《二氧化碳思维导图初三》

中心主题：二氧化碳 (CO₂)

一、二氧化碳的性质

• 物理性质：

  • 常温常压下： 无色无味气体
  • 密度： 比空气大 (ρCO₂ > ρ空气)
  • 溶解性： 可溶于水，溶解度不大 (1体积水中约溶解1体积CO₂)
  • 三态变化： 在-78.5℃时凝华成固态，俗称“干冰”
  • 无毒： 但高浓度时会使人窒息 (降低氧气浓度)
  • 干冰的用途： 人工降雨、冷藏食物、制造舞台烟雾

• 化学性质：

  • 不可燃也不助燃： 可用于灭火
    • 灭火原理： 隔离可燃物与氧气
    • 常用灭火器： 二氧化碳灭火器、干粉灭火器
  • 不供给呼吸： 导致窒息
  • 与水反应： 生成碳酸 (H₂CO₃)，碳酸不稳定，易分解
    • 化学方程式： CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃
    • 碳酸的性质： 酸性，能使紫色石蕊试液变红
    • 对石蕊试液的影响： 先变红，后褪色 (如果有过量二氧化碳)
  • 与澄清石灰水反应： 生成碳酸钙沉淀 (CaCO₃)
    • 化学方程式： CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O
    • 用途： 检验二氧化碳，工业上用于制造石灰水
  • 与氢氧化钠溶液反应： 生成碳酸钠 (Na₂CO₃)
    • 化学方程式： CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O
    • 用途： 吸收二氧化碳，如实验室制取纯净气体时
  • 光合作用： 植物吸收二氧化碳，放出氧气
    • 反应条件： 叶绿体、光照
    • 意义： 将无机物转化为有机物，提供氧气

二、二氧化碳的制取

• 实验室制法：
  • 原理： 大理石 (或石灰石) 与稀盐酸反应
  • 化学方程式： CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
  • 发生装置： 固液常温型 (如启普发生器，简易装置)
  • 收集方法： 向上排空气法 (密度大于空气)
  • 检验方法： 将气体通入澄清石灰水，观察是否变浑浊
  • 验满方法： 将燃着的木条放在集气瓶口，观察是否熄灭 (由于不可燃也不助燃)
  • 注意事项：
    • 不能用浓盐酸 (产生氯化氢气体，使二氧化碳不纯)
    • 不能用稀硫酸 (生成微溶的硫酸钙，阻止反应进行)
    • 检验是否收集满时，木条应放在集气瓶口，不能放在瓶内
• 工业制法：
  • 原理： 煅烧石灰石
  • 化学方程式： CaCO₃ (高温) → CaO + CO₂↑
  • 产品： 同时生成氧化钙 (用于制取熟石灰)

三、二氧化碳的用途

• 灭火： 利用其不可燃也不助燃的性质
• 化工原料： 制造碳酸饮料、纯碱等
• 温室效应： 导致全球气候变暖 (有利有弊)
  • 有利方面： 保持地球温度，适宜生物生存
  • 不利方面： 冰川融化、海平面上升、极端天气增多
• 植物光合作用： 为植物提供原料
• 冷藏食品： 利用干冰升华时吸收热量的性质
• 舞台效果： 干冰升华产生大量烟雾

四、二氧化碳与环境

• 二氧化碳的来源：
  • 化石燃料燃烧： 煤、石油、天然气等
  • 动植物呼吸：
  • 火山爆发：
  • 工业生产：
  • 生物分解：
• 二氧化碳的消耗：
  • 植物光合作用：
  • 海水吸收：
  • 形成碳酸盐：
• 温室效应的危害与防治：
  • 危害： 全球气候变暖、海平面上升、土地沙漠化、生物多样性减少等
  • 防治措施：
    • 减少排放： 节约能源，使用清洁能源 (太阳能、风能、水能)，提高能源利用率
    • 增加吸收： 植树造林，保护森林，发展海洋生物养殖
    • 技术手段： 碳捕获与封存技术 (CCS)

五、二氧化碳的循环

• 碳循环： 自然界中碳元素以多种形式存在，并在生物群落和无机环境之间不断循环的过程。
• 碳循环的环节：
  • 光合作用： 大气中的二氧化碳被植物吸收，转化为有机物。
  • 呼吸作用： 生物通过呼吸作用将有机物分解，释放二氧化碳到大气中。
  • 分解作用： 动植物遗体被分解者分解，释放二氧化碳到大气中。
  • 化石燃料燃烧： 化石燃料燃烧释放大量二氧化碳到大气中。
• 维持碳循环平衡的重要性： 维持地球气候稳定，保障生物生存。

六、与二氧化碳相关的化学计算

• 根据化学方程式计算：
  • 计算二氧化碳的质量、体积
  • 计算反应物或生成物的质量
• 涉及质量分数计算：
  • 石灰石中碳酸钙的质量分数
  • 反应后溶液中溶质的质量分数
• 涉及气体体积计算：
  • 相同条件下的体积计算

七、重要实验

• 二氧化碳的制取与性质实验：
  • 制取二氧化碳的装置组装与操作
  • 验证二氧化碳的性质 (如与石灰水反应)
  • 向上排空气法收集二氧化碳
• 温室效应模拟实验：
  • 对比密闭容器中CO₂含量不同时的温度变化
  • 了解CO₂与温室效应的关系
• 光合作用实验：
  • 验证植物光合作用需要CO₂

以上是关于初三二氧化碳知识的思维导图，涵盖了性质、制取、用途、环境影响、循环以及相关实验和计算等内容。