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二氧化碳平均约占大气体积的387ppm。大气中的二氧化碳含量随季节变化,这主要是由于植物生长的季节性变化而导致的。当春夏季来临时,植物由于光合作用消耗二氧化碳,其含量随之减少;反之,当秋冬季来临时,植物不但不进行光合作用,反而制造二氧化碳,其含量随之上升。二氧化碳常压下为无色、无臭、不助燃1、不可燃的气体。二氧化碳是一种温室气体因为它发送可见光,但在强烈吸收红外线。二氧化碳的浓度于2009年增长了约二百万分之一。
二氧化碳的基本用途:
二氧化碳固态二氧化碳俗称干冰,升华时可吸收大量热,因而用作制冷剂,如人工降雨,也常在舞台中用于制造烟雾。二氧化碳一般不燃烧也不支持燃烧,常温下密度比空气略大,受热膨胀后则会聚集于上方。也常被用作灭火剂但Mg、Na、K等燃烧时不能用CO₂来灭火,因为:2Mg+CO₂==点燃==2MgO+c、4Na+CO₂==点燃==2Na₂O+c、4K+CO₂==点燃==2K₂O+C。液态二氧化碳由于易溶于水,所以经常被压缩涌入饮料,就形成了所谓的碳酸饮料,在实验中常运用的为小苏打等
二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料,温室中常用二氧化碳作肥料。光合作用总反应:CO2+H2O —叶绿体、光照→ C6H12O6 + O2注意:光合作用释放的氧气全部来自水,光合作用的产物不仅是糖类,还有氨基酸(无蛋白质)、脂肪,因此光合作用产物应当是有机物。
各步分反应:2H₂O —光照→ 2H₂↑+ O₂↑(水的光解) NADP+ + 2e- + H+ → NADPH(递氢) ADP + Pi —→ ATP (递能) CO?+C5化合物→C6化合物(二氧化碳的固定) C6化合物 —ATP、NADPH→(CH₂O)n + C5化合物(有机物的生成)
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二氧化碳的实验制法:
大理石或石灰石和稀盐酸反应通常需要对气体进行除杂干燥,盐酸反应时会挥发出氯化氢(HCl)气体,所以要通过饱和碳酸氢钠(NaHCO3)溶液除去气体中的氯化氢。溶液中的反应,气体溢出时会带出水蒸气,所以要求严格或必要时要对气体进行干燥,通常用装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥。
二氧化碳CaCO₃+ 2HCl = CaCl₂+ H₂O + CO₂↑
点燃
C+O₂=点燃=CO₂
另外,不能用碳酸钠、纯碳酸钙和盐酸反应制取,因为反应速率太快,不易收集;不能用石灰石和浓盐酸反应,因为浓盐酸易挥发出大量氯化氢气体,使氯化氢无法完全去除,制得的二氧化碳纯度会下降;也不能用碳酸钙和稀硫酸反应收集,因为反应会生成微溶于水的硫酸钙,硫酸钙会附盖在石灰石表面,阻碍内部反应的继续进行。附:CaCO₃+H₂SO₄====CaSO₄+H₂O+CO₂↑
Na₂CO₃+2HCl====2NaCl+H₂O+CO₂↑
Na₂CO₃+H₂SO₄====Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
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一种正在研究的新型合成材料,以二氧化碳为单体原料在双金属配位PBM型催化剂作用下,被活化到较高的程度时,与环氧化物发生共聚反应,生成脂肪族聚碳酸酯(PPC),经过后处理,就得到二氧化碳树脂材料。在聚合中加入其它反应物,可以得到各种不同化学结构的二氧化碳树脂。二氧化碳共聚物具有柔性的分子链,容易通过改变其化学结构来调整其性能;较易在热、催化剂、或微生物作用下发生分解,但也可以通过的措施加以控制:对氧和其它气体有很低的透过性。
C+O₂=点燃=CO₂ 现象:生成能使纯净的石灰水变浑浊的气体
Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O 现象:生成白色的沉淀,用于检验二氧化碳
CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂现象:白色固体逐渐溶解
Ca(HCO₃)₂=△=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O 现象:生成白色的沉淀,同时有能使纯净的石灰水变浑浊的气体生成
Cu₂(OH)₂CO₃=△=2CuO+H₂O+CO₂↑ 现象:固体由绿色逐渐变成黑色,同时有能使纯净石灰水变浑浊的气体生成
2NaOH+CO₂==Na₂CO₃+H₂O(也可为KOH) 现象:不明显
CaCO₃=高温=CaO+CO₂↑ 现象:有能使纯净石灰水变浑浊的气体生成
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
跟一氧化碳有关的,但同时也跟二氧化碳有关:
Fe₃O₄+4CO=高温=3Fe+4CO₂现象:固体由黑色变成银白色,同时有能使纯净石灰水变浑浊的气体生成
FeO+CO=高温=Fe+CO₂ 现象:固体由黑色逐渐变成银白色,同时有能使纯净石灰水变浑浊的气体生成
Fe₂O₃+3CO=高温=2Fe+3CO₂现象:固体由红色逐渐变成银白色,同时有能使纯净石灰水变浑浊的气体生成
CuO+CO=△=Cu+CO₂ 现象:固体由黑色变成红色,同时有能使纯净石灰水变浑浊的气体生成
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