初中化学九年级（粤教版）第五章第3节二氧化碳（第2课时）复习知识清单

初中化学九年级（粤教版）第五章第3节二氧化碳（第2课时）复习知识清单一、二氧化碳的实验室制法（一）反应原理【基础】【核心】1、药品选用：实验室通常选用大理石或石灰石（主要成分碳酸钙）与稀盐酸反应制取二氧化碳。不使用稀硫酸的原因在于反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石或石灰石表面，阻止内部碳酸钙与酸的进一步接触，导致反应很快停止。不使用浓盐酸的原因在于浓盐酸具有极强的挥发性，会导致制得的二氧化碳气体中混有大量氯化氢气体，使气体不纯。不用纯碳酸钙或碳酸钠粉末替代的原因是它们与稀盐酸反应速率过快，剧烈产生气体，不利于收集且可能导致酸液喷溅。2、化学方程式：该反应的化学方程式为CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑。【必背】书写时需特别注意反应物和生成物的化学式，以及气体符号的标注。此反应属于复分解反应类型。（二）发生装置【重要】1、装置选择依据：根据反应物的状态（固体大理石和液体稀盐酸）和反应条件（常温下进行，无需加热），应选择固液不加热型发生装置。2、典型装置分析：（1）简易装置：由锥形瓶（或试管、广口瓶）、双孔橡皮塞、长颈漏斗和导气管组成。使用时，长颈漏斗下端必须伸入液面以下，形成液封，防止生成的二氧化碳气体从长颈漏斗口逸出。固体药品（大理石）放在锥形瓶（或试管）口，先装入固体，后加入液体。（2）改进装置：为便于控制反应的发生与停止，可使用启普发生器或其简易替代装置（如带孔塑料板与试管、U型管等）。其原理是通过关闭止水夹，使试管内气压增大，将液体压入长颈漏斗或压回，使固液分离，反应停止；打开止水夹，气体导出，气压减小，液体重新回流浸没固体，反应发生。【高频考点】（3）控制反应速率的装置：可通过使用分液漏斗代替长颈漏斗，利用活塞控制液体滴加速度，从而控制反应速率。（三）收集装置【重要】1、收集方法：采用向上排空气法。因为二氧化碳的密度比空气大（约是空气的1.5倍），且能溶于水并与水反应，故不能用排水法收集。若需制取非常干燥的气体，也不宜用排水法。2、验满操作：将一根燃着的木条放在集气瓶口，若木条火焰熄灭，则证明二氧化碳已收集满。【操作要点】验满时，木条不能伸入瓶内。3、检验方法：将生成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。化学方程式为Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O。【必考】【非常重要】（四）实验操作步骤（可归纳为：查、装、定、加、收、验）【基础】1、查：连接好装置，检查装置的气密性。检查方法是先将导管一端浸入水中，再用手紧握锥形瓶（或试管）外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定上升的水柱，则证明装置气密性良好。2、装：向锥形瓶（或试管）中装入大理石（或石灰石）。3、定：将装置固定好，连接好长颈漏斗和导气管。4、加：从长颈漏斗或分液漏斗中缓缓加入稀盐酸。5、收：用向上排空气法收集气体。6、验：收集完成后，用燃着的木条在集气瓶口验满。（五）考点与易错点剖析【难点】1、药品选择的辨析题：常以选择题或填空题形式出现，判断某组药品（如块状大理石与稀硫酸、碳酸钠粉末与稀盐酸等）是否适合用于实验室制取CO₂，并说明理由。解题关键在于分析反应速率是否适中、气体是否纯净、反应能否持续进行。2、多功能瓶的使用：考查用多功能瓶（集气瓶）收集二氧化碳。当瓶内空气需排出时，由于二氧化碳密度大于空气，气体应从长管（a端）进入，空气从短管（b端）排出，此为“长进短出”。若涉及洗气或干燥（如除去CO₂中的HCl气体），气体同样从长管进入，通过瓶内试剂，再从短管导出。3、装置气密性检查的变式：对于不同装置（如带有分液漏斗或长颈漏斗的装置），检查气密性的方法略有不同。例如，关闭分液漏斗活塞，将导管末端浸入水中，再用双手紧握容器外壁观察气泡。或通过长颈漏斗加水形成液封后，再通过注水或抽气等方法观察液面变化。4、杂质去除：若要制取纯净干燥的二氧化碳，需先通过饱和碳酸氢钠溶液（除去HCl气体，反应为NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，此法不消耗CO₂），再通过浓硫酸（干燥剂，吸收水蒸气）。除杂与干燥的顺序通常是先除杂后干燥，且气体通过洗气瓶时均为长进短出。二、二氧化碳的物理性质【基础】（一）通常状况下的性质：二氧化碳是一种无色、无味的气体。标准状况下，密度为1.977g/L，比空气大。能溶于水，在通常情况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增大压强还会溶解得更多。（二）固体的二氧化碳——干冰：在加压和降温条件下，二氧化碳会变成无色液体，温度进一步降低，会变成雪花状固体，经过压缩的固体二氧化碳叫做干冰。干冰易升华，由固体直接转变为气体，同时吸收大量的热，使周围温度降低，且升华过程中不会留下液体痕迹。（三）考点与联系1、性质与用途的对应关系：密度比空气大对应向上排空气法收集；能溶于水对应不用排水法收集。干冰升华吸热对应用作制冷剂、人工降雨（使空气中的水蒸气冷凝成水滴）、制造舞台烟雾效果。2、环境问题：二氧化碳本身无毒，但空气中含量过高会使人窒息。它是造成温室效应的主要气体之一。考查时会涉及温室效应的危害及减缓措施（如减少化石燃料燃烧、植树造林、开发新能源等）。【热点】三、二氧化碳的化学性质【核心】【非常重要】（一）一般情况下，不能燃烧，也不支持燃烧1、现象：将燃着的木条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中，木条熄灭。2、应用：用于灭火。这是利用其密度比空气大（能覆盖在可燃物表面）和不支持燃烧的化学性质共同作用的结果。但需注意，并非所有物质燃烧都能用CO₂灭火，如镁条可以在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳。（二）与水反应1、实验探究：将干燥的紫色石蕊小花和用水湿润的紫色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，湿润的小花变红色。【高频实验】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石蕊变红。2、化学方程式：CO₂+H₂O=H₂CO₃。碳酸是一种弱酸，能使紫色石蕊溶液变红。3、碳酸的不稳定性：上述变红的溶液若加热，会重新变成紫色。原因是碳酸不稳定，受热易分解，化学方程式为H₂CO₃=H₂O+CO₂↑。4、易错警示：【易错点】使石蕊变色的物质是碳酸，而不是二氧化碳。描述实验现象时，不能说“二氧化碳使石蕊变红”，必须强调是“二氧化碳与水反应生成的碳酸使石蕊变红”。（三）与碱反应1、与澄清石灰水反应：这是检验二氧化碳的特征反应。现象为澄清石灰水变浑浊。化学方程式：Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O。该反应用于实验室检验CO₂。2、与氢氧化钠反应：二氧化碳也能与氢氧化钠溶液反应，但无明显现象。化学方程式：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O。【重要】该反应用于吸收或除去二氧化碳（如NaOH溶液可作为CO₂的吸收剂）。3、对比实验设计与探究：【难点】如何证明CO₂与NaOH确实发生了反应？通常通过设计对比实验，观察反应前后容器内气压的变化来实现。（1）气压法：将等体积的CO₂分别注入盛有等量NaOH溶液和水的软塑料瓶中，振荡，观察塑料瓶变瘪的程度（变瘪更明显说明CO₂被NaOH吸收更多，反应发生）；或用红墨水在U型管中观察两端液面变化。（2）产物验证法：反应后，取少量反应后的溶液，滴加稀盐酸，若有气泡产生（Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑），证明有新物质碳酸钠生成，从而证明CO₂与NaOH发生了反应。4、与碱反应的拓展：二氧化碳能与碱溶液反应生成盐和水，这是酸性氧化物的通性。（四）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。这个反应为吸热反应。它是工业上制取水煤气（主要成分是CO和H₂）的一个相关反应，也是碳还原二氧化碳的重要反应。【拓展】四、二氧化碳对生活和环境的影响（一）二氧化碳与人体健康1、正常空气中CO₂体积分数约为0.03%。当含量达到1%时，人会感到气闷、头昏、心悸；达到4%5%时，会感到气喘、头痛、眩晕；达到10%以上时，会使人神志不清、呼吸停止，以致死亡。因此，在进入久未开启的菜窖、山洞或地窖前，必须先做灯火试验（用燃着的蜡烛或火把），若火焰熄灭或燃烧不旺，说明二氧化碳含量高，人不能进入。（二）温室效应1、产生原因：大量使用化石燃料（煤、石油、天然气）；森林因乱砍滥伐而急剧减少，导致自然界消耗二氧化碳的能力减弱。2、影响：全球气候变暖，冰川融化，海平面上升，土地沙漠化，农业生态发生变化等。3、防治措施：减少化石燃料的使用，开发利用新能源（太阳能、风能、核能等）；大力植树造林，严禁乱砍滥伐；提倡低碳生活（如节约用电、减少一次性物品使用、多步行等）。【热点】【常结合时事考查】五、跨学科视野下的二氧化碳（一）生物学视角1、光合作用：绿色植物在光照条件下，利用叶绿体，将二氧化碳和水转化为有机物（如淀粉），并释放出氧气。化学方程式可简化为6CO₂+6H₂O=光能、叶绿体=C₆H₁₂O₆+6O₂。这是自然界维持碳氧平衡的重要过程，也是空气中二氧化碳的主要消耗途径。2、呼吸作用：动植物和微生物通过呼吸作用，将有机物分解，释放能量，并产生二氧化碳和水。这是大气中二氧化碳的重要来源之一。3、气肥应用：在农业大棚中，适当增加二氧化碳浓度（俗称“气肥”），可增强光合作用强度，提高农作物产量。这体现了化学知识在农业生产中的应用。（二）物理学视角1、密度原理：CO₂密度比空气大的物理性质，决定了其向上排空气法的收集方式以及灭火时能覆盖在可燃物表面的原理。2、压强变化：在CO₂与碱溶液（如NaOH）的反应验证实验中，核心原理就是气体被吸收导致密闭容器内压强减小，从而引发一系列现象（如气球膨胀、塑料瓶变瘪、形成喷泉、U型管液面变化等）。这是物理压强变化与化学反应相结合的经典模型。3、干冰升华的物态变化：干冰升华是物理变化，伴随的吸热现象是热力学知识的体现。舞台“烟雾”实际是干冰升华吸热使周围空气中的水蒸气冷凝形成的小液滴（白雾），并非干冰本身变成气体（CO₂气体是无色透明的）。（三）环境科学视角1、碳循环：二氧化碳在自然界中的循环过程，涉及大气圈、生物圈、岩石圈和水圈的相互作用。化石燃料的形成、火山喷发、海水的溶解等都是碳循环的一部分。2、海洋酸化：大量二氧化碳被海洋吸收，与水反应生成碳酸，导致海水酸性增强，影响海洋生态系统，特别是对珊瑚、贝壳类生物的外壳形成构成威胁（碳酸钙在酸性条件下易溶解）。3、“碳中和”与“碳达峰”：这是当前全球关注的热点。碳中和指通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。碳达峰指在某一个时点，二氧化碳排放量达到历史最高值，之后逐步回落。理解这些概念，需要从化学视角认识CO₂的来源与消耗途径。六、重要化学方程式的归纳与书写【必考】（一）实验室制取二氧化碳：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑（二）检验二氧化碳（与石灰水反应）：Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O（三）二氧化碳与水反应：CO₂+H₂O=H₂CO₃（四）碳酸分解：H₂CO₃=H₂O+CO₂↑（五）二氧化碳与氢氧化钠反应：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O（六）高温下二氧化碳与碳反应：CO₂+C=高温=2CO（七）光合作用简化方程式：6CO₂+6H₂O=光能、叶绿体=C₆H₁₂O₆+6O₂（八）除去CO中混有的CO₂（或除去CO₂中的HCl）：通常用碱液吸收，但具体需区分。若除去CO中的CO₂，将混合气体通过足量NaOH溶液或澄清石灰水；若除去CO₂中的HCl，则通过饱和NaHCO₃溶液。（九）书写易错点提醒：【易错点】注意配平、条件（如高温）、沉淀符号↓（只有在溶液中生成不溶性固体时才标注，CaCO₃在澄清石灰水反应中生成，标↓）和气体符号↑（反应物无气体，生成物有气体时标注）的正确使用。七、综合实验与探究题型精析（一）实验室制取气体的一般思路【重要】明确制取气体的思路：首先，研究气体的性质（包括物理性质和化学性质），这是选择发生装置和收集装置的基础。其次，根据反应原理选择合适的药品，并依据反应物状态和反应条件选择发生装置。最后，根据气体的密度、水溶性以及是否与水反应选择收集装置。此外，还需考虑是否需要除杂、干燥以及尾气处理等问题。（二）关于CO₂性质的数字化实验探究【拓展】近年中考趋向于结合压强传感器、温度传感器等数字化设备进行实验探究。例如，利用压强传感器测定CO₂与NaOH溶液反应过程中密闭容器内压强的变化，通过数据曲线直观展示反应的发生及剧烈程度。解题关键是要读懂曲线，理解起点、变化趋势、终点所对应的物理意义和化学反应原理。（三）与生活、生产相联系的探究题【热点】题目常以“某化学兴趣小组对大棚中CO₂含量的测定”、“潜水艇中CO₂的处理”、“久未开启的菜窖CO₂浓度的探究”等为背景，考查学生运用所学知识解决实际问题的能力。解题时需迅速提取题目中的有效信息，将其与二氧化碳的性质、制法、用途及环境影响等知识点建立联系。（四）常见题型与解题步骤【考点】1、推断题：题目常给出物质间的转化关系，要求推断未知物。二氧化碳常作为推断题的突破口，其特征反应（使澄清石灰水变浑浊）是关键线索。解题步骤为：根据特征反应锁定CO₂，然后依据转化关系向前后推断其他物质，最后将推断结果代入验证。2、实验探究题：步骤一般为提出问题→作出猜想→设计实验→进行实验→分析现象→得出结论→反思评价。涉及二氧化碳时，常围绕其与水、碱的反应进行探究，尤其是无明显现象的化学反应（如CO₂与NaOH反应）的验证方法。3、计算题：常结合实验室制取二氧化碳或环保问题（如计算一定量石灰石能制得多少CO₂，或某工厂需吸收多少CO₂需要多少氢氧化钙等）进行简单计算。步骤是设未知数→写出正确化学方程式→找出已知量和未知量的质量关系→列比例式→求解→写出简明答案。注意带入计算的量必须是纯净物的质量，涉及含杂质石灰石时，需先求出碳酸钙的纯净质量。（五）解答要点与规范用语1、描述实验现象时，要全面、准确，避免“烟”与“雾”不分。烟是固体小颗粒，雾是小液滴。干冰产生的“白雾”不能叫“白烟”。2、解释原理时，要逻辑清晰，因果关系明确。例如解释石灰水变浑浊，应表述为“二氧化碳与氢氧化钙反应生成了不溶于水的白色沉淀碳酸钙”。3、回答问题要扣题，书写化学方程式要配平，条件、箭头要齐全。八、易混概念与知识辨析【难点】（一）“支持燃烧”与“本身可燃”：二氧化碳不支持燃烧，是指它不能作为助燃物，但并非所有物质在CO₂中都不能燃烧（如镁）。这与氢气、甲烷等本身具有可燃性的气体不同。（二）“温室效应”与“臭氧层破坏”：二氧化碳是造成温室效应的主要气体，但不是唯一气体；臭氧层破坏主要是氟利昂等物质引起的，与二氧化碳无直接关系。两者属于不同的环境问题。（三）“CO₂通入石蕊试液”与“CO₂使石蕊试液变红”的表述：严谨的表述应为“CO₂通入紫色石蕊试液中，试液变红，是因为CO₂与水反应生成了碳酸”。直接说“CO₂使石蕊试液变红”不够严谨，因为它省略了反应条件水。（四）“检验CO₂”与“吸收CO₂”：检验CO₂必须用澄清石灰水，因为现象明显（变浑浊）；吸收CO₂通常用氢氧化钠溶液，