Question

【題目】在探究二氧化碳性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)課上，同學(xué)們把一瓶CO2氣體（排空氣法收集，并已驗(yàn)滿）倒扣在盛水的水槽中，有的小組沒(méi)有觀察到水壓入瓶中，有的小組觀察到少量水壓入瓶中。針對(duì)課堂中出現(xiàn)的現(xiàn)象，化學(xué)小組的同學(xué)在課外進(jìn)行了探究。

【提出問(wèn)題】按教材的說(shuō)法“1體積水大約能溶解1體積CO2”，水槽中的水足夠把集氣瓶中的CO2氣體全部溶解，為什么集氣瓶中的水面不上升或上升很少呢？

【作出猜想】1．排空氣法收集到的CO2氣體可能不純。

2． 。

3．

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】小組同學(xué)分別用排空氣法和排水法各收集2瓶CO2，重復(fù)圖B實(shí)驗(yàn)，在不

同時(shí)間測(cè)得壓入的水量占集氣瓶容積的百分?jǐn)?shù)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。（已知：CO2在飽和碳酸氫

鈉溶液中溶解度很小）

表1 24小時(shí)內(nèi)CO2溶解情況

氣體樣本	1	2	3	4
收集方法	向上排空氣法	向上排空氣法	排水法	排水法
2小時(shí)	13.7%	15.0%	15.3%	15.1%
24小時(shí)	35.7%	56.3%	94.2%	93.6%

實(shí)驗(yàn)室制CO2的化學(xué)反應(yīng)方程式為 。

【得出結(jié)論】

課堂中同學(xué)們沒(méi)有觀察到預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因是 。

【實(shí)驗(yàn)反思】

該實(shí)驗(yàn)引發(fā)了同學(xué)們對(duì)向上排空氣法收集CO2的純度及CO2收集方法的思考。

（1）向上排空氣法收集CO2的純度。

小組同學(xué)用容積為 150mL 的集氣瓶，裝入部分水，留一定量的空氣，用CO2排出這些水。用此法收集到占空氣體積分?jǐn)?shù)不同的CO2氣體，再將燃著的木條伸入集氣瓶中，觀察是否熄滅。試驗(yàn)不同濃度的CO2使燃著的木條熄滅的情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 2。

表2 占空氣體積分?jǐn)?shù)不同的CO2使燃著的木條熄滅情況

	實(shí)驗(yàn)1	實(shí)驗(yàn)2	實(shí)驗(yàn)3	實(shí)驗(yàn)4
集氣瓶中預(yù)留水的體積	60mL	45mL	42mL	39mL
CO2的體積分?jǐn)?shù)	40%	30%	X	26%
燃著的木條狀況	滅	滅	滅	不滅

上表中X的值為 。

（2）排水法和向上排空氣法收集氣體所需時(shí)間對(duì)照

小組同學(xué)分4組用排水法和排空氣法分別收集1瓶（集氣瓶容積相同）CO2氣體，記錄所需時(shí)間，如表3所示。

表3 排水法和向上排空氣法收集1瓶氣體所需時(shí)間對(duì)照

	1	2	3	4
排水法	35"	43"	43"	43"
排空氣法	1'57"	1'15"	1'4"	1'12"

① 每次收集氣體時(shí)，需要反應(yīng)開(kāi)始一段時(shí)間后再收集，其原因是 。

② 綜合上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你對(duì)CO2的兩種收集方法做出評(píng)價(jià)： 。

Answer 1

【答案】

【作出猜想】CO2溶于水需要時(shí)間較長(zhǎng)【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + CO2↑+ H2O

【得出結(jié)論】時(shí)間短，排空氣法收集的氣體不純【實(shí)驗(yàn)反思】（1）28%（2）① 排出裝置內(nèi)的空氣② 排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時(shí)間短

【解析】

試題分析：集氣瓶中的CO2氣體全部溶解，為什么集氣瓶中的水面不上升或上升很少呢？

【作出猜想】1．排空氣法收集到的CO2氣體可能不純。或者二氧化碳溶解需要較長(zhǎng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)室制CO2的化學(xué)反應(yīng)方程式為CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + CO2↑+ H2O。

【得出結(jié)論】課堂中同學(xué)們沒(méi)有觀察到預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因是：時(shí)間短，排空氣法收集的氣體不純，參數(shù)值看：體積減少15ml，CO2的體積分?jǐn)?shù)減少10%，當(dāng)減少7%的水后，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)減少2%，所以X是28%，每次收集氣體時(shí)，需要反應(yīng)開(kāi)始一段時(shí)間后再收集，其原因是排出裝置內(nèi)的空氣。 ② 綜合上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你對(duì)CO2的兩種收集方法做出評(píng)價(jià)：排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時(shí)間短。