九年级化学二氧化碳性质与制取知识清单

九年级化学二氧化碳性质与制取知识清单

一、学科核心素养视角下的物质研究——走进二氧化碳

（一）课程定位与学习目标

本部分内容属于九年级化学“身边的化学物质”主题，是继氧气之后第二种系统学习的气体。它不仅是义务教育阶段必须掌握的核心知识点，更是培养学生“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”及“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养的重要载体。通过本清单的复习，学生应能从物质分类、性质、变化、用途及制法等多个维度构建关于二氧化碳的系统知识网络，并初步形成研究物质的一般思路和方法。

（二）物质研究的基本框架——性质与用途的关系

【核心思维】物质的性质决定其用途，用途反过来反映性质。复习时，必须将二氧化碳的每一个用途都与其对应的物理性质或化学性质紧密联系起来，形成逻辑链条。例如，灭火既利用了其密度比空气大的物理性质（覆盖可燃物），又利用了其不支持燃烧的化学性质。

二、二氧化碳的物理性质【基础】★

（一）常态下的物理性质

通常情况下，二氧化碳是一种无色、无味的气体。

【重点辨析】“无色无味”是绝大多数气体的共性，但二氧化碳在低浓度时无味，高浓度时会有刺激性酸味（实际是因溶于水生成碳酸所致），需注意区分。

（二）关键物理性质参数【高频考点】

1.密度：标准状况下，二氧化碳的密度为1.977g/L，比空气的平均密度（约1.29g/L）大。这是决定其能用向上排空气法收集以及可用于灭火的根本原因。【非常重要】

2.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，增大压强还会溶解得更多。这是生产汽水等碳酸饮料的理论依据。

【难点辨析】“能溶于水”不等于“与水反应”。溶于水是物理变化，而溶于水的同时有一部分与水发生了化学反应，这是两个过程的同时发生，需透过宏观现象看本质。

（三）二氧化碳的三态变化与“干冰”

固体二氧化碳叫“干冰”。干冰不是冰（冰是固态水），它是一种致密的白色固体，一个重要的特性是极易升华，即由固态直接转变为气态，而不经过液态。在这个过程中会吸收大量的热，导致周围环境的温度急剧降低。

【生活拓展】舞台上的云雾效果、人工降雨、食品冷链运输都是利用干冰升华吸热的物理性质。【基础】

三、二氧化碳的化学性质【核心】【非常重要】

这是整个章节的复习重点，也是中考命题的核心区域。二氧化碳的化学性质可以概括为“三不二水一碳一碱”。

（一）“三不”——不支持燃烧、不燃烧、不供给呼吸

1.不支持燃烧且本身不燃烧：这是二氧化碳最重要的化学性质之一。但它指的是不支持“一般”可燃物的燃烧，切不可绝对化。

【特别提醒】燃着的镁条可以在二氧化碳中剧烈燃烧，生成氧化镁和碳，化学方程式为：2Mg+CO₂=点燃=2MgO+C。这表明二氧化碳在某些情况下也能“支持”燃烧（实质是镁与CO₂发生了置换反应）。

2.不供给呼吸：二氧化碳本身无毒，但空气中含量过高时会使人窒息。这并非毒性，而是因为缺氧。

【生活应用与考点】进入久未开启的菜窖或干涸的深井前，必须做“灯火试验”。如果燃着的蜡烛熄灭或燃烧不旺，说明二氧化碳含量高，人不能进入。【高频考点】

（二）“二水”——与水反应

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.酸性检验：碳酸能使紫色的石蕊试液变红。

3.经典实验探究——四朵小花实验（或类似的石蕊试液变色实验）【必考】【非常重要】

实验现象与结论归纳：

（1）喷稀醋酸：小花变红。结论：酸能使紫色石蕊变红。

（2）喷水：小花不变红。结论：水不能使紫色石蕊变红。

（3）直接放入CO₂中：小花不变红。结论：二氧化碳气体本身不能使紫色石蕊变红。

（4）喷水后再放入CO₂中：小花变红。结论：二氧化碳与水反应生成了酸性物质（碳酸）。

（5）将变红的小花加热烘烤：红色褪去，又恢复紫色。结论：碳酸不稳定，受热易分解。化学方程式：H₂CO₃=△=H₂O+CO₂↑。

【易错警示】使紫色石蕊试液变红的物质是碳酸（H₂CO₃），不是CO₂，这个区别是命题者设置陷阱的高频地带。

（三）“一碱”——与碱反应

这是检验二氧化碳的独特方法，也是书写陌生化学方程式的基础。

1.与氢氧化钙反应（检验CO₂）：将二氧化碳通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，这是因为生成了难溶于水的白色碳酸钙沉淀。化学方程式：CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O。【高频考点】【非常重要】

2.与氢氧化钠反应（吸收CO₂）：二氧化碳也能与氢氧化钠溶液反应，生成碳酸钠和水，但无明显现象。化学方程式：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O。

【重点对比】为何用澄清石灰水检验CO₂，而用氢氧化钠溶液吸收CO₂？

答：因为氢氧化钙微溶于水，澄清石灰水中溶质含量少，所以少量的CO₂就能生成明显的白色沉淀（现象明显），适合检验；而氢氧化钠易溶于水，其溶液浓度大，能吸收大量的CO₂，适合用于气体的吸收或除杂。

（四）“一碳”——与碳反应

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：CO₂+C=高温=2CO。

【知识关联】这个反应是吸热反应，也是工业上制取水煤气（主要成分是CO和H₂）的副反应之一，同时也解释了在煤炉上层温度高时，下层产生的一氧化碳到上层为什么会燃烧产生蓝色火焰。

四、二氧化碳的实验室制取【核心】【非常重要】

（一）药品与原理的选择【高频考点】

1.药品：大理石（或石灰石，主要成分都是CaCO₃）和稀盐酸（HCl的水溶液）。

2.反应原理：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑

3.药品选用原则及注意事项（探究与评价）【难点】：

（1）为何不用稀硫酸？因为反应生成的硫酸钙（CaSO₄）微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻止内部的碳酸钙与酸进一步接触，使反应很快停止。

（2）为何不用浓盐酸？因为浓盐酸具有强烈的挥发性，会导致制得的CO₂气体中混有大量氯化氢（HCl）气体，使气体不纯。

（3）为何不用碳酸钠（粉末）？因为碳酸钠与盐酸反应速率太快（Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑），不便于收集，且成本较高。

（二）发生装置与收集装置【基础】

1.发生装置：固液不加热型。

典型装置：锥形瓶（或试管、广口瓶）+长颈漏斗+双孔橡皮塞。

【装置要点】【重要】

（1）长颈漏斗的下端管口必须伸入液面以下，形成“液封”。目的：防止生成的二氧化碳气体从长颈漏斗口逸出。

（2）导气管伸入锥形瓶内不宜过长，稍露出橡皮塞即可，便于气体导出。

2.收集装置：向上排空气法（因为CO₂密度比空气大，且能溶于水）。

【装置要点】收集时，导管必须伸到集气瓶的底部。目的：便于排尽瓶底部的空气，使收集的气体更纯。

【易错辨析】能否用排水法收集CO₂？理论上CO₂能溶于水，一般不用排水法。但在某些探究实验中，为了观察气体收集的速度或得到高纯度气体（排除空气干扰），采用改进的排水法（如用饱和碳酸氢钠溶液代替水，可以减少CO₂的溶解）。

（三）检验与验满【高频考点】【操作规范】

1.检验方法（一定是检验气体本身）：

将产生的气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，证明该气体是二氧化碳。化学方程式：CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O。

2.验满方法（检验是否集满集气瓶）：

将燃着的木条放在集气瓶口（注意：是瓶口，不是伸入瓶内），若木条熄灭，证明已集满。

【特别警示】实验室制备气体时，必须先检查装置的气密性！步骤是：连接好装置，将导管一端放入水中，用手紧握锥形瓶（或试管），若导管口有气泡冒出，松手后导管内形成一段稳定的水柱，则气密性良好。

五、二氧化碳对生活和环境的影响

（一）二氧化碳的用途【基础】【性质决定用途】

1.光合作用（化学性质）：作为气体肥料，参与植物的光合作用。

2.灭火（物理+化学性质）：密度比空气大（覆盖），不燃烧也不支持燃烧。

3.制冷剂/人工降雨（物理性质）：干冰升华吸热。

4.碳酸饮料（物理性质+化学性质）：加压溶解于水，部分与水反应生成碳酸。

（二）温室效应【热点】

1.成因：大量燃烧化石燃料（煤、石油、天然气）导致大气中二氧化碳（及甲烷、臭氧、氟氯代烷等）含量增多，导致全球气候变暖。

【重要辨析】二氧化碳不是空气污染物，但过量排放会引起环境问题。

2.危害：全球变暖，冰川融化，海平面上升；极端天气频发；土地沙漠化等。

3.减缓措施：【高频考点】

（1）减少使用化石燃料，开发新能源（太阳能、风能、地热能等）。

（2）大力植树造林，严禁乱砍滥伐，增加绿地面积。

（3）提高能源利用率，提倡低碳生活（如双面打印、骑自行车出行等）。

六、跨学科视野下的二氧化碳

（一）生物视角

1.呼吸作用：生物通过呼吸作用（有氧呼吸）产生CO₂和H₂O，释放能量。化学方程式（简写）：C₆H₁₂O₆+6O₂=酶=6CO₂+6H₂O。

2.光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将CO₂和H₂O转化成有机物（如淀粉）和氧气。化学方程式（简写）：6CO₂+6H₂O=光能/叶绿体=C₆H₁₂O₆+6O₂。

3.碳循环：自然界中CO₂的消耗（光合作用）与产生（呼吸作用、微生物分解、化石燃料燃烧）处于动态平衡。

（二）物理视角

1.密度测量：利用CO₂密度大于空气，在物理实验中可用来创造不同密度的气体环境。

2.压强变化：CO₂溶于水或与NaOH反应导致气体减少，从而引起密闭容器内压强减小，产生“瓶子变瘪”“气球胀大”“倒吸”等现象。这是理化合考的常见题型。【难点】

【解题步骤】分析物质量变化（气体减少）→导致压强减小→内外产生压强差→引发实验现象（倒吸、液面上升等）。

七、高频考点、考向与解题策略

（一）常见题型与考查方式

1.选择题：考查基本概念、性质辨析、用途对应、简单的实验现象判断。

2.填空题：考查化学方程式的书写、物质间转化的推断。

3.实验探究题：【非常重要】这是分值最高、区分度最大的题型。

（1）基础实验：考查实验室制取CO₂的装置连接、操作步骤、验满检验。

（2）性质探究：模仿“四朵小花”实验，考查控制变量法的思想，探究CO₂与H₂O的反应。或者是用创新装置（如Y型管、注射器、压强传感器）探究CO₂的性质。【热点】

（3）除杂与干燥：考查CO中混有CO₂如何除杂（通过灼热的氧化铜或通过氢氧化钠溶液？注意鉴别和除杂的区别）。【难点】

4.推断题：以碳三角（C、CO、CO₂）为核心，结合其他物质（如CaCO₃、H₂CO₃）进行相互转化推断。

（二）核心考点精讲

1.考点一：CO₂与H₂O反应的实验设计（控制变量法）【非常重要】

解题要点：凡是涉及证明CO₂与H₂O发生反应的实验，必须设计三个对照实验：

（1）单独CO₂能否使指示剂变色？

（2）单独H₂O能否使指示剂变色？

（3）CO₂和H₂O共同作用能否使指示剂变色？

2.考点二：CO₂与碱反应的应用（检验vs.吸收）【高频考点】

（1）检验：必须用澄清石灰水[Ca(OH)₂]，现象明显。

（2）吸收/除杂：必须用氢氧化钠溶液（NaOH），吸收更彻底。

3.考点三：CO₂的鉴别与除杂（与CO、N₂等混合）【难点】

（1）鉴别CO₂和CO：

方法一：通入澄清石灰水，变浑浊的是CO₂，无现象的是CO。

方法二：点燃，能燃烧的是CO，不能燃烧的是CO₂。

方法三：通过灼热CuO，能使黑色粉末变红的是CO，无现象的是CO₂。

方法四：通入紫色石蕊溶液，变红的是CO₂，无现象的是CO。

（2）除杂（括号内为杂质）：

CO(CO₂)：通过足量的氢氧化钠溶液（或灼热的炭粉），然后干燥。

CO₂(CO)：通过灼热的氧化铜（因为CO具有还原性，能被氧化成CO₂）。

【易错陷阱】不能用点燃的方法除去CO₂中的CO！因为CO₂不支持燃烧，当CO₂大量存在时，CO无法被点燃。

（三）易错点与解题技巧汇总

1.审题不清：题目问“错误的是”还是“正确的是”？问“物理性质”还是“化学性质”？

2.概念混淆：误认为CO₂有毒；误认为CO₂能使石蕊变红；误认为CO₂不支持所有物质燃烧。

3.化学方程式书写错误：

（1）漏写“↑”符号（反应物中有气体时，生成物气体不加↑）。

（2）配平错误，特别是CO₂+H₂O=H₂CO₃无需配平，但H₂CO₃分解要写加热符号。

（3）沉淀符号“↓”乱用，在溶液中反应生成沉淀才用，CO₂通入石灰水生成CaCO₃沉淀要写“↓”。

4.实验操作细节：验满时燃着的木条放在“瓶口”，检验气体时气体通入“瓶中/溶液中”。

5.模型认知与图像题【新考向】：利用数字化传感器（如压强传感器、pH传感器）监测密闭容器内CO₂与水或碱反应过程中的压强或pH变化曲线。

【解题技巧】分析曲线走势，起点、拐点、终点所代表的含义。例如，CO₂溶于水，pH会从7逐渐减小（生成碳酸呈酸性），但不会太小；若CO₂与NaOH反应，pH会从碱性迅速下降。

八、思维拓展与知识网络构建

（一）构建“碳家族”知识网络图（内在逻辑）

将碳单质（C）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、碳酸（H₂CO₃）、碳酸钙（CaCO₃）这五种含碳物质构建成一个“碳三角”或“碳五环”转化关系图。

核心转化关系：

1.C→CO₂：C+O₂=点燃=CO₂

2.CO₂→CO：CO₂+C=高温=2CO

3.CO→CO₂：2CO+O₂=点燃=2CO₂或CO+CuO=△=Cu+CO₂

4.CO₂→H₂CO₃：CO₂+H₂O=H₂C