初中化学九年级 二氧化碳性质 复习知识清单

初中化学九年级二氧化碳性质复习知识清单

一、课程定位与核心素养锚点

本部分内容属于九年级化学课程中“身边的化学物质”这一核心主题，是继氧气之后学生系统学习的又一种重要气体。它在整个初中化学知识体系中占据着承上启下的关键地位：既是对空气、氧气等知识内容的延续和深化，也为后续学习金属、酸、碱、盐等复杂化合物知识奠定了重要的方法基础和认知模型。复习本部分内容时，必须站在“性质决定用途，用途体现性质”这一化学学科核心观念的高度，不仅仅是对具体知识点的罗列和记忆，更要深入理解学科思想，培养通过实验探究物质性质的科学思维，并建立宏观现象与微观本质之间的关联，形成“宏观-微观-符号”三者结合的表征能力。同时，结合“碳中和”等社会热点议题，培养科学态度与社会责任的核心素养。

二、二氧化碳的物理性质——感知与辨识

（一）【基础】常态下的物理性状

在通常状况下，二氧化碳是一种无色、无味的气体。这是学生直接感知的基础信息，需要与氧气（无色无味）进行类比记忆，同时也要注意与氯气（黄绿色、刺激性气味）、氨气（无色、刺激性气味）等有明显特征的气体进行区分。对于其气味，标准的描述是“无味”，切记不能表述为“没有气味”或口语化的“没味道”，应使用科学规范的术语。

（二）【重要】【高频考点】密度特性

二氧化碳的密度比空气大，这是其核心物理性质之一。标准状况下，其密度约为1.977g/L，是同温同压下空气密度（约1.293g/L）的1.5倍。

1.实验论证：经典的阶梯蜡烛熄灭实验是最直观的证明。操作时，将二氧化碳气体像倒水一样沿烧杯壁缓慢倾倒，观察到下层蜡烛火焰先熄灭，上层蜡烛火焰后熄灭。这一现象无可辩驳地证明了二氧化碳密度大于空气（下沉，先接触低处蜡烛），且本身不燃烧也不支持燃烧。

2.考点与易错点：在解释该实验现象时，必须将“密度比空气大”与“不燃烧、不支持燃烧”两个性质结合起来阐述。常见错误是只回答其中一个方面。此外，在气体收集方法上，因其密度大于空气，故可采用向上排空气法收集。判断依据是气体不与空气反应，且密度明显大于空气。

（三）【重要】【热点】溶解性

二氧化碳能溶于水。

1.实验探究：向装满二氧化碳的软塑料瓶中加入约三分之一体积的水，迅速旋紧瓶盖，充分振荡。观察到塑料瓶变瘪。这是由于二氧化碳溶于水，导致瓶内气体减少，压强减小，外界大气压将塑料瓶压瘪。

2.深度思辨：此实验能否证明二氧化碳与水发生了化学反应？答案是【不能】。塑料瓶变瘪只能证明瓶内气压减小，气体减少，既可能是因为二氧化碳溶解于水（物理变化），也可能是因为二氧化碳与水反应（化学变化），或者二者兼有。这为后续探究化学性质埋下了伏笔，也是考察学生批判性思维和实验设计能力的高频切入点。

3.定量认知：在通常状况下，1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳，溶解性属于“能溶”范畴。增大压强，溶解性会显著增强，这也是制作碳酸饮料的原理。

4.固体形态——“干冰”：二氧化碳在加压降温的条件下，会变为固体，称为“干冰”。这是一个名称与状态易混淆的点（干冰不是冰，不是固态的水）。干冰极易升华，由固体直接转变为气态，过程中会吸收大量的热，使周围环境温度降低，水蒸气冷凝，从而产生大量的白雾（而非白烟，烟是固体小颗粒，雾是小液滴）。这一特性决定了它在人工降雨、舞台制造云雾效果、食品冷链保鲜等方面的广泛应用【热点】。

三、二氧化碳的化学性质——反应与探究

（一）【非常重要】【高频考点】不支持燃烧且不燃烧

1.核心本质：二氧化碳一般不能燃烧，也不支持燃烧。需要注意“一般”二字的严谨性，因为像镁条等活泼金属，是可以在二氧化碳中继续燃烧的（生成氧化镁和碳），这属于扩展知识，但在初中学段，掌握其一般性即可。

2.用途关联：基于此性质，二氧化碳可用作灭火剂。灭火器（如泡沫灭火器、干粉灭火器等）的工作原理就是利用二氧化碳覆盖在燃烧物表面，隔绝空气（氧气）而灭火。

3.生命活动关联：二氧化碳不能供给呼吸。空气中二氧化碳含量过高（超过1%）会使人感到头晕、气闷；含量达到4%-5%时，会使人气喘、头痛；达到10%时，会使人不省人事，甚至死亡。这解释了进入久未开启的菜窖、枯井前需要进行“灯火试验”的原因，若灯火熄灭或变暗，则说明二氧化碳浓度过高，人不能进入。

（二）【非常重要】【难点】与水反应

这是二氧化碳化学性质中探究性最强、考察最灵活的部分。

1.反应原理：二氧化碳与水反应生成碳酸。化学方程式为：CO₂+H₂O=H₂CO₃。

2.酸性表征：碳酸能使紫色石蕊溶液变红。这是检验碳酸（或酸性物质）的常用指示剂。

3.【必考】【难点】探究实验设计——控制变量法的典范

这是一个经典的探究实验，旨在证明究竟是“谁”使石蕊变红（是水？是二氧化碳？还是它们反应后的生成物？）。实验设计通常包含以下四组对比：

（1）向盛有少量水的试管中滴加紫色石蕊溶液（或使用湿润的蓝色石蕊试纸），不变红。证明：水不能使石蕊变红。

（2）将干燥的紫色石蕊小花（或纸条）放入盛有二氧化碳的集气瓶中，不变红。证明：二氧化碳本身不能使石蕊变红。

（3）将干燥的紫色石蕊小花（或纸条）喷水后，再放入盛有二氧化碳的集气瓶中，小花变红。证明：二氧化碳与水反应生成了新物质，该物质使石蕊变红。

（4）将实验（3）中变红的小花取出，在酒精灯上（或用电吹风）小心烘干，小花由红色又变回紫色。证明：生成的碳酸不稳定，容易分解。化学方程式为：H₂CO₃=H₂O+CO₂↑。

4.解题要点与易错点：

（1）必须清晰区分几个实验步骤的目的，尤其是对照组和实验组的设立。

（2）在描述现象时，要准确。例如，是“紫色石蕊溶液变红”，而不是“变红”。

（3）碳酸的酸性很弱，且不稳定，因此碳酸饮料打开瓶盖后，由于压强减小，碳酸分解，会冒出大量气泡（CO₂），喝起来会有一种“刺激”的酸味，但很快消失。

（4）二氧化碳使紫色石蕊溶液变红，本质上是二氧化碳与水反应后的生成物（碳酸）的作用，不能直接说“二氧化碳使石蕊变红”。

（三）【非常重要】【高频考点】与碱（澄清石灰水）反应

这是二氧化碳最重要的特征反应，也是实验室检验二氧化碳气体的唯一原理。

1.反应原理：二氧化碳能使澄清石灰水（主要成分是氢氧化钙，Ca(OH)₂）变浑浊，是因为生成了难溶于水的白色沉淀——碳酸钙。化学方程式为：CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O。

2.应用与拓展：

（1）检验气体：将未知气体通入澄清石灰水中，若变浑浊，则证明该气体是二氧化碳。

（2）现象描述：要注意“变浑浊”或“产生白色沉淀”是准确描述。不能用“产生白色气体”等不专业词语。

（3）长期存放石灰水的试剂瓶内壁会形成一层白膜，这层白膜就是碳酸钙。洗涤方法：可以用稀盐酸浸泡，因为盐酸能与碳酸钙反应生成可溶的氯化钙、水和二氧化碳。化学方程式为：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑。

（4）【难点】持续通入二氧化碳的现象：向澄清石灰水中持续通入二氧化碳，会先变浑浊，而后又逐渐变澄清。这是因为过量的二氧化碳与水反应生成的碳酸，能与碳酸钙沉淀反应，生成可溶性的碳酸氢钙，CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂。这个知识点是后续学习的基础，在复习中可以适度拓展，为高中学习做好铺垫。

（5）日常生活中，刚抹好的石灰墙壁（含有Ca(OH)₂），往往会在室内生一个炭火盆。刚开始时墙壁反而会更潮湿，就是因为炭火燃烧产生的二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水（CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O），生成的“水”导致墙壁变湿。这是一个经典的联系实际的考题。

（四）【基础】与灼热碳反应

在高温条件下，二氧化碳能与碳反应，生成一氧化碳。化学方程式为：CO₂+C=高温=2CO。

1.反应分析：这是一个化合反应，也是氧化还原反应。其中二氧化碳提供氧，是氧化剂；碳得到氧，是还原剂。

2.知识关联：这个反应在工业上可用于制取水煤气或发生炉煤气（主要成分CO），同时也揭示了在煤炉上层，虽然氧气充足，但CO2与灼热的煤层反应生成有毒的CO，这也是煤炉产生煤气中毒隐患的化学原理之一。

四、二氧化碳的性质与用途辨证关系

【重要】构建“性质决定用途，用途体现性质”的认知模型，并通过具体实例进行双向推导。

性质维度

具体性质

对应的典型用途

思维路径解析

物理性质

密度比空气大

用于灭火（覆盖在燃烧物表面，隔绝空气）

性质（密度大）→操作（下沉覆盖）→用途（灭火）

物理性质

能溶于水、能与水反应

制碳酸饮料

加压使其溶解于水，饮用时释放出CO₂，带来清凉口感

物理性质

干冰升华吸热

人工降雨、舞台烟雾、冷链运输

性质（升华吸热）→环境降温（水蒸气冷凝）→用途（降雨/造雾）

化学性质

不燃烧也不支持燃烧

灭火

隔绝可燃物与氧气的接触，这是灭火的本质

化学性质

与水反应生成碳酸

制碳酸饮料

赋予饮料弱酸性和特殊口感

化学性质

是光合作用的原料

气体肥料（在温室大棚中增加CO₂浓度，提高作物产量）

参与植物的生命活动，促进有机物合成

化学性质

与碱反应

检验CO₂

利用生成特征白色沉淀的现象进行鉴别

五、二氧化碳的实验室制取与检验（整合复习）

在复习性质的同时，必须与制取和检验进行系统整合，形成完整的知识闭环。

1.药品选择原理：为什么选用大理石（或石灰石，主要成分CaCO₃）和稀盐酸（HCl）？不能用稀硫酸（因为反应生成微溶的CaSO4覆盖在石灰石表面，阻止反应进一步进行）；不能用浓盐酸（挥发性太强，导致制得的CO₂不纯，混有HCl气体）；不能用纯CaCO₃或Na₂CO₃（反应速率太快，不易控制，且成本高）。原理方程式：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑。

2.发生装置：【固+液→气体】型，与实验室制取氢气的装置相同。因其反应物是固体和液体，反应不需要加热。

3.收集装置：只能用向上排空气法（密度大于空气）。不能用排水法，因为CO₂能溶于水且与水反应。

4.验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明已满。（注意是“瓶口”，不是“瓶中”）。

5.检验方法：将气体通入澄清石灰水中，若变浑浊，则证明是二氧化碳。（这是化学性质的直接应用）。

6.净化与干燥：若制取的CO₂中混有HCl气体或水蒸气，可先通过饱和NaHCO₃溶液（除去HCl，反应为NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，注意此反应又生成了CO₂），再通过浓硫酸（干燥剂）进行干燥。

六、跨学科视野与前沿拓展（核心素养提升）

（一）STSE理念（科学、技术、社会、环境）——【热点】

1.温室效应：二氧化碳是导致温室效应的主要气体之一。复习时应引导学生辩证看待CO₂的作用：它既是植物光合作用的必需原料，是地球生命的“保温被”，但过量排放又会导致全球气候变暖，引发环境问题。

2.“碳中和”与“碳捕集”：结合国家“碳达峰、碳中和”的战略目标，引导学生思考如何从控制和减少CO₂排放、以及如何“捕集”和“利用”CO₂两个角度来解决问题。例如，用碱液（如NaOH溶液）吸收工业废气中的CO₂，或者将CO₂作为资源，用于合成燃料、塑料、建筑材料等。这是当前中考命题的重要情境来源。

（二）数字化实验与科学思维

现代课堂常引入压强传感器、二氧化碳传感器等数字化设备。例如，在探究CO₂与NaOH溶液反应（虽然没有明显现象，但确实反应）时，可以通过传感器测定密闭容器中压强的变化，从定量的角度直观地证明反应的发生。复习时可以引导学生分析曲线变化的原因，培养基于证据进行推理的科学思维。

（三）AI赋能与探究模式

在一些前沿的教学设计中，引入了AI智能体作为学习伙伴，帮助学生进行实验设计的逻辑检查和安全审查。这启示学生在复习和解题时，要更加注重方案的逻辑严谨性和可行性。

七、备考指南与解题策略

（一）常见考查方式

1.选择题：考察基本物理性质、化学性质的判断，实验现象的描述，反应方程式的正误判断。

2.填空题：结合生活、生产实际（如灭火、光合作用、溶洞形成等）考察性质。

3.实验探究题：以“探究CO₂与水反应”、“探究CO₂与NaOH溶液反应”等为主题，考察控制变量法的应用、实验方案的设计与评价、异常现象的分析等。【非常重要】

4.综合应用题：将CO₂的制取、性质、检验与“碳中和”等社会议题结合，考察信息提取和知识迁移能力。

（二）易错点与解题要点

1.表述规范性：描述现象不能直接写结论。如“石灰水变浑浊”是现象，“生成碳酸钙沉淀”是结论。书写化学方程式要注意配平、条件（如“↑”号，反应物中有气体时，生成物气体不加↑，如CO₂+H₂O=H₂CO₃，碳酸后不加↑）。

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