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期末复习 第10讲 碳和碳的氧化物（二）
一、知识目标
重点
1. 掌握二氧化碳的性质及用途；
2. 掌握二氧化碳的制取实验；
3. 掌握二氧化碳的用途。
难点
1. 掌握二氧化碳的性质及用途；
2. 掌握气体制备综合。
二、考情分析
1.考查题型：单选、填空、实验探究
2.考查分值：期中期末8-12分，中考分值5-10分
知识点一、二氧化碳
一、物理性质
无色，无味的气体，密度比空气大，能溶于水，故常用来制造汽水、啤酒等。
固体二氧化碳称为“干冰”。干冰升华时吸热，因此可以用作制冷剂或进行人工降雨。
二、化学性质
1．二氧化碳既不能燃烧，也不支持燃烧。
【注意】不是所有物质都不能在二氧化碳中燃烧，如金属镁可以在二氧化碳中燃烧。
2. 二氧化碳不能支持呼吸。
3. 二氧化碳与水反应生成碳酸。
CO2 + H2OH2CO3
碳酸很不稳定，容易分解生成二氧化碳和水。
H2CO3CO2↑+ H2O
现象分析：A纸花变红说明酸能使紫色石蕊变红；B纸花不变色，说明水不能使紫色石蕊变色；C纸花不变色，说明二氧化碳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，能使紫色石蕊变红。
结论：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碳酸使紫色石蕊变红。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。
【注意】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；
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. 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，以此性质来检验二氧化碳气体。
CO2 + Ca（OH）2CaCO3↓ + H2O
氢氧化钠也能与二氧化碳反应。
CO2 + 2NaOHNa2CO3 + H2O
5. 二氧化碳能与灼热的的碳反应生成一氧化碳。
CO2 + C 2CO
三、用途
1. 气态二氧化碳可用于灭火、制碳酸饮料、作气体肥料等。
2. 固态二氧化碳（干冰），可用作制冷剂、人工降雨等。
典例讲解
1. 命题考查内容：二氧化碳的物理性质
例1、在如图所示装置中，有A、B、C、D四支试管分别充满空气、氧气、二氧化碳、氮气倒立在水槽中，当拔开橡皮塞时，试管中水位上升最高的是（　　）
A. 空气 B. 氧气 C. 二氧化碳 D. 氮气
练习1-1 在如图所示的有关实验中，只能证明CO2物理性质的是（　　）
A. B.
C. D.
2. 命题考查内容：二氧化碳的化学性质
例2、小明做了一个名为“覆水可收”的兴趣实验。他将蜡烛粘在盘子的底部，向盘子中加入适量水，点燃蜡烛后，将玻璃杯倒扣在盘子中（如图所示）。玻璃杯倒扣在盘子中后，相关分析不正确的是（　　）
A. 一段时间后，蜡烛熄灭
B. 一段时间后，玻璃杯内水面上升
C. 水面高度不再改变时，玻璃杯内水面上方气体压强不再变化
D. 水面高度不再改变时，玻璃杯内水面上方气体只含有二氧化碳和水蒸气
【技巧点拨】二氧化碳不燃烧、不支持燃烧、也不支持呼吸。
练习2-1 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
练习2-2 下图所示实验中，要证明“二氧化碳与水反应生成了酸性物质”必须做的实验是（图中的小花为浸润过石蕊后烘干的纸花）（ ）
A.①④ B.③④ C.②③④ D.①②③④
练习2-3 某化学兴趣小组分组进行探究CO2的性质实验，他们分别发挥自己的智慧设计实验进行探究。
【分组实验】
甲组：如图1，向一个收集满CO2气体的软质塑料瓶中倒入约体积的水，立即拧紧瓶盖，振荡，观察到________，从而得出二氧化碳溶于水的结论。随后又向反应后的瓶中滴加紫色石蕊溶液，观察到溶液变为红色，从而又得出________的结论。再将水换成浓NaOH溶液重复实验，发现瓶子变得更瘪，对比之后可得出结论：________（用化学方程式表示）。
乙组：如图2甲所示，用注射器将水压入装满CO2气体并连接有压强传感器的集气瓶中，通过测定瓶内压强变化探究CO2的性质；再将水换成浓NaOH溶液重复实验。两次实验中的压强变化如图2乙所示。
作图2甲实验时，小明先堵住导管，向外拉注射器活塞，松开后活塞回到原位，其目的是：________。
【交流讨论】乙组同学通过实验得出压强随时间变化的曲线，请你对以下走势做出合理说明。
（1）AB段：________；
（2）BC段：________；
（3）乙组同学通过分析加水前后压强几乎不变，于是得出CO2难溶于水的结论。你同意吗？并说明理由：________。
（4）乙组同学用浓NaOH溶液进行实验时，也证明CO2能与NaOH溶液反应，但实验时压强没有下降到零，原因可能是________；
3. 命题考查内容：二氧化碳的用途
例3、下列不属于二氧化碳用途的是（ ）
A.灭火 B.制汽水 C.光合作用 D.供给呼吸
【技巧点拨】二氧化碳可以用于灭火、制碳酸饮料、作气体肥料；干冰可以做制冷剂、人工降雨等。
练习3-1 关于C、CO、CO2三种物质，下列说法中正确的是（ ）
①三种物质都含有碳元素，都具有还原性
②CO、CO2都是没有颜色、没有气味的气体
③CO2可用于光合作用，CO可用于人工降雨
④CO2排放过多会导致温室效应，CO易引起中毒
⑤CO2可用来灭火，CO可用作燃料．
A.①②③ B.②③④ C.②④⑤ D.①③⑤
4. 命题考查内容：CO与CO2的除杂与鉴别
例4、要除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳，下列操作中能达到目的的是（　　）
A. 将混合气体点燃
B. 将混合气体通过灼热的炭层
C. 将混合气体通入水中
D. 将混合气体通过灼热的氧化铜
【技巧点拨】除去CO2中的CO，通过灼热的氧化铜（或氧化铁）；除去CO中的CO2，将气体通入氢氧化钠溶液（CO2少量，可以通入澄清石灰水）。
练习4-1 鉴别二氧化碳、氧气和空气三种气体，可以选用的最佳方法是（　　）
A、将气体分别通入水中
B、将带火星的木条分别伸入气体中
C、将燃着的木条分别伸入气体中
D、将气体分别通入澄清石灰水中
练习4-2 某气体可能是一氧化碳，也可能是二氧化碳，或者两气体的混合物，化学兴趣小组为了探究该气体的成分，利用下列装置进行实验（装置气密性良好，石灰水足量）。
具体操作如下：
Ⅰ．通入待测气体一段时间，观察现象
Ⅱ．点燃A处酒精灯
Ⅲ．实验进行，观察现象
Ⅳ．等反应完毕后，熄灭A处酒精灯，继续通入气体
Ⅴ．等玻璃管冷却后停止通入气体
(1) 先通气体，后点燃酒精灯的目的是______________，气球的作用是____________；
(2) 上述装置中一定会发生的化学方程式为___________________________，
(3) 如果该气体是一氧化碳、二氧化碳的混合气体，说明原气体中有一氧化碳的实验现象是___________________，证明原气体中有二氧化碳的依据是__________________。
知识点二、制取二氧化碳
一、 实验室制取二氧化碳
1. 实验药品
大理石（或石灰石）、稀盐酸
2. 反应原理
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2↑
3. 实验装置
发生装置：固——液不加热型，气体的发生装置由反应物的状态和反应条件决定。
收集装置：气体的收集方法由气体的密度和气体的溶解性决定。二氧化碳能溶于水，密度比空气的大，通常采用向上排空气法收集。
【注意事项】若用长颈漏斗注入盐酸，长颈漏斗下端管口必须插入到液面以下（液封），否则生成的气体会从长颈漏斗口逸出。
4. 检验与验满
（1）检验：将产生的气体通入澄清的石灰水中，若观察到石灰水变浑浊，说明有CO2生成。
化学方程式：CO2 + Ca(OH)2CaCO3↓ + H2O
（2）验满：将燃着的木条置于集气瓶口，如木条熄灭，则CO2收集满了。
5. 注意
药品选用应注意的问题：
（1）不能用浓盐酸。浓盐酸挥发出的氯化氢气体混入二氧化碳中，导致所收集的二氧化碳不纯。
（2）不能用硫酸。因为硫酸跟碳酸钙反应（H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2↑）生成的硫酸钙微 溶于水，它覆盖在石灰石的表面，阻碍了石灰石与硫酸进一步接触，使反应难以继续进行。
（3）不可用碳酸钠。因为碳酸钠是固体粉末且易溶于水，它与盐酸反应（Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑）速率太快，不便于控制，且碳酸钠比石灰石价格高，不经济。
6. 实验室制取气体的发生装置与收集装置
（1）气体发生装置的选择：由反应物的状态和反应条件来确定。
①若反应物状态为固体+液体，反应不需要加热时，应选择下图A所示的实验装置。
②若反应物只有固体，反应需要加热时，应选择下图B所示的实验装置。
（2）气体收集装置的选择：依据气体的物理性质（是否溶解于水、密度比空气大还是小）和化学性质（是否与水、空气发生反应）来选择。
①气体不易（或难）溶于水且不与水反应，可用排水法收集（上图C）；
②气体的密度小于空气的密度（或相对分子质量小于29），可用向下排空气法收集（上图D）。
③气体的密度大于空气的密度（或相对分子质量大于29），可用向上排空气法收集（上图E）。
7.二氧化碳和氧气实验室制法的比较：
气体名称 氧气 二氧化碳
反应原理 1.过氧化氢催化分解 2.高锰酸钾受热分解 3.氯酸钾受热分解 大理石（或石灰石）与稀盐酸反应
化学方程式 2H2O22H2O+O2↑ 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 2KClO3 2KCl + 3O2↑ CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
发生装置 （注意：加热高锰酸钾制氧气时，试管口处要放一小团棉花）
收集装置
检验方法 将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃 通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊
验满方法 将带火星的木条靠近集气瓶口，木条复燃，则证明集满 将燃着的木条靠近集气瓶口，木条熄灭，则证明集满
二、工业制取二氧化碳
1. 实验药品和反应条件
石灰石（大理石），高温
2. 反应原理
CaCO3 CaO + CO2↑
CaO——氧化钙，俗称生石灰，生石灰和水反应生成熟石灰。
知识提炼：
典例讲解
5. 命题考查内容：实验室制取二氧化碳
例5、常温下块状大理石投入足量稀硫酸中，刚开始能产生气体，但很快就停止产生．而将大理石粉末逐步加入足量稀硫酸中却能持续产生气体．由此得出的结论或推理正确的是（ ）
A. 物质间是否发生化学反应，只和反应的条件有关
B. 反应物之间必须直接接触才会发生化学反应
C. 块状大理石与粉末状大理石的化学性质不同
D. 硫酸钡粉末也可和盐酸发生化学反应而溶解
【技巧点拨】稀硫酸与块状大理石反应产生硫酸钙（微溶于水），阻止反应进一步发生。
练习5-1 制备二氧化碳的下列装置图中哪个装置中既有错误，也不能“即开即用，随关随停”？（　　）
A、 B、
C、 D、
练习5-2 下列图象能正确反映对应变化关系的是（　　）
A. 加热一定质量的高锰酸钾固体
B. 向一定量的二氧化锰中加入过氧化氢溶液
C. 向一定量石灰石中滴加稀盐酸至过量
D. 将水通电一段时间
练习5-3 利用数字化实验可以更准确地比较不同状态的碳酸钙与稀盐酸反应的速率。如图所示，使试管内稀盐酸流入瓶中与固体发生反应，瓶内气压的变化如曲线所示。下列有关说法正确的是（　　）
A. 曲线①表示的是块状碳酸钙与稀盐酸的反应
B. b点表示碳酸钙与盐酸反应已停止
C. 等质量不同状态的碳酸钙参加反应
D. 对比曲线①②中c、d两点可知，产生相同质量的二氧化碳，粉末状碳酸钙用时更少
练习5-4某同学设计了如图所示的装置，用于制取CO2，并对它的部分性质进行探究，按要求回答问题。
（1）写出仪器甲的名称：________。
（2）B装置用于制取CO2，反应的化学方程式为_______________________。欲及时停止反应，应采取的操作是________________，待反应完全停止后，容器中的液面位置为________（填“a”、“b”或“c”）。
（3）若要收集到干燥的二氧化碳，需要将装置B与装置________（填写字母）相连接再收集。
（4）往C试管中通入CO2，当出现现象________，表示石灰水中的溶质恰好完全转化为沉淀。
（5）加热固体碳酸氢钠能产生CO2，其化学方程式是：2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑某同学采用该方法制取CO2，选择A作为发生装置，他的理由是________________。
6. 命题考查内容：工业制取二氧化碳
例6、工业上常用高温煅烧石灰石的方法来制得生石灰，现取一定量的石灰石样品进行煅烧（假设杂质不变），某变量y随时间的变化趋势如图所示。则纵坐标表示的是(　　)
A. 生成CO2的体积 B. 生成CaO的质量
C. 固体中杂质的质量分数 D. 固体中氧元素的质量分数
【技巧点拨】石灰石高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳。
练习6-1 民族英雄于谦的石灰吟：“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲．粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间．”请你从化学的视角，找出符合诗句中物质变化顺序的选项（　　）
A. CaCO3→CaO→Ca（OH）2→CaCO3
B. CaCO3→Ca（OH）2→CaO→CaCO3
C. CaCO3→Ca（OH）2→CaCl2→CaCO3
D. Ca（OH）2→CaCO3→CaO→CaCO3
7. 命题考查内容：碳及其化合物之间的转化
例7、甲、乙、丙是初中化学常见的三种物质，其相互转化关系如图。通常甲为固态单质，乙、丙为两种气体且所含元素种类相同，乙易与血液中的血红蛋白结合。下列说法错误的是（　　）
A. 丙能产生温室效应
B. ①②④三个转化的反应中有一种相同的反应物
C. ③的转化只能通过和氧气反应来实现
D. 乙和丙化学性质不同是由于其分子构成不同
【技巧点拨】
练习7-1 A、B、C、D都是初中化学常见的物质。它们之间的转化关系如图所示（“→”表示物质间的转化关系）。
(1) 若A和D均为单质，B和C是氧化物且组成元素相同，常温下B、C、D都是气体，A为黑色固体粉末。自然界中，绿色植物可实现C→D的转化。A的化学式为__________________；B→C反应的化学方程式为_____________________________。
(2) 若A、B、D都是氧化物，A和B组成元素相同，C为单质且常温下为气体。A的化学式为_________；C的化学式为_____________；D→B反应的化学方程式为______________________________。
8. 命题考查内容：气体制备综合
例8、如图为实验室中常用装置。
请回答下列问题：
（1）仪器①的名称________。
（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰制取并收集较纯净的氧气，所选用的装置是________（填装置字母），该反应的化学方程式为________。若要从充分加热后的剩余固体中回收二氧化锰，正确的实验操作顺序是________。
（3）通常状况下，氨气是一种无色、有强烈刺激性气味的污染性气体，极易溶解于水形成氨水，相同条件下密度比空气小。实验室中可以用浓氨水与生石灰制取氨气。请从如图中选出合适的仪器连接成一套制备并收集氨气的装置。则装置的接口连接顺序是_____________→f．上述实验中，E装置的作用是________。
【技巧点拨】实验室制取氧气的发生装置有固体加热型和固液常温型，收集装置向上排空气法和排水法；实验室制取二氧化碳发生装置为固液常温型，收集装置为向上排空气法。
练习8-1 依据实验室制取气体的知识，结合如图回答：
（1）写出标号仪器的名称：②________；
（2）①用胶皮管连接组装仪器时，先把玻璃管口________（选填字母，下同），然后稍稍用力即可把玻璃管插入胶皮管。
a．用手捂一会儿 b．用水润湿 c．用酒精灯微热 d．用砂纸打磨
②组装好装置后，首先________。
a．加入药品 b．检验气体的纯度 c．检查装置的气密性 d．预热实验装置
（3）实验室制取CO2的发生装置和收集装置组合是________（填装置字母代号）。
（4）若用C、F组合成的装置来制取的气体，应满足下列条件中的________
①反应物是固体和液体 ②反应不需要加热 ③气体密度比空气小 ④气体不易溶于水
a．①② b．①②④ c．②④ d．①②③④
（5）块状“电石”（CaC2）遇水迅速生成难溶于水的乙炔（C2H2）气体，同时生成氢氧化钙。
①写出电石与水反应的化学方程式：________；
②实验室制乙炔________（填“可”或“不可”）选用装置C，理由是________（填字母）。
a．可以随时加水 b．不能控制水的加入
c．可以控制反应的发生与停止 d．反应物能够充分接触。
本讲记忆重点和方法技巧提炼
二氧化碳的物理性质 二氧化碳能溶于水，氧气、氮气难溶于水。
二氧化碳的化学性质 二氧化碳不燃烧、不支持燃烧、也不支持呼吸。
二氧化碳的用途 二氧化碳可以用于灭火、制碳酸饮料、作气体肥料；干冰可以做制冷剂、人工降雨等。
CO与CO2的除杂与鉴别 除去CO2中的CO，通过灼热的氧化铜（或氧化铁）；除去CO中的CO2，将气体通入氢氧化钠溶液（CO2少量，可以通入澄清石灰水）。
实验室制取二氧化碳 稀硫酸与块状大理石反应产生硫酸钙（微溶于水），阻止反应进一步发生。
工业制取二氧化碳 石灰石高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳。
碳及其化合物之间的转化
气体制备综合 实验室制取氧气的发生装置有固体加热型和固液常温型，收集装置向上排空气法和排水法；实验室制取二氧化碳发生装置为固液常温型，收集装置为向上排空气法。

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