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主题一：物质的性质与应用
第二讲　碳和碳的氧化物
第二课时　CO2的制取及其他
1.对人体健康的影响:二氧化碳没有毒性,但二氧化碳不能供给呼吸。因此,在进入久未开启的菜窖、干涸的枯井或深洞底部之前,必须做 。
2.自然界中的碳循环
(1)大气中CO2产生的途径是
；
(2)大气中CO2消耗的途径是
。
灯火实验
人、动植物的呼吸作用及化石
燃料的燃烧
绿色植物的光合作用
CO2对生活和环境的影响
考点梳理
3.温室效应
(1)概念:大气中的CO2既能让太阳光透过,又能使地面吸收的太阳光的热量不易散失,起到了对地球保温的作用,这种现象叫温室效应。
(2)产生温室效应的气体: 、氟氯代烷(氟利昂)等。
(3)温室效应的利与弊
利:有了温室效应,全球平均地表温度才提高到目前适合人类生存的15 ℃。
弊:排放到大气中的CO2越来越多,导致温室效应增强,后导致
等。
导致温室效应增强的原因:一是 ,二是
。
CO2、CH4(甲烷)、O3(臭氧)
全球气温升
高,两极冰川融化,海平面升高,土地沙漠化
化石燃料的大量使用
森林面积不断
减少
4.低碳生活
(1)概念:“低碳”就是较低的 排放。倡导低碳生活,从一点一滴做起,节能减排,努力减少CO2的排放。
(2)措施: 。
5.碳中和
(1)定义:二氧化碳排放量=二氧化碳吸收量;
(2)措施:“低碳”行动。
CO2
不使用一次性筷子,尽量使用公共交通工具代替私家车等
1.(2023·广西)党的二十大报告指出“推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式”。下列做法与这一要求不相符的是 ( )
A.乘公交车出行 B.回收废旧电池
C.大量焚烧秸秆 D.推广风力发电
2.(原创)2020年9月,中国政府向世界承诺“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。为了实现这一目标,我国采取了以下措施:
C
(1)减少CO2排放:大力开发利用太阳能、风能等新能源,我们个人能做到的措施有:从出行方面来说,要
;从节能方面来说,要
。
(2)吸收CO2:工厂废气中的CO2,可用 吸收。
(3)利用CO2:如利用废气中的CO2制取甲醇(CH3OH),反应的微观示意图如图1所示。在实际生产中,其他条件相同时,CH3OH的产率随催化剂CuO质量分数的变化如图2所示。
尽量减少乘坐私家车(或多乘
随手关灯
氢氧化钠溶液
公交车,或多骑自行车等,合理即可)
(或夏天不要将空调温度调得太低等,合理即可)
①“碳达峰”“碳中和”中的“碳”指的是 。
②根据图1,写出CO2制取甲醇的化学方程式:
。
③由图2可得到的结论是
。
二氧化碳
其他条件相同的情况下,催化剂氧化铜的质量
分数是50%时,甲醇产率最高(合理即可)
CO2+3H2 CH3OH+H2O
一定条件
1.鉴别
鉴别方法 现象及结论
通入澄清 石灰水 的是CO; 的是CO2
通入紫色 石蕊溶液 的是CO; 的是CO2
通过灼热 的氧化铜 的是CO; 的是CO2
点燃 的是CO; 的是CO2
无现象
澄清石灰水变浑浊
无现象
使紫色石蕊溶液变红
使黑色粉末变成红色
无现象
能燃烧,发出蓝色火焰
不能燃烧
CO与CO2的鉴别与除杂
2.除杂
(1)除去CO2中的CO:
通过足量 。
(2)除去CO中的CO2:
先通过足量的 ,再通过浓硫酸;或通过足量 。
灼热的CuO粉末
NaOH溶液
灼热的炭粉
1.(原创)下列实验操作不能达到实验目的的是( )
D
选项 实验目的 实验操作
A 鉴别CO和CO2 将燃着的木条分
别伸入集气瓶中
B 除去CuO粉末 中少量的C粉 在空气中充分灼烧
C 除去CO中的CO2 通过足量的氢氧化
钠溶液和浓H2SO4
D 除去CO2中的CO 点燃
2.下列实验方案中,能达到实验目的的是( )
D
选项 实验目的 实验方案
A 鉴别氮气和二氧化碳 将燃着的木条伸入集气瓶中,使木条熄灭的是二氧化碳
B 除去CO中的CO2 将混合气体通过灼热的氧化铁粉末
C 除去CO2中的CO 将混合气体通过红热的铜网
D 鉴别CO和H2 分别点燃,在火焰上方罩一个干冷的烧杯,观察现象
1.工业制法
高温煅烧石灰石(化学方程式):
2.实验室制法
实验 药品
反应 原理
CaCO3 CaO+CO2↑
高温
大理石(或石灰石)和稀盐酸
CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O
重点实验
装 置 发 生 装 置
图1优点:
图2优点:
图3优点:
发生装置选择的依据:
装置简单
便于随时添加液体药品
可控制化学反应速率
反应物的状态和反应条件
装 置 收集装 置
导气管应伸到集气瓶 ,二氧化碳气体应从 端进入;
收集装置要根据气体的 和 以及能否与水反应来确定
底部
a
密度
在水中的溶解性
操作 步骤 (以 图2 为例) (1)查:
(2)装:向 中装入
(3)定:
(4)加:向 中加入
(5)收:收集气体
检查装置的气密性
大理石(或石灰石)
固定仪器
长颈漏斗
稀盐酸
锥形瓶
检验 与验 满方 法 检验:将气体通入澄清石灰水中,石灰水 ,说明该气体是二氧化碳
验满: ,则说明CO2已收集满
变浑浊
将燃着的木条放在集气瓶口,木条熄灭
反思 与质 疑 (1) 能否用其他药品代替石灰石(或大理石)或稀盐酸
①实验中能否用碳酸钠代替大理石(或石灰石)
②能否用稀硫酸代替稀盐酸
③能否用浓盐酸代替稀盐酸
(2)用澄清石灰水检验二氧化碳,澄清石灰水不变浑浊,原因可能是什么
答:不能,碳酸钠粉末与稀盐酸反应太快,不利于气体收集。
答:不能,因为稀硫酸与大理石(或石灰石)反应生成的硫酸钙微溶于
水,覆盖在块状固体表面,会阻止反应继续进行。
答:不能,因为浓盐酸挥发性强,会导致制得的气体纯度低,含有氯化
氢气体。
答:原因可能是使用了浓盐酸,二氧化碳气体中混有氯化氢气体(或澄清石灰水变质)。
反思 与质 疑 (3)实验室制取CO2时,怎样利用下列装置制得纯净的CO2
①饱和NaHCO3溶液的作用: 。
②AgNO3溶液的作用:检验氯化氢是否除尽。
③浓硫酸的作用: 。
④为制得纯净、干燥的CO2,可以将反应生成的气体通过以上装置,装置中导管口从左到右的正确连接顺序为 用导管口字母和“→”表示)。
除去CO2中的氯化氢杂质
干燥CO2(或除去CO2中的水蒸气)
a→b→c→d→e→f→g
关闭弹簧夹,生成的气体使装置内压强增大,液体被压回长颈漏斗中,使固体和液体分离,反应停止
1.发生装置
该装置的优点是, ,控制反应停止的原理:。
。
类似的装置还有:
可以随时控制反应的发生和停止
2.收集装置
若要测定收集到的CO2的体积,可以选择如图所示的装置。
植物油的作用是 ;植物油上方的空气对测定CO2的体积 (填“会”或“不会”)造成影响。
防止CO2溶于水及与水反应
不会
如图是实验室制取气体的部分实验装置,请回答有关问题。
(1)实验室常用大理石和 制取二氧化碳,其反应的化学方程式为
。
稀盐酸
CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O
密度大于空气
(2)实验室制取并收集CO2应选用的装置是AD(填字母);用排空气法收集CO2时,验满的方法是
。
(3)图中E装置,将二氧化碳慢慢倒入放有点燃的蜡烛的烧杯中,观察到最下面的蜡烛先熄灭,说明二氧化碳具有 、
的性质。
稀盐酸把燃着的木条放在集气瓶瓶口,燃着的木条熄灭,说明气体已收集满
不燃烧也不支持燃烧
实验是科学探究的重要方式,请结合图示回答下列问题。
(1)实验一可用于实验室检验二氧化碳,烧杯中应盛放的试剂是 ,通入二氧化碳后,现象是 。
澄清石灰水变浑浊
澄清石灰水
(2)实验二是向一定量的蒸馏水中不断通入二氧化碳,利用pH传感器采集到的数据如右图所示,可推测出混合后溶液显 (填“酸性”或“碱性”),
t1 s后,溶液的pH几乎无变化,其原因是 (填字母)。
A.二氧化碳难溶于水
B.二氧化碳与水不能发生化学反应
C.二氧化碳在水中已经达到饱和状态
酸性
C
1.(2021·通辽)如图1是实验室制取气体的有关仪器和装置,据图回答下列问题。
(1)实验室制取二氧化碳,为了便于控制反应速率,组合发生装置应选择 。
AC
(2)将气体通入H装置(从m口进入),还可以进行许多实验。下列实验不能达到预期目的的是 填序号)。
①收集二氧化碳;
②H中盛澄清石灰水,检验二氧化碳;
③H中盛满水,n口连接量筒,测二氧化碳的体积;
④H中盛氢氧化钠溶液,除去二氧化碳中的氯化氢气体。
(3)小明同学设计一套实验室制取二氧化碳的发生装置(如图2),其突出优点是 。该发生装置 (填“能”或“不能”)用于稀硫酸和锌粒反应制氢气。
③④
能控制反应的发生与停止
能
2.(2021·包头)根据图1、图2回答问题。
(1)实验室用一种物质制取氧气,从图1中应选用的发生装置是 (填序号),该反应的化学方程式为 。若用F装置且采用排水法收集氧气,简述操作步骤: 。
B
先将集气瓶装满水,再将氧气从m端管口通入
图1
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
(2)某同学将图2中G装置内产生的气体通入H中,若试剂X是新制澄清石灰水,则H中一直未出现浑浊现象,其原因是
。若I中干燥的紫色石蕊纸花没有变红,则X可能是下列选项中的 (填字母序号)。
a.浓硫酸 b.饱和NaHCO3溶液 c.CaCl2溶液 d.NaOH浓溶液
浓盐酸挥发,使生成的二氧化碳中混有较多的氯化氢而不能生成碳酸钙沉淀
ad
注:“—”表示两种物质可以发生反应,“→”表示物质间存在转化关系。
1.写出下列物质的化学式:
A: ;B:
2.写出对应标号的化学方程式(①④⑥⑦⑨答案合理即可):
①
②
③
CO
CaCO3
C+CO2 2CO
高温
C+O2 CO2
点燃
2C+O2 2CO
点燃
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
2CO+O2 2CO2
点燃
CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O
CaCO3 CaO+CO2↑
高温
Na2CO3+CaCl2 CaCO3↓+2NaCl
CO2+2NaOH Na2CO3+H2O
Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑
CO2+H2O H2CO3
CH4+2O2 CO2+2H2O
点燃
1.二氧化碳能使石蕊溶液变红,所以二氧化碳属于酸。 ( )
2.用燃着的木条可以鉴别空气、氧气和二氧化碳。 ( )
3.CO2中含少量杂质气体CO,可用点燃的方法除去CO。 ( )
4.CO2中含少量杂质气体HCl,可用NaOH溶液除去HCl。 ( )
判断下列说法的正误,正确的请在括号内打“√”,错误的请打“×”。
√
×
×
×
直击易错
5.实验室可用大理石和稀硫酸反应来制取二氧化碳。 ( )
6.人在二氧化碳浓度较高的环境中感到头晕甚至窒息,所以二氧化碳是空气污染物。 ( )
7.“低碳生活”是指人们生活作息耗用能量尽量减少,从而降低二氧化碳的排放量。 ( )
×
×
√
A
1.(2023·宜昌)为使我国能在2060年前实现“碳中和”,下列做法不可取的是 ( )
A.加快开发清洁能源
B.荒漠上多植树种草
C.工业废气高空排放
D.减少化石燃料使用
C
强化训练
2.(教材P143第5题改编) 下列有关实验室制取二氧化碳的说法正确的是 ( )
A.实验药品:稀硫酸和石灰石(或大理石)
B.发生装置:固液常温型
C.收集方法:向下排空气法
D.检验试剂:氢氧化钠溶液
B
3.(教材P151 第5题改编) 下列方法中,可以用来鉴别CO和CO2的有 ( )
①通入澄清石灰水中 ②闻气味 ③通入紫色石蕊溶液中 ④观察颜色 ⑤用燃着的木条分别接触导出的气体
A.①③④ B.①③⑤
C.②③⑤ D.③④⑤
B
4.(2023·武威)科学的进步源于发现问题、解决问题。下列实验方案不能达到目的的是 ( )
选项 实验目的 实验方案
A 鉴别N2和CO2 将气体通入澄清的石灰水
B 鉴别NaCl和NH4NO3固体 加水溶解
C 除去CaCl2溶液中少量的HCl 加入过量的大理石、过滤
D 除去CO2中少量的CO 点燃
D
5.(2023·郴州)下列关于碳及其化合物的说法正确的是 ( )
A.一氧化碳有还原性,没有毒性
B.二氧化碳是一种污染性气体
C.含碳酸根或碳酸氢根离子的盐都能与盐酸反应生成二氧化碳气体
D.活性炭具有吸附性,木炭没有吸附性
C
6.(教材P142图改编) 如图是自然界碳循环示意图,据图回答下列问题。
(1)碳循环指的是_________ (填“碳元素”“碳单质”或“二氧化碳”)的循环。
(2)据图分析自然界中CO2的来源途径有:
______________________________
______________________________
(写一种)。
碳元素
人和动植物的呼吸作用(或煤、石油和天然气等化石燃料的燃烧或微生物的分解作用)
(3)大气中CO2含量的增加给地球生态环境带来的一个严重后果是______________。
(4)人类降低空气中CO2含量有两个方向:一是_________,二是增加CO2消耗。请写出一条你能做到的消耗CO2的方式或途径:
_________。
温室效应加剧
减少CO2排放
植树造林
7.(2023·苏州) CO2作为一种碳资源,被广泛应用于工农业生产。
Ⅰ.植物气肥
(1)在蔬菜大棚内增大CO2浓度,有利于植物进行_________,促进生长。
Ⅱ.生产化肥
(2)二氧化碳和氨气可以生产尿素[CO(NH2)2]和碳酸氢铵。
①合成尿素的反应为CO2+2NH3 CO+X,X的化学式是________。
②合成碳酸氢铵的反应为CO2+NH3+H2O NH4HCO3,该反应需在较____(填“高”或“低”)温度下进行。
(3)理论上,相同质量的NH3分别生产CO(NH2)2和NH4HCO3,消耗CO2的质量比为____________。
光合作用
H2O
低
1∶2
Ⅲ.催化重整
(4)CH4与CO2在催化剂作用下可
得到合成气(CO和H2),反应过程
中催化剂表面还同时存在积碳反
应和消碳反应,原理如图1所示。
①消碳反应的产物“ ”是_________。
②为减少催化剂表面的积碳,可在原料气中加入适量_________气体。
③其他条件不变,催化剂表面的积碳量随温度变化如图2所示。温度高于600 ℃,催化剂表面积碳量减少的原因可能是________________
____________________________。
CO
O2(或氧气)
温度升高,消碳反应所消耗的碳的量多于积碳反应产生的碳
8.(2023·岳阳)某同学利用大理石与稀盐酸反应来制取并收集二氧化碳气体,请帮他完成下面的部分实验报告。
【实验原理】________________________(用化学方程式表示)
【实验装置】实验室制取并收集一瓶CO2,应选用下列装置中的_________(填字母)。
CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑
BC
【实验步骤】验证集气瓶中CO2气体已集满的方法:__________
_________________。
【反思交流】结合实验,你认为该实验的注意事项有:_________
________________________________________________
_____________(写一条即可)。
将燃烧的木条放在集气瓶的瓶口处
使长颈漏斗的末端在稀盐酸的液面以下,实行液封,防止二氧化碳气体由长颈漏斗逸出(合理即可)
9.(2023·天津)化学是一门以实验为基础的科学。
(1)根据下列装置图回答:
①仪器a的名称:_________。
铁架台
②实验室用高锰酸钾制取并收集氧气,应选用的装置为________
(填序号),反应的化学方程式为________________________。
③实验室用石灰石和稀盐酸制取并收集二氧化碳,应选用的装置为____(填序号),将生成的二氧化碳通入紫色石蕊溶液中,观察到溶液由紫色变成____色。
BD(或BE)
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
AD
红
(2)下列选项中,由实验及现象推出相应结论正确的是___（填序号)。
选项 A B C
实验
现象 有气泡冒出,触摸试管外壁,感觉放热 旋紧瓶盖,振荡,软塑料瓶变瘪 甲瓶中出现白色浑浊,乙瓶中无明显现象
结论 化学反应在生成新物质的同时,伴随着能量变化 二氧化碳能与水反应 人体呼出的气体中二氧化碳的含量高于空气中二氧化碳的含量
AC
B
1.(2023·眉山)根据如图,下列气体的实验室制法正确的是 ( )
A.选择甲装置制取CO2,X为稀硫酸
B.选择甲装置制取H2,Y为铜粒
C.选择乙装置既可收集H2也可收集CO2
D.选择乙装置干燥O2,气流方向为b进a出
C
2.(2022·泰安)下图是自然界中碳、氧循环简图(X为H2CO3,Y为C6H12O6)。下列说法错误的是 ( )
A.图1中X溶液显酸性,是形成酸雨的主要原因
B.图2转化1实现了无机化合物到有机化合物的转化
C.图1、图2对比说明,反应物相同,反应条件不同,产物不同
D.碳循环和氧循环有利于维持大气中二氧化碳和氧气含量的相对稳定
A
3.(2023·怀化)下图是实验室常用的装置。
请回答下列问题:
(1)写出标号①的仪器名称:_________。
试管
(2)写出实验室用A装置(不考虑棉花)制取氧气的化学方程式:
________________________________________________,若要收集较纯净的氧气应选用的装置是____(填装置字母),实验结束后应___(请从下列选项选择)。
a.先将导管从水槽中取出,再熄灭酒精灯
b.先熄灭酒精灯,再将导管从水槽中取出
2KClO3 2KCl+3O2↑
MnO2
（或 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑）
F
a
(3)实验室若选用C装置作为制取CO2的发生装置,其优点是_____________________;写出实验室制取CO2的化学方程式:
____________________________,若用G装置收集CO2,气体应从____ (填“a”或“b”)端通入。
可以控制反应的发生和停止
CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑
a
(4)乙炔(C2H2)是一种密度比空气小、难溶于水的气体,实验室常用块状电石(主要成分是CaC2)和水在常温下制取乙炔气体,该反应非常剧烈,且会放出大量的热。为得到平稳的气流,应选择____
(填装置字母)作为制取乙炔的发生装置,可选用_________(填装置字母)装置收集乙炔气体。
B
E(或F或G)
4.(2023·郴州)图1为某兴趣小组用大理石和盐酸制备CO2并验证CO2和澄清石灰水反应的装置。实验时发现澄清石灰水中只看到出现气泡,但未见浑浊。该小组对其原因进行了探究。
【查阅资料】常温常压下,HCl的溶解度为1∶500,CO2的溶解度为1∶0.759。
【猜想与假设】
(1)猜想一:_______________;
猜想二:CO2中混有氯化氢气体。
澄清石灰水变质
【实验与验证】
(2)①甲同学取少量该澄清石灰水于试管中,用饮料管往试管内吹气,溶液_________(填现象),则猜想一不成立。
②乙同学用图2所示装置进行实验,结果观察到C中溶液变浑浊;为进一步验证,再取B中反应后的溶液,滴加_________(填化学式)溶液,出现白色浑浊,则猜想二成立。
变浑浊
AgNO3
【反思与评价】
(3)①通过上述实验可知,用盐酸制取气体时,往往混有HCl气体,说明盐酸具有______性。
②为除去CO2中混有的氯化氢气体,最好选用_________。
a.NaOH溶液 b.浓硫酸 c.饱和NaHCO3溶液
③丙同学不理解,混有氯化氢气体的CO2为什么不能使澄清石灰水变浑浊。请你帮他解释一下:_________________________
(用化学方程式表示)。
挥发
c
Ca(OH)2+2HCl CaCl2+2H2O
5.(2023·威海) “碳中和”,我们一直在行动我国宣布在2060年前实现碳中和,“碳封存”与“碳转化”是实现碳中和目标不可或缺的重要技术选择。
(1)“碳封存”
2023年6月1日,我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目成功投入使用,填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。该技术是将油井开采产生的油气混合物注入高碳分离器,再将分离出的二氧化碳通入压缩机加压和干燥,使其变成介于气态和液态之间的超临界状态。超临界状态二氧化碳密度高,接近液态二氧化碳;黏度小,流动快,接近气态二氧化碳。
①从微观角度分析二氧化碳易被压缩的原因:
___________________________。
②为了防止对输送管道内部造成腐蚀,输送超临界二氧化碳的管道材料采用不锈钢或低铬钢等,同时对二氧化碳进行干燥处理。请用化学方程式表示二氧化碳需要干燥的原因:
__________________。低铬钢属于_________(填序号)。
A.纯净物 B.混合物 C.复合材料 D.金属材料
气态二氧化碳分子间隔很大,容易被压缩
CO2+H2O H2CO3
BD
③下列对超临界二氧化碳的理解正确的是_________(填序号)。
A.超临界二氧化碳与二氧化碳的组成不同
B.超临界二氧化碳容易燃烧
C.同等条件下,超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大
D.超临界二氧化碳存在于特定的条件下,条件改变,状态改变
CD
(2)“碳转化”
利用二氧化碳资源开发化工原料,合成化工产品,有着广阔的前景。
①二氧化碳与氨气在一定条件下可以合成尿素[CO(NH2)2],同时生成水,该反应的化学方程式为_________________________。
②在一定条件下,利用新型电解装置将二氧化碳转化为甲酸(HCOOH),化学方程式为2CO2+2H2O 2HCOOH+X,X的化学式为____。
③从物质类别角度分析,①和②两个反应实现了___________的转化。
(3)碳中和,人人参与,低碳生活从我做起,你的低碳行动是__________
(写一条即可)。
CO2+2NH3 CO(NH2)2+H2O
一定条件
一定条件
O2
无机物到有机物
植树(合理即可)

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