Question

【題目】因二氧化碳能溶于水，并能與水反應生成碳酸，所以二氧化碳一般不用排水法收集。

二氧化碳氣體究竟能否用排水法收集呢？某化學興趣小組利用如圖1所示的兩套裝置進行了深入地探究。

請寫出石灰石與稀鹽酸反應的化學方程式：______。

（定性實驗）實驗后，裝置Ⅱ水槽中的液體應該呈酸性，向此液體中滴加紫色石蕊試液溶液顏色會變?yōu)?/span>______。但是取幾次實驗后的液體樣品，滴加紫色石蕊試液，均無明顯變色現(xiàn)象。對此你認為可能的原因是______。

（定量實驗）采用數(shù)字化實驗測定排水法和向上排空氣法收集的二氧化碳純凈度的差異。因?qū)嶒炘O(shè)備有限，本實驗通過氧氣傳感器測出收集氣體中殘留的氧氣（來自于空氣），推算出空氣的含量，再求出CO2的含量。請?zhí)顚懴铝斜砀裰邢鄳�的空白（精確到1%即可）：

	測得氧氣含量	推算出CO2含量	結(jié)論
排空氣法	6.6%	69%	排水法收集到的二氧化碳更純凈
排水法	4.2%	______

通過實驗可知，若對CO2純度要求較高，應該使用排水法收集二氧化碳。

（實驗反思）利用裝置I和裝置Ⅱ收集到的二氧化碳都會混有少量空氣，原因是______。

（交流討論）證明排水法比排空氣法所收集的二氧化碳氣體純度更高，還有什么方法？向兩集氣瓶中分別加入相同體積、相同濃度的澄清石灰水振蕩，觀察______。

（拓展應用）利用傳感器對二氧化碳性質(zhì)再探究。

步驟1：如圖2所示裝置的氣密性良好，三瓶250mL的燒瓶內(nèi)收集滿CO2氣體，三個注射器內(nèi)各裝有等體積的液體（分別是水、飽和石灰水、氫氧化鈉濃溶液）。連接好裝置和壓強傳感器。氟化鈉和牙齒長得碳酸鈣反應生成氟化鈣保護層，使牙齒和酸性物質(zhì)接觸面積小，反應的碳酸鈣少

步驟2：三位同學同時迅速將注射器內(nèi)等體積的液體（水、飽和石灰水、氫氧化鈉濃溶液）注入各自燒瓶中，關(guān)閉活塞。

步驟3：一段時間后，同時振蕩燒瓶。觀察傳感器定量實時地傳回燒瓶內(nèi)氣壓變化形成的圖象情況如圖3所示。

（查閱資料）氫氧化鈣微溶于水氫氧化鈉易溶于水均可與二氧化碳發(fā)生反應。

（1）導致曲線AB段氣壓增大的主要原因是：注射器中液體加入燒瓶中時速度太快，而反應程度較小，導致壓強______。

（2）圖中曲線1中______段氣壓的變化是由于充分振蕩燒瓶導致的。

（3）利用現(xiàn)有的裝置，在不使用其他試劑的情況下，請你寫出除振蕩燒瓶外繼續(xù)降低E點的操作方法______（或抽氣等）。

（4）曲線2與曲線3差異較大的原因是飽和石灰水濃度太低（氫氧化鈣微溶于水）影響了______。

Answer 1

【答案】CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 紅色 二氧化碳在水中溶解度較小 80% 錐形瓶中的空氣隨二氧化碳氣體進入集氣瓶 向兩集氣瓶中分別加入相同體積、相同濃度的澄清石灰水振蕩，觀察變渾濁的程度 突然增大 CD 使燒瓶內(nèi)物質(zhì)冷卻 二氧化碳的吸收

【解析】

石灰石的主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳；反應的化學方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

[定性實驗]酸性溶液能使紫色的石蕊試液變紅色；而取幾次實驗后的液體樣品，滴加紫色石蕊試液，均無明顯變色現(xiàn)象，這可能是由于二氧化碳在水中溶解度較小造成的；

[定量實驗]設(shè)總體積是100mL，氧氣含有4.2%，所以氧氣是4.2mL，則空氣體積是：4.2mL÷21%=20mL，所以空氣的體積分數(shù)是20%，則二氧化碳是80%；

[實驗反思]利用裝置I和裝置II收集到的二氧化碳都會混有少量空氣，原因是裝置本身含有空氣；

[交流討論]證明排水法比排空氣法所收集的二氧化碳氣體純度更高，可以選擇如下方法向兩集氣瓶中分別加入相同體積、相同濃度的澄清石灰水振蕩，觀察變渾濁的程度；

[拓展應用]（1）注射器中液體加入燒瓶中時速度太快，而反應程度較小，導致壓強突然增大，所以曲線AB段氣壓增大；

（2）振蕩燒瓶會加快二氧化碳的溶解，所以圖中曲線1中CD段氣壓的變化是由于充分振蕩燒瓶導致的；

（3）使燒瓶內(nèi)物質(zhì)冷卻，溫度降低壓強也會減小或抽氣也會造成壓強減��；

（4）曲線3表示了裝置內(nèi)的氣壓減小最大，所以是二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應，生成了碳酸鈉和水；曲線2與曲線3差異較大的原因是氫氧化鈣微溶于水，飽和氫氧化鈣溶液中含有氫氧化鈣的量很少，影響了二氧化碳的吸收。