第30課時 空氣、氧氣、二氧化碳(二)

第30課時空氣、氧氣、二氧化碳(二)《中考說明》P1493分類一二氧化碳無色、無味、密度比空氣大，所以可用

向上排空氣法收集；能溶于水，所以不能用排水法收集；固體CO2叫干冰，易升華，這個過程要吸收大量熱，所以可用固體CO2制冷?？键c1二氧化碳的主要物理性質(zhì)①CO2與水反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

。碳酸不穩(wěn)定，易分解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

。②CO2與石灰水反應(yīng)，能使澄清的石灰水變

，該反應(yīng)常用于檢驗CO2?；瘜W(xué)方程式為：

。③CO2與NaOH反應(yīng)，一般用

吸收CO2?；瘜W(xué)方程式為：

。④CO2的光合作用，維持空氣中CO2和O2平衡?；瘜W(xué)方程式

?？键c2二氧化碳的主要化學(xué)性質(zhì)CO2+H2O=H2CO3H2CO3=CO2↑+H2O渾濁CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2ONaOHCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O在橫線上寫上這些用途分別利用二氧化碳的哪些性質(zhì)：(1)

二氧化碳參與植

物的光合作用；(2)

干冰升華吸熱；(3)

二氧化碳不能供給呼吸；(4)

二氧化碳密度比空氣大，

不能支持燃燒，也不燃燒?？键c3二氧化碳的用途1.二氧化碳的實驗室制法①反應(yīng)原理：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。②制取裝置實驗室制取二氧化碳的裝置如圖所示。乙裝置中，長頸漏斗應(yīng)伸入液面以下，理由是防止CO2從長頸漏斗處逸散出來

?？键c4二氧化碳的制取③收集及驗滿用向上排空氣法收集；將燃燒的木條放在

集氣瓶口，若木條熄滅，證明CO2已收集滿；收集滿后蓋上玻璃片，正

放在桌面上。2、二氧化碳的工業(yè)制法高溫煅燒石灰石，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

。分類二空氣污染與保護(hù)1.空氣污染物(1)固體：可吸入顆粒物，如

PM2.5。(2)氣體：如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳。注意：二氧化碳不是大氣污染物，是屬于大氣的正常成分?？键c5空氣污染與保護(hù)原因?qū)Σ邷厥倚?yīng)大量使用化石燃料、植被破壞減少化石燃料的使用、開發(fā)新能源、植樹造林酸雨二氧化硫、氮氧化物的排放燃料脫硫、工業(yè)廢氣凈化處理臭氧空洞含氯氟烴物質(zhì)的使用禁止生產(chǎn)和使用含氯氟烴的物質(zhì)2.全球性大氣環(huán)境問題有酸雨、溫室效應(yīng)(加劇)、臭氧空洞。3.如何防治空氣污染(1)減少污染物的排放(2)合理規(guī)劃工業(yè)區(qū)與非工業(yè)區(qū)(3)植樹造林森林對大氣的凈化作用：吸收二氧化硫等有毒氣體；吸收大量煙塵與粉塵；分泌抑殺某些微生物的物質(zhì)4.CO2對環(huán)境的影響(1)溫室效應(yīng)：大氣中的CO2氣體能像溫室的玻璃或塑料薄膜那樣，使地面吸收的太陽光的熱量不易散失，從而使

全球變暖

。適度的“溫室效應(yīng)”能保證地球上的氣溫恒定，適于動植物生存。

(2)其他能產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體有：水蒸氣(H2O)、臭氧(O3)、氧化亞氮(N2O)、甲烷(CH4)、氫氟氯碳化物類、全氟碳化物及六氟化硫等(3)溫室效應(yīng)加劇的危害：導(dǎo)致兩極的冰川融化

，使

海平面上升，淹沒部分沿海城市，使土地沙漠化、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)等。(4)緩解措施：(1)減少減少CO2的排放，如減少使用煤、石油、天然氣等化石燃料，更多地利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉矗?2)增加CO2的消耗，如大力植樹造林，嚴(yán)禁亂砍濫伐森林等。焦點1二氧化碳的物理性質(zhì)例1.消防售貨員告誡人們：住房發(fā)生火災(zāi)時，要用濕毛巾捂住臉部，盡量靠近地面撤離火源。CO2密度比空氣大，靠近地面的地方二氧化碳的濃度會更大，二者有矛盾嗎？難道燃燒產(chǎn)生的CO2密度會小于空氣？

為了證實這一猜測，某同學(xué)設(shè)計用如圖的裝置進(jìn)行探究：在桌面上固定高低不同的二支蠟燭，將其點燃，用以模擬正在燃燒的物質(zhì)，用大燒杯模擬小房間。當(dāng)用燒杯扣住蠟燭后，不一會兒，上部的蠟燭先熄滅了，隨后下部的蠟燭才熄滅。

結(jié)論：燃燒時產(chǎn)生的CO2的密度

空氣(填“大于”、“等于”、“小于”)，這是因為燃燒時產(chǎn)生的CO2的

比空氣高的緣故。小于溫度【對點訓(xùn)練】1.(1)如圖一所示，向右側(cè)紙槽中傾倒二氧化碳?xì)怏w，我認(rèn)為發(fā)生的現(xiàn)象是：向右側(cè)傾斜(2)如圖二所示，燒杯中有高低兩支燃燒的蠟燭，加入適量碳酸鈉和鹽酸，我認(rèn)為發(fā)生的現(xiàn)象是：低處的蠟燭先熄滅，高處的蠟燭后熄滅

(3)如圖三所示，將二氧化碳通入紫色石蕊試液中，我認(rèn)為發(fā)生的現(xiàn)象是：紫色石蕊試液變紅色(4)其中圖二(填編號)既利用化學(xué)性質(zhì)又利用其物理性質(zhì)，請分別指出其利用的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì);不燃燒、也不支持燃燒是化學(xué)性質(zhì)，二氧化碳密度比空氣大為物理性。

焦點2二氧化碳與水反應(yīng)例例2．為了探究二氧化碳能與水發(fā)生反應(yīng)生成酸，小明設(shè)計了如下實驗方案：

取四朵用石蕊試液染成紫色的干燥小花，按圖中的步驟I～Ⅳ依次進(jìn)行實驗，觀察小花的顏色變化

(資料：紫色石蕊試液遇酸變紅色)。

①該方案中觀察到紙花的顏色變化是：I紙花變紅，Ⅱ紙花不變紅，Ⅲ紙花不變紅，Ⅳ紙花變紅

。②步驟I、Ⅱ兩項說明了什么？

步驟I說明:酸能使石蕊變紅;步驟Ⅱ說明:水不能使石蕊變紅;③該同學(xué)進(jìn)行四組對比實驗的目的是什么？驗證二氧化碳與水反應(yīng)后生成了酸性物質(zhì)

④寫出該實驗中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

CO2+H2O═H2CO3

⑤如果將Ⅳ中實驗后的紙花拿出來用電吹風(fēng)吹一下，會觀察到紙花由紅色變成紫色【對點訓(xùn)練】2．某實驗小組用塑料礦泉水瓶和集氣瓶收集了若干瓶干燥的二氧化碳?xì)怏w，并準(zhǔn)備了一些用石蕊溶液染成紫色的干燥小花，進(jìn)行如下實驗：

I、在充滿二氧化碳的塑料瓶中小心加入適量蒸餾水，擰緊瓶蓋充分振蕩，塑料瓶變扁；

II、取I中瓶內(nèi)液體噴到紫色的干燥小花上，小花立即變紅。

III、變紅的小花放在酒精燈上方小心烘烤片刻，紅色小花又變成紫色。

回答下列問題：

(1)實驗I中同學(xué)們一致認(rèn)為塑料瓶變扁的原因是瓶中二氧化碳?xì)怏w減少了，在進(jìn)一步思考?xì)怏w變少的原因時出現(xiàn)了兩種不同的意見，你認(rèn)為可能是二氧化碳溶于水或二氧化碳與水反應(yīng)。

(2)針對實驗II小花變紅的事實，同學(xué)們提出三種猜測：①二氧化碳能使石蕊變紅；②水使石蕊變紅；③二氧化碳與水反應(yīng)生成了一種新的物質(zhì)能使石蕊變紅。于是設(shè)計實驗，最后證明使石蕊變紅的不是二氧化碳和水，還是生成了一種新的物質(zhì)，請你完成實驗報告：(3)實驗操作III中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是H2CO3=H2O+CO2↑。實驗操作實驗現(xiàn)象結(jié)論向第一朵小花上噴上水小花不變色使石蕊變紅的不是水把第二朵小花直接放入CO2中小花不變色使石蕊變紅的不是二氧化碳焦點3二氧化碳的檢驗方法例3.(2014·臺州)證明汽水中含有CO2氣體，最合理的做法是()D【對點訓(xùn)練】3.科學(xué)研究小組的同學(xué)在用一定濃度的硫酸溶液處理廢金屬材料(主要是生鐵、鍍鋅鐵皮)時，溶液發(fā)燙并聞到了刺激性氣味，這種反?，F(xiàn)象引起了同學(xué)們的思考。從組成物質(zhì)的元素角度解析：，他們猜測氣體可能是SO2、CO、CO2、H2中的一種或幾種。為了確定該氣體的成分，他們進(jìn)行了如下探究。

查閱資料：

I.SO2、CO2都能與堿溶液反應(yīng)生成鹽和水，CaSO3難溶于水；

II.SO2能與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)并使它褪色，上述其它氣體不能。實驗探究：

(1)甲同學(xué)為了驗證處理廢金屬材料產(chǎn)生的氣體中是否含有CO2，把它直接通入澄清石灰水，并觀察實驗現(xiàn)象。乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的做法不合理。請用化學(xué)方程式表示其原因SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O。

(2)同學(xué)們設(shè)計了一套合理的實驗裝置，如圖所示(鐵架臺已略去)。請你從下列試劑中選擇所需藥品并完成實驗(藥品可重復(fù)選用)：澄清石灰水，氫氧化鈉溶液，酸性高錳酸鉀溶液，濃硫酸，無水硫酸銅，堿石灰

(假設(shè)每步反應(yīng)都是完全的)①寫出E裝置中試劑的名稱或化學(xué)式無水硫酸銅。

②若觀察到

B(填裝置序號)中澄清石灰水變渾濁，證明原氣體中有CO2；

③若觀察到

D裝置中黑色粉末變成紅色，E中的無水硫酸銅變藍(lán)，F(xiàn)中的石灰水不變渾濁現(xiàn)象，證明原氣體中有H2無CO。焦點4二氧化碳與水、堿反應(yīng)的性質(zhì)例4.(2014·麗衢)小麗利用底部有一小孔的大試管，如圖甲所示裝配成一個制取CO2氣體的裝置。(1)實驗前，關(guān)閉止水夾，先將試管底部稍浸沒在水中，再用雙手緊握試管，觀察到試管底部有氣泡逸出，則說明裝置氣密性良好；

(2)小麗將CO2通入盛有NaOH溶液的試管中，觀察不到明顯現(xiàn)象。那么CO2與NaOH是否發(fā)生反應(yīng)？為此又做了實驗：在集滿CO2的軟塑料瓶(如圖乙)中加入適量的NaOH溶液，蓋緊瓶塞振蕩，發(fā)現(xiàn)瓶變癟，于是認(rèn)為CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)。小衢提出質(zhì)疑，認(rèn)為導(dǎo)致軟塑料瓶變癟的原因還有可能是二氧化碳能溶于水(或二氧化碳能與水反應(yīng))；(3)小科從變癟的軟塑料瓶中取出少量試液置于試管中，滴入氯化鈣(氯化鋇、硝酸鈣、硝酸鋇等合理答案)溶液(填一種鹽)，觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，就證明了CO2與NaOH的反應(yīng)確實已經(jīng)發(fā)生?！緦c訓(xùn)練】4.化學(xué)反應(yīng)往往伴隨著一些現(xiàn)象的發(fā)生。但CO2與NaOH溶液的反應(yīng)沒有明顯現(xiàn)象。為了通過一些明顯的實驗現(xiàn)象，說明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)，某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)，設(shè)計了如圖所示3個實驗裝置，請你解析：他們的設(shè)計意圖，回答下列問題：

(1)你認(rèn)為上圖中能達(dá)到設(shè)計要求的實驗裝置是(填序號)A、B、C，實驗裝置的設(shè)計意圖是：利用壓強(qiáng)的改變驗證反應(yīng)的發(fā)生；

(2)學(xué)習(xí)小組同學(xué)經(jīng)過解析：討論，認(rèn)為C中試管內(nèi)液面上升的原因可能有兩種：一種是NaOH與CO2發(fā)生了反應(yīng)；你認(rèn)為另一種是

CO2溶于水(或二氧化碳能與水反應(yīng))；

(3)為了進(jìn)一步驗證CO2與NaOH溶液已經(jīng)發(fā)生反應(yīng)，生成了新物質(zhì)，請你設(shè)計一個簡單的實驗檢驗生成的新物質(zhì)。

實驗步驟實驗現(xiàn)象解釋與結(jié)論用一支潔凈的試管取少量的CO2與NaOH溶液反應(yīng)后的溶液，然后向試管中加入適量的稀鹽酸【或用一支潔凈的試管取少量的CO2與NaOH溶液反應(yīng)后的溶液，然后向試管中滴入CaCl2溶液(或石灰水Ca(OH)2溶液或BaCl2溶液或Ba(OH)2溶液)】產(chǎn)生氣泡【或產(chǎn)生白色沉淀】NaOH與CO2發(fā)生了反應(yīng)焦點5二氧化碳的制取與運算的綜合例5.實驗室常用氣體的發(fā)生裝置和收集裝置如下圖所示，回答下列問題：(1)指出標(biāo)號①的儀器名稱

；檢查裝置B的氣密性的方法是_。酒精燈關(guān)閉旋塞，將導(dǎo)氣管通入水槽中，用手捂住圓底燒瓶底部，若導(dǎo)氣管口處有氣泡冒出，松開手后在導(dǎo)氣管中形成一段水柱，證明氣密性良好

(2)制取二氧化碳?xì)怏w，應(yīng)選擇上圖中的

組合(填字母序號)；

(3)12.5克石灰石(碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，雜質(zhì)不與酸反應(yīng))中，加入足量的稀鹽酸充分反應(yīng)，可制得二氧化碳

克？

用上述方法收集的二氧化碳可能會有空氣，請你設(shè)計一個簡單的實驗來證明

。B和C4.4將集有二氧化碳的試管或集氣瓶等容器倒置在氫氧化鈉溶液中，如觀察到液體沒有充滿容器，則可認(rèn)為收集的氣體中含有空氣【對點訓(xùn)練】5.(2014?黑龍江)根據(jù)下列實驗裝置圖，按要求回答下列問題：

(1)寫出標(biāo)有序號的儀器名稱：①試管；②長頸漏斗。

(2)實驗室制取CO2的化學(xué)反應(yīng)方程式為

；制取并收集該氣體應(yīng)選擇的裝置是

BE(填序號)；若想控制反應(yīng)速率，可以將儀器②用分液漏斗代替；檢驗該氣體的方法是將氣體通入澄清的石灰水中，若變渾濁，則為二氧化碳。

(3)如果選擇與制取CO2相同的發(fā)生裝置來制取O2，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

，其基本反應(yīng)類型是分解反應(yīng)。CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑

2H2O2=====2H2O+O2↑MnO2焦點6二氧化碳對環(huán)境的影響例6.碳元素是形成化合物種類最多的元素，含碳物質(zhì)是中學(xué)化學(xué)研究的重要內(nèi)容。(1)“低碳”倡導(dǎo)低能量、低消耗，主要是為了減少二氧化碳的排放量。人類降低空氣中二氧化碳含量的研究有兩個方向：一是：減少二氧化碳的排放，二是：增加二氧化碳的吸收。上表中的“溫室效應(yīng)指數(shù)”指以二氧化碳為相對標(biāo)準(zhǔn)，測定一定大氣壓下每單位體積的氣體所吸收的熱量。

物質(zhì)

大氣中的含量(體積百分比)

溫室效應(yīng)指數(shù)

H2O

1

0.1

CO2

0.03

1

CH4

2×10-4

30

CCl3F

2.8×10-8

21000

CCl2F2

4.8×10-8

25000(2)表中展示了部分氣體的數(shù)據(jù)，據(jù)此可得出，水蒸汽對全球溫室效應(yīng)的影響要比甲烷氣體

。結(jié)合實際分析，當(dāng)前引起大氣溫室效應(yīng)加劇的最主要的氣體是

。(4)二氧化碳是一種寶貴的資源。固定和利用二氧化碳的一個成功范例是：在高溫高壓下，CO2和NH3可以合成尿素[CO(NH2)2]，同時生成水。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。(5)空氣中CO2濃度的持續(xù)走高引起人們的高度重視。一些科學(xué)家認(rèn)為，人類不僅要努力減少CO2的排放，還要盡快想辦法清除空氣中過多的CO2。強(qiáng)CO2CO2+2NH3=======CO(NH2)2+H2O高溫高壓為此，他們設(shè)想了一系列“捕捉”CO2的方法。方法Ⅰ：一些科學(xué)家利用太陽能加熱的反應(yīng)器“捕捉空氣中的CO2，如圖1所示。

步驟二中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。CaCO3=====CaO+CO2↑高溫方法Ⅱ：另一些科學(xué)家利用NaOH溶液的噴淋“捕捉”空氣中的CO2，如圖2所示。

(1)NaOH的溶液噴成霧狀是為了

增加與二氧化碳的接觸面積(2)如圖a環(huán)節(jié)中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaO+H2O═Ca(OH)2

Ca(OH)2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaOH

；評價：上述兩種方法在化學(xué)原理上都是可行的，但在實際應(yīng)用中仍存在很多問題，例如：方法Ⅰ主要是受到地域和氣候的限制；方法Ⅱ主要能耗太大?！緦c訓(xùn)練】6.興趣小組在討論上述循環(huán)圖時，就“二氧化碳對人類是利大于弊，還是弊大于利”展開了激烈的討論，在交流中有學(xué)生提出二氧化碳?xì)怏w增多可能會導(dǎo)致溫室效應(yīng)．為了對溫室效應(yīng)有更全面的了解，該小組展開相關(guān)的研究．下面是小組展示的關(guān)于《溫室效應(yīng)研究》課題的部分資料及圖片．根據(jù)上述信息，請回答下列問題：

(1)小組同學(xué)采用圖①裝置制備CO2氣體的化學(xué)符號表達(dá)式為

；該裝置還可以用來制取氧氣，請寫出實驗室用該裝置制氧氣的化學(xué)符號表達(dá)式：

．

(2)利用圖②裝置研究產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體的是甲烷，該小組需要定時觀測并記錄的數(shù)據(jù)是相同時間內(nèi)溫度計示數(shù)的變化．CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑2H2O2====2H2O+O2↑MnO2(3)該小組用圖③裝置來進(jìn)行CO2產(chǎn)生溫室效應(yīng)的模擬研究，在左側(cè)集氣瓶中盛放CO2氣體，右側(cè)集氣瓶中盛放空氣(填氣體名稱)．設(shè)計意圖：希望實驗時，能觀察到食用油a側(cè)液面高度低于(填“低于”、“等于”或“高于”)b側(cè)液面高度，以此證明CO2是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體．

(4)為減緩二氧化碳使全球變暖的趨勢，有科學(xué)家提出大膽設(shè)想：將排放到空氣中的二氧化碳壓縮使其液化，然后將其壓入到冰冷的深海中．但也有科學(xué)家擔(dān)心海水中富含二氧化碳后酸度會增加，可能會殺死一些海洋生物，甚至?xí)芙獾舨糠趾４玻?/p>

同時氣候變化也可能改變海洋環(huán)流，把海底的二氧化碳又帶回海面，另外把二氧化碳壓入海底所消耗的能源可能會再增加二氧化碳的排放．

①二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w時將會能量消耗(填“釋放”或“消耗”)；

②二氧化碳使海水酸度增加的原理用化學(xué)符號表達(dá)式表示為：H2O+CO2=H2CO3

；

③二氧化碳在深海中的溶解度比在通常狀況下的水中的溶解度增加。補(bǔ)充提升1.如圖甲是某同學(xué)設(shè)計的用大理石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳的裝置，但小組的另外三位同學(xué)對此裝置提出了自己的看法。A同學(xué)：此裝置不能用來制取二氧化碳；B同學(xué)：此裝置可以制取二氧化銅，但需要太多的稀鹽酸，浪費很大；C同學(xué)：此裝置可以制取二氧化碳，但應(yīng)在漏斗下端套上一支小試管(如圖