Question

【題目】在CO2復(fù)習(xí)課上，小組合作激發(fā)了師生學(xué)習(xí)的熱情：

（一）老師設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，既可用于制取CO2，又可用于探究CO2性質(zhì)。

說明：①裝置I 中盛放的藥品是石灰石和稀鹽酸。

②裝置III 中在小試管外壁貼有４片試紙：其中兩端的兩片用紫色石蕊溶液潤(rùn)濕，中間兩片用紫色石蕊溶液浸過并曬干。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開K1，關(guān)閉K2，可用來制備CO2。Ⅰ中反應(yīng)的化學(xué)式表達(dá)式為_________________，檢驗(yàn)II 中氣體收集滿的方法是 ________________。

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉K1，打開K2，可用于探究CO2的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)III 中出現(xiàn)的現(xiàn)象是___________，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)式表達(dá)式為______，該實(shí)驗(yàn)說明CO2具有的性質(zhì)是_______________、 _____________。

（二）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。

（提出問題）按教材的說法“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)如下表。（已知：CO2在飽和碳酸氫鈉溶液中溶解度很小）

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%

（得出結(jié)論）課堂中同學(xué)們沒有觀察到預(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)果如下表 。

	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，如下表所示。

	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】CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ 將燃著的木條放至導(dǎo)管口a處，木條熄滅說明收集滿 干燥試紙無變化，濕潤(rùn)試紙由下至上依次變紅 CO2+H2O═H2CO3 密度比空氣大 能與水反應(yīng) CO2溶于水需要時(shí)間較長(zhǎng) 時(shí)間短，排空氣法收集的氣體不純 28% 排出裝置內(nèi)的空氣 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】

（1）反應(yīng)物是碳酸鈣和鹽酸，生成物是氯化鈣、水、二氧化碳，用觀察法配平即可，二氧化碳后面標(biāo)上上升符號(hào)；由于二氧化碳既不能燃燒，也不支持燃燒，所以將燃著的木條放至導(dǎo)管口a處，木條熄滅，說明收集滿；
（2）因?yàn)樗崮苁節(jié)駶?rùn)的石蕊試紙變紅，并且二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，所以濕潤(rùn)試紙變紅，干燥的不變紅，又因?yàn)槎�氧化碳密度比空氣大，所以最下面的試紙先變紅，上邊的后變紅，寫方程式時(shí)反應(yīng)物是二氧化碳和水，生成物是碳酸已經(jīng)平了，把短線改成等號(hào)就行，通過這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能說明二氧化碳的密度比空氣大，能與水反應(yīng)生成碳酸．
故答案為：（1）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；將燃著的木條放至導(dǎo)管口a處，木條熄滅說明收集滿;（2）干燥試紙無變化，濕潤(rùn)試紙由下至上依次變紅；CO2+H2O═H2CO3；密度比空氣大，能與水反應(yīng)；
[作出猜想]根據(jù)探究過程可以看出，要探究在不同時(shí)間測(cè)得壓入的水量占集氣瓶容積的百分?jǐn)?shù)所以可以推知猜想，故猜想2：CO2溶于水需要時(shí)間較長(zhǎng)；
[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]實(shí)驗(yàn)室用碳酸鈣和稀鹽酸制二氧化碳，化學(xué)方程式為：CaCO3+2HCl═CaCl2+CO2↑+H2O；
[得出結(jié)論]從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，時(shí)間越長(zhǎng)溶解越充分，時(shí)間越短溶解越少，收集的氣體不純，所以沒有觀察到預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；
[實(shí)驗(yàn)反思]從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，42mL/150mL×100%=28%；收集氣體時(shí)，需要反應(yīng)開始一段時(shí)間后再收集，目的是排出裝置內(nèi)的空氣，防止氣體不純；從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時(shí)間短；

故答案為：[作出猜想]CO2溶于水需要時(shí)間較長(zhǎng)；
[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