(1)二氧化碳的物理性质:通常状况下二氧化碳是无色、无味的气体,密度比空气大,能溶于水,固体二氧化碳俗称“干冰”,干冰升华时需要吸收大量的热。
(2)二氧化碳的化学性质:
① 不能燃烧,也不能支持燃烧;不能供给呼吸;
② 二氧化碳与水反应生成碳酸:碳酸能使紫色石蕊试液变红。碳酸不稳定,受热易分解。
③ 二氧化碳和澄清石灰水反应:二氧化碳和澄清石灰水中的氢氧化钙反应,生成不溶于水的白色物质碳酸钙,使澄清的石灰水变浑浊,利用此反应可以鉴定CO2的存在。
(3)二氧化碳的用途:
① 可用于灭火;
② 做制冷剂、人工降雨;
③ 制汽水;
④ 可用作温室肥料;
⑤ 重要的化工原料,制纯碱、尿素等。
二氧化碳的实验室制法
(1)药品:石灰石(或大理石)和稀盐酸。
(2)反应原理:CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O。
(3)实验装置:类似于制氢气的装置,因为实验室制取CO2是常温下用固体和液体反应制得的。
(4)收集方法:因为CO2能溶于水,不能用排水法收集;CO2的密度比空气大,可用向上排空气法收集。
(5)检验方法:把制得的气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,证明这种无色气体是CO2。验满:把燃着的木条放在集气瓶口,若火焰熄灭,证明瓶内已充满CO2。
(6)注意:实验室制取CO2不能用碳酸钠代替大理石(或石灰石), 原因是反应速率太快,不宜收集;不能用浓盐酸代替稀盐酸,原因是浓盐酸易挥发,使收集的CO2气体中混有较多氯化氢气体;也不能用稀硫酸代替稀盐酸,原因是生成的CaSO4微溶于水,覆盖在大理石(或石灰石)表面,阻止反应续续进行。
实验室制取气体的一般思路:若要制取气体,首先研究生成该气体的化学反应原理,就是要研究在实验条件下(如常温、加热、加催化剂等),可用什么药品、通过什么反应来制取这种气体;第二,需要研究制取这种气体所采用的实验装置;第三,需要研究如何验证制得的气体就是所要制的气体。
(2)气体发生装置:
① 选择发生装置的原理 :根据反应物的状态和反应条件。
② 常用发生装置:
a.固体或固体混合物在加热条件下制取气体。此装置用于实验室制O2(氯酸钾和二氧化锰混合加热或高锰酸钾加热)。在信息给予题中可能出现用该装置制取NH3、CH4等气体。此装置也可用于Cu2(OH)2CO3的受热分解、木炭还原氧化铜等;
b.固体与液体反应不需加热制取气体。此装置可用于实验室制取H2(用锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应)、实验室制CO2(用大理石或石灰与石与稀盐酸反应),此装置还可能出现在信息给予题中用于制硫化氢等气体。
(3)气体收集方法:气体的收集方法取决于所制气体的溶解性和密度等,常见的方法有:
① 排水法:凡是不易溶于水(难溶、微溶)且不与水发生化学反应的气体都可用此法。操作时注意事项:a. 导气管刚过集气瓶口即可 ;b. 集气瓶中要预先装满水,用玻璃片盖住,倒置于水槽中,注意不要留气泡;c. 排水法收集时,实验刚开始有气泡冒出不宜立即收集,等气泡连续均匀出现后再收集。
② 排空气法可分为:
a.向上排空气法:气体密度大于空气的密度(相对分子质量>29),如: O2、CO2;
b.向下排空气法:气体密度小于空气的密度(相对分子质量<29),如:氢气。操作时注意事项:a. 用排空气收集时,导管要伸入试管或集气瓶底部;b. 用向下排空气法收集满的集气瓶,要盖上玻璃片倒置于桌上。