化學人教版九上同步課堂講義：6.3 二氧化碳和一氧化碳

課題3二氧化碳和一氧化碳一、學習目標1.認識二氧化碳和一氧化碳，知道二氧化碳和一氧化碳的物理化學性質和用途。2.利用實驗的方式理解掌握二氧化碳、一氧化碳的性質。3.理解CO的還原性和可燃性及其用途。二、重難點 重點：二氧化碳的化學性質、一氧化碳的毒性、還原性和可燃性難點：二氧化碳與水和石灰水的反應及一氧化碳的還原性三、考點精講1.二氧化碳（1）物理性質常溫下，二氧化碳是無色無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水。在加壓或者降溫的情況下，二氧化碳易變成無色液體或雪狀固體，固體二氧化碳稱為“干冰”。干冰升華吸收大量的熱，因此可以用作制冷劑。（2）化學性質①二氧化碳既不能燃燒，也不支持燃燒現(xiàn)象：下層的蠟燭先熄滅，上層的蠟燭后熄滅結論：a.二氧化碳不燃燒，也不支持燃燒b.二氧化碳的密度比空氣大②CO2與水反應生成碳酸現(xiàn)象及分析：（Ⅰ）紙花變紅說明酸能使紫色石蕊變紅（Ⅱ）（Ⅲ）紙花不變色，說明水和二氧化碳都不能使紫色石蕊變色（Ⅳ）紙花變紅說明二氧化碳和水反應生成碳酸，碳酸具有酸性四組實驗的對比說明了水和二氧化碳不使紫色石蕊變色，水和二氧化碳反應生成的酸使紫色石蕊變紅，酸能使紫色石蕊變紅。結論：二氧化碳與水反應生成碳酸，化學方程式為CO2+H2O=H2CO3（Ⅳ）紙花變紅后用吹風機烘干，又變成了原來的紫色，說明碳酸不穩(wěn)定，分解后二氧化碳逸出結論：碳酸很不穩(wěn)定，容易分解生成二氧化碳和水，化學方程式為H2CO3=CO2↑+H2O③CO2與石灰水反應現(xiàn)象：澄清石灰水變渾濁（生成白色的碳酸鈣沉淀）利用此性質，來檢驗二氧化碳氣體化學方程式為：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O（3）二氧化碳的用途①常用于滅火②化工產品的原料③固體二氧化碳“干冰”用作食品保鮮、舞臺云霧、人工降雨等④溫室大棚中的氣體肥料（4）溫室效應①溫室效應形成的主要原因：隨著工農業(yè)生產的發(fā)展和人類生活水平的提高，煤、石油、天然氣等化石燃料的需求不斷增大，它們燃燒后放出大量的二氧化碳等溫室氣體；而由于一些天災和亂砍濫伐，能吸收二氧化碳的大片森林和草原卻在不斷消失，從而導致碳氧循環(huán)不平衡，致使大氣中二氧化碳等溫室氣體增多，地球表面溫度上升。②溫室效應的危害：a.氣溫上升，導致冰川融化，海平面上升，沿海城市會被淹沒；b.地球表面的水分蒸發(fā)，使土地沙漠化，農業(yè)減產等。③防治措施：a.減少煤、石油等含碳礦物燃料的使用，更多利用清潔能如太陽能、風能、水能、地熱能、潮汐能等。b.大力植樹造林，禁止亂砍濫伐，提倡種草種花增加綠化面積等。2.一氧化碳（1）物理性質通常狀態(tài)下，一氧化碳是無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。（2）化學性質①可燃性純凈的一氧化碳在空氣中安靜地燃燒，發(fā)出藍色的火焰。如果將內壁沾有澄清石灰水的燒杯罩在火焰上方，石灰水變渾濁。點燃一氧化碳和氧氣或空氣的混合氣體時容易發(fā)生爆炸，點燃前需要檢驗純度。化學方程式為：2CO+O2點燃2CO2②還原性化學方程式為：CuO+CO△Cu+CO2實驗中的一氧化碳需進行尾氣處理，常用點燃的方法除去尾氣中的CO③毒性一氧化碳有劇毒，能和血液中的血紅蛋白結合，降低血紅蛋白的輸氧能力，嚴重時能使人死亡。（3）用途①氣體燃料②冶煉金屬典型例題1：下列關于二氧化碳與一氧化碳用途的說法，錯誤的是（）A．CO2可用于滅火 B．CO2可用作氣體肥料 C．CO可用于人工降雨 D．CO可用作燃料【答案】C【解析】A、由于二氧化碳密度比空氣大，既不能燃燒也不支持燃燒，所以可以用于滅火，正確；B、由于二氧化碳能夠促進植物的光合作用，所以常作為氣體肥料，正確；C、固體二氧化碳是干冰，升華后吸熱，可用于人工降雨，CO無此性質與用途，錯誤；D、一氧化碳具有可燃性，可用作燃料，正確。典型例題2：按如圖所示裝置探究二氧化碳的性質并填空：（1）A中的實驗現(xiàn)象說明CO2具有的化學性質是。（2）B中的現(xiàn)象是，寫出反應的化學方程式。（3）C裝置中干石蕊紙花不變色，濕石蕊紙花由紫色變紅色的原因是。【答案】（1）不燃燒也不支持燃燒（2）澄清石灰水變渾濁CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O（3）二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸使石蕊試紙變紅色【解析】（1）蠟燭熄滅，說明氧氣不燃燒也不支持燃燒；（2）二氧化碳通入澄清石灰水，會反應生成碳酸鈣沉淀，所以看到的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁；反應化學方程式為：CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O；（3）二氧化碳本身不能使干燥的石蕊紙花變色，但二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸能使石蕊試紙變紅色?！眷柟烫嵘?．下列關于碳及其氧化物的說法正確的是（）A．金剛石、石墨和C60的性質相似 B．CO2可以使干石蕊紙花變紅 C．CO2滅火既利用了CO2的物理性質，又利用了其化學性質 D．CO與CuO反應，利用了CO的氧化性【答案】C【解析】A、金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質，但它們的原子排列方式不同，故化學性質相似但物理性質差異很大，錯誤；B、二氧化碳沒有酸性，CO2不能使干燥的石蕊紙花變紅，錯誤；C、二氧化碳的密度比空氣大，不燃燒、也不支持燃燒，所以CO2可用于滅火，這既利用了它的物理性質也利用了它的化學性質，正確；D、CO與CuO反應，利用了CO的還原性，錯誤。2.木炭或燃氣在氧氣不足的情況下燃燒，容易產生CO氣體，下列關于CO氣體的敘述不正確的是（）A．CO氣體可以用作燃料 B．在相對密閉的環(huán)境里，CO氣體容易使人發(fā)生中毒 C．將CO和O2的混合氣體通入NaOH溶液中，會生成Na2CO3和H2O D．高溫下，CO氣體可與Fe2O3等含鐵氧化物反應生成Fe和CO2【答案】C【解析】A、CO能燃燒，可以做燃料，正確；B、CO能和血紅蛋白結合，使人體中毒，正確；C、CO和O2的混合氣體通入NaOH溶液中，兩者和NaOH溶液都不反應，錯誤；D、CO具有還原性，可與Fe2O3等含鐵氧化物反應生成Fe和CO2，正確。3.化學興趣小組的同學模仿工業(yè)高爐煉鐵原理，在如圖1所示裝置中用CO還原CuO制取金屬Cu。（1）裝置中氣球的作用是。（2）實驗開始前，需要先通一段時間CO，然后開始加熱，當觀察到澄清石灰水的現(xiàn)象，說明CO與CuO已經發(fā)生反應。（3）為確定反應的最佳溫度，興趣小組利用原位X射線粉末衍射儀來測定不同溫度下反應4小時后的固體物質成分，實驗結果如圖2所示（該圖譜可用于判斷某晶態(tài)物質是否存在，不同晶態(tài)物質出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同），據圖回答下列問題：①400℃時，反應的固體產物中含有Cu和。②500℃時，該反應的化學方程式為。③用CO還原CuO制取純凈的Cu，反應溫度至少要控制在℃以上?！敬鸢浮浚?）收集一氧化碳，防止造成空氣污染（2）變渾濁（3）①Cu2O②CuO+CO500℃Cu+CO2③500【解析】（1）一氧化碳還原氧化銅后的尾氣中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，不能直接排放到空氣，所以裝置中氣球的作用是收集一氧化碳，防止造成空氣污染；（2）在高溫的條件下，一氧化碳和氧化銅反應生成銅和二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，所以實驗開始前，需要先通一段時間CO，然后開始加熱，當觀察到澄清石灰水變渾濁的現(xiàn)象，說明CO與CuO已經發(fā)生反應；（3）①由圖象可知，400℃時，反應的固體產物中含有Cu和Cu2O；②由圖象可知，500℃時固體中只有銅，則該反應是在加熱的條件下，一氧化碳和氧化銅反應生成銅和二氧化碳，化學方程式為CuO+CO500℃Cu+CO2；③由圖象可知，用CO還原CuO制取純凈的Cu，反應溫度至少要控制在500℃以上。【課后練習】1.關于二氧化碳的用途，下列說法錯誤的是（）A．滅火 B．生產汽水 C．氣體肥料 D．供給呼吸【答案】D【解析】A、由于二氧化碳密度比空氣大，既不能燃燒也不支持燃燒，所以可以用于滅火，正確；B、由于二氧化碳能與水反應生成碳酸，所以可以用來生產碳酸飲料，正確；C、由于二氧化碳能夠促進植物的光合作用，所以常作為氣體肥料，正確；D、氧氣是供給呼吸，二氧化碳不能供給呼吸，錯誤。2.將CO2通入下列液體中，能產生白色沉淀的是（）A．水 B．稀硫酸 C．食鹽水 D．澄清石灰水【答案】D【解析】A、二氧化碳既能溶于水又能與水發(fā)生反應，但二氧化碳與水反應生成碳酸，不能產生白色沉淀，錯誤；B、二氧化碳不能與稀硫酸反應，不能產生白色沉淀，錯誤；C、二氧化碳不能與食鹽水反應，不能產生白色沉淀，錯誤；D、二氧化碳通入澄清石灰水生成不溶于水的碳酸鈣而使澄清石灰水變渾濁，能產生白色沉淀，正確。3.在如圖所示的有關實驗中，只能證明CO2物理性質的是（）A.B.C.D.【答案】D【解析】A、鹽酸與碳酸鈣反應，生產的二氧化碳使右面的蠟燭由下到上依次熄滅，證明了二氧化碳密度比空氣大，且不助燃不可燃的化學性質，錯誤；B、瓶子變癟，澄清石灰水變渾濁，驗證的是二氧化碳的化學性質，錯誤；C、二氧化碳與水反應生成碳酸，使紫色石蕊變紅，驗證了二氧化碳的化學性質，錯誤；D、二氧化碳傾倒后右端下沉，只能證明二氧化碳的密度比空氣大，正確。4.下列關于CO2與CO的不同點比較錯誤的是（）A.組成：一個二氧化碳分子比一個一氧化碳分子多一個氧原子B.性質：CO2能溶于水，水溶液呈酸性；CO難溶于水，但能燃燒C.用途：CO2可用于光合作用、滅火等；CO可作氣體燃料，還可用于人工降雨D.危害：CO2會造成“溫室效應”；CO易與血液中的血紅蛋白結合引起中毒【答案】C【解析】A、由兩者化學式的意義可知，一個二氧化碳分子比一個一氧化碳分子多一個氧原子，正確；B、CO2能溶于水，二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸顯酸性；CO難溶于水，一氧化碳具有可燃性，能燃燒，正確；C、CO2可用于光合作用、滅火等，CO具有可燃性，可作氣體燃料，具有還原性，還可用于冶煉金屬，但CO不可用與人工降雨，錯誤；D、CO2排放過多會產生溫室效應，增多會加劇“溫室效應”，CO易與血液中的血紅蛋白結合引起中毒，正確。5.用下圖所示4個實驗探究二氧化碳能否與水反應（實驗中所用的紙花均用石蕊染成紫色并干燥），下列說法正確的是（）A.最終只有實驗④中的紫色石蕊小花會變紅B.實驗④就能說明二氧化碳與水發(fā)生了反應C.在實驗④中，若對比小花放入集氣瓶前后的現(xiàn)象，可以不必做實驗③D.由實驗①④推斷，實驗④中有酸性物質【答案】D【解析】A、實驗①中的醋酸和實驗④生成的碳酸都能使紫色石蕊小花會變紅，錯誤；B、只有實驗④不能說明二氧化碳與水發(fā)生了反應，應是實驗②③④對比才能說明二氧化碳與水發(fā)生了反應，錯誤；C、實驗③不做不能說明二氧化碳能否使紫色石蕊小花會變紅，錯誤；D、實驗①中的醋酸能使紫色石蕊小花會變紅，實驗④紫色石蕊小花會變紅說明生成了酸性物質，正確。6.我國“十四五”規(guī)劃已經明確“2030年前實現(xiàn)碳達峰”的目標。碳達峰是指二氧化碳的排放達到峰值，不再增長。如圖為自然界中CO2的循環(huán)圖，圖中箭頭指向表示產生（排放）或消耗CO2的途徑?；卮鹣铝袉栴}：（1）途徑①需要消耗空氣中的。（2）途徑②中，枯枝敗葉中的纖維素[化學式為（C6H10O5）n]在微生物作用下徹底轉化為CO2和H2O，該轉化中消耗O2與產生的CO2分子個數(shù)比為。（3）途徑④通過光合作用吸收CO2的量白天夜晚（填“大于”或“小于”）。（4）途徑⑤消耗的化石燃料是（填“可”或“不可”）再生資。（5）降碳的一種途徑是在合適的催化劑條件下，將二氧化碳與氫氣反應使碳全部轉化為乙烯（C2H4）、同時生成另一種化合物。請寫出反應的化學方程式。（6）某年通過不同途徑產生或消耗碳量的相對值如下表所示：途徑①②③④⑤⑥⑦相對值0.66060121.85.59290據表可知，這一年大氣中碳量增加了（用表中相對值計算）。為達成“2030年前實現(xiàn)碳達峰”的目標，下列措施不可行的是。A.開發(fā)新能B.植樹造林C.禁止使用化石燃料進一步分析上表回答：人口增多是否是大氣中碳量增加的主要因素，并說明理由。【答案】（1）氧氣（2）1：1（3）大于（4）不可（5）2CO2+6H2催化劑QUOTEC2H4+4H2O（6）2.3C是，人口增多需要消耗更多的化石燃料，呼吸會產生二氧化碳【解析】（1）途徑①是呼吸作用，需要消耗空氣中的氧氣；（2）纖維素[化學式為（C6H10O5）n]在微生物作用下與氧氣反應徹底轉化為CO2和H2O，化學方程式為（C6H10O5）n+6nO2微生物QUOTE6nCO2+5nH2O，所以該轉化中消耗O2與產生的CO2分子個數(shù)比為6n：6n＝1：1；（3）光合作用需要太陽能，所以途徑④通過光合作用吸收CO2的量白天大于夜晚；（4）化石能在短期內得不到補充，所以屬于不可再生能；（5）在合適的催化劑條件下，將二氧化碳與氫氣反應使碳全部轉化為乙烯（C2H4）、同時生成另一種化合物——水，化學方程式為2CO2+6H2催化劑QUOTEC2H4+4H2O；（6）根據排放和吸收二氧化碳的量可知，這一年大氣中碳量增加了：0.6+60+60+5.5+90﹣121.8﹣92＝2.3；A.開發(fā)新能可以減少化石燃料的使用，減少二氧化碳的排放，可行；B.植樹造林可以增加二氧化碳的吸收，降低二氧化碳的含量，可行；C.化石燃料是當前人類獲取能量的主要來，不能禁止使用化石燃料，不可行；由表格數(shù)據可知，人口增多需要消耗更多的化石燃料，呼吸會產生二氧化碳，因此人口增多是大氣中碳量增加的主要因素。7.某學習小組設計如下實驗驗證CO2的性質。操作步驟：用3個250mL的燒瓶收集滿CO2進行實驗。如圖一所示，同時迅速將注射器內液體全部注入各自燒瓶中，關閉活塞；一段時間后，同時振蕩三個燒瓶。得到如圖二所示的燒瓶內壓強與時間的關系曲線圖?；卮鹣铝袉栴}：（1）實驗步驟中，曲線1、2、3中導致氣壓快速變?。ㄈ纾篶d段）的操作是。（2）曲線2對應發(fā)生反應的化學方程式為。（3）根據圖二所示，可以得出的結論是（填序號）。A．1體積水中溶解CO2的量約為1體積B．CO2能與水發(fā)生反應生成碳酸C．CO2能與NaOH溶液發(fā)生反應D．40%NaOH溶液比澄清石灰水更適合用于吸收CO2【答案】（1）振蕩燒瓶（2）CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O（3）ACD【解析】（1）cd段二氧化碳溶于水造成壓強減小，通過振蕩燒瓶，增加液體與氣體接觸，增加溶解度；（2）氫氧化鈣溶解度小，溶解的氫氧化鈣較少，所以反應后壓強減小的少，因此曲線2是二氧化碳溶解在澄清石灰水中的數(shù)據，二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，書寫化學方程式注意配平及沉淀符號；（3）A．曲線1反應前后壓強基本不變，說明加入水的體積溶解相等體積的氣體，因此壓強不變，相當于1體積水溶解1體積二氧化碳，正確；B．二氧化碳與水是否發(fā)生反應，無法證明，只能證明加入水的體積消耗了等體積的二氧化碳，是反應還是溶解，無法判斷，錯誤；C．曲線1和曲線3壓縮下降不同，說明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應，正確；D．圖三知識壓強變化數(shù)據，40%NaOH溶液比澄清石灰水更適合用于吸收CO2，正確。8．同學們對“二氧化碳溶于水是否與水反應”進行實驗探究。請參與探究并回答下列問題?！咎骄磕康摹慷趸既苡谒欠衽c水反應【探究思路】（1）判斷物質間是否發(fā)生化學反應的根本依據是，觀察到的可以作為判斷依據的宏觀實驗現(xiàn)象有；（2）CO2溶于水無明顯現(xiàn)象，（填“能”或“不能”）用觀察的方法判斷是否發(fā)生反應；（3）“實驗”的方法探究物質間是否反應的實驗設計依據是：生成物和反應物的性質差異?！咎岢霾孪搿坎孪胍唬憾趸既苡谒慌c水反應；猜想二：?！緦嶒炘O計】用四朵石蕊溶液染成紫色的干燥紙花設計如下實驗：序號實驗設計①向第一朵紙花噴稀醋酸②？③將第三朵紙花直接放入盛有二氧化碳的集氣瓶中④將第四朵紙花噴水后放入盛有二氧化碳的集氣瓶中（1）“實驗設計①”中的稀醋酸還可用（填物質名稱）代替；（2）“實驗設計②”的具體內容是；（3）“實驗設計③”的目的是。【進行實驗】觀察記錄實驗現(xiàn)象，進行實驗探究?！緦嶒灲Y論】猜想二成立，支持猜想二成立的實驗現(xiàn)象是?！痉此冀涣鳌浚?）實驗探究“無明顯實驗現(xiàn)象時是否發(fā)生化學反應”的核心思路有（填字母序號）；A．設計對比實驗B．控制實驗條件C．獲取事實證據D．邏輯推理判斷（2）將稀鹽酸加入氫氧化鈉溶液中沒有明顯實驗現(xiàn)象，判斷兩者混合是否發(fā)生化學反應的具體方法是（任寫1條）。【答案】【探究思路】（1）是否生成新物質；生成沉淀、氣體、顏色變化等（2）不能（3）【提出猜想】二氧化碳溶于水與水反應【實驗設計】（1）稀硫酸（2）向第二朵紙花噴蒸餾水（3）檢驗二氧化碳是否能使紙花變色【實驗結論】②③中紙花不變色，④中紙花變紅色【反思交流】（1）ABCD（2）向盛有適量氫氧化鈉溶液的試管中滴加酚酞溶液后分為等體積的兩份，一份加入VmL稀鹽酸，溶液由紅色變無色，另一份加入VmL水仍為紅色，證明兩者發(fā)生了化學反應?！窘馕觥俊咎骄克悸贰浚?）判斷物質間是否發(fā)生化學反應的根本依據是否生成新物質，觀察到的可以作為判斷依據的宏觀實驗現(xiàn)象有生成沉淀、氣體、顏色變化等。（2）CO2溶于水無明顯現(xiàn)象，不能用觀察的方法判斷是否發(fā)生反應。（3）【提出猜想】猜想一：二氧化碳溶于水不與水反應；猜想二：二氧化碳溶于水與水反應。【實驗設計】（1）“實驗設計①”中的稀醋酸還可用稀硫酸代替。（2）“實驗設計②”的具體內容是向第二朵紙花噴蒸餾水，檢驗水能否使紙花變色。（3）“實驗設計③”的目的是檢驗二氧化碳是否能使紙花變色?！緦嶒灲Y論】猜想二成立，支持猜想二成立的實驗現(xiàn)象是②③中紙花不變色，說明水、二氧化碳都不能使紙花變色，④中紙花變紅色，說明二氧化碳和水反應生成的物質能使紙花變色。【反思交流】（1）實驗探究“無明顯實驗現(xiàn)象時是否發(fā)生化學反應”的核心思路有設計對比實驗、控制實驗條件、獲取事實證據、邏輯推理判斷。（2）將稀鹽酸加入氫氧化鈉溶液中沒有明顯實驗現(xiàn)象，判斷兩者混合是否發(fā)生化學反應的具體方法：向盛有適量氫氧化鈉溶液的試管中滴加酚酞溶液后分為等體積的兩份，一份加入VmL稀鹽酸，溶液由紅色變無色，說明氫氧化鈉已經完全反應，另一份加入VmL水仍為紅色，說明氫氧化鈉沒有反應，證明兩者發(fā)生了化學反應。9．如圖所示進行碳的氧化物的性質實驗，請回答下列問題。（1）甲處的實驗現(xiàn)象為，發(fā)生的化學反應方程式為。（2）乙裝置的作用是防止液體倒吸，丙裝置的作用是，發(fā)生的化學反應方程式為?！敬鸢浮浚?）黑色粉末慢慢變成紅色CO+CuO△Cu+CO2（2）收集一氧化碳，吸收二氧化碳CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2