沪教版初三化学上知识点：奇妙的二氧化碳

二氧化碳，这个看似普通却充满奥秘的气体，在我们的生活中扮演着不可或缺的角色。它不仅是地球大气的重要组成部分，还在许多自然现象和工业应用中发挥着重要作用。本文将详细探讨二氧化碳的物理性质、化学性质及其广泛应用，并通过一些典型的实验练习帮助同学们更好地理解和掌握这一知识点。

一、二氧化碳的物理性质

1. 溶解性

二氧化碳具有良好的水溶性，能够轻易地溶解在水中。这种特性使得二氧化碳在自然界中的循环变得尤为重要。例如，海洋吸收了大量的二氧化碳，起到了调节大气中二氧化碳浓度的作用。此外，二氧化碳溶解于水后还能形成碳酸饮料中的气泡，使饮料更加清爽可口。

2. 密度

二氧化碳的密度比空气大，这意味着它在空气中会下沉。这一特性在实际应用中有重要意义。例如，在火灾现场，二氧化碳灭火器喷出的二氧化碳气体可以迅速覆盖火源，隔绝氧气，从而达到灭火的效果。同时，二氧化碳在温室效应中也起到关键作用，因为它能阻止热量从地球表面逸散到太空，导致全球气温上升。

3. 固态形式——干冰

在高压低温条件下，二氧化碳可以变成固体状态，即干冰。干冰的独特之处在于它不会像普通冰那样融化成液体，而是直接升华成气体。这一特性使其成为理想的制冷剂，广泛应用于食品保鲜、医疗设备冷却以及舞台特效等领域。

此外，干冰还可以用于人工降雨，通过飞机撒布干冰，促使云层中的水汽凝结成雨滴，缓解干旱地区的用水问题。

二、二氧化碳的化学性质

1. 与水反应生成碳酸

当二氧化碳通入水中时，会发生如下反应：

\[CO_2 + H_2O \rightarrow H_2CO_3\]

碳酸是一种弱酸，能够使紫色石蕊试液变红。这是因为碳酸电离产生的氢离子（H）增加了溶液的酸性。然而，当加热时，碳酸会分解回二氧化碳和水，石蕊试液又恢复为原来的紫色。这一现象可以通过简单的实验来验证，帮助学生直观地理解二氧化碳与水的反应。

2. 与碱反应生成盐和水

二氧化碳与碱类物质反应生成相应的盐和水。例如，当二氧化碳通入澄清的石灰水中时，会发生如下反应：

\[CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O\]

实验现象是澄清的石灰水变浑浊，出现白色沉淀。这是因为生成的碳酸钙不溶于水，以固体形式析出。同样，二氧化碳也可以与氢氧化钠反应：

\[CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O\]

这个反应没有明显的现象，因为生成的碳酸钠是可溶于水的。

3. 不支持燃烧

二氧化碳通常情况下既不能燃烧也不支持燃烧。这一特性使其成为理想的灭火剂。在火灾现场，二氧化碳灭火器喷出的二氧化碳气体可以迅速覆盖火源，隔绝氧气，从而扑灭火焰。此外，二氧化碳还广泛应用于消防系统中，特别是在那些需要防止电气火灾的场所，如计算机房和实验室。

三、二氧化碳的应用

1. 灭火

如前所述，二氧化碳灭火器利用其不支持燃烧的特性，迅速覆盖火源，隔绝氧气，从而达到灭火的效果。二氧化碳灭火器适用于多种类型的火灾，尤其是电器火灾和精密仪器火灾，因为二氧化碳不会留下任何残留物，不会对设备造成二次损害。

2. 温室肥料

在农业生产中，二氧化碳被用作温室里的肥料。植物进行光合作用时需要二氧化碳，适量增加温室内的二氧化碳浓度可以促进植物生长，提高作物产量。研究表明，适当浓度的二氧化碳可以显著提高农作物的光合作用效率，从而增加产量和品质。

3. 干冰的应用

干冰作为一种高效的制冷剂，广泛应用于食品保鲜、医疗设备冷却以及舞台特效等领域。干冰的升华特性使其能够在短时间内迅速降温，保持物品的新鲜度和稳定性。此外，干冰还可以用于人工降雨，通过飞机撒布干冰，促使云层中的水汽凝结成雨滴，缓解干旱地区的用水问题。

4. 化工原料

二氧化碳在化工领域也有着广泛的应用。例如，它可以用于生产尿素、碳酸饮料、塑料等产品。此外，二氧化碳还可以作为合成其他有机化合物的原料，广泛应用于制药、农药等行业。

四、课后练习解析

1. 实验室制取二氧化碳用不到的仪器

根据实验室用稀盐酸与大理石制取二氧化碳的反应原理，使用的装置为“固+液 常温型”。因此，一定不需要用来加热的仪器——酒精灯；而试管、集气瓶、导气管是需要的。选项C（酒精灯）是正确答案。

2. 排空气法收集气体

排空气法收集气体时，该气体的密度可能比空气的大也可能比空气的小。具体取决于气体的性质。如果气体密度大于空气，则应采用向上排空气法；如果气体密度小于空气，则应采用向下排空气法。因此，选项C（可能比空气的大也可能比空气的小）是正确答案。

3. 实验室用高锰酸钾加热分解制取O和用大理石与盐酸反应制取CO相比较

加热高锰酸钾制取氧气是固体加热型，属于分解反应；大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳是固液常温型，属于复分解反应。根据已有的知识进行分析，下列说法中，正确的是：

- A. 都需要加热（错误）

- B. 前者反应物是固体，后者反应物是固体和液体（正确）

- C. 都是分解反应（错误）

- D. 前者可用向下排空气法收集，后者可用向上排空气法收集（正确）

二氧化碳不仅在自然界中扮演着重要角色，还在人类社会的各个领域有着广泛的应用。通过对二氧化碳物理性质、化学性质及其应用的深入学习，我们可以更好地理解这一神奇气体的特性和价值。希望同学们通过本文的学习，能够更加全面地掌握关于二氧化碳的知识点，并在未来的化学学习中取得更好的成绩。