Question

18．某研究小組在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的研究中發(fā)現(xiàn)，通常不選用大理石與稀硫酸反應(yīng)制取二氧化碳，其原因是反應(yīng)生成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(shí)驗(yàn)一】選擇合適濃度的硫酸
操作：在28℃時(shí)，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(jiàn)下表：

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

①稀硫酸與大理石反應(yīng)，在28℃時(shí)，選用硫酸的濃度最合適為25%．
【實(shí)驗(yàn)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(hào)	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(hào)試管多	氣泡明顯比B號(hào)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

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℃，在最合適反應(yīng)溫度時(shí)硫酸與大理石反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O．
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(guò)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該研究小組為了研究大理石固體顆粒大小對(duì)該反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)．

試管編號(hào)	A	B
試管內(nèi)藥品	1g塊狀大理石與5mL 25%稀硫酸	1g粉末狀大理石與5mL 25%稀硫酸
現(xiàn)象和比較	有少量氣泡	迅速產(chǎn)生較多氣泡

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)研究，在以下硫酸和大理石反應(yīng)的裝置中，最佳選用丙（填編號(hào)）．

Answer 1

分析 ①觀察實(shí)驗(yàn)一圖表，并對(duì)比即可得出正確答案；
②觀察實(shí)驗(yàn)二圖表，并對(duì)比即可得出正確答案；根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)式；
③為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，可以用搖動(dòng)試管的方法解決；
④碳酸鈣固體顆粒大小也會(huì)影響反應(yīng)的速率；
對(duì)比甲、乙、丙三個(gè)圖示，看哪一個(gè)更合理，即選那個(gè)．

解答 解：①觀察實(shí)驗(yàn)一圖表，3號(hào)試管收集的氣體最多，此時(shí)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．故答案為：25；
②觀察實(shí)驗(yàn)二圖表，可知應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為70℃；低于70℃時(shí)，生成的氣體少并且反應(yīng)慢，高于70℃反應(yīng)速率過(guò)快，不易收集．硫酸與大理石反應(yīng)生成硫酸鈣、水、二氧化碳，化學(xué)反應(yīng)式是：CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O．
故答案為：70；CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O；
③為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，可以用搖動(dòng)試管的方法除去覆蓋在大理石上的硫酸鈣．
故答案為：震蕩試管（或搖動(dòng)裝置）；
④碳酸鈣固體顆粒大小也會(huì)影響反應(yīng)的速率，也可作為研究課題；
故答案為：碳酸鈣固體顆粒大小（其它合理回答也給分，例如“大理石純度”等）；
觀察圖示可知，丙裝置可使反應(yīng)隨時(shí)停止，隨時(shí)反應(yīng)，其他裝置沒(méi)有此功能．
故答案為：丙．

點(diǎn)評(píng) 本題以實(shí)驗(yàn)探究的形式考查稀硫酸與大理石反應(yīng)的適宜溫度和濃度等問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的對(duì)比能力、提取信息的能力．