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第1节 二氧化碳的性质与用途
5.1.1 二氧化碳的性质与用途
学习目标
能结合实验事实说明二氧化碳的主要性质；
能用化学方程式表示二氧化碳参与的重要化学反应；
能举例说明二氧化碳的性质与用途的关系。
视频中的二氧化碳灭火器为什么可以灭火？
新课导入
二氧化碳灭火器
一、二氧化碳的性质
课堂探究
空气中二氧化碳含量很低，但二氧化碳与人类生产生活有密切的关系，对地球大气环境和气候变化有重要影响。
通常情况下，二氧化碳是无色、无气味的气体。
在加压和降温条件下，二氧化碳可以转变为液体，还可以进一步凝固为俗称干冰的白色固体。干冰容易升华，即由固体直接转化为气体，并吸收大量热量。
一、CO2的物理性质
干冰
1. 颜色、气味
常温常压下，无色、无味的气体
无色的液体
固态二氧化碳
加压降温
加压降温
CO2
升华
二氧化碳密度比空气大
将盛有空气的小气球置于烧杯中，向烧杯中慢慢通入二氧化碳气体，观察发生的现象。
气球漂浮起来
【现象】
观察思考
【结论】
标准状况下，空气的密度为1.293g/L，二氧化碳的密度为1.977g/L
2. 密度
2. 密度
倾倒二氧化碳
在大烧杯中放置一个铁皮架，架上固定两支点燃的蜡烛，将一瓶二氧化碳向烧杯内倾倒。
两支蜡烛由下而上依次熄灭
二氧化碳密度大于空气
二氧化碳不可燃且不支持燃烧
观察思考
【现象】
【结论】
(证据)
(CO2性质推断)
二氧化碳的溶解性
【现象】
【结论】
3. 溶解性
软塑料瓶变扁
部分CO2溶于水，溶于水后，瓶内的气压变小
通常状况下，1体积的水约能溶解1体积二氧化碳，增大压强会溶解的更多
为什么这些饮料统称为“碳酸饮料”？
“碳酸”是什么？
二氧化碳气体能溶于水，是否能与水发生化学反应？
二、CO2的化学性质
探究问题：
二氧化碳是否能与水发生化学反应？
提出猜想：
二氧化碳 （填“能”或“不能”）与水发生化学反应。
猜想的依据： 。
基础实验
紫色石蕊试液
1. 主要成分为石蕊和蒸馏水；
2. 石蕊试液遇到酸性物质会由紫色变成红色；
3. 石蕊试液可用于酸性物质的检验。
1. CO2能和水反应
资料卡片
【实验1】将白色滤纸条用紫色石蕊溶液浸泡，取出后烘干，放入盛有二氧化碳的集气瓶中，观察实验现象。
【现象】
【结论】
滤纸条不变色
CO2不能使石蕊变色
实验探究
【实验2】打开一个汽水瓶的盖子，塞上带导管的橡皮塞(注意导管口不能插入汽水中)瓶，将导管伸入滴加了紫色石蕊溶液的蒸馏水中，轻轻振荡汽水瓶，观察并记录实验现象。
【现象】
【结论】
紫色石蕊溶液变红色
二氧化碳与水反应生成了新物质
实验探究
H2O+CO2＝H2CO3
【实验2】将实验2中的试管加热，观察并记录实验现象。
【现象】
【结论】
石蕊溶液由红色变为紫色
碳酸不稳定受热易分解
实验探究
H2CO3 ＝ H2O+CO2
△
在炎热的夏季，喝下冰凉的碳酸饮料后，容易打嗝。为什么？
二、CO2的化学性质
碳酸分解造成的
在炎热的夏季，喝下冰凉的碳酸饮料后，容易打嗝。为什么？
这是碳酸分解造成的
交流讨论：
基础实验
将汽水中的二氧化碳通入澄清石灰水中，观察并记录实验现象。从实验中能得到什么结论？
【现象】
【结论】
澄清石灰水变浑浊
CO2与Ca(OH)2发生反应生成难溶于水的物质
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 ↓+ H2O
白色沉淀
实验中常利用澄清石灰水检验二氧化碳气体
二、二氧化碳的用途
二氧化碳与人类的生产、生活密不可分。
1. 二氧化碳的用途
二氧化碳
光合作用的原料
灭火
大棚种植
化工产品的原料
制冷剂
制作碳酸饮料
性 质
用 途
决定
反映
二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，密度比空气大
干冰升华(或液态二氧化碳汽化)时吸收大量的热
二氧化碳能与多种物质发生化学反应
能作为原料参与光合作用
用于灭火
做制冷剂、食品保鲜
人工降雨、舞台云雾
重要的化工原料，生产纯
碱、小苏打、化肥、塑料
气体肥料
···
···
二氧化碳无毒，但它不能供给呼吸，所以人在二氧化碳浓度偏高的环境中，会感到气闷、头痛乃至窒息死亡。
菜窖
深井
进入久未开启的菜窖或干涸的深井前应先做灯火试验，估计环境中二氧化碳的浓度。
2. 二氧化碳对人体健康的影响
3. 二氧化碳对环境的影响
随着全球经济发展和人口的快速增长，大量使用含碳的化石燃料，排进大气中的CO2迅猛增加，森林遭受破坏，产生了越来越严重的温室效应。
全球变暖，冰川融化、海平面升高，淹没沿海地带
气候反常，土地沙漠化
生态环境变差，生物物种减少，人类健康受到损害
温室效应的危害
控制温室效应的措施
减少煤、石油、天然气等化石燃料的使用。
开发利用太阳能、风能等清洁能源。
开发、普及节能产品和技术。
大力植树造林，严禁乱砍滥伐。
用物理或化学方法，人工吸收二氧化碳。
控制二氧化碳的排放量
发展“低碳经济”，提倡低碳生活。
1. 下列操作中只发生物理变化的是（　　）
A．将二氧化碳通入水中
B．将二氧化碳通入澄清石灰水中
C．将二氧化碳倾倒入放有燃着的蜡烛的烧杯中
D．将二氧化碳加压降温制成干冰
D
练一练
2. 向紫色石蕊溶液中通入二氧化碳，然后加热，溶液的颜色变化为（　　）
A．红色—紫色—红色 B．红色—紫色—无色
C．紫色—红色—无色 D．紫色—红色—紫色
D
3. 秋冬时节，在树干上刷涂石灰浆，可起到防虫防冻的作用。石灰浆刷涂一段时间后，会逐渐硬化，写出反应的化学方程式。
CO2 + Ca(OH)2
CaCO3 ↓+ H2O
4. 将下列二氧化碳的用途与其对应的性质连线。
二氧化碳的性质与用途
课堂小结
5.1.2 二氧化碳的性质与用途
学习目标
通过利用石灰石制备二氧化碳的化学反应，初步接触工业生产的化学原理；
建构起含钙化合物相互转化的关系网络；
[明]
新课导入
石灰吟
一、煅烧石灰石
课堂探究
交流讨论
《石灰吟》是我国明代政治家、文学家于谦创作的一首七言绝句。于谦在诗中描写了从深山中千锤万凿开采的石灰石（主要成分是碳酸钙）经过熊熊烈火焚烧，变成了生石灰（主要成分是氧化钙CaO）。他用石灰石“烈火焚烧若等闲，粉骨碎身浑不怕，要留清白在人间”的品格，表达了自己的崇高理想与人生追求。
你能从化学变化的角度解读《石灰吟》吗？
观察思考
加热石灰石
1. 取一小块片状石灰石，仔细观察，看看是否容易捏碎、敲碎。
2.用坩埚钳夹持石灰石，放在酒精喷灯外焰上灼烧几分钟后，放在陶土网上冷却，看看石灰石灼烧后是否容易捏碎、敲碎。
3.将石灰石灼烧后的产物投入盛有冷水的烧杯可以观察到什么现象
4.将烧杯静置片刻，取少量上层澄清的液体置于试管中，向液体中吹气，观察现象。
加热石灰石
观察思考
加热石灰石
1. 取一小块片状石灰石，仔细观察，看看是否容易捏碎、敲碎。
2.用坩埚钳夹持石灰石，放在酒精喷灯外焰上灼烧几分钟后，放在陶土网上冷却，看看石灰石灼烧后是否容易捏碎、敲碎。
【现象】
不容易捏碎、敲碎
变脆了
【现象】
CaCO3 === CaO + CO2↑
高温
生石灰
观察思考
加热石灰石
3.将石灰石灼烧后的产物投入盛有冷水的烧杯可以观察到什么现象
4.将烧杯静置片刻，取少量上层澄清的液体置于试管中，向液体中吹气，观察现象。
变酥了，放出大量热
【现象】
【现象】
CaO + H2O === Ca(OH)2
熟石灰
澄清的液体变浑浊
CO2 + Ca(OH)2 === CaCO3 ↓+ H2O
石灰吟 【明】 于谦
从化学变化的角度解读《石灰吟》
千锤万凿出深山，
烈火焚烧若等闲。
粉骨碎身浑不怕，
要留清白在人间。
CaCO3 === CaO + CO2↑
高温
CaO + H2O === Ca(OH)2
CO2 + Ca(OH)2 === CaCO3 ↓+ H2O
二、“钙三角”
课堂探究
CaCO3 === CaO + CO2↑
高温
CaCO3
CaO
Ca(OH)2
CaO + H2O === Ca(OH)2
CO2 + Ca(OH)2 === CaCO3 ↓+ H2O
工业上制取二氧化碳的原理
交流讨论
少年强则国强
吾辈当自强
1860年，3500名英法联军冲入圆明园，纵火焚烧圆明园，大火三日不灭，使这座世界名园化为一片废墟。成为世界文明史上罕见的暴行。为什么坚硬的汉白玉石材经大火焚烧就碎了呢？
1. 古诗《石灰吟》：“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。粉骨碎身浑不怕，要留清白在人间。”中蕴含了如图所示三种物质间的相互转化关系，下列说法不正确的是（ ）
A．CaO俗名是熟石灰，是一种氧化物
B．“烈火焚烧若等闲”描述的是反应①的变化
C．反应②发生时，会放出热量
D．反应③可用于实验室检验二氧化碳气体
A
练一练
2. 下列有关CO2实验的操作或说法正确的是（ ）
A．实验室常用煅烧石灰石来制取CO2气体
B．CO2气体可用向上排空气法收集
C．将燃着的木条伸入集气瓶中以检验CO2是否收集满
D．将CO2气体通入CaCl2溶液中，有白色沉淀生成
B
3. 除去下列物质中混有的少量杂质(括号内为杂质)，拟定的实验方案不可行的是（ ）
A．N2(O2)—将气体缓缓通过足量的灼热铜网
B．CO2(CO)—将气体缓缓通过足量的灼热氧化铜
C．KCl (KClO3)—加入少量二氧化锰，加热
D．CaO(CaCO3)—将固体混合物高温充分煅烧，直至固体质量不再减少为止
C
4．同学们从山上采集到一种石灰石，他们取100g该样品进行煅烧实验(所含杂质在煅烧过程中不发生变化)，测得反应后固体的质量(m)与反应时间(t)的关系如下表：
请回答下列问题：
(1)当石灰石完全反应后，生成CO2的质量为 g。
(2)求该石灰石中CaCO3的质量分数(即CaCO3在石灰石中所占的百分含量)，写出计算过程。
反应时间t∕s t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6
反应后固体的质量m∕g 100 92 84 78 72 67 67
33
75%
高温
CaCO3 CaO + CO2
CaO + H2O = Ca(OH)2
2. 变酥
1. 变脆
3. 变白
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O
高温煅烧石灰石
Ca(OH)2
CaO
CaCO3
课堂小结

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