九年级化学上册二氧化碳（第2课时）复习知识清单

九年级化学上册二氧化碳（第2课时）复习知识清单

一、核心概念与反应原理

（一）二氧化碳的实验室制法【核心】【高频考点】

1、药品选择与反应原理：在实验室条件下，我们通常选用石灰石或大理石（主要成分均为碳酸钙，化学式CaCO₃）与稀盐酸（HCl的水溶液）作为制取二氧化碳的药品。其核心化学反应是一个复分解反应，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳气体。该反应的化学方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑。选择这两种药品的原因在于：反应速率适中，易于控制；气体纯净，无需复杂除杂；原料来源广泛，价格低廉。需要注意的是，不宜使用浓盐酸，因其挥发性强，会导致制得的二氧化碳中混有大量氯化氢气体；不宜使用硫酸，因为硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻止内部碳酸钙与酸接触，导致反应很快停止；也不宜使用碳酸钠粉末代替石灰石，因为碳酸钠与盐酸反应速率过快，瞬间产生大量气体，不易收集且可能导致装置内压强骤增。

2、装置的选择与搭建【重要】：依据反应物状态（固体大理石和液体稀盐酸）及反应条件（常温，无需加热），我们应选择固液常温型发生装置。典型装置包括锥形瓶、平底烧瓶或试管配合双孔橡皮塞，其中一孔插入长颈漏斗或分液漏斗用于添加液体，另一孔插入导气管。使用长颈漏斗时，其末端必须液封，即伸入液面以下，以防止生成的二氧化碳气体从漏斗口逸出。分液漏斗则因其带有活塞，可以控制液体的滴加速度，从而更精准地控制反应速率。收集装置方面，由于二氧化碳能溶于水且密度比空气大（约为空气的1.5倍），我们采用向上排空气法进行收集。不能用排水法收集，因为二氧化碳溶于水且会与水反应，导致收集到的气体不纯且量少。

3、操作步骤与检验验满【基础】【必考】：

（1）连接装置，检查装置的气密性。这是实验成功的关键第一步，具体方法是将导管一端浸入水中，双手紧握容器外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的水柱，则证明装置气密性良好。

（2）装入药品。先向锥形瓶中加入石灰石，然后从长颈漏斗或分液漏斗中加入稀盐酸，立即发生反应。

（3）收集气体。用向上排空气法收集，导管应伸入集气瓶底部，以利于排尽瓶内空气。

（4）验满方法【高频考点】：将一根燃着的木条放在集气瓶口，如果木条火焰熄灭，证明二氧化碳已经收集满。这是利用了二氧化碳不支持燃烧也不燃烧的性质。切不可将木条伸入瓶内。

（5）检验方法【基础】：将产生的气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明该气体是二氧化碳。反应原理是二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水：Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O。这是二氧化碳的特征反应，用于其鉴别。

4、考点与易错点剖析：

（1）装置的变式与改进：命题常围绕替代装置展开，如使用启普发生器或其简易装置，考察其优点（可随时控制反应发生与停止）。理解其工作原理是核心：关闭导气管，内部气体压强增大，将液体压回长颈漏斗，使固液分离，反应停止；打开导气管，气体导出，压强减小，液体重新回流浸没固体，反应发生。

（2）药品选择的辨析题：常以选择题形式，分析使用浓盐酸、硫酸、碳酸钠粉末等错误药品会导致的后果。

（3）除杂与干燥：当需要制取纯净、干燥的二氧化碳时，如何除去混有的氯化氢气体和水蒸气？应先通过饱和碳酸氢钠溶液（NaHCO₃）除去HCl（反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，此法不消耗CO₂），再通过浓硫酸进行干燥（浓硫酸具有吸水性且不与CO₂反应）。顺序不可颠倒，否则气体通过溶液后又会带出水汽。

（4）装置气密性检查的多种描述：务必掌握在不同装置（如带有注射器、分液漏斗等）下检查气密性的规范语言描述。

（二）二氧化碳的工业制法【了解】

工业上大规模制取二氧化碳，通常采用高温煅烧石灰石的方法。其主要成分碳酸钙在高温下分解，生成氧化钙（生石灰）和二氧化碳。化学方程式为：CaCO₃=高温=CaO+CO₂↑。这是一个吸热反应，也是重要的化工生产原理。此外，在酿酒、发酵工业以及化石燃料燃烧过程中，也会有大量二氧化碳产生，可作为副产品回收。

二、二氧化碳的性质【重中之重】

（一）物理性质【基础】

1、色、味、态：在常温常压下，二氧化碳是一种无色、无味的气体。

2、密度：二氧化碳的密度约为1.977g/L，比空气的密度（约1.293g/L）大。这一性质决定了我们可以用向上排空气法收集它，也是其能像倾倒液体一样从一个容器倒入另一个容器的基础。

3、溶解性：二氧化碳能溶于水。在通常状况下，1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳，增大压强会溶解得更多。汽水、可乐等饮料就是利用高压将大量二氧化碳溶解其中制成的。这一性质是理解“二氧化碳溶于水”与“二氧化碳与水反应”两个不同概念的关键，前者是物理变化，后者是化学变化。

（二）化学性质【核心】【高频考点】

1、不燃烧，也不支持燃烧【重要】：一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧（注意：活泼金属如镁条可以在二氧化碳中燃烧，生成氧化镁和碳，这是一个特例，需要特别记忆）。利用此性质，二氧化碳常用于灭火。

2、与水反应【难点】：二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红。反应的化学方程式为：CO₂+H₂O=H₂CO₃。碳酸很不稳定，容易分解成二氧化碳和水：H₂CO₃=CO₂↑+H₂O。这个可逆过程在实验探究中尤为重要。

实验探究路径：将干燥的石蕊小花和喷水后的石蕊小花分别放入盛有二氧化碳的集气瓶中。现象是干燥的小花不变色，而喷水后的小花变红。对比实验得出的结论是：二氧化碳本身不能使石蕊变色，是二氧化碳与水反应生成的碳酸使其变色。

3、与碱反应【必考】：

（1）与澄清石灰水反应：这是二氧化碳最重要的特征反应，用于检验二氧化碳。现象是澄清石灰水变浑浊。反应方程式：Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O。若继续通入过量二氧化碳，会看到浑浊的液体又变澄清，这是因为碳酸钙与水和二氧化碳反应生成了可溶性的碳酸氢钙：CaCO₃+H₂O+CO₂=Ca(HCO₃)₂。该性质用于解释溶洞、石笋、钟乳石的形成等自然奇观。

（2）与氢氧化钠反应：二氧化碳也能与氢氧化钠反应，但无明显现象。反应方程式为：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O或NaOH+CO₂=NaHCO₃（取决于CO₂的量）。为证明该反应发生，常设计间接实验，如利用内外压强差的改变（塑料瓶变瘪、气球胀大、U型管液面变化等）来验证。这是中考和竞赛中的高频实验探究题。

4、光合作用【跨学科拓展】：在光照条件下，绿色植物吸收二氧化碳和水，通过叶绿体合成有机物（如淀粉）并释放氧气。这是自然界中碳氧循环的重要环节，体现了化学与生物学科的紧密联系。

三、二氧化碳对环境和生命的影响【热点】

（一）温室效应

1、成因：二氧化碳、甲烷、氟氯烃等温室气体大量排放，它们像温室的玻璃一样，允许太阳光透过，但吸收并重新辐射地面放出的红外线，导致热量在地球表面聚集，从而使全球气候变暖。二氧化碳是其中最主要的温室气体。

2、主要来源：化石燃料（煤、石油、天然气）的大量燃烧；森林植被的破坏，导致植物吸收二氧化碳的能力下降。

3、危害【重要】：全球气候变暖，导致冰川融化，海平面上升，威胁沿海地区；气候反常，极端天气频发（如洪涝、干旱、热浪）；影响生态系统，可能导致物种灭绝；农业病虫害增加等。

4、缓解措施【重要】：开发和利用清洁能源（如太阳能、风能、核能），减少化石燃料的使用；大力植树造林，禁止乱砍滥伐；提高能源利用效率；推广低碳生活，减少二氧化碳排放；加强国际合作，共同应对气候变化。科技前沿如碳捕捉、封存与利用技术（CCUS）也是当前研究热点。

（二）二氧化碳与人体健康【基础】

1、生理作用：二氧化碳本身没有毒性，但空气中二氧化碳浓度过高时，会使人因缺氧而窒息。

2、警示案例：进入久未开启的菜窖、干涸的深井前，必须进行灯火试验。如果燃着的蜡烛熄灭，说明二氧化碳浓度过高，人不能进入。这是因为二氧化碳密度大，容易积聚在低洼处。

3、相关考点：解释灯火试验的原理（利用CO₂不支持燃烧的性质）；分析不同浓度CO₂对人体的影响。

四、二氧化碳的用途【基础】

1、灭火【重要】：利用二氧化碳密度比空气大（能覆盖在可燃物表面）和不燃烧也不支持燃烧的性质。常用灭火器有泡沫灭火器、干粉灭火器和液态二氧化碳灭火器。液态二氧化碳灭火器常用于扑灭图书、档案、贵重设备等的失火，因为其灭火后不留痕迹。

2、化工原料：用于制取纯碱（Na₂CO₃）、尿素、碳酸饮料（汽水）等。在制取汽水时，加压使大量二氧化碳溶解，打开瓶盖压强减小，二氧化碳溶解度降低，大量逸出，带走热量，故汽水有清凉感。

3、在农业上的应用：二氧化碳是光合作用的主要原料之一，适当增加空气中二氧化碳的浓度（“气体施肥”），可以提高农作物的产量。

4、干冰的用途：固体二氧化碳俗称干冰，升华时会吸收大量的热，使周围温度降低。因此干冰常用于人工降雨（用飞机播撒干冰，使空气中的水蒸气冷凝成水滴）、制造舞台烟雾效果（干冰升华吸热，使周围空气中的水蒸气遇冷凝结成小液滴）以及用作制冷剂冷藏食物。

五、实验探究与思维模型【高阶能力】

（一）基于二氧化碳性质的实验探究题考向

1、有关“二氧化碳与水反应”的对比实验设计：此类题考查控制变量法的思想。常见模型是：取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥小花，分别进行（1）喷稀醋酸（证明酸能使石蕊变红）；（2）喷水；（3）直接放入二氧化碳中；（4）喷水后放入二氧化碳中。通过现象对比，排除干扰，得出严谨结论。常考拓展问题：将变红的小花加热，会看到红色褪去，证明碳酸的不稳定性。

2、证明“二氧化碳与氢氧化钠反应”的创新实验【难点】：命题角度往往围绕压强变化展开。例如，用如图装置，向集满CO₂的软塑料瓶中加入NaOH溶液，旋紧瓶盖振荡，观察到塑料瓶变瘪。但需要质疑：变瘪是否只是因为CO₂溶于水？因此必须设置对照实验：用等体积的水代替NaOH溶液重复实验，比较变瘪程度。若加入NaOH溶液的瓶子变瘪更明显，则证明CO₂确实与NaOH发生了反应。其他装置如试管内液面上升、气球膨胀、U型管中液柱变化等，均需理解其原理并会分析。

3、气体制取与性质验证的综合实验：此类题将发生装置、除杂装置、性质检验装置串联起来。例如，要求设计一套装置，证明某气体是二氧化碳，并验证其能使紫色石蕊试液变红。这需要考生合理排序，并考虑气体通入溶液后会带出水蒸气等细节问题。

（二）解题步骤与思维建模

1、审题三步走：一审实验目的，明确要探究什么；二审实验装置和药品，看懂每一步操作的目的；三审现象与结论的逻辑关系，思考现象能否直接推出结论，有无干扰因素。

2、探究题答题要点：描述实验现象要准确、全面（如“澄清石灰水变浑浊”不能只说“有沉淀”）；书写化学方程式要配平、注明条件、符号正确；语言表述要规范，如“检查装置气密性”不能写成“检查气密性”；设计对照实验时，要明确指出控制的变量和观察的指标。

3、计算题考向【基础】：常结合化学方程式进行简单计算，如求石灰石中碳酸钙的质量分数、制取一定量二氧化碳所需盐酸的质量等。解题关键是正确书写化学方程式，找准已知量和未知量的关系，格式规范。易错点包括：样品是否纯净、气体或沉淀是否完全析出、反应是否充分进行等。

六、跨学科视野下的二氧化碳【素养提升】

1、生物学视角：光合作用与呼吸作用的平衡。植物通过光合作用吸收CO₂合成有机物，动物和植物通过呼吸作用消耗O₂产生CO₂。微生物的分解作用也释放CO₂。这三个过程共同维持着大气中氧气和二氧化碳的相对稳定。在农业生产中，合理密植、通风透光都是为了增加CO₂供应，促进光合作用。

2、地理与环境科学视角：温室效应的全球性影响与应对。探讨碳达峰、碳中和目标的科学内涵和实现路径。分析冰川融化对沿海城市的影响，以及如何通过改变能源结构来减缓气候变化。这要求学生能运用所学化学知识解释全球性环境问题，培养社会责任感。

3、物理学视角：压强变化在实验中的应用。几乎所有证明气体反应无明显现象的实验中，都利用了压强差原理。理解气体溶解度与压强、温度的关系（亨利定律），对于解释汽水喷涌、打开碳酸饮料瓶盖等现象至关重要。

4、化学史视角：了解二氧化碳的发现历史，如17世纪比利时科学家海尔蒙特发现在木炭燃烧和发酵过程中有一种不助燃的气体，以及后来英国化学家布莱克对“固定空气”（即二氧化碳）的深入研究，体会科学探究的艰辛与严谨。

七、复习策略与常见误区警示

1、核心考点网络构建：将二氧化碳置于“碳的氧化物”和“碳及其化合物”知识网络中。梳理碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸钙之间的转化关系，形成“碳三角”知识体系（C→CO₂，C→CO，CO→CO₂，CO₂→CO，CO₂→H₂CO₃，CO₂→CaCO₃等），并熟练书写相关化学方程式。

2、高频易错点强化：

（1）描述实验现象时，混淆“烟”和“雾”。“烟”是固体小颗粒，“雾”是液体小液滴。如CO₂通入澄清石灰水，生成的是固体沉淀，不能说产生“白雾”。

（2）对二氧化碳使紫色石蕊试液变红的本质理解不清，误认为是CO₂本身使其变红。

（3）实验室制取CO₂时，错用排水法收集，或验满时将燃着木条伸入瓶内。

（4）书写化学方程式时漏标↑或条件，如CaCO₃+HCl反应忘记写条件（常温）和气体符号。

（5）对CO₂与碱反应无明显现象的验证实验，只设计一个实验，没有设置对照实验，导致结论不严谨。

3、素养导向的复习建议：以实验为载体，贯穿二氧化碳的性质、制法和用途。通过探究性学习，培养“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”等化学核心素养。关注社会热点（如“碳中和”），能用化学视角分析和解决实际问题，体现科学精神与社会责任。

八、典型题型与真题解析

1、选择题考向：主要考查基础概念辨析，如CO₂的物理性质、化学性质判断，实验室制法的药品和原理，温室效应的成因等。陷阱