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第2章　大气与气候变化
　大气中的二氧化碳
　　
　　1. 物理性质
　　二氧化碳的物理性质是：在通常状况下，它是一种无色、无味的气
体，能溶于水，溶解度为0.144 g/100 g水(25 ℃)。在20 ℃时，将二氧化
碳加压到5.73×106 Pa即可变成无色液体，常压缩在钢瓶中存放，在－
56.6 ℃、5.27×105 Pa时变为固体。液态二氧化碳减压迅速蒸发时，一
部分汽化吸热，另一部分骤冷变成雪状固体，将雪状固体压缩，成为冰
状固体，即俗称“干冰”。“干冰”在1.013×105 Pa、－78.5 ℃时可直
接升华变成气体(可用作制冷剂)。二氧化碳比空气重，在标准状况下密度
为1.977 g/L，约是空气的1.5倍。
　　一、二氧化碳的性质
　　2.化学性质
　　(1)二氧化碳无毒，不能燃烧，也不支持燃烧，还不能供给呼吸(它是
一种窒息性气体)。
　　(2)二氧化碳能与水反应生成碳酸，该反应的化学方程式为H2O＋
CO2H2CO3。
　　(3)二氧化碳能与澄清石灰水反应，使之变浑浊；该反应的化学方程
式为Ca(OH)2＋CO2CaCO3↓＋H2O。
　　(4)二氧化碳能与炽热的碳反应，生成一氧化碳。
　　(5)二氧化碳与水被绿色植物利用，进行光合作用的反应，合成有机
物(主要是淀粉)。该反应的化学方程式为6CO2＋6H2O　C6H12O6
＋6O2。
　　 例1　 如图所示实验中，①④为用紫色石蕊溶液润湿的棉球。
②③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(　D　)
D
A. ①变红，③不变红
B. ④变红，③不变红
C. ①④变红，②③不变红
D. ④比①先变红，②③不变红
　　解题思路 通二氧化碳，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。故答案为D。
　　二、二氧化碳的制取及检验
　　1. 二氧化碳的实验室制法
　　二氧化碳的实验室制法：用稀盐酸与大理石(或石灰石，其主要成分
都是碳酸钙)反应来制取。其反应原理是CaCO3＋2HClCaCl2＋CO2↑
＋H2O。其制取装置如图所示：
　　具体操作步骤和注意事项分别是：连(连接仪器、组装实验装置；要
小心，不可用力太大，切不可将反应器按在桌子上用力塞橡皮塞，并且
导管稍微露出橡皮塞即可)→查(检查装置的气密性)→加→倒(液体药品的
取用，要注意长颈漏斗的下端要浸在液面下)→定(用铁架台固定仪器装
置，固定时从试管的底部插入，夹在其中上部，先捏住铁夹，再旋动铁
夹上的螺丝，但不可用力过猛；当用锥形瓶作反应器时，此步可省)→收
集(用排水法：导管要伸到集气瓶的底部，且瓶口还要盖上玻璃片)。
　　 例2　 科学实验提倡绿色环保，对实验装置进行微型化改进是
一条很好的途径。图甲是实验室制取并检验CO2的装置，图乙是对图甲实
验装置进行“微型”化改进后的装置。
　　(1)图乙中微型塑料滴管在实验中的作用与图甲中的 仪器相同
(填字母编号)。
A
　　(2)通常用甲装置完成该实验需要的盐酸是“微型”实验装置用量的
10倍，采用“微型”实验装置具有的优点是
。
药品用量少，产生的废弃
物也少，方便操作
　　(3)用乙装置完成“制取并检验CO2”的实验，消耗了0.73 g 10％的
盐酸。请计算实验过程中产生CO2的质量是多少克？
　　答：实验过程中产生CO2的质量是0.044 g。
(3)设生成二氧化碳的质量为x，
　　CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑
　　　　 73　　 44
　　　　 0.73 g×10％　　 x
　　＝，解得x＝0.044 g
　　解题思路 (1)图乙中微型塑料滴管在实验中的作用与图甲中的分液漏
斗仪器相同；故填A。(2)采用“微型”实验装置具有的优点是药品用量
少，产生的废弃物也少，方便操作；故填：药品用量少，产生的废弃物
也少，方便操作。(3)设生成二氧化碳的质量为x，
　　CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑
　　　　73　　 44
　　　　0.73 g×10％　　 x
　　＝，解得x＝0.044 g
　　答：实验过程中产生CO2的质量是0.044 g。
　　2.二氧化碳的工业制法
　　二氧化碳的工业制法：用高温煅烧石灰石的方法来制取二氧化碳，
同时又得到另一种副产品氧化钙(CaO，即生石灰)。
　　3. 二氧化碳的检验和验满
　　二氧化碳的检验方法：将该气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水
变浑浊，则证明该气体是二氧化碳；而验满的方法是用燃着的木条放在
瓶口，如果木条熄灭，则说明瓶内已收集满二氧化碳。
例3　 证明汽水中含有CO2气体，最合理的做法是(　D　)
D
　　解题思路 能使燃着的木条熄灭的气体不一定是二氧化碳，氮气也
能，故A错；二氧化碳是无色无味的气体，无色无味的气体很多，例如氧
气、氮气都是无色无味的气体，故B错；振荡汽水瓶瓶子变瘪，出来的气
体不一定是二氧化碳，故C错；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以用
澄清石灰水检验是正确的，故D正确。故答案为D。
　　三、二氧化碳对环境的影响
　　1. 有利的方面：它能促进绿色植物进行光合作用，满足人和动物所
需的有机物的合成和对氧气的需求，以及空气中氧气含量的相对稳定和
自然界的碳、氧循环等。
　　2.不利的方面：二氧化碳本身没有毒性，但它不能供给呼吸。当空
气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响(因此，在人群
密集的地方应该注意通风换气)。由于人类活动(如化石燃料燃烧、森林遭
到破坏等)影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应、全球气候变
暖、冰川融化、海平面升高……现在地球上气温越来越高，与二氧化碳
的排放增多有很大关系；因为二氧化碳就像温室的玻璃或塑料薄膜那
样，具有保温的作用，使地面吸收的太阳光的热量不易散失，从而使全
球变暖，这种现象叫温室效应。为了保护人类赖以生存的环境，我们应
该共同采取措施，防止温室效应进一步增强。
例如，人类应该减少使用煤、石油、天然气等化石燃料，更多地利用太
阳能、风能、地热等清洁能源；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林，低
碳生活等。
　　 例4　 如图是某市科研所经过多年的连续观察和对所收集的历
史资料的统计分析，绘制的二氧化碳在空气中的含量变化趋势图。
　　(1)造成二氧化碳含量逐年增高的主要因素是 。
化石燃料的大量使用
　　(2)绿色植物通过 作用吸收CO2，通过 作用将CO2释
放到大气中。
光合
呼吸
　　(3)温室效应被列为21世纪人类面临的最大威胁之一，二氧化碳
是大气中的主要温室气体。为了减缓二氧化碳使全球变暖的趋势，有
科学家设想：将排放到空气中的二氧化碳压缩使其液化，然后将其压
入到冰冷的深海中。但也有科学家担心海水中富含二氧化碳后酸度会
增加，可能会杀死一些海洋生物，甚至会溶解掉部分海床，从而造成
灾难性的后果。
　　①为减少二氧化碳这种温室气体的排放，我们可以采取的措施
有 。(两种即可)
　　②二氧化碳气体转变为液体时将会 (填“释放”或“消耗”)
能量。
　　③二氧化碳使海水酸度增加的原理用化学方程式表示为
。
　　④二氧化碳在深海中的溶解度比在通常状况下水中的溶解
度 (填“大”“小”或“不变”)，理由是
。
大量植树造林；减少化石燃料的使用
释放
CO2＋
大
压强增大，二氧化碳的
溶解度增大
H2OH2CO3
　　解题思路 从图示中看出，大气中的二氧化碳含量逐年增高，主要原
因是化石燃料的大量使用，化石燃料燃烧生成大量的二氧化碳，排放到
空气中，引起温室效应；减少二氧化碳的排放和如何吸收空气中过量的
二氧化碳，成为当今世界面临的很严重的问题，主要方法还是减少化石
燃料的使用，大量植树造林以吸收二氧化碳等。
　　(1)造成二氧化碳含量逐年增高的主要因素是化石燃料的大量使用，
因为化石燃料燃烧生成大量的二氧化碳。(2)绿色植物通过光合作用吸收
CO2，通过呼吸作用将CO2释放到大气中。(3)①为减少二氧化碳这种温室
气体的排放，我们可以采取的措施有：大量植树造林，减少化石燃料的
使用；②二氧化碳气体转变为液体时需要加压，故将会释放能量；③二
氧化碳使海水酸度增加的原理是生成酸，用化学方程式表示为CO2＋
H2OH2CO3；④二氧化碳在深海中的溶解度比在通常状况下水中的溶
解度大，理由是气体的溶解度随压强的增大而增大。
　　故答案为：(1)化石燃料的大量使用
(2)光合　呼吸　(3)①大量植树造林；减少化石燃料的使用　②释放　③
CO2＋H2OH2CO3　④大　压强增大，二氧化碳的溶解度增大
　　四、绝招课堂：几种常见气体的制取
实验 名称 制取氧气 制取二氧化碳 制取氢气
过氧化氢与
MnO2混合制氧气 加热氯酸钾、高锰 酸钾制氧气 实验 原理 反应
物 状态：液体(催化剂为固体) 状态：固体(用氯
酸钾时，催化剂为
固体) 状态：液体(盐酸)固体(石灰石) 状态：液体
(稀硫酸)固体(锌粒)
反应
条件 催化剂：二氧化锰 与催化剂加热或加
热 常温，无须加热 常温，无须
加热
实验 名称 制取氧气 制取二氧化碳 制取氢气
过氧化氢与
MnO2混合制氧气 加热氯酸钾、高锰 酸钾制氧气 实验 原理 方程
式 2H2O2
2H2O＋O2↑ 2KClO32K
Cl＋3O2↑ 2KMnO4K2
MnO4＋MnO2＋
O2↑ CaCO3＋
2HClCa
Cl2＋H2O
＋CO2↑ Zn＋
H2SO4Zn
SO4＋H2↑
实验 名称 制取氧气 制取二氧化碳 制取氢气
过氧化氢与
MnO2混合制氧气 加热氯酸钾、高锰 酸钾制氧气 实验 装置 发生装置 液—固反应，不
需要加热 固体反应，
需要加热 液—固反应，不需要加热 实验 名称 制取氧气 制取二氧化碳 制取氢气
过氧化氢与
MnO2混合制氧气 加热氯酸钾、高锰 酸钾制氧气 实验 装置 收集装置
实验 名称 制取氧气 制取二氧化碳 制取氢气
过氧化氢与
MnO2混合制氧气 加热氯酸钾、高锰 酸钾制氧气 实验 操作 1.检查装置气密性； 2.向锥形瓶中装入固体，分液漏斗中倒入液体； 3.打开活塞，逐滴加液体； 4.收集气体 以KMnO4排水为例： 1.检查装置气密性； 2.装入药品，固定仪器； 3.预热并集中加热； 4.收集气体； 5.集满后拿出导管； 6.熄灭酒精灯 1.检查装置气密性； 2.向锥形瓶中装入固体，长颈漏斗中倒入液体； 3.收集气体 实验 名称 制取氧气 制取二氧化碳 制取氢气
过氧化氢与
MnO2混合制氧气 加热氯酸钾、高锰 酸钾制氧气 注意 事项 操作顺序与颠倒的后果；排水法收集气体的时机；验满的方法 发生装置的改进：随开随用，随关随停 　　 例5　 实验室提供如图所示的常见仪器，供完成下列气体制取
实验时选用。
　　(1)写出下列仪器的名称：A ，B ，D ，
H 。
　　(2)实验室采用加热高锰酸钾制取O2并用排水法收集O2时，必须选用
上述仪器中的 (填序号)，反应化学方程式
为 。
烧杯
试管
长颈漏斗
酒精灯
B、C、E、G、H
2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑
　　(3)过氧化氢(H2O2)俗称双氧水，常温下是一种无色液体，它在二氧
化锰的催化作用下能迅速分解，生成水和氧气。写出该反应的化学方程
式： 。若实验室采用该反应来制取O2，并
且在实验过程中可以随时添加双氧水，则气体发生装置必须选用上述仪
器中的 (填序号)。
B、D、E(或F、D)
2H2O22H2O＋O2↑
　　(4)氨气(NH3)是一种密度比空气小，极易溶于水的气体，实验室常用
固体NH4Cl和固体Ca(OH)2加热制得NH3，同时得到氯化钙和水，该反应
的化学方程式为 ，实
验室制取和收集NH3必须选用上述仪器中的 (填序号)。
　　(5)若直接使用如下图所示装置收集O2，O2由 口进入；若在装
置中充满水，则O2应由 口进入(填编号)。
B、C、E、H
A
B
2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑
　　解题思路 (1)根据常用仪器名称和用途可知ABDH仪器分别是：烧
杯、试管、长颈漏斗、酒精灯。(2)高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸
钾、二氧化锰和氧气，方程式是2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑，
实验时需用试管装药品，铁架台固定试管，加热要用酒精灯，排水法收
集还需要集气瓶和水槽。(3)过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下生成
水和氧气，方程式是2H2O22H2O＋O2↑，实验时用试管或锥形瓶
装药品，要随时添加过氧化氢，还需选择长颈漏斗，一般制取少量氧气
用试管，制取较多氧气用锥形瓶。
(4)NH4Cl和固体Ca(OH)2加热制得NH3，同时得到氯化钙和水，反应的方
程式是2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，配平时以氯化铵
中的氯原子为起点进行配平，再配平氮原子、氧原子，最后配平氢原
子；实验时用试管装药品，铁架台固定，酒精灯加热，氨气能溶于水，
不能用排水法收集，故不选水槽。(5)氧气的密度比空气大，所以用向上
排空气法收集时，要从长导管进入，便于排尽空气，氧气的密度比水
小，所以用排水法收集时要从短导管进入，长导管排水，更易排尽。
　　故答案为：(1)烧杯　试管　长颈漏斗　酒精灯　(2)B、C、E、G、
H　2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑　(3)2H2O22H2O＋O2↑　
B、D、E(或F、D)
(4)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑　B、C、E、H　
(5)A　B

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