- 2021-05-10 发布 |
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文档介绍
2018中考总复习二氧化碳的性质用途和制取归纳提高知识讲解
2018中考总复习:二氧化碳的性质、用途和制取归纳(提高) 【考纲要求】 1.掌握二氧化碳的化学性质和物理性质;了解二氧化碳的用途以及温室效应。 2.掌握实验室制取二氧化碳的原理、装置和操作要点。 【知识网络】 无色无味的气体 物理性质 密度比空气大 能溶于水 ①一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧,不能供给呼吸 ②与水反应生成碳酸:CO2+H2O=H2CO3 碳酸能使紫色石蕊试液变红 二氧化碳 化学性质 ③能使澄清的石灰水变浑浊:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O ④与灼热的碳反应: C + CO22CO ①药品:大理石或石灰石和稀盐酸 ②反应原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 实验室制法 ③装置:固液不加热型 ④收集方法:向上排空气法 ⑤验满方法:用燃烧的木条放在瓶口,木条熄灭则满 ⑥检验方法:通入澄清石灰水,石灰水变浑浊 工业制法:煅烧石灰石 CaCO3 CaO+CO2↑ 用途:灭火,光合作用,化工原料,制冷剂 【考点梳理】 考点一、二氧化碳的性质和用途 1.物理性质:无色、无味的气体,密度比空气大,能溶于水,固态二氧化碳叫做干冰。 2.化学性质: (1)一般情况下,二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧,不能供给呼吸。 (2)与水反应生成碳酸: CO2+H2O=H2CO3 碳酸不稳定,易分解:H2CO3 = H2O+ CO2↑ (3)能使澄清的石灰水变浑浊:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 该反应用于检验二氧化碳;这也是久置装石灰水的试剂瓶壁有一层白膜的原因。 (4)与灼热的碳反应: C + CO22CO (吸热反应,既是化合反应又是氧化还原反应,CO2是氧化剂,C是还原剂) 3.用途: (1)灭火(灭火器原理:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑)既利用其物理性质(密度比空气大),又利用其 化学性质(不能燃烧,也不支持燃烧)。 (2)干冰用于人工降雨、制冷剂(利用干冰升华时要吸收大量的热)。 (3)气体肥料。 (4)光合作用。 (5)化工产品的原料。 4.二氧化碳对环境的影响: ⑴过多排放引起温室效应。 ①造成温室效应的主要原因:人类消耗的化石能源急剧增加,森林遭到破坏等。 ②减轻温室效应的措施:减少化石燃料的燃烧;植树造林;使用清洁能源等。 ⑵由于二氧化碳不能供给呼吸,因此在人群密集的地方要注意通风换气。 要点诠释: 1.不要将“干冰”和“冰”混为一谈。在一定的条件下(加压降温),二氧化碳气体会变成固体,固态的二氧化碳叫“干冰”,“冰”是液态水在一定条件下变成的固态物质。 2.二氧化碳溶于水和二氧化碳与水反应在本质上是不同的,前者是二氧化碳以分子的形式存在于水中,后者是二氧化碳与水反应生成具有酸性的物质碳酸,前者是物理变化,后者是化学变化。 3.一般情况下,二氧化碳不能支持普通的物质燃烧,特殊情况下也能支持某物质燃烧,如镁等活泼金属在点燃的条件下,也能在二氧化碳中继续燃烧下去。 4.人在二氧化碳含量较高的环境中感到不适甚至死亡,不是因为二氧化碳有毒,而是因为二氧化碳不能供给呼吸。当空气中二氧化碳的含量超过正常含量时,会对人体健康产生影响,达到10%会使人窒息而死亡。 考点二、实验室制取二氧化碳的方法 1.药品:石灰石与稀盐酸。 2.原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 3.装置图: 4.气体收集方法:向上排空气法(密度比空气大,能溶于水)。 5.检验方法:将制得的气体通入澄清的石灰水,石灰水变浑浊,则是二氧化碳气体。 6.验满方法:将点燃的木条放在集气瓶口,如木条熄灭,证明已集满二氧化碳气体。 7.二氧化碳的工业制法: CaCO3 CaO+CO2↑ 生石灰和水反应可得熟石灰:CaO+H2O=Ca(OH)2 要点诠释: 实验室制取二氧化碳应注意: 1.不能用浓盐酸代替稀盐酸,因为浓盐酸具有较强的挥发性,会使生成的CO2中混有氯化氢气体而不纯。 不能用稀硫酸代替稀盐酸,因为稀硫酸与碳酸钙反应后生成微溶于水的CaSO4,CaSO4覆盖在石灰石表面,阻止反应的继续进行。不能用碳酸钠代替石灰石,因为Na2CO3易溶于水,与盐酸反应速率快,不利于收集二氧化碳气体。 2.长颈漏斗的下端管口应插入液面以下形成液封,防止生成的气体从长颈漏斗中逸散。反应器内的导管稍露出胶塞即可,不宜太长,否则不利于气体的导出。 3.收集时瓶口覆盖毛玻璃片,且导管应伸到接近集气瓶底部处,便于尽快排净空气,收集较纯的气体。 4.检验二氧化碳应用澄清的石灰水而不能用燃着的木条。因为使澄清石灰水变浑浊是二氧化碳的特征反应,而使燃着的木条熄灭的气体除了二氧化碳之外,还有氮气、稀有气体等。 考点三、几种常见物质的除杂、检验方法及相互转化的化学方程式 1.一氧化碳(或氧气、氢气等)中含有少量二氧化碳(CO[CO2]): 将混合气通入氢氧化钠溶液中。 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 2. 二氧化碳中含有少量一氧化碳(CO2[CO]): 将混合气通过灼热的氧化铜。 CO+CuO △ Cu+CO2 3.生石灰中含有少量碳酸钙(CaO[CaCO3]):高温煅烧(不可加盐酸)。 CaCO3 CaO+CO2↑ 4. CO32-的检验(CaCO3、Na2CO3等碳酸盐):加入适量稀盐酸,再将产生的气体通入澄清石灰水中。 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ CO2+Ca(OH)2 =CaCO3↓+H2O 5.几种物质间转化的主要化学方程式: (1)C→CO :2C+O2 2CO C+CO2 2CO (2)C→CO2 :C+O2 CO2 C+2CuO 2Cu+CO2↑ 3C+2Fe2O3 3CO2↑+4Fe (3)CO→CO2 :2CO+O2 2CO2 CO+CuO Cu+CO2 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 (4)CO2→H2CO3: CO2+H2O = H2CO3 (5)H2CO3 →CO2 :H2CO3 = CO2↑+H2O (6)CO2 →CaCO3 :CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O (7)CaCO3 →CO2 :CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ CaCO3 CO2↑+CaO 要点诠释: 1.除杂原则:不增加新杂质,不减少被提纯的物质,杂质与被提纯物质要易于分离。除杂不仅原理要正确,而且操作要切实可行。 2.如要除去CO2中的少量CO,一般用还原CuO的方法,不能用点燃(少量CO不能点燃)或通入石灰水(可除去CO2)来除去CO。若要除去CO中的CO2,一般用通入氢氧化钠溶液的方法来除去CO2。 【典型例题】 类型一、考查二氧化碳的性质、用途及实验室制法 1.用右图装置可以探究二氧化碳的制取和性质。 下列关于该实验的叙述正确的是( ) A. 浸有紫色石蕊试液的棉花会变蓝 B. 粗铜丝能控制反应的发生和停止 C. 产生的二氧化碳可用生石灰干燥 D. 能验证二氧化碳的密度比空气大 【思路点拨】掌握实验室制取二氧化碳的装置、原理、干燥方法以及二氧化碳的性质。 【答案】B 【解析】石灰石与稀盐酸接触后发生反应,产生二氧化碳气体与水反应生成碳酸,碳酸具有酸性,能使浸有紫色石蕊试液的棉花变红。生石灰与水反应生成的氢氧化钙会与二氧化碳反应,故C不正确;该实验不能验证二氧化碳的密度比空气大,故D不正确。 【总结升华】本题易错选C。要注意用生石灰干燥二氧化碳时,由于二氧化碳中含有水蒸气,氧化钙会先和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙能和二氧化碳发生反应。 举一反三: 【变式】(2012四川)固体CO2又称干冰,易升华。干冰灭火器常用于扑救档案资料室发生的火灾,下列关于干冰灭火的说法不正确的是( ) A.干冰升华时吸热,降低可燃物的着火点 B.CO2覆盖在可燃物表面,隔绝空气 C.CO2不能支持燃烧 D.干冰升华后不污染档案资料 【答案】A 【解析】着火点是物质的固有属性。干冰升华时吸热,不能降低可燃物的着火点。干冰灭火的原理是利用干冰升华吸收,使温度降低到可燃物的着火点以下。 类型二、考查有关二氧化碳的性质、制法的综合实验题 2.如图所示是制取二氧化碳并验证二氧化碳性质的装置图。试回答下列问题: (1)写出有标号的仪器名称:a ,b ,c 。 (2)用装置2来检验二氧化碳,则盛放的试剂名称是 ,反应现象是 。 (3)用装置3证明二氧化碳与水反应生成碳酸,则装置3中除水外还应加入的试剂是 ,实验现象是 (4)装置4中放有燃着的高低不同的蜡烛,观察到的现象是 ,这个现象说明二氧化碳具有的性质是 、 、 。 【思路点拨】本题综合考查了二氧化碳的性质以及对相应实验现象的描述。二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸具有酸性,能使紫色石蕊试液变红。 【答案与解析】 (1)长颈漏斗 广口瓶 烧杯 (2)澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 (3)紫色石蕊试液 紫色石蕊试液变红 (4)下面的蜡烛先熄灭,上面的蜡烛后熄灭 不可燃 不助燃 密度比空气大 【总结升华】检验二氧化碳气体用澄清的石灰水,而不能用燃着的木条,使燃着的木条熄灭的不一定是二氧化碳气体。 3.我市某校研究性学习小组在老师指导下,对呼吸作用是否产生二氧化碳进行探究。现请你一同参与: [提出问题]呼吸作用是否产生二氧化碳? [设计方案并进行实验] 小雪:在试管中加入2mL蒸馏水,用一支玻璃导管插入水中吹气,结果未发现明显的现象。 小宁:在试管中加入2mL澄清石灰水,用玻璃导管向试管中的溶液吹气,产生的现象是: _________________,反应的化学方程式为:___________________。 [解释与结论]根据他们的方案和实验,小雪方案中的实验原理用化学方程式表示为:__________;小宁的结论为:____________。 [评价与反思]小雪的方案若加以完善,且继续实验,也能得到小宁同样的结论。 请你设计方案________________________(要求写出实验操作及产生的现象)。 【思路点拨】由题意知,此探究实验的目的是证明人呼出的气体含有CO2,因此小宁向澄清石灰水中呼气,会观察到石灰水变浑浊,因为发生了反应CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。而小雪往蒸馏水中吹气,由于发生反应CO2+H2O=H2CO3,而无明显现象,所以可以用检验碳酸存在的方法来证明CO2的存在,向所得溶液中滴入1~2滴紫色石蕊试液,溶液若变红即可。 【答案与解析】 [设计方案并进行实验] 澄清石灰水变浑浊 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O [解释与结论] CO2+H2O=H2CO3 呼吸作用有CO2产生 [评价与反思] 向所得溶液中滴入1~2滴紫色石蕊试液,溶液变红 【总结升华】此题借呼出气体的探究情景考查了CO2的化学性质及碳酸的性质。 4.化学是一门以实验为基础的科学。利用图中仪器和装置回答下列问题。 (1)配制一定质量分数的NaCl溶液,除需要量筒外,还需上述玻璃仪器中的_____ (填序号);用量筒量取一定体积水,读数时视线应________________________。 (2)实验室制取的CO2中常混有HCl气体,为除去CO2中少量的HCl气体,不纯的气体应从E装置____________管口进入;实验室收集二氧化碳时,可选用的收集装置是____________ (填字母代号)。 【思路点拨】掌握常见化学仪器的用途、操作要点以及二氧化碳的实验室制取方法。 【答案】(1)②③ 与凹液面最低处相平 (2)a A 【解析】 (1)配制溶液时实验仪器的掌握可结合操作步骤来进行,“计算、称量”用到的仪器有天平、药匙,量筒、滴管),“溶解”用到的仪器有烧杯、玻璃棒等。(2)气体通过洗气瓶的顺序是长进短出 【总结升华】实验室制取的CO2中常混有HCl气体,不要选择氢氧化钠溶液来除去,因为在除去HCl气体的同时也除去了CO2。用饱和碳酸氢钠溶液不仅能除去氯化氢气体,还可以增加二氧化碳的量。 5.某同学做“证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐,并收集纯净的气体”的实验。设计了如下方案进行实验: A B C D E (1)写出所标仪器的名称:① 、② 。 (2)描述A中发生的现象: 。 (3)根据我们所学的知识,你认为A装置和 装置相连并产生 现象时就足以说明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐;写出有关反应的化学方程式: 。 (4)该同学想要收集一瓶纯净的该气体,连接上述装置的顺序是:(填写各接口字母) 。其中,C装置的作用是: ,写出C中反应的化学方程式: 。 (5)写出用A装置还可以制取的日常生活中一种常见气体的化学反应方程式: 。 并说出它的一个重要用途 。 【思路点拨】鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙,它能与盐酸反应产生二氧化碳气体。因此能够看到鸡蛋壳表面有气泡产生,并逐渐溶解。要想证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐,需要鉴定碳酸根离子,碳酸根离子的检验除了需要A装置产生气体外,还需要验证产生的气体是二氧化碳,因此还需要盛澄清石灰水的装置D,只要鸡蛋壳与盐酸反应产生的气体使澄清石灰水变浑浊,就可以说明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐。由于盐酸具有挥发性,使产生的气体中混有少量的氯化氢气体,氯化氢气体可通入硝酸银溶液除去,只有从长管d进从短管e排出,才能达到上述目的;此时得到的二氧化碳中含有水蒸气,需要通入浓硫酸除去,同理应从b进c出;由于二氧化碳的密度比空气大,能溶于水,因此应用向上排空气法收集,二氧化碳气体只有从g进f出,才能将集气瓶中的空气排出,从而得到纯净的二氧化碳。固液常温反应制气体时用A装置,实验室中用双氧水制氧气就符合这一规律,因此可用A装置制取氧气。 【答案与解析】 (1)长颈漏斗 锥形瓶 (2)有气泡产生 (3)D 澄清石灰水变浑浊 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ (4)adebcgf 吸收反应中混有的氯化氢气体 AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3 (5)2H2O22H2O+O2↑ 供给呼吸 【总结升华】本题难度较大。利用盐酸和鸡蛋壳制取的二氧化碳气体中混有氯化氢气体和水蒸气,很多同学只是注意了除去这两种杂质,没有注意到用硝酸银溶液除去氯化氢气体后还会再混入水蒸气。题中E装置在化学实验中用途广,分析时要注意其用途不同,长、短导气管的进口也不一样,因而对本装置要仔细分清题目要求,然后分析解答。 6.过氧化钠(Na202)可用在呼吸面具中作为氧气来源。Na202能跟C02反应生成02和另一种固体化合物(用X表示);它也能跟H20反应生成02,化学方程式为:2Na202+2H20=4NaOH+02↑。以下是某兴趣小组进行的探究活动。 (1)利用如下图所示实验装置制取氧气,请回答有关问题。 ①实验室制取CO2的化学方程式为 。 ②表明C02未被Na202完全吸收的实验现象为 。 ③O2可采用D装置收集,并用带火星的木条检验,这是利用了O2的哪些性质? ④若A装置产生的C02中混有水蒸气,要检验干燥的C02能否与Na202反应生成O2,以上实验装置应如何改进? (2)为探究X是哪种物质及其有关性质,同学们进行了如下分析和实验。 ①有同学猜想X可能是酸、碱或盐中的一种。通过对物质组成的分析,大家一致认为X肯定不是酸和碱,理由是 。 ②同学们通过讨论和实验证明了X是Na2C03。以下是他们设计的有关Na2C03性质的探究实验,请根据卷首资料提供的信息,将下表填写完整。 实验操作 现 象 有关的化学方程式 实验一:取少量固体样品, 澄清石灰水变浑浊 Na2C03+2HCl=2NaCl+H20+C02↑ C02+Ca(OH)2=CaC03↓+H20 实验二:取少量固体样品,加水配成溶液,滴加适量 的 溶液 有白色沉淀产生 (3)7.8g过氧化钠与足量的水反应,生成氧气的质量是多少?若反应后得到了40g氢氧化钠溶液,请计算氢氧化钠溶液中溶质的质量分数。 【思路点拨】本题是一道综合测试题,考查了物质的检验、实验探究及实验设计等。(1)实验室是利用大理石或石灰石和稀盐酸反应来制取二氧化碳的,化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。如果二氧化碳没有被完全吸收,C中的澄清石灰水会变浑浊。因为氧气的密度比空气的密度大,所以才可以用向上排空气法收集氧气;因为氧气具有助燃性,所以可以用带火星的木条检验。要检验干燥的二氧化碳能否和Na2O2发生反应,要在二氧化碳进入B装置前进行干燥,所以要在A和B之间增加干燥装置;为了防止澄清石灰水中的水蒸气进入B装置,最好在B和C装置间也增加个干燥装置。(2)因为X是Na2O2和CO2反应生成的,根据质量守恒定律,Na2O2和CO2中都不含氢元素,所以不可能生成含氢元素的酸或碱。(3)要计算氢氧化钠溶液的溶质质量分数,只要根据化学方程式直接算出氢氧化钠的质量,再和溶液的质量40g相比就可以。 【答案与解析】 (1)①CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ ②澄清的石灰水变浑浊 ③氧气密度比空气大,氧气有助燃性 ④在A、B装置之间及B和C装置之间增加气体干燥装置(只答出在A、B装置间增加干燥装置也算正确) (2)①Na2O2 和CO2都不含氢元素,根据质量守恒定律,二者反应后不可能生成含氢元素的酸或碱 ② 实验操作 现象 有关的化学方程式 滴加稀盐酸,然后将产生的气体通入澄清的石灰水 有气泡产生 氯化钙或氯化钡等 Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl或 Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl等 (3)解:设生成氧气的质量为x,生成氢氧化钠的质量为y。 2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑ 156 160 32 7.8g y x 氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为:8g÷40g=20% 答:生成氧气的质量为1.6g,氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为20%。 【总结升华】本题的易错点主要是装置的改进和表格的填写。要检验干燥的二氧化碳能否和Na2O2发生反应,要在二氧化碳进入B装置前进行干燥,所以要在A和B之间增加干燥装置,为了防止澄清石灰水中的水蒸气进入B装置,最好在B和C装置间也增加个干燥装置。 举一反三: 【变式1】根据以下装置回答下列问题: (1)写出标有字母仪器的名称:a_________;b______。 (2)实验室制取和收集二氧化碳气体所用的装置是______________(填字母),化学方程式为__________________________。 (3)验证二氧化碳气体已收集满的方法是 。 (4)氨气(NH3)在通常状况下是一种无色有强烈刺激性气味的气体,密度比空气小,极易溶于水,其水溶液为氨水。实验室可用加热氯化铵和熟石灰两种固体混合物的方法制取氨气。实验室制取氨气应选用的发生装置是__________(填字母)。 【答案】 (1)酒精灯 长颈漏斗 (2)BE CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ (3)用燃着木条放在集气瓶口,如果木条火焰熄灭则证明二氧化碳已收集满 (4)A 【变式2】某学习小组在探究“从空气中制取氮气”时,提出以下实验方案: 空气→除去二氧化碳和水蒸气→除去氧气→氮气 (1)在甲装置的A中所装溶液是 。 (2)除去氧气:他们分别收集一瓶(1)中得到的气体,用图乙装置进行实验,小红选用红磷,小明选用木炭。他们俩中有一位同学选用的药品不合理,理由是 。 (3)分析误差:此法得到的氮气其密度与氮气的实际密度有误差,你认为产生误差的可能原因是(任写一种) 。 【答案】 (1)NaOH溶液 (2)因木炭燃烧生成CO2气体,影响实验结果 (3)含有稀有气体(或红磷的量不足,氧气没有耗尽;或装置的气密性不好等) 【解析】本题综合性较强。从图甲可以看出,B中浓硫酸是用来除去水蒸气的,A中物质应该是除去CO2气体的,可利用碱溶液可以和某些非金属氧化物反应从而除去CO2;但不适宜选用氢氧化钙溶液,因为氢氧化钙是微溶物,氢氧化钙溶液的浓度较小,除不尽二氧化碳。要除去氧气应该选用能在空气中燃烧且不生成气体的固体物质,如果选择碳会生成CO2气体,影响实验结果。 【变式3】啤酒是生活中常见的饮料,其中含有二氧化碳、水和蛋白质等物质。 (1)观察一瓶啤酒,未见气泡,打开啤酒瓶盖时会冒出大量的气泡,原因是 。 (2)要使啤酒冒出更多的气泡,除可采用振荡或搅拌的方法外,其他方法有 。 (3)已知啤酒中产生的气体是CO2,请你设计一种实验方案检验啤酒中的CO2,将必要的实验步骤和现象填入下表中。 实验步骤 实验现象 【答案】 (1)打开瓶盖后瓶内的压强减小,气体在液体中的溶解能力也随之减小 (2)将啤酒瓶浸在温水中 (3) 实验步骤 实验现象 打开啤酒瓶盖,塞上带导气管的单孔橡皮塞,将气体通入盛有澄清石灰水的烧杯中 澄清石灰水变浑浊查看更多