第六单元 碳及其化合物
课题二：二氧化碳
一、二氧化碳的性质（重要程度：五星）
1. 物理性质：
（1）在常温下，二氧化碳是一种无色无味的气体。当它固态时，呈现为白色的雪花状固体，俗称干冰。干冰由于其良好的冷却性能，常被用作制冷剂，同时也应用于人工降雨。
（2）二氧化碳能溶于水，大约1体积的水可以溶解1体积的二氧化碳。
（3）二氧化碳的密度比空气大。
【实验探究】
实验一：将装满CO2气体的集气瓶向纸筒中倾倒。虽然我们不能直接看到气体流动的过程，但过一段时间后，纸筒向CO2气体倾倒的方向倾斜，证明了CO2气体的密度大于空气。
实验二：向充满二氧化碳的矿泉水瓶中注入一定量的水，然后盖上瓶盖，摇晃瓶子。你会发现瓶子变扁了。这一现象说明，二氧化碳能溶于水。
2. 化学性质：
（1）CO2不能燃烧，也不支持燃烧。
【小实验】验证CO2的燃烧性质：通过观察发现，下面的蜡烛先熄灭。这是因为CO2气体既不燃烧也不支持燃烧，且密度比空气大。当CO2进入烧杯中时，会首先占据下面的空间，自下而上逐渐覆盖两支蜡烛。我们可以用二氧化碳来灭火。
（2）CO2不支持呼吸。在高浓度CO2的环境（如山谷、山洞、菜窖）中，进入前应进行“灯火实验”，以确保环境中有足够的氧气供蜡烛燃烧，防止发生。
（3）二氧化碳可以和水反应。介绍物质：石蕊是一种指示剂，遇到酸性物质会变成红色；醋酸是一种常见的酸，是食醋的主要成分。
实验用品介绍：喷壶、浸泡过石蕊试液的干燥小花、集满CO2的集气瓶。
实验操作及现象：
①向紫色小花上喷洒醋酸，小花变红。
②向紫色小花上喷洒水，小花仍为紫色。
③将紫色小花放入盛有CO2的集气瓶中，小花仍为紫色。
④将喷过水的紫色小花放入盛有CO2的集气瓶中，小花变红。
实验分析：实验(Ⅰ)和(Ⅱ)对比说明石蕊遇酸变红，水不能使小花变色；实验(Ⅲ)说明干燥的二氧化碳不能使小花变红；实验(Ⅲ)和(Ⅳ)对比说明二氧化碳和水反应生成了酸性物质。
实验结论：二氧化碳和水反应生成碳酸，使石蕊试液变红。化学方程式为：CO2＋H2O=== H2CO3；碳酸不稳定，易分解为水和二氧化碳：H2CO3=== H2O＋CO2 ↑。
（4）二氧化碳与澄清石灰水的反应。化学方程式为：CO2＋Ca(OH)2=== CaCO3 ↓＋H2O。
二、二氧化碳的用途（重要程度：五星）
用途与其体现的性质：
灭火：因为二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大。
作气肥：参与光合作用。
作制冷剂、人工降雨：利用干冰升华吸热的性质。
三、二氧化碳的实验室制备（重要程度：五星）
1. 选择发生装置：实验室制备二氧化碳通常使用稀盐酸和块状大理石，因此选择固液常温型的发生装置。
3. 实验反思：
(1)如何验证收集的气体已满？答：将一根燃着的小木条放到集气瓶口，若木条熄灭，则表示已收集满。
(2)能否用稀硫酸代替稀盐酸制备二氧化碳？答：不能，因为稀硫酸与大理石反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面阻碍反应进行。
(3)能否用碳酸钠粉末代替大理石？答：不能，因为碳酸钠粉末与稀盐酸反应速度过快，不利于气体的收集。
(4)如何去除CO2中的少量HCl？答：可以通过饱和的小苏打溶液去除HCl，若要收集干燥的二氧化碳，可以通过浓硫酸去除水蒸气。
