第06讲 二氧化碳的性质和用途-2024年暑假新九年级化学自学预习精品讲义（沪教版）

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2024年暑假新九年级化学自学预习精品讲义

第06讲 二氧化碳的性质和用途

【学习目标】

1．认识CO2的主要物理性质和化学性质及其用途；

2．理解化合反应和分解反应的概念和特点；

3．懂得设计实验来验证物质性质的方法；

4．学会对实验现象进行分析并得出结论的方法。

【重点】二氧化碳的主要性质

【难点】二氧化碳与水的反应；二氧化碳与澄清石灰水反应。

一、二氧化碳物理性质

物理性质：无色、无味的气体，能溶于水，在一定压强和低温条件下变成白色块状或片状固体，称为干冰（用途制冷剂、人工降雨、食物储运、制造舞台烟雾效果）。

二．二氧化碳的化学性质

① 与水反应：原理：CO₂+H₂O=H₂CO₃。生成的碳酸可以使紫色石蕊试液变红，不是二氧化碳使石蕊变红的。

② 与石灰水反应：原理：Ca（OH）₂+CO₂ =CaCO₃↓+H₂O。现象：石灰水变浑浊；用途：检验二氧化碳的存在。

③ 不燃烧、不支持燃烧（用途灭火）

三、二氧化碳的用途

1．二氧化碳气体：肥料、制汽水、温室气体

打开瓶盖，瓶内压强减小，CO₂溶解度随压强减小而减小，所以CO₂逸出。

2．二氧化碳液体：灭火

原因：不燃烧也不支持燃烧，密度比空气大

3．二氧化碳固体（干冰）：人工降雨、舞台云雾、制冷剂

原理：干冰升华吸热，温度降低使空气中的水蒸气凝结成小水滴

四、化学反应的基本类型

1．化合反应：由2种或2种以上物质生成一种新物质的反应。

表达式：A+B+……..=M        特点：多变一

2．分解反应：由一种物质生成2种或2种以上的反应。

五、二氧化碳的重要性质实验综合

（1）向收集满二氧化碳的软塑料瓶中加入适量水，密封振荡，观察现象（如图A）。

现象：软塑料瓶变瘪。

结论：二氧化碳能溶于水。

（2）将二氧化碳气体倒入放有燃着的蜡烛的烧杯中，观察现象（如图B）。

现象：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭。

结论：二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧（化学性质），二氧化碳的密度比空气大（物理性质）。

（3）将汽水中的二氧化碳通入滴有紫色石蕊溶液的水中，观察现象（如图C）。

现象：紫色石蕊溶液变  红  。

结论：二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红。

（4）加热滴有紫色石蕊溶液的碳酸溶液，观察现象（如图D）。

现象：溶液由 红 色变为  紫 色。

结论：碳酸很不稳定，容易分解。

（5）将二氧化碳气体通入澄清石灰水中，观察现象（如图E）。

现象： 澄清石灰水变浑浊。

结论：二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水。

1．固态的二氧化碳又称“干冰”，常压下当温度高于-78℃时干冰开始升华，可用于疫苗等特殊药品的低温运输。下列说法正确的是（　　）

A．干冰的升华性是其物理性质

B．未使用的干冰可保存在冰箱里

C．干冰和二氧化碳气体的化学性质不同

D．低温环境下的干冰分子是静止不动的

2．如下图所示：若关闭Ⅱ阀打开I阀，紫色小花（用石蕊溶液染成）变红；若关闭I阀打开Ⅱ阀，紫色小花不变红。则甲瓶中所盛的试剂可能是：①浓H₂SO4；②浓NaOH溶液；③饱和NaCl溶液（　　）

A．①          B．②          C．①②          D．①③

3．如图所示，在乙瓶中放入用石蕊溶液染成紫色的干燥纸花，从甲瓶左端缓缓地持续通入混合气体X，下表中的物质及现象对应关系不正确的是（　　）

A．A          B．B          C．C          D．D

4．下列是某兴趣小组制取、收集并检验CO2的有关实验操作，其中错误的是（　　）

A．甲图中推动注射器时，长颈漏斗下端冒气泡，说明气密性良好

B．乙图中长颈漏斗下端要伸入液面下，是为了防止气体逸出

C．丙图装置可以测量CO₂的体积，植物油是为了防止CO₂气体溶于水

D．丁图中为了检验CO₂，滴入的试剂为澄清石灰水

5．用如图实验验证CO₂的性质。

（1）观察到短蜡烛熄灭后，关闭K，片刻后长蜡烛熄灭，由此得到的结论是_______。

（2）观察到纸花变红，由此并不能得出“CO₂能与水发生化学反应”的结论，理由是_______。

6．（2022-2023安徽六安市金寨县上学期期末）我国科研团队发现“嫦娥五号”取回的月壤中含催化活性物质，它们能实现水、二氧化碳的高效转化。该团队提出利用月壤实现月球生存的设想：

（1）环节①分离水后的气体含有CO₂、N₂和_____________（填一种即可）等。

（2）环节③利用月球夜间低温（约-173℃），将二氧化碳凝结分离，为检验分离后的气体中是否还含有二氧化碳，可将气体样品通入_____________（填试剂名称）。

（3）环节④将二氧化碳和氢气转化为甲烷和水。该反应的化学方程式为_____________。

（4）该设想有利于实现月球基地中_____________（填一种即可）等元素的循环使用。

7．二氧化硫是引起酸雨的重要原因。某研究性学习小组的同学认为“保护环境，人人有责”，他们在课外活动时对“二氧化硫能否与水反应生成酸”进行了实验探究。请你参与他们的探究活动，并回答有关问题。

【查阅资料】常温下二氧化硫是一种无色气体，易溶于水

【假设】二氧化硫能与水反应生成酸

【设计实验】

（1）小华同学将二氧化硫气体通入紫色石蕊试液中，观察溶液颜色的变化。他认为，若紫色石蕊试液变___________色，则证明假设成立。

（2）小明同学认为小华同学的实验方案不严密。小明同学用紫色石蕊试液将白色滤纸染成紫色，干燥后做成三朵紫色的小花，然后按图示进行实验，在A、B、C中分别观察到变色和不变色的两种现象。

小明同学认为，若___________和___________（填序号）中的紫色小花变成红色，则证明假设成立。

【反思交流】

（3）小夏同学对小明同学的实验方案提出了质疑，他认为上述实验还不足以证明“二氧化硫和水反应生成了酸”，其理由是___________。三位同学讨论后补充了一个实验，使探究活动获得了成功，你认为这个实验的操作是：___________，现象是：___________。

【结论】通过上述实验得出，二氧化硫能与水反应生成酸。

【拓展延伸】

（4）已知二氧化硫的化学性质与二氧化碳的相似，则将二氧化硫通入澄清的石灰水中可观察到的现象是：___________，写出对应的化学反应方程式：___________。

8．某化学兴趣小组用如图所示的装置做有关二氧化碳气体的性质实验，请回答下列问题：

（1）甲同学将收集满二氧化碳气体的试管倒插入紫色石蕊溶液中（见装置A），并轻轻振荡试管。

①产生的现象是　　               　　               　　；

②反应的文字表达式是　               　。

（2）乙同学挤压装置B中滴管的胶头，使其中的澄清石灰水滴入烧瓶，并轻轻振荡，系在导气管一端的气球慢慢胀大，产生这一现象的原因是　　             　　。

1．自然界中碳循环、氧循环如图，下列说法正确的是（    ）

A．植物呼吸作用放出氧气

B．化石燃料燃烧会大幅降低大气中氧气含量

C．植物光合作用可以将大气中CO₂全部吸收

D．碳、氧循环失衡会导致人类生存环境恶化

2．物质的性质决定用途。下列物质的用途中利用其化学性质的是

A．氧气用于气焊   B．干冰用于人工降雨   C．铜用于制导线   D．活性炭用于除冰箱异味

3．归纳与比较是化学学习的主要方法。关于CO₂与CO的知识总结错误的是（   ）

A．构成：一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子

B．性质：通常情况下，CO₂不支持燃烧；CO支持燃烧

C．用途：固体CO₂可用于人工降雨；CO可作燃料

D．危害：CO₂无毒：CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒

4．化学是一门以实验为基础的学科。下列实验操作正确的是（    ）

A．称取氢氧化钠固体      B．检验CO₂      C．点燃酒精灯      D．滴加液体

5．如图是自然界中碳、氧循环简图（X为H₂CO₃，Y为C₆H₁₂O₆）。下列说法不正确的是

A．图一中的转化1是酸雨形成的主要原因

B．图二中可实现有机物与无机物的相互转化

C．绿色植物通过光合作用，将太阳能转化成化学能

D．碳循环和氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定

6．用如图装置进行实验，向瓶中依次加入Na₂CO₃和稀硫酸，塞紧胶塞。

（1）瓶中发生反应的化学方程式为_______________。

（2）观察到干纸花不变色，湿纸花变红。湿纸花变红的原因是_______________。

7．化学兴趣班的同学准备分组进行气体的制取与性质的探究实验，实验员准备了以下仅器，同学们根据所学知识完成下列题目。

（1）请写出上图中对应字母编号为e的仪器名称_______。

（2）甲小组的同学准备利用过氧化氢溶液制得较多量的氧气，同时便于添加液体试剂，应选择上图中的_______（选填字母编号） 来组成发生装置。生成氧气的化学方程式为_______。

（3）乙小组的同学利用甲小组组装的发生装置制得了二氧化碳气体。并将气体从图a端通人以探究二氧化碳的性质，其中1、4为湿润的石蕊棉球，2、3为干燥的石蕊棉球。同学们观察到2、3棉球不变色，1、4棉球变红，且4棉球先变红，根据实验现象可得出二氧化碳的物理性质是_______，二氧化碳的化学性质是（用化学方程式表示）_______。

8．根据下列实验装置图，回答有关问题：

 （1）二氧化碳溶于水形成碳酸，用装置F检验其酸性时的现象是 ____________________，图中标有①的仪器名称是 __________。

（2）将产生的二氧化碳通入图二装置，观察到试纸Ⅰ不变色而试纸Ⅱ变红，饱和澄清石灰水变浑浊，据玻璃管中的现象可知二氧化碳的化学性质是_______；若试管中导管口有连续均匀的气泡冒出，但饱和澄清石灰水未变浑浊的原因是______。

（3）乙小组的同学利用甲小组组装的发生装置制得了二氧化碳气体。并将气体从图a端通人以探究二氧化碳的性质，其中1、4为湿润的石蕊棉球，2、3为干燥的石蕊棉球。同学们观察到2、3棉球不变色，1、4棉球变红，且4棉球先变红，根据实验现象可得出二氧化碳的物理性质是___________________，二氧化碳的化学性质是（用文字表达式表示）_________________________。

（4）实验二，A烧杯中蜡烛一段时间后熄灭，灭火的原理是_____。

实验三，A和B的软塑料瓶体积相同且充满CO₂，将A瓶盖打开，加入体积约为塑料瓶容积1/3的蒸馏水，旋紧瓶盖后充分振荡；向B中注入等体积的蒸馏水，充分振荡，观察到A瓶的实验现象是____，B瓶无明显变化，其原因是_____。

9．海洋封存是实现“碳中和”的途径之一，其原理是利用CO₂在水等溶剂中的溶解性来吸收CO₂。某小组开展如下探究。

【活动一】探究CO₂在水和食盐水（模拟海水）中的溶解情况

相同条件下，该小组分别用排水法、排食盐水法收集CO₂（如图1），待收集100mLCO₂后，移出导管，每隔一段时间观察并记录量筒内CO₂体积。重复实验，所测数据平均值如下表：

（1）图1发生装置中反应的化学方程式为______，反应类型是______。

（2）由上表数据分析：

①能用排水法收集CO₂的理由是______。

②相同条件下，等体积水和食盐水吸收CO₂更多的是______（填“水”或“食盐水”）。

（3）海洋封存CO₂可能带来的危害是______（写出1点即可）。

【活动二】探究植物油隔离对CO₂在水中溶解情况的影响

（4）小方设计并完成以下对照实验：用两个量筒分别收集100mLCO₂倒置于水槽中，向其中一个量筒内注入少量植物油，使CO₂与水被植物油隔开（CO₂与植物油不反应），测得量筒内CO₂体积随时问变化曲线如图2。分析该图可得出的结论是______。

【活动三】深度探究【活动二】中CO₂的溶解情况

（5）①小松用图3表示无植物油隔离时，量筒内气体中存在的CO₂分子的微观示意图。请参照图3的表示方式，在图4方框中画出有植物油隔离时，量筒内植物油和水中存在的分子的微观示意图______（植物油分子用表示）。

②为检验有植物油隔离时CO₂是否会进入水中，请设计实验方案：______。

…………

参考答案

基础与提升

1．A

【解析】

A、物理性质是不需要发生化学变化就表现出来的性质，干冰升华是物理变化，所以干冰的升华性是其物理性质。A正确；

B、干冰一定要储存在专用 的冷冻箱里，这样干冰可保存5-10天。保存期过后干冰开始结成冰团甚至气化，使用效果将明显降低。B不正确；

C、干冰即固态二氧化碳，干冰和二氧化碳气体分子构成相同，化学性质相同。C不正确；

D、分子在永不停息的做无规则运动，所以低温环境下的干冰分子也是不断运动的。D不正确。

综上所述：选择A。

2．C

【解析】

①浓硫酸具有吸水性，二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红，但二氧化碳不能使紫色石蕊便红，符合题意；

②氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，二氧化碳被除去，则紫色石蕊不变色，符合题意；

③若为饱和氯化钠，则二氧化碳无法被除去，进入乙中仍为潮湿的二氧化碳，紫色石蕊变红，不符合题意。

…………