二氧化碳的物理性质

（1）实验探究二氧化碳的物理性质

	实验方案	实验现象
方案一	如图，制取一瓶CO2，观察二氧化碳的颜色，闻气味	集气瓶中的CO2气体没有颜色、没有气味 （通常情况下，CO2是无色无味的气体。）
方案二	①把烧杯放在天平的左盘上，利用砝码调节天平平衡； ②向烧杯内通入CO2气体，观察天平的指针	天平的指针偏左 （二氧化碳的密度 比空气的密度大）
方案三	【实验】向一个收集满氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约$\frac {1} {3}$体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡	一段时间后，塑料瓶变瘪 （二氧化碳溶于水中，使瓶内气体减少，导致瓶内气体压强减小，大气压强使塑料瓶变瘪）

（2）二氧化碳的物理性质

通常状况下，二氧化碳是一种无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水。固体二氧化碳叫干冰，干冰易升华，升华时吸收大量的热，可作制冷剂。

二氧化碳的化学性质

（1）【实验】CO₂既不燃烧也不支持燃烧

实验方案	在烧杯中点燃两支高低不等的蜡烛，沿烧杯壁倾倒CO2，如图所示
实验现象	燃着的蜡烛自下而上依次熄灭
实验分析	CO2气体不能燃烧，不支持燃烧，且密度比空气大。倾倒时会在烧杯底部聚集较多的CO2，使下方蜡烛首先接触到CO2而先熄灭，上方的蜡烛后接触到CO2而后熄灭
实验结论	一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，且密度大于空气的密度

拓展：

化学性质较活泼的金属，例如镁条点燃后放入二氧化碳里能够继续燃烧，发生反应的化学方程式：$2 Mg + CO _ {2} \stackrel {\text {点燃}} {=} 2 Mg＋C$，所以二氧化碳不支持所有可燃物燃烧是错误，应强调“一般情况下”二氧化碳不支持燃烧。

（2）【实验】二氧化碳和水反应（对比试验中使用的是小花使用是石蕊溶液染成紫色的干燥纸花）

实验操作
实验现象	纸花变红	纸花不变色	纸花不变色	纸花变红
实验分析	说明醋酸能使紫色石蕊变红	说明水不能使紫色石蕊变红	说明CO2不能使紫色石蕊变红	说明CO2与水生成了一种酸性物质能使紫色石蕊变红
实验结论	①CO2与H2O发生化合反应生成碳酸，反应的化学方程式为$CO _ {2} + H _ {2} O= H _ {2} CO _ {3}$； ②碳酸能使紫色石蕊溶液变红

说明：

（1）CO₂能溶于水属于CO₂的物理性质，而CO₂与H₂O反应属于CO₂的化学性质。

（2）碳酸很不稳定，容易分解生成二氧化碳和水。

$H _ {2} CO _ {3} = H _ {2} O + CO _ {2} \uparrow$

当将变红的纸花烘干时，碳酸分解，二氧化碳从溶液中逸出，红色纸花又变成紫色。

（3）二氧化碳与澄清石灰水反应

实验操作	把CO2通入澄清的石灰水中，如图所示
实验现象	澄清石灰水变浑浊
实验分析	二氧化碳与石灰水反应，生成了难溶于水的物质，故澄清石灰水变浑浊
实验结论	CO2能使澄清石灰水变浑浊，其反应的化学方程式为$CO _ {2} +Ca ( OH ) _ {2} = CaCO _ {3} \downarrow + H _ {2} O$

（4）二氧化碳的化学性质小结

①一般情况下，CO₂不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸（总结为“三不”），CO₂无毒。

②CO₂能与H₂O反应：$CO _ {2} + H _ {2} O = H _ {2} CO _ {3}$。

③CO₂能使澄清石灰水变浑浊：$CO _ {2} + Ca ( OH ) _ {2} = CaCO _ {3} \downarrow + H _ {2} O$，该反应可用于检验二氧化碳。

④CO₂具有氧化性。在$CO _ {2} + C \stackrel {\text {高温}} {=} 2 CO$中，CO₂提供氧将碳氧化为CO，CO₂失去氧被还原为CO，所以在该反应中CO₂是氧化剂，具有氧化性。

⑤CO₂在叶绿体的作用下能发生光合作用，$ 6 CO_ {2} + 6 H _ {2} O$${} _ {6} H _ {12} O _ {6} + 6 O _ {2}$。

二氧化碳的用途及危害

1.二氧化碳的用途

物质的组成和结构决定了物质的性质，物质的性质决定了物质的用途。

二氧化碳的性质	二氧化碳的用途
一般情况下，不能燃烧，也不支持燃烧（化学性质），密度比空气大（物理性质）	用来灭火
（化学性质）	光合作用的原料，作气体肥料
用CO2、H2O、NaCl等生产纯碱（Na2CO3）（化学性质）	化工产品的原料
干冰升华吸热（物理性质）	作制冷剂，人工降雨等

说明

二氧化碳在生活和生产中具有广泛的用途，二氧化碳本身没有毒性，但二氧化碳不能供给呼吸。当空气中二氧化碳的体积分数达到1%时，人就会感到气闷、头昏、心悸；当空气中二氧化碳的体积分数为4%~5%时，人就会感到气喘、头痛、眩晕；当空气中二氧化碳的体积分数达到10%时，人会神志不清、呼吸停止，以致死亡。因此，在人群密集的地方应该注意通风换气。

2.CO₂对环境的影响

（1）自然界中的二氧化碳循环

在自然界中，人和动植物的呼吸、化石燃料的燃烧都会产生CO₂，但绿色植物的光合作用会消耗CO₂，使空气中CO₂含量基本保持恒定。CO₂是绿色植物光合作用的原料之一，没有CO₂也就没有生命的存在；但CO₂增多又会引起温室效应增强，对人类的生存环境造成威胁，我们要控制CO₂的排放。

（2）温室效应

大气中的二氧化碳气体就像温室的玻璃或塑料薄膜一样，既能让太阳光透过，又能使地面吸收的太阳光的热量不易向外散失，起到了对地球保温的作用，这种现象叫温室效应。

造成温室效应的气体，主要是CO₂，还有臭氧、甲烷、氟氯代烷等。

（3）温室效应增强的原因

一方面人类消耗的化石能源急剧增加，向空气中排放了大量的二氧化碳；另一方面森林遭到破坏，使二氧化碳的吸收量减少，造成大气中二氧化碳的含量不断上升，温室效应增强。

（4）温室效应增强的危害

温室效应增强导致全球气候变暖，全球变暖已使人类生存环境遭到严重威胁。

（全球气候变暖：①导致两极的冰川熔化，使海平面上升，淹没部分沿海城市；②使土地沙漠化，造成农业减产；③引起暴雨、洪水等灾害性和极端气候事件发生的频率和强度增加；④影响自然生态系统，改变生物多样性。）

（5）防止温室效应增强的措施

①世界各国应制定旨在限制二氧化碳排放的政府和国际规定，签订国际公约（如《联合国气候变化框架公约》《京都议定书》《哥本哈根协议》等），并严格执行。

②可以采取以下措施控制二氧化碳的排放量：减少使用煤、石油和天然气等化石燃料，更多地利用太阳能、风能、地热能等清洁能源；促进节能产品和技术的进一步开发和普及，提高能源的生产效率和使用效率；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林；采用物理或化学方法，人工吸收二氧化碳；等等。

③在日常生活中，我们每一个人都应该传播“低碳”（所谓“低碳”，就是较低的二氧化碳排放）理念，倡导“低碳”生活。让我们积极行动起来，从一点一滴做起，努力减少二氧化碳等温室气体的排放，为保护地球尽一份责任。

一氧化碳

1.一氧化碳的物理性质

（比空气略小：CO密度与空气的密度接近，不能用排空气法收集一氧化碳。通常用排水法收集。）

2.一氧化碳的化学性质

（1）可燃性

①实验现象：一氧化碳燃烧产生蓝色火焰，并放出大量的热。将一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，发现石灰水变浑浊。

②反应的化学方程式：$2 CO + O_ {2} \stackrel {\text {点燃}} {=} 2 CO_ {2}$。

用途：一氧化碳可以用作燃料，一氧化碳是许多气体燃料（如水煤气）的主要成分。

注意

点燃一氧化碳前必须检验它的纯度，防止点燃时发生爆炸。

（2）毒性

一氧化碳中毒的原因是CO极易与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白不能再与氧气结合，造成生物体内缺氧而中毒甚至死亡。如图所示是一氧化碳毒性卡通图。

轻微中毒者应该立即撤离中毒环境，呼吸大量新鲜空气或吸氧气，病情严重者，要立即送到医院进行救治。

拓展

煤炉中的化学反应

煤炉中①②③处发生的反应主要是：

①$C＋O _ {2} \stackrel {\text {点燃}} {=} CO_ {2}$；

②$C + CO _ {2} \stackrel {\text {高温}} {=} 2 CO$（吸收热量）；

③$2 CO＋O _ {2} \stackrel {\text {点燃}} {=} 2 CO_ {2}$。

（3）还原性

实验探究：CO还原CuO

	具体内容（或图示）	对应分析
装置		B装置的作用为检验生成的气体；C装置的作用为处理尾气
步骤	检查装置气密性	防止CO泄漏污染空气，使人中毒
	检验CO的纯度	防止CO不纯，点燃或加热后发生爆炸
	先通入CO一段时间，然后点燃酒精灯，预热后，对装有CuO位置的玻璃管加热（实验前先点燃最右端的酒精灯）	排出玻璃管中的空气，避免CO与空气混合，加热时发生爆炸
	反应结束后，先停止加热，继续通入CO至玻璃管冷却	防止生成的Cu再次被氧化成CuO
现象	①黑色粉末变成红色 ②澄清石灰水变浑浊	CuO失去氧变成红色的Cu，具有氧化性；CO得到氧，变成CO2，具有还原性
结论	CO具有还原性 $CuO ＋CO\stackrel {\Delta} {=} Cu + CO _ {2}$	能夺得氧，使其他物质失去氧的性质为还原性

对CO还原金属氧化物的实验顺序可总结如下：

①加热前，先通CO赶出空气（通）；

②再点燃酒精灯（点）；

③反应结束，撤走酒精灯（撤）；

④继续通CO至玻璃管冷却（通）。

说明

（1）一氧化碳的还原性可用于冶金工业。比如可利用一氧化碳的还原性来炼铁，化学方程式为$3 CO＋Fe_ {2}O_ {3} \stackrel {高温} {=} 2 Fe + 3 CO _ {2}$。

（2）利用一氧化碳还原金属氧化物的实验中，一定要进行尾气处理，否则会造成环境污染，处理方法ー有两种：一是将多余的一氧化碳点燃使其燃烧，二是将多余的一氧化碳收集再利用。

（4）一氧化碳和二氧化碳的性质比较

碳的氧化物有一氧化碳和二氧化碳两种，一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子，即两者的分子结构不同，这就使它们的性质有很大的差异。虽然两者性质不同，但在一定条件下，可以相互转化：$2 CO + O_ {2} \stackrel {\text {点燃}} {=} 2 CO_ {2}$，$CO _ {2} + C \stackrel {\text {高温}} {=} 2 CO$。