收大量的热
　　B．反应前后分子个数不变
　　C．参加反应的一氧化碳和氧气的质量比为2:l
　　D．参加反应的一氧化碳和氧气的化学计量数之比为2:1
【答案】D

【变式2】CO是一种无色、无味、有毒的可燃气体，具有还原性，可用于冶金工业。某兴趣小组为探究其具有还原性，设计了如下实验装置。请回答以下有关问题：

（1）CO气体能使人中毒，其原因是                                       。

（2）实验开始时，先通入CO一段时间后，再加热，其原因是                                     。

（3）实验中玻璃管内发生的现象是                                       ，

其化学反应方程式为                                       。

（4）实验中澄清石灰水              ，其化学反应方程式为                                  。

【答案】

（1）一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，造成人体内缺氧

（2）排净装置中的空气，防止加热时发生爆炸

（3）黑色固体逐渐变成红色   CuO+COCu+CO2

（4）变浑浊       Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O