核心内容·建构

实践应用(衔接本书跨学科实践活动5任务二、任务三)
1.如何测定不同环境中二氧化碳的含量？
2.回顾二氧化碳的性质与转化,从二氧化碳的产生与吸收的角度,对涉及的反应进行汇总。

核心内容·建构 无 无 大 能 支持燃烧
CO₂+H₂O====H₂CO₃
CO₂+Ca(OH)₂====CaCO₃↓+H₂O
1. 分别取不同环境中的空气，根据二氧化碳的性质，用下列方法测定。方法1:分别向二氧化碳含量不同的空气中放入燃着的蜡烛。方法2:分别向二氧化碳含量不同的空气中加入适量的澄清石灰水。
2.
①2C+O₂$\stackrel{点燃}{=\!=\!=}$2CO
②C+O₂$\stackrel{点燃}{=\!=\!=}$CO₂
③2CO+O₂$\stackrel{点燃}{=\!=\!=}$2CO₂
④C+CO₂$\stackrel{高温}{=\!=\!=}$2CO
⑤Ca(OH)₂+CO₂====CaCO₃↓+H₂O
⑥CaCO₃+2HCl====CaCl₂+H₂O+CO₂↑(或CaCO₃$\stackrel{高温}{=\!=\!=}$CaO+CO₂↑)
⑦CO₂+H₂O====H₂CO₃
⑧H₂CO₃====H₂O+CO₂↑

【分析】
要解决本题，需先回忆二氧化碳的物理性质、化学性质，再结合其性质分析测定不同环境中二氧化碳含量的方法，最后梳理碳及其化合物（C、CO、CO₂、CaCO₃、H₂CO₃）的转化关系，对应写出各步反应的化学方程式。首先，二氧化碳的物理性质可结合常见气体的性质记忆：通常为无色无味气体，密度比空气大，能溶于水；化学性质方面，二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，能与水、氢氧化钙反应。测定二氧化碳含量时，利用其不支持燃烧或与澄清石灰水反应的性质设计实验。转化部分需明确各物质间的反应，对应序号写出正确的化学方程式。
【解析】
1. 核心内容·建构部分：
物理性质：二氧化碳通常状况下是无色、无味气体，密度比空气大，能溶于水；
化学性质：二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧；能与水反应，化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O === H_{2}CO_{3}}$；能与氢氧化钙反应，化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} === CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
2. 测定不同环境中二氧化碳含量的方法：利用二氧化碳的性质设计实验，方法1：分别取不同环境中的空气，放入燃着的蜡烛，观察蜡烛燃烧情况（二氧化碳含量越高，蜡烛越易熄灭）；方法2：分别取不同环境中的空气，加入适量澄清石灰水，观察溶液变浑浊的程度（二氧化碳含量越高，浑浊越明显）。
3. 碳及其化合物的转化反应：
①$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO}$；②$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$；③$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2}}$；④$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温} 2CO}$；⑤$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} === CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；⑥$\ce{CaCO_{3} + 2HCl === CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$（或$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温} CaO + CO_{2}↑}$）；⑦$\ce{CO_{2} + H_{2}O === H_{2}CO_{3}}$；⑧$\ce{H_{2}CO_{3} === H_{2}O + CO_{2}↑}$。
【答案】
核心内容·建构：无 无 大 能 支持燃烧；$\ce{CO_{2} + H_{2}O === H_{2}CO_{3}}$；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} === CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；
1. 分别取不同环境中的空气，根据二氧化碳的性质，用下列方法测定。方法1:分别向二氧化碳含量不同的空气中放入燃着的蜡烛。方法2:分别向二氧化碳含量不同的空气中加入适量的澄清石灰水。
2.
①$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO}$；②$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$；③$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{点燃} 2CO_{2}}$；④$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温} 2CO}$；⑤$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} === CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；⑥$\ce{CaCO_{3} + 2HCl === CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$（或$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温} CaO + CO_{2}↑}$）；⑦$\ce{CO_{2} + H_{2}O === H_{2}CO_{3}}$；⑧$\ce{H_{2}CO_{3} === H_{2}O + CO_{2}↑}$
【知识点】
二氧化碳的性质；碳及其化合物转化；化学方程式书写
【点评】
本题考查二氧化碳的性质、测定方法及碳的化合物转化，是碳和碳的氧化物部分的基础内容，需学生熟练掌握相关知识点，难度适中。
【难度系数】
0.3

1.某化学兴趣小组用下列所示装置做有关$\ce{CO_{2}}$气体性质的实验,请据图回答下面的问题。

(1)小亮同学将集气瓶中的二氧化碳沿烧杯壁缓缓倒入烧杯中(如图A)。通过观察到的现象说明二氧化碳具有的物理性质是,根据该实验说明二氧化碳可用于。
(2)小峰同学将收集满$\ce{CO_{2}}$气体的试管倒插入紫色石蕊溶液里(如图B),并轻轻振荡试管,观察到的现象是、,写出该反应的化学方程式:。
(3)小丽同学轻轻挤压图C中滴管的胶头,看到的现象是、,写出产生该现象的反应的化学方程式:。

1.(1) 密度比空气的密度大 灭火
(2) 试管中液面上升 紫色石蕊溶液变红 $\ce{H_{2}O+CO_{2}=H_{2}CO_{3}}$
(3) 澄清石灰水变浑浊 烧瓶中气球变大 $\ce{CO_{2}+Ca(OH)_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
解析:(1)小亮同学将集气瓶中的二氧化碳沿烧杯壁缓缓倒入烧杯中,下面的蜡烛先熄灭,上面的蜡烛后熄灭,通过观察到的现象说明二氧化碳具有的物理性质是密度比空气的密度大,根据该实验说明二氧化碳可用于灭火;(2)小峰同学将收集满$\ce{CO_{2}}$气体的试管倒插入紫色石蕊溶液里,并轻轻振荡试管,由于二氧化碳能溶于水,且与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊溶液变红色,故观察到的现象是试管中液面上升、紫色石蕊溶液变红,该反应的化学方程式是$\ce{H_{2}O+CO_{2}=H_{2}CO_{3}}$;(3)由于二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,小丽同学轻轻挤压图C中滴管的胶头,看到的现象是澄清石灰水变浑浊、烧瓶中气球变大,产生该现象的反应的化学方程式是$\ce{CO_{2}+Ca(OH)_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。

【分析】
本题通过三个实验分别探究二氧化碳的不同性质，需结合每个实验的操作和现象，对应二氧化碳的物理性质、化学性质进行分析，明确实验现象背后的原理，进而得出结论。具体来说，图A实验通过蜡烛熄灭顺序判断CO₂密度，图B实验利用CO₂与水的反应分析现象，图C实验通过CO₂与澄清石灰水的反应分析压强变化和现象。
【解析】
(1) 将CO₂沿烧杯壁倒入，下层蜡烛先熄灭，上层后熄灭，说明CO₂密度比空气大（物理性质），且不燃烧也不支持燃烧，因此可用于灭火。
(2) CO₂能溶于水且与水反应生成碳酸，使试管内压强减小，外界大气压将水压入试管，导致液面上升；碳酸呈酸性，能使紫色石蕊溶液变红，反应的化学方程式为$\ce{H_{2}O + CO_{2} = H_{2}CO_{3}}$。
(3) 挤压胶头后，澄清石灰水与CO₂反应生成碳酸钙沉淀，因此澄清石灰水变浑浊；同时烧瓶内CO₂被消耗，压强减小，外界空气进入气球，使气球变大，反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
【答案】
(1) 密度比空气的密度大；灭火
(2) 试管中液面上升；紫色石蕊溶液变红；$\ce{H_{2}O + CO_{2} = H_{2}CO_{3}}$
(3) 澄清石灰水变浑浊；烧瓶中气球变大；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
【知识点】
二氧化碳的性质；化学方程式书写；实验现象分析
【点评】
本题为二氧化碳性质的基础实验题，通过三个经典实验考查学生对CO₂核心性质的掌握，需准确记忆实验现象与性质的对应关系，以及相关化学方程式的书写，是初中化学的重点内容。
【难度系数】
0.2