二氧化碳是由什么组成的:分子与元素拆解
二氧化碳是由什么组成的,从宏观元素层面看由碳元素和氧元素组成,从微观粒子层面看由二氧化碳分子构成,1个二氧化碳分子内部包含1个碳原子和2个氧原子,该结论适用于纯净气态、液态、固态二氧化碳,不适用于混有杂质气体的混合体系,混合气体中除二氧化碳外还会存在其他独立分子。区分宏观组成和微观构成是化学基础考点,依据人教版初中化学教材内容,描述物质宏观用元素,描述微观粒子用原子、分子,不能混用概念。
二氧化碳宏观组成
宏观描述只讲元素种类,不提及原子数量。纯净二氧化碳只含有碳、氧两种元素,两种元素按照固定质量比组合,碳元素占比约27.3%,氧元素占比约72.7%。元素是具有相同质子数的一类原子的统称,不能说二氧化碳由碳原子和氧原子组成,这种表述属于概念误用,宏观层面只能使用元素进行描述。
元素,是类别概念。
二氧化碳微观构成
微观层面,纯净二氧化碳由大量二氧化碳分子聚集而成,不存在独立游离的碳原子和氧原子。单个二氧化碳分子内部,碳原子位于分子中心,两个氧原子分别和碳原子形成共价键,分子空间结构呈直线型。当二氧化碳发生化学变化时,二氧化碳分子会破裂,碳原子、氧原子重新组合生成新物质,物理变化只会改变分子间距离,分子本身结构不会改变。
组成与构成的常见错误表述
化学答题时,混用组成、构成词语会直接失分,最常见错误说法为二氧化碳由碳原子和氧原子组成,这句话同时存在两处问题,宏观描述误用微观粒子名词,还忽略二氧化碳是以分子形式存在。另一个高频错误表述是二氧化碳由一个碳元素和两个氧元素组成,元素不能计数,只能区分种类,不能说一个元素、两个元素。
二氧化碳不同物态下的组成变化
固态二氧化碳俗称干冰,液态二氧化碳是高压降温得到的液体,气态二氧化碳是常温常压下的无色气体。三种物态的二氧化碳,元素组成、分子结构完全一致,差异只存在于分子之间的间隔大小。干冰升华、液态二氧化碳汽化都属于物理变化,不会改变物质本身的组成,只是分子间距发生改变。
物态改变,不改分子。
二氧化碳分子内部原子连接方式
碳原子和氧原子依靠共价键结合,碳原子拿出4个外层电子,分别和两个氧原子形成双键,每个氧原子共享2个电子,让所有原子外层电子达到相对稳定状态。这种化学键决定二氧化碳化学性质相对稳定,常温下不容易和多数物质发生反应,遇到强碱、活泼金属时可以发生化学反应。
二氧化碳组成知识应用场景
该知识点多用于初中化学选择题、填空题,也可用于解释二氧化碳灭火、光合作用的底层原理。植物光合作用可以利用二氧化碳与水,在光照条件下合成有机物,释放氧气,过程就是打破二氧化碳分子,重新组合原子。工业提纯二氧化碳时,只要分离掉杂质,提纯后的二氧化碳元素组成不会发生改变。
混合物中的二氧化碳,依旧保持自身分子结构。
二氧化碳元素质量与原子个数对比
| 对比项目 | 数值 | 适用范围 |
|---|---|---|
| 分子内碳氧原子个数比 | 1:2 | 纯净二氧化碳分子 |
| 碳氧元素质量比 | 3:8 | 纯净二氧化碳 |
| 碳元素质量分数 | 约27.3% | 纯净二氧化碳 |
表格中的比例数值只针对纯净二氧化碳有效,气体里混入一氧化碳、氧气等杂质之后,整体碳氧比例就会出现变动,不能继续套用该组数据。一氧化碳同样由碳元素和氧元素组成,但原子个数比为1:1,分子结构不一样,化学性质差异明显,不能和二氧化碳混淆。
