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第8讲 二氧化碳的性质和制取
知识要点：1.二氧化碳的主要性质与用途。
2.制取二氧化碳的实验原理。
3.实验室制取二氧化碳的发生装置、收集方法及实验的主要步骤。
思维导图：

一、二氧化碳的性质与用途
1.二氧化碳的物理性质。
在通常状态下，二氧化碳是一种无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水，固体二氧化碳叫干冰。
2.二氧化碳的化学性质。
（1）一般情况下，CO2不能燃烧，不支持燃烧，也不能供给呼吸。
（2）二氧化碳与水反应生成碳酸，CO2+H2OH2CO3，碳酸能使蓝色石蕊试纸变为红色，不能说二氧化碳使蓝色石蕊试纸变为红色；碳酸不稳定，易分解，H2CO3H2O+CO2↑。
（3）二氧化碳的特性：能使澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为Ca（OH）2+CO2
CaCO3↓+H2O（用来检验CO2的存在）。
（4）CO2与NaOH反应：一般用NaOH溶液来吸收CO2，反应的化学方程式为2NaOH+CO2Na2CO3+H2O。
3.二氧化碳在空气中虽然含量不多，但用途较广：（1）作为气体肥料；（2）作为工业原料、食品原料，用于制纯碱、尿素和碳酸饮料；（3）用于灭火；（4）干冰用于人工降雨，作制冷剂。
二、二氧化碳的实验室制取及检验方法
1.原料：石灰石（或大理石）和稀盐酸。
2.原理：CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。
3.装置（如图所示）。
4.收集及验满：用向上排空气法收集CO2；将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明CO2已收集满；收集满后盖上毛玻璃片，正放在桌面上。
5.二氧化碳的检验：可将被检验气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则证明被检验的气体是二氧化碳，否则不是二氧化碳。
难点解析：（1）CO2实验室制法的原料只能选用石灰石（或大理石）和稀盐酸，不能选用浓盐酸，因为浓盐酸有挥发性，易导致收集的二氧化碳不纯；不能选用稀硫酸，因为稀硫酸与石灰石反应生成的CaSO4微溶于水，覆盖在石灰石的表面，会阻碍反应的进一步进行。 （2）收集CO2一般不能用排水法，因为CO2能溶于水，通常用向上排空气法收集。（3）区别二氧化碳的验满与检验：验满时利用二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧的化学性质，将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明CO2已收集满；检验二氧化碳不能使用燃着的木条，因为可以使燃着的木条熄灭的、不能燃烧也不支持燃烧的气体种类很多，不一定是二氧化碳，故需将二氧化碳通入澄清石灰水中，利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的化学性质进行检验。

知识点一：二氧化碳的性质与用途
　小乐对教材中探究二氧化碳性质的相关实验装置进行了如图所示的改进。当小乐通入CO2一段时间后，下列现象及结论中错误的是 （　　）
A.试管①内溶液的颜色变为红色，证明CO2呈酸性
B.试管②内溶液变浑浊，证明CO2能与澄清石灰水反应
C.烧杯③中下面的蜡烛先熄灭，证明CO2的密度比空气大
D.烧杯③中的蜡烛熄灭，证明CO2不可燃也不助燃
　二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，可使紫色石蕊试液变为红色；二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊；二氧化碳的密度比空气大，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，据此进行分析。
　二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，可使紫色石蕊试液变为红色，试管①内溶液的颜色变为红色，说明有酸性物质产生，不能证明CO2呈酸性；二氧化碳与氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙，试管②内溶液变浑浊，证明CO2能与澄清石灰水反应；烧杯③中下面的蜡烛先熄灭，证明CO2的密度比空气大；烧杯③中的蜡烛熄灭，证明CO2不可燃也不助燃。
　A
　掌握二氧化碳的物理性质、化学性质是解题的关键。
　【北京】用如图所示的实验研究CO2的性质。
（1）可证明CO2能与水反应的现象是　纸花1和纸花3变红，而纸花2不变色　，可证明CO2的密度比空气大的现象是　纸花3比纸花1先变红　。
（2）燃着的木条熄灭，由此可得出结论：CO2具有的性质是　不能燃烧、不支持燃烧　。
知识点二：二氧化碳的制取
　如图所示为常见气体的制取和收集装置，请回答问题：
（1）图中可以制取氧气的发生装置有　　　　，装置A和装置C相比，装置C的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）实验室制取二氧化碳的反应的化学方程式为　　 　　。
（3）用装置G收集二氧化碳时，与发生装置连接的导管口为　　　　（填“a”或“b”），验证已收集满的方法和现象为　　 　　。
　实验室制取气体的装置包括发生装置和收集装置，发生装置只由反应物的状态和反应条件决定，收集装置须考虑生成气体的物理性质（如溶解性、密度大小）。
　（1）图中可以制取氧气的发生装置有A、B、C，装置A和装置C相比，装置C的优点是便于控制化学反应速率，节约试剂。（2）实验室制取二氧化碳的化学方程式为CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O。（3）用装置G收集二氧化碳时，由于二氧化碳的密度比空气大，所以与发生装置连接的导管口为b。验证已收集满的方法和现象为将点燃的木条靠近导管口a，木条熄灭。
　（1）A、B、C　便于控制化学反应速率，节约试剂　（2）CaCO3+2HCl
CaCl2+CO2↑+H2O　（3）b　将点燃的木条靠近导管口a，木条熄灭
　掌握气体制取装置的选择依据、反应原理及气体的性质等是解题的关键。
　小王对“实验室制取CO2时，选用石灰石（或大理石）和稀盐酸为原料，一般不选用稀硫酸”这一句话产生了疑惑。于是提出了问题：实验室制取CO2在何种情况下可使用稀硫酸？
（1）一般不能使用石灰石与稀硫酸制取二氧化碳的原因是　生成的硫酸钙微溶于水，会附着在石灰石的表面，阻止反应的进一步进行　。
（2）组装如图甲所示的实验装置并检查气密性后，取一定浓度（适当）的稀盐酸、稀硫酸分别在图甲所示装置中与等质量的CaCO3粉末反应，装置B、C的作用是测量CO2的体积，装置B中的液体应该具有　不溶解二氧化碳也不与二氧化碳反应　的性质。
（3）在相同条件下测得（2）中实验产生的CO2体积（V）与反应时间（t）的关系如图乙所示。实验结果：0~300 s内，反应Ⅰ比反应Ⅱ生成CO2的速率　大　（填“大”或“小”），但差距不大。
（4）根据实验结果得出结论：实验室可用稀硫酸和碳酸钙粉末反应制取二氧化碳。
知识点三：二氧化碳制取的实验创新
　为了提高大棚蔬菜的种植产量，给大棚补充“气肥（二氧化碳）”是一种常用的方法。兴趣小组设计了一个二氧化碳发生器示意图（如图所示）。在贮酸桶里可添加稀盐酸，①号桶中间有多孔塑料板，多孔塑料板上存放块状石灰石。当棚内二氧化碳的浓度低于设定值时，打开阀门A和阀门B，将稀盐酸注入①号桶，直到浸没块状石灰石，再关闭阀门A。反应生成的二氧化碳通过管道到达大棚顶部，再排放到棚内。稀盐酸和石灰石反应的化学方程式为2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2↑。
（1）二氧化碳发生器把反应生成的二氧化碳送到大棚顶部再排放的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）若100 g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸完全反应，则理论上可以生成多少克二氧化碳？请写出计算过程。
（3）当棚内二氧化碳浓度上升到一定值，需要停止反应时，只需要关闭阀门B，一段时间后，反应就会停止。请结合图示简要说明该装置控制反应停止的原理：　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
　（1）根据二氧化碳的密度比空气大来分析。（2）根据稀盐酸中溶质的质量，结合化学方程式来计算。（3）根据关闭阀门B，生成的二氧化碳无法导出，导致①号桶内的气压增大，将稀盐酸压入②号桶来分析。
　（1）二氧化碳的密度比空气大，从顶部排放能更好地与植物接触
（2）100 g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸中溶质的质量为100 g×7.3%=7.3 g。
设理论上可以生成二氧化碳的质量为x。
2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2↑
73　　　 44
7.3 g　　 x
=，解得x=4.4 g。
（3）关闭阀门B，生成的二氧化碳无法导出，导致①号桶内的气压增大，将稀盐酸压入②号桶，反应物脱离接触，反应停止
　理解图示实验装置的工作原理是解题的关键，再结合二氧化碳的性质和化学方程式的计算即可解题。
　拓展性学习小组的同学在制取CO2的实验中进行了以下拓展探究：Ⅰ.把用m g石灰石和盐酸反应产生的大量气体通入少量的澄清石灰水中，未见澄清石灰水变浑浊，说明制得的CO2中含有较多的杂质气体。Ⅱ.往装有m g石灰石的锥形瓶中加入稀硫酸，发现开始时虽有气泡产生，但随后停止产生气泡。Ⅲ.往装有m g石灰石粉末的锥形瓶中加入等量的稀硫酸，发现持续产生气泡，直至反应结束。
（1）实验Ⅱ与实验Ⅰ的变量是　酸的种类　。
同学们查阅资料后得知：硫酸钙在水中微溶，但能溶于铵盐溶液，所以稀硫酸和石灰石反应生成的硫酸钙会阻碍反应的进一步进行，为了进一步探究石灰石与稀硫酸的反应，创新设计了如图所示的装置，成功制取了大量的CO2。
（2）原理分析：当稀硫酸和石灰石反应时，在稀硫酸中加入氯化铵溶液并对溶液进行加热，其目的是　增强硫酸钙的溶解能力　。
（3）创新实验是为了达到更好的实验效果，按如图所示的方法，你认为相比于用石灰石和盐酸反应，该实验的优点是　收集的二氧化碳比较纯净　。

　某兴趣小组利用气压传感器对二氧化碳的性质进行了再探究。实验步骤如下：①图甲所示装置的气密性良好，三只250 mL的烧瓶内收集满CO2气体，三个注射器内各装有85 mL的液体（分别是水、饱和石灰水、40%的氢氧化钠浓溶液），连接好装置和气压传感器。②三名同学同时迅速将注射器内的液体注入各自的烧瓶中，关闭活塞。③一段时间后，同时振荡烧瓶。观察气压传感器实时传回烧瓶内气压变化的情况，如图乙所示（曲线1、曲线2、曲线3对应注入的液体分别为水、饱和石灰水、40%的氢氧化钠浓溶液）。
（1）曲线1中CD段气压急速减小的原因是步骤③中“振荡烧瓶”这一操作加快了　　　　　　　　　　　　。
（2）在不改变装置和试剂的情况下，进一步降低E点的方法是　　 　　。
（3）对比曲线2与曲线3，说明等量的饱和石灰水吸收二氧化碳的量　　　　（填“大于”或“小于”）40%的氢氧化钠浓溶液吸收二氧化碳的量。
（4）对比曲线1、曲线2、曲线3，不能得出的结论是　　　　（填序号）。
①CO2能与水发生反应　②CO2能与NaOH溶液发生反应　③吸收CO2用NaOH浓溶液较合适
　二氧化碳的溶解度随着温度的降低而增大，二氧化碳能溶于水，二氧化碳能和水反应生成碳酸，二氧化碳能和氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和水，二氧化碳能和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水。
　（1）曲线1中CD段气压急速减小的原因是步骤③中“振荡烧瓶”这一操作加快了二氧化碳的溶解。（2）在不改变装置和试剂的情况下，进一步降低E点的方法是把烧瓶浸在冷水（低于室温）中，因为二氧化碳的溶解度随着温度的降低而增大。（3）对比曲线2与曲线3，说明等量的饱和石灰水吸收二氧化碳的量小于40%的氢氧化钠浓溶液吸收二氧化碳的量。（4）①不能判断CO2是否能与水发生反应，因为二氧化碳能溶于水；②加入氢氧化钠溶液后二氧化碳的含量急速减少，气压减小得很明显，说明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生反应；对比曲线2与曲线3可知，吸收CO2用NaOH浓溶液较合适。
　（1）二氧化碳的溶解　（2）把烧瓶浸在冷水（低于室温）中　（3）小于　
（4）①
　善于从图像中获得有用的信息，善于通过现象分析得出结论。

1.下列是CO2的几种用途，其中既利用了它的物理性质又利用了它的化学性质的是 （　D　）
A.人工降雨 B.植物的光合作用
C.制纯碱、化肥 D.灭火器灭火
2.【舟山】一瓶存放较长时间的石灰水，瓶内壁附有一层白膜，下列有关说法中错误的是 （　A　）
A.白膜都是氢氧化钙　　 B.白膜的形成与二氧化碳有关
C.白膜可用盐酸除去　　 D.试剂使用后应及时盖上瓶塞
3.下列关于二氧化碳的说法中不正确的是 （　B　）
A.二氧化碳能溶于水，可用于生产碳酸饮料
B.二氧化碳含量过高会对人体造成危害，因为二氧化碳有毒
C.利用干冰可以进行人工降雨
D.固体二氧化碳升华吸热，可用于制造舞台烟雾
4.下列分别是CO2的制取、收集、验满以及检验装置，其中能达到实验目的的是 （　D　）
A.制取C B.收集C
C.CO2的验满 D.CO2的检验
5.实验室制取CO2有以下六步：①检查装置的气密性；②按要求装配好仪器；③向长颈漏斗中加入稀盐酸；④向锥形瓶中加入石灰石；⑤收集；⑥验满。正确的操作顺序是 （　B　）
A.①②③④⑤⑥　 B.②①④③⑤⑥　　
C.①④②③⑤⑥　　 D.②③④①⑤⑥
6.下列制取CO2的发生装置中能随时控制气体产生与停止的是 （　C　）
A.①②③④⑤ B.①②③⑤ C.①②③ D.①③⑤
7.科学兴趣小组的同学用如图所示的装置验证二氧化碳的性质（省略仪器的固定装置）。
（1）实验开始后，关闭K3，打开K1、K2。装置左侧通入CO2，一段时间后A中纸花变红，其原因为　CO2+H2OH2CO3　（用化学方程式解释）。同时B中短蜡烛熄灭，关闭K2，片刻后长蜡烛也熄灭，说明CO2具有的性质是　密度比空气大，不能燃烧，也不支持燃烧　。
（2）关闭K1、K4，打开K3，观察到D中的现象是　澄清石灰水无变化　，一段时间后再打开K4，观察到D中的现象是　澄清石灰水变浑浊　。
8.利用数据传感技术可以形象地比较不同形状的碳酸钙与稀盐酸反应的速率。如图甲所示，某同学分别倾斜锥形瓶，使试管内的稀盐酸流入瓶中与碳酸钙发生反应，测得瓶内气压随时间的变化如图乙所示。
（1）图乙中曲线　②　（填序号）表示块状碳酸钙与稀盐酸反应。
（2）对比分析图乙中的　c、d　（填字母）点可知，气压相同时，碳酸钙粉末与稀盐酸反应速率更快。
（3）某同学判断碳酸钙粉末产生的CO2质量多，你认为正确与否？并说明理由。　不正确；反应物的形状只影响反应的快慢，反应物的质量相同，产生CO2的质量也相同　。

9.超临界CO2流体是一种具有和水相似、能阻燃、溶解能力强的溶剂，被誉为“绿色环保溶剂”。下列说法中正确的是 （　B　）
①超临界CO2流体性质特殊，因此它与干冰的化学组成不同 ②CO2是自然界中存在的物质，它参与自然界中的碳循环 ③超临界CO2流体是一种特殊的物质，容易燃烧 ④超临界CO2流体可代替许多有害、有毒、易燃的溶剂
A.①② B.②④ C.①③ D.①②③④
10.某研究性学习小组选择合适的试剂和如图所示的装置，既可制取气体，又可验证物质的性质。下列说法中错误的是 （　B　）
A.在实验室里，装置Ⅰ可用作大理石和稀盐酸制取二氧化碳的发生装置
B.当打开K1、关闭K2时，装置Ⅱ可用于向上排空气法收集CO2
C.当打开K2、关闭K1时，装置Ⅲ可用于检验生成的气体是否为CO2
D.当打开K1、关闭K2时，在装置Ⅱ中装满水，可用于收集氧气
【解析】在实验室里，装置Ⅰ适用于固液不加热的反应，其中分液漏斗可以控制滴加液体试剂的速率，因此可用此装置作大理石和稀盐酸制取二氧化碳的发生装置；二氧化碳的密度比空气大，所以当打开K1、关闭K2时，装置Ⅱ不可以用于向上排空气法收集CO2；若小试管内盛有澄清石灰水，当打开K2、关闭K1时，装置Ⅲ可用于检验生成的气体是否为CO2；氧气不易溶于水，所以当打开K1、关闭K2时，在装置Ⅱ中装满水，可用于收集氧气。
11.如图所示为实验室制取、收集、干燥、存放气体的装置图，下列有关说法中错误的是 （　B　）
A.实验室用过氧化氢溶液制取氧气、用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳均可使用装置②
B.实验室收集氧气和二氧化碳均可使用装置③，气体从导管b进入
C.实验室干燥氧气和二氧化碳均可使用装置④，气体从导管a进入
D.实验室收集的氧气和二氧化碳均可按装置⑤所示临时存放
12.【舟山】如图所示，小舟制作了一个简易泡沫灭火器，为增加泡沫量，添加了少量不参与反应的发泡剂。
（1）使用灭火器时，只需将装置倒置，浓盐酸与碳酸钠反应后喷出大量含有CO2的泡沫，当泡沫“黏附”在燃烧物表面后，起到隔绝　氧气　的作用，即可灭火。选用CO2作为灭火气体是因为该气体具有的性质是　不能燃烧、不支持燃烧、密度比空气大　。
（2）制作成本也是需考虑的重要指标。将含有10.6 g溶质的饱和碳酸钠溶液装入吸滤瓶，理论上需要溶质质量分数为36.5%的浓盐酸多少克，才能恰好完全反应？（已知Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑）
【答案】（2）设理论上需要溶质质量分数为36.5%的浓盐酸的质量为x。
Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑
106 73
10.6 g　 36.5%×x
，解得x=20 g。

13.实验室制备并收集二氧化碳，按下表进行实验，取等质量的同种大理石加入足量酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳的体积随时间变化的曲线如图所示。下列说法中错误的是 （　C　）
实验编号 试剂
Ⅰ 块状大理石、10%的硫酸
Ⅱ 块状大理石、7%的盐酸
Ⅲ 大理石粉末、7%的盐酸
A.实验Ⅲ对应的变化曲线为甲
B.实验Ⅱ、Ⅲ对比，说明影响反应速率的因素是固体的颗粒大小
C.实验Ⅰ、Ⅱ对比，说明影响反应速率的因素是酸的浓度
D.实验Ⅱ、Ⅲ完全反应后，产生二氧化碳的质量是相等的
【解析】大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，且大理石是粉末状时，反应速率最快，所以实验Ⅲ对应的变化曲线为甲；实验Ⅱ和Ⅲ中选择的酸都是7%的盐酸，实验Ⅱ中是块状大理石，实验Ⅲ中是大理石粉末，实验Ⅱ、Ⅲ对比，说明影响反应速率的因素是固体的颗粒大小；实验Ⅰ、Ⅱ中所用酸的种类不同，没有可比性；由题图可知，实验Ⅱ、Ⅲ完全反应后，产生二氧化碳的质量是相等的。
14.实验室制取二氧化碳时，选择合适溶质质量分数的盐酸有利于减少盐酸浪费。小明分别取400 g溶质质量分数为7.3%、14.6%、21.9%的盐酸与足量的石灰石反应，进行A、B、C三组实验，产生二氧化碳的速率与时间的关系如图所示，算得盐酸的利用率如下表所示（盐酸的利用率是指收集到的气体体积理论上所需要的盐酸量与实际消耗的盐酸量的比值）。
组别 A B C
盐酸的溶质质量分数 7.3% 14.6% 21.9%
盐酸的利用率 82.5% 81.5% 72.1%
（1）小明在实验过程中发现，发生装置中的锥形瓶外壁发烫。推测图中C组在5~10 min时反应快速变慢的主要原因是　盐酸的溶质质量分数越大，越容易挥发；温度升高，加快盐酸挥发；反应速率越大，消耗的盐酸越多；上述结果引起盐酸的溶质质量分数快速减小，故反应快速变慢　。
（2）小明用400 g盐酸进行A组实验，可收集到二氧化碳气体约多少升？（常温常压下二氧化碳的密度约为2 g/L）
【答案】（2）参加反应的HCl的质量m=400 g×7.3%×82.5%=24.09 g。
设生成二氧化碳的质量为x。
2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2↑
73　 44
24.09 g　 x
=7.26 L。
（3）实验中，小明想在10 min内制取10 L二氧化碳气体，综合考虑各种因素，选用哪组溶质质量分数的盐酸更合适？并说明理由。　选B组；由题图可知，B组前10 min反应速率适中，盐酸的利用率较高，每分钟产生二氧化碳的体积大于1 L，能满足10 min内收集10 L二氧化碳　。第8讲 二氧化碳的性质和制取
知识要点：1.二氧化碳的主要性质与用途。
2.制取二氧化碳的实验原理。
3.实验室制取二氧化碳的发生装置、收集方法及实验的主要步骤。
思维导图：

一、二氧化碳的性质与用途
1.二氧化碳的物理性质。
在通常状态下，二氧化碳是一种无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水，固体二氧化碳叫干冰。
2.二氧化碳的化学性质。
（1）一般情况下，CO2不能燃烧，不支持燃烧，也不能供给呼吸。
（2）二氧化碳与水反应生成碳酸，CO2+H2OH2CO3，碳酸能使蓝色石蕊试纸变为红色，不能说二氧化碳使蓝色石蕊试纸变为红色；碳酸不稳定，易分解，H2CO3H2O+CO2↑。
（3）二氧化碳的特性：能使澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为Ca（OH）2+CO2
CaCO3↓+H2O（用来检验CO2的存在）。
（4）CO2与NaOH反应：一般用NaOH溶液来吸收CO2，反应的化学方程式为2NaOH+CO2Na2CO3+H2O。
3.二氧化碳在空气中虽然含量不多，但用途较广：（1）作为气体肥料；（2）作为工业原料、食品原料，用于制纯碱、尿素和碳酸饮料；（3）用于灭火；（4）干冰用于人工降雨，作制冷剂。
二、二氧化碳的实验室制取及检验方法
1.原料：石灰石（或大理石）和稀盐酸。
2.原理：CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。
3.装置（如图所示）。
4.收集及验满：用向上排空气法收集CO2；将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明CO2已收集满；收集满后盖上毛玻璃片，正放在桌面上。
5.二氧化碳的检验：可将被检验气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则证明被检验的气体是二氧化碳，否则不是二氧化碳。
难点解析：（1）CO2实验室制法的原料只能选用石灰石（或大理石）和稀盐酸，不能选用浓盐酸，因为浓盐酸有挥发性，易导致收集的二氧化碳不纯；不能选用稀硫酸，因为稀硫酸与石灰石反应生成的CaSO4微溶于水，覆盖在石灰石的表面，会阻碍反应的进一步进行。 （2）收集CO2一般不能用排水法，因为CO2能溶于水，通常用向上排空气法收集。（3）区别二氧化碳的验满与检验：验满时利用二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧的化学性质，将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明CO2已收集满；检验二氧化碳不能使用燃着的木条，因为可以使燃着的木条熄灭的、不能燃烧也不支持燃烧的气体种类很多，不一定是二氧化碳，故需将二氧化碳通入澄清石灰水中，利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的化学性质进行检验。

知识点一：二氧化碳的性质与用途
　小乐对教材中探究二氧化碳性质的相关实验装置进行了如图所示的改进。当小乐通入CO2一段时间后，下列现象及结论中错误的是 （　　）
A.试管①内溶液的颜色变为红色，证明CO2呈酸性
B.试管②内溶液变浑浊，证明CO2能与澄清石灰水反应
C.烧杯③中下面的蜡烛先熄灭，证明CO2的密度比空气大
D.烧杯③中的蜡烛熄灭，证明CO2不可燃也不助燃
　【北京】用如图所示的实验研究CO2的性质。
（1）可证明CO2能与水反应的现象是　 　，可证明CO2的密度比空气大的现象是　 　。
（2）燃着的木条熄灭，由此可得出结论：CO2具有的性质是　 　。
知识点二：二氧化碳的制取
　如图所示为常见气体的制取和收集装置，请回答问题：
（1）图中可以制取氧气的发生装置有　　　　，装置A和装置C相比，装置C的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）实验室制取二氧化碳的反应的化学方程式为　　 　　。
（3）用装置G收集二氧化碳时，与发生装置连接的导管口为　　　　（填“a”或“b”），验证已收集满的方法和现象为　　 　　。
　小王对“实验室制取CO2时，选用石灰石（或大理石）和稀盐酸为原料，一般不选用稀硫酸”这一句话产生了疑惑。于是提出了问题：实验室制取CO2在何种情况下可使用稀硫酸？
（1）一般不能使用石灰石与稀硫酸制取二氧化碳的原因是　 　。
（2）组装如图甲所示的实验装置并检查气密性后，取一定浓度（适当）的稀盐酸、稀硫酸分别在图甲所示装置中与等质量的CaCO3粉末反应，装置B、C的作用是测量CO2的体积，装置B中的液体应该具有　 　的性质。
（3）在相同条件下测得（2）中实验产生的CO2体积（V）与反应时间（t）的关系如图乙所示。实验结果：0~300 s内，反应Ⅰ比反应Ⅱ生成CO2的速率　 　（填“大”或“小”），但差距不大。
（4）根据实验结果得出结论：实验室可用稀硫酸和碳酸钙粉末反应制取二氧化碳。
知识点三：二氧化碳制取的实验创新
　为了提高大棚蔬菜的种植产量，给大棚补充“气肥（二氧化碳）”是一种常用的方法。兴趣小组设计了一个二氧化碳发生器示意图（如图所示）。在贮酸桶里可添加稀盐酸，①号桶中间有多孔塑料板，多孔塑料板上存放块状石灰石。当棚内二氧化碳的浓度低于设定值时，打开阀门A和阀门B，将稀盐酸注入①号桶，直到浸没块状石灰石，再关闭阀门A。反应生成的二氧化碳通过管道到达大棚顶部，再排放到棚内。稀盐酸和石灰石反应的化学方程式为2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2↑。
（1）二氧化碳发生器把反应生成的二氧化碳送到大棚顶部再排放的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）若100 g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸完全反应，则理论上可以生成多少克二氧化碳？请写出计算过程。
（3）当棚内二氧化碳浓度上升到一定值，需要停止反应时，只需要关闭阀门B，一段时间后，反应就会停止。请结合图示简要说明该装置控制反应停止的原理：　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
　拓展性学习小组的同学在制取CO2的实验中进行了以下拓展探究：Ⅰ.把用m g石灰石和盐酸反应产生的大量气体通入少量的澄清石灰水中，未见澄清石灰水变浑浊，说明制得的CO2中含有较多的杂质气体。Ⅱ.往装有m g石灰石的锥形瓶中加入稀硫酸，发现开始时虽有气泡产生，但随后停止产生气泡。Ⅲ.往装有m g石灰石粉末的锥形瓶中加入等量的稀硫酸，发现持续产生气泡，直至反应结束。
（1）实验Ⅱ与实验Ⅰ的变量是　 　。
同学们查阅资料后得知：硫酸钙在水中微溶，但能溶于铵盐溶液，所以稀硫酸和石灰石反应生成的硫酸钙会阻碍反应的进一步进行，为了进一步探究石灰石与稀硫酸的反应，创新设计了如图所示的装置，成功制取了大量的CO2。
（2）原理分析：当稀硫酸和石灰石反应时，在稀硫酸中加入氯化铵溶液并对溶液进行加热，其目的是　 　。
（3）创新实验是为了达到更好的实验效果，按如图所示的方法，你认为相比于用石灰石和盐酸反应，该实验的优点是　 　。

　某兴趣小组利用气压传感器对二氧化碳的性质进行了再探究。实验步骤如下：①图甲所示装置的气密性良好，三只250 mL的烧瓶内收集满CO2气体，三个注射器内各装有85 mL的液体（分别是水、饱和石灰水、40%的氢氧化钠浓溶液），连接好装置和气压传感器。②三名同学同时迅速将注射器内的液体注入各自的烧瓶中，关闭活塞。③一段时间后，同时振荡烧瓶。观察气压传感器实时传回烧瓶内气压变化的情况，如图乙所示（曲线1、曲线2、曲线3对应注入的液体分别为水、饱和石灰水、40%的氢氧化钠浓溶液）。
（1）曲线1中CD段气压急速减小的原因是步骤③中“振荡烧瓶”这一操作加快了　　　　　　　　　　　　。
（2）在不改变装置和试剂的情况下，进一步降低E点的方法是　　 　　。
（3）对比曲线2与曲线3，说明等量的饱和石灰水吸收二氧化碳的量　　　　（填“大于”或“小于”）40%的氢氧化钠浓溶液吸收二氧化碳的量。
（4）对比曲线1、曲线2、曲线3，不能得出的结论是　　　　（填序号）。
①CO2能与水发生反应　②CO2能与NaOH溶液发生反应　③吸收CO2用NaOH浓溶液较合适

1.下列是CO2的几种用途，其中既利用了它的物理性质又利用了它的化学性质的是 （　 　）
A.人工降雨 B.植物的光合作用
C.制纯碱、化肥 D.灭火器灭火
2.【舟山】一瓶存放较长时间的石灰水，瓶内壁附有一层白膜，下列有关说法中错误的是 （　 　）
A.白膜都是氢氧化钙　　 B.白膜的形成与二氧化碳有关
C.白膜可用盐酸除去　　 D.试剂使用后应及时盖上瓶塞
3.下列关于二氧化碳的说法中不正确的是 （　 　）
A.二氧化碳能溶于水，可用于生产碳酸饮料
B.二氧化碳含量过高会对人体造成危害，因为二氧化碳有毒
C.利用干冰可以进行人工降雨
D.固体二氧化碳升华吸热，可用于制造舞台烟雾
4.下列分别是CO2的制取、收集、验满以及检验装置，其中能达到实验目的的是 （　 　）
A.制取C B.收集C
C.CO2的验满 D.CO2的检验
5.实验室制取CO2有以下六步：①检查装置的气密性；②按要求装配好仪器；③向长颈漏斗中加入稀盐酸；④向锥形瓶中加入石灰石；⑤收集；⑥验满。正确的操作顺序是 （　 　）
A.①②③④⑤⑥　 B.②①④③⑤⑥　　
C.①④②③⑤⑥　　 D.②③④①⑤⑥
6.下列制取CO2的发生装置中能随时控制气体产生与停止的是 （　 　）
A.①②③④⑤ B.①②③⑤ C.①②③ D.①③⑤
7.科学兴趣小组的同学用如图所示的装置验证二氧化碳的性质（省略仪器的固定装置）。
（1）实验开始后，关闭K3，打开K1、K2。装置左侧通入CO2，一段时间后A中纸花变红，其原因为　 　（用化学方程式解释）。同时B中短蜡烛熄灭，关闭K2，片刻后长蜡烛也熄灭，说明CO2具有的性质是　 　。
（2）关闭K1、K4，打开K3，观察到D中的现象是　 　，一段时间后再打开K4，观察到D中的现象是　 　。
8.利用数据传感技术可以形象地比较不同形状的碳酸钙与稀盐酸反应的速率。如图甲所示，某同学分别倾斜锥形瓶，使试管内的稀盐酸流入瓶中与碳酸钙发生反应，测得瓶内气压随时间的变化如图乙所示。
（1）图乙中曲线　 　（填序号）表示块状碳酸钙与稀盐酸反应。
（2）对比分析图乙中的　 　（填字母）点可知，气压相同时，碳酸钙粉末与稀盐酸反应速率更快。
（3）某同学判断碳酸钙粉末产生的CO2质量多，你认为正确与否？并说明理由。　 　。

9.超临界CO2流体是一种具有和水相似、能阻燃、溶解能力强的溶剂，被誉为“绿色环保溶剂”。下列说法中正确的是 （　 　）
①超临界CO2流体性质特殊，因此它与干冰的化学组成不同 ②CO2是自然界中存在的物质，它参与自然界中的碳循环 ③超临界CO2流体是一种特殊的物质，容易燃烧 ④超临界CO2流体可代替许多有害、有毒、易燃的溶剂
A.①② B.②④ C.①③ D.①②③④
10.某研究性学习小组选择合适的试剂和如图所示的装置，既可制取气体，又可验证物质的性质。下列说法中错误的是 （　 　）
A.在实验室里，装置Ⅰ可用作大理石和稀盐酸制取二氧化碳的发生装置
B.当打开K1、关闭K2时，装置Ⅱ可用于向上排空气法收集CO2
C.当打开K2、关闭K1时，装置Ⅲ可用于检验生成的气体是否为CO2
D.当打开K1、关闭K2时，在装置Ⅱ中装满水，可用于收集氧气

11.如图所示为实验室制取、收集、干燥、存放气体的装置图，下列有关说法中错误的是 （　 　）
A.实验室用过氧化氢溶液制取氧气、用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳均可使用装置②
B.实验室收集氧气和二氧化碳均可使用装置③，气体从导管b进入
C.实验室干燥氧气和二氧化碳均可使用装置④，气体从导管a进入
D.实验室收集的氧气和二氧化碳均可按装置⑤所示临时存放
12.【舟山】如图所示，小舟制作了一个简易泡沫灭火器，为增加泡沫量，添加了少量不参与反应的发泡剂。
（1）使用灭火器时，只需将装置倒置，浓盐酸与碳酸钠反应后喷出大量含有CO2的泡沫，当泡沫“黏附”在燃烧物表面后，起到隔绝　 　的作用，即可灭火。选用CO2作为灭火气体是因为该气体具有的性质是　 　。
（2）制作成本也是需考虑的重要指标。将含有10.6 g溶质的饱和碳酸钠溶液装入吸滤瓶，理论上需要溶质质量分数为36.5%的浓盐酸多少克，才能恰好完全反应？（已知Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑）

13.实验室制备并收集二氧化碳，按下表进行实验，取等质量的同种大理石加入足量酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳的体积随时间变化的曲线如图所示。下列说法中错误的是 （　 　）
实验编号 试剂
Ⅰ 块状大理石、10%的硫酸
Ⅱ 块状大理石、7%的盐酸
Ⅲ 大理石粉末、7%的盐酸
A.实验Ⅲ对应的变化曲线为甲
B.实验Ⅱ、Ⅲ对比，说明影响反应速率的因素是固体的颗粒大小
C.实验Ⅰ、Ⅱ对比，说明影响反应速率的因素是酸的浓度
D.实验Ⅱ、Ⅲ完全反应后，产生二氧化碳的质量是相等的

14.实验室制取二氧化碳时，选择合适溶质质量分数的盐酸有利于减少盐酸浪费。小明分别取400 g溶质质量分数为7.3%、14.6%、21.9%的盐酸与足量的石灰石反应，进行A、B、C三组实验，产生二氧化碳的速率与时间的关系如图所示，算得盐酸的利用率如下表所示（盐酸的利用率是指收集到的气体体积理论上所需要的盐酸量与实际消耗的盐酸量的比值）。
组别 A B C
盐酸的溶质质量分数 7.3% 14.6% 21.9%
盐酸的利用率 82.5% 81.5% 72.1%
（1）小明在实验过程中发现，发生装置中的锥形瓶外壁发烫。推测图中C组在5~10 min时反应快速变慢的主要原因是　 　。
（2）小明用400 g盐酸进行A组实验，可收集到二氧化碳气体约多少升？（常温常压下二氧化碳的密度约为2 g/L）
（3）实验中，小明想在10 min内制取10 L二氧化碳气体，综合考虑各种因素，选用哪组溶质质量分数的盐酸更合适？并说明理由。　 　。

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