中考三大气体中的“大哥” |二氧化碳

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中考三大气体中的“大哥” |二氧化碳

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今天介绍一下中考气体中的“老大哥”二氧化碳的发现史。

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(一)二氧化碳的早期记载(公元3世纪)

中国西晋时期(约公元299年),张华在《博物志》中记载了煅烧白石(石灰石,即碳酸钙)制白灰时产生气体的现象:"烧白石作白灰,既讫,积着地,经日都冷,遇雨及水浇即更燃,烟焰起。"这是关于二氧化碳的最早文字记录,但张华并未认识到这是一种区别于空气的新物质。

(二)二氧化碳的初步认识(17世纪)

17世纪初,比利时化学家扬·巴普蒂斯塔·范·海尔蒙特发现木炭燃烧、发酵过程会产生一种使蜡烛熄灭的气体,将其命名为"森林之精"。他首次确认这是一种气体,但尚不清楚其组成。

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(三)二氧化碳的定量研究(18世纪中叶)

英国化学家约瑟夫·布莱克做出了里程碑式的贡献。他在博士论文中系统研究了碳酸镁和石灰石加热或遇酸时释放的气体,通过精确定量分析发现:石灰石煅烧后重量减少约44%,而这44%正是一种可被石灰水吸收的新气体。他将其命名为"固定空气",并证明它不能支持燃烧和呼吸,人类呼出和木炭燃烧也产生此气体。布莱克还发明了用石灰水检测该气体的方法(变浑浊)。他被公认为定量气体化学的奠基人。

1766年,英国科学家亨利·卡文迪许用汞槽法成功收集到纯净的"固定空气",测定了其密度(约为空气的1.53倍)和溶解性,并证明它与动物呼吸、木炭燃烧产生的气体相同。

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(四)二氧化碳的揭示组成(18世纪末)

1772年,法国化学家安托万·拉瓦锡等人用聚光镜加热钻石,发现燃烧产物也是"固定空气"。随后他用纯碳与纯氧燃烧,证明该气体是由碳和氧组成的化合物,并将其改称为"碳酸气"1787年,他测定了其中碳占23.45%、氧占76.55%的质量比,首次揭示了二氧化碳的化学组成。

1797年,英国化学家史密森·坦南特进一步精确测定其含碳27.65%、含氧72.35%

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(五)二氧化碳的确定化学式(19世纪初)

1823年,迈克尔·法拉第发现加压可使"碳酸气"液化,并与汉弗里·戴维首次实现了二氧化碳的液化。

德国人阿德里安·蒂罗里尔成功制得干冰(固态二氧化碳)。

1840年,法国化学家让-巴蒂斯特·杜马通过精确燃烧实验,结合阿伏伽德罗1811年提出的分子假说,测定"固定空气"分子量为44,确定其化学式为 CO₂,中文名"二氧化碳"由此确立。

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(六)二氧化碳的温室效应的发现

1856年,美国科学家尤妮斯·牛顿·富特在论文中首次通过实验发现:装有二氧化碳的密闭容器在阳光照射下升温更快、降温更慢,得出"若大气中这种气体增多,会使地球变得更热"的结论。这是最早关于二氧化碳温室效应的实证研究,但长期被遗忘,直到2010年才被重新发掘。

1896年,瑞典化学家斯万特·阿累尼乌斯通过计算指出,大气中二氧化碳浓度增加一倍,可使地表温度上升56℃,为现代气候科学奠定了理论基础。

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