Question

下列是初三某合作學(xué)習(xí)小組實驗室制取二氧化碳氣體的研究過程，請你參與其中．
（一）在實驗制取過程中，請回答下列問題：
（1）如圖中燒瓶內(nèi)放的藥品是大理石或

石灰石

（填名稱）；
（2）實驗室制取二氧化碳的文字表達式為是

碳酸鈣+稀鹽酸→氯化鈣+水+二氧化碳

；
（3）小兵同學(xué)在用此裝置制取并驗證二氧化碳的性質(zhì)時，在燒瓶內(nèi)裝入固體藥品，在分液漏斗內(nèi)加入稀鹽酸，打開分液漏斗的活塞，發(fā)現(xiàn)分液漏斗內(nèi)液體不能滴下，可能的原因是

分液漏斗蓋子未打開

．
（4）小兵同學(xué)用排水法收集與排空氣法收集CO₂的進行比較（分別用體積相同的2個集氣瓶收集），請幫他完成下表．

比較項目	排水法	向上排空氣法
收集方法可行性分析	CO2氣體生成和從水面逸出的速率遠大于其溶解和與水反應(yīng)的速率	CO2密度比空氣大，且 不與空氣反應(yīng) ．
收集過程分析	集滿現(xiàn)象： 集氣瓶口有氣泡冒出 ．	“驗滿”分析：因氣體無色，故集滿與否較難確定．即便用燃著木條移近容器口火焰熄滅，也難以證明空氣完全排盡．
向收集到的CO2集氣瓶內(nèi)倒入等體積適量澄清石灰水，并振蕩	先渾濁后變澄清所需時間較短．	先渾濁后變澄清所需時間較長．
由上述實驗可得結(jié)論	① 二氧化碳可用排水法或向上排空氣法收集 ；② 用排水法收集到的二氧化碳比較純凈 ．

（二）實驗室制取二氧化碳通常不選用大理石與稀硫酸反應(yīng)，其原因是反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶物覆蓋在固體的表面，阻礙了大理石與稀硫酸的接觸，反應(yīng)速率逐漸減慢甚至停止．為此，該小組設(shè)立研究課題：選擇合適濃度的硫酸和適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度制取二氧化碳．
實驗一  選擇合適濃度的硫酸
操作：在28℃時，用裝有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中注入硫酸，記錄15分鐘內(nèi)生成氣體的體積，見下表：

試管編號	1	2	3	4	5
硫酸濃度（%）	15	20	25	30	35
氣體體積（mL）	35	47	55	51	42

實驗二  選擇合適的反應(yīng)溫度
操作：往盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中分別加入5mL相同合適濃度而不同溫度的硫酸溶液，觀察反應(yīng)的情況，記錄如下表：

試管編號	A	B	C	D	E
溫度（℃）	40	50	60	70	80
現(xiàn)象和 比較	有少量氣泡	氣泡比A號試管多	氣泡明顯比B號試管多	大量氣泡產(chǎn)生，與常溫用鹽酸反應(yīng)相似	反應(yīng)激烈，迅速產(chǎn)生大量氣體

請根據(jù)本次活動的研究目的，分析處理以上兩個表中數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：
（1）稀硫酸與大理石反應(yīng)，在28℃時，選用硫酸的濃度最合適為

25

%．
（2）在合適的硫酸濃度下，應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為

70

℃．
（3）除選用適當(dāng)?shù)臏囟群秃线m濃度的硫酸之外，在反應(yīng)過程中，為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，應(yīng)增加

振蕩試管

操作，更有利于氣體的制備．
（4）你認為該研究小組還可以研究

大理石顆粒大小

對該反應(yīng)速率的影響．

Answer 1

分析：（一）（1）根據(jù)裝置圖，選擇燒瓶內(nèi)放的藥品；
（2）根據(jù)所選擇的藥品，正確書寫實驗室制取二氧化碳的文字表達式；
（3）分液漏斗內(nèi)液體不能滴下，跟壓強有關(guān)系．
（4）從選擇氣體收集方法的依據(jù)和收集氣體時的操作注意事項進行分析．
（二）（1）分析實驗一中的表格中數(shù)據(jù)作對比即可得出正確答案；
（2）觀察實驗二中表格中的數(shù)據(jù)作對比即可得出正確答案；
（3）為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，可以用搖動試管的方法解決；
（4）碳酸鈣固體顆粒大小也會影響反應(yīng)的速率，可以據(jù)此解答．

解答：解：（一）（1）根據(jù)裝置圖2制備二氧化碳時，則可知：燒瓶內(nèi)放的藥品是大理石（或石灰石）；
（2）大理石（或石灰石）的主要成份是碳酸鈣，鹽酸的溶質(zhì)是氯化氫氣體，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳；
（3）小芳用圖2制備并驗證二氧化碳的性質(zhì)時，在燒杯內(nèi)裝入固體藥品，在分液漏斗內(nèi)加入稀鹽酸，打開分液漏斗的活塞，發(fā)現(xiàn)分液漏斗內(nèi)液體不能滴下，可能的原因是分液漏斗蓋子未打開；
（4）小芳用排水法收集與排空氣法收集CO₂的進行比較（分別用體積相同的2個集氣瓶收集）：能用向上排空氣法收集的氣體必須滿足密度比空氣大，不與空氣發(fā)生反應(yīng)等條件；用排水法收集氣體時，當(dāng)看到集氣瓶口有氣泡冒出，說明集氣瓶中的水已排完，氣體已收集滿；通過實驗分析可知，二氧化碳可用排水法或向上排空氣法收集，用排水法收集二氧化碳時能看到什么時候收集滿，而用向上排空氣法則不能，因而用排水法收集到的二氧化碳比較純凈．故答案為：

		不與空氣發(fā)生反應(yīng)
	集氣瓶口有氣泡冒出
	二氧化碳可用排水法或向上排空氣法收集； 用排水法收集到的二氧化碳比較純凈．

故答案為：（一）（1）石灰石；（2）碳酸鈣+稀鹽酸→氯化鈣+水+二氧化碳；（3）分液漏斗蓋子未打開；
（4）答案如上表；
（二）（1）觀察實驗一中的表格中數(shù)據(jù)可以知道，3號試管收集的氣體最多，此時管中硫酸濃度是25%．濃度大于或小于此濃度值生成的氣體體積都少；
（2）觀察實驗二中表格中的數(shù)據(jù)，可知應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為70℃；低于70℃時，生成的氣體少并且反應(yīng)慢，高于70℃反應(yīng)速率過快，不易收集；
（3）為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，可以用搖動試管的方法除去覆蓋在大理石上的硫酸鈣；
（4）碳酸鈣固體顆粒大小也會影響反應(yīng)的速率，也可作為研究課題．
故答案為：（1）25；（2）70；（3）振蕩試管；（4）大理石顆粒大�。�

點評：本題以實驗探究的形式考查實驗室制取二氧化碳以及稀硫酸與大理石反應(yīng)的適宜溫度和濃度等問題，培養(yǎng)學(xué)生的對比能力、提取信息的能力．