Question

19．Ⅰ．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)學(xué)習(xí)了二氧化碳的性質(zhì)后，對二氧化碳溶于水的過程，有沒有發(fā)生化學(xué)變化？提出實驗改進：用如圖1所示裝置進行實驗，驗證二氧化碳能與水反應(yīng)（已知氮氣的密度小于空氣的密度），操作為：
①從a端通入二氧化碳    ②從分液漏斗中滴加適量水    ③將石蕊溶液染成紫色的干燥紙花放入廣口瓶中   ④從b端通入氮氣
實驗操作順序最合理的是③①④②①，發(fā)生變化的化學(xué)方程式為：H₂O+CO₂=H₂CO₃．
Ⅱ．另一小組在課外活動時對“二氧化硫能否與水反應(yīng)生成酸”進行了實驗探究．請你參與他們的探究活動，并回答有關(guān)問題．
【查閱資料】常溫下二氧化硫是一種無色氣體，易溶于水．
【假    設(shè)】二氧化硫能與水反應(yīng)生成酸．
【設(shè)計實驗】（1）小雨同學(xué)將二氧化硫氣體通入紫色石蕊試液中，觀察溶液顏色的變化．他認(rèn)為，若紫色石蕊試液變紅色，則證明假設(shè)成立．
（2）小濤同學(xué)認(rèn)為小雨同學(xué)的實驗方案不嚴(yán)密．小濤同學(xué)用紫色石蕊試液將白色濾紙染成紫色，干燥后做成三朵紫色的小花，然后按圖2圖示進行實驗，在（I）、（Ⅱ）、（Ⅲ）中分別觀察到變色和不變色的兩種現(xiàn)象．
小濤同學(xué)認(rèn)為，若Ⅲ（填序號）中的紫色小花變色，則證明假設(shè)成立．
【交流反思】小明同學(xué)對小濤同學(xué)的實驗方案提出了質(zhì)疑，他認(rèn)為上述實驗還不足以證明“二氧化硫和水反應(yīng)生成了酸”，其理由是SO₂也可能使干燥的紫色小花變紅（或SO₂也可能具有酸性）．三位同學(xué)討論后補充了一個實驗，使探究活動獲得了成功，你認(rèn)為這個實驗應(yīng)該是將干燥的紫色小花投入到盛有SO₂的集氣瓶中，紫色小花不變紅色（或?qū)�SO₂氣體通過盛有紫色小花的瓶中，紫色小花不變紅色）（簡述實驗步驟和現(xiàn)象）．
【結(jié)    論】通過上述實驗得出：二氧化硫能與水反應(yīng)生成酸．
（Ⅲ） 制取的二氧化碳進行如圖3實驗：

 ①實驗（Ⅱ）中溶液變紅色；
②實驗（Ⅲ）中加熱之后，溶液又變?yōu)樽仙�，解釋出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因H₂CO₃=CO₂↑+H₂O．（用化學(xué)方程式表示）
做科學(xué)實驗應(yīng)提倡綠色環(huán)保．如圖4甲圖為“微型”實驗裝置，用該儀器完成“制取并檢驗CO₂”的實驗只消耗了0.66克10%的鹽酸（密度為1.1克/厘米³）．

①“微型塑料滴管”相當(dāng)于圖4乙圖實驗裝置中的b．
②請計算實驗過程中產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量是多少克？（結(jié)果保留兩位小數(shù)）
③通常完成這個實驗大約需10%的鹽酸6毫升，這是微型實驗中鹽酸用量的多少倍？
采用“微型”實驗裝置具有的優(yōu)勢是節(jié)約藥品，減少污染等．

Answer 1

分析 Ⅰ、根據(jù)已有的知識進行分析，二氧化碳能與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸呈酸性，能使石蕊變紅，二氧化碳不能使石蕊變紅．
Ⅱ、本題設(shè)計緊密聯(lián)系生活實際，視角新穎，這類題通常起點高，落點低，可用類比的方法尋找與該物質(zhì)性質(zhì)相似的課本中的物質(zhì)．觀察圖示，大家很容易就回憶起二氧化碳曾做過類似的實驗，聯(lián)想驗證二氧化碳溶于水的實驗設(shè)計思路即可解答．
Ⅲ、根據(jù)二氧化碳能夠和水反應(yīng)產(chǎn)生碳酸，碳酸能使石蕊試液變成紅色，碳酸不穩(wěn)定，易分解分析；
Ⅳ、①微型塑料滴管能夠控制稀鹽酸的用量；
②根據(jù)稀鹽酸的質(zhì)量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以計算生成二氧化碳的質(zhì)量；
③根據(jù)相關(guān)方面數(shù)據(jù)可以判斷藥品用量的多少比較．

解答 解：Ⅰ、要驗證二氧化碳能與水反應(yīng)生成碳酸，可以使用石蕊進行檢驗，首先將石蕊染成紫色的干紙花放入瓶內(nèi)，由a端通入二氧化碳，觀察紙花不變色，證明二氧化碳不能使石蕊變色，從b端通入氮氣，將二氧化碳排出，然后再將水滴下，紙花不變色，說明水不能使石蕊變紅，從a端通入二氧化碳，紙花變紅，證明是二氧化碳與水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，故其正確的順序為③①④②①，觀察選項；故答案為：③①④②①；H₂O+CO₂=H₂CO₃；
Ⅱ、【設(shè)計實驗】（1）根據(jù)酸性溶液可使紫色石蕊試液變紅進行解答；
（2）小濤的設(shè)計思路是：I噴稀醋酸小花變紅可證明酸性溶液可使石蕊變紅，Ⅱ噴水小花不變色可證明水不能使石蕊變紅，Ⅲ小花噴水后放入二氧化硫，若變紅即可證明二氧化硫溶于水后生成了酸；
【反思交流】依據(jù)課本上證明二氧化碳是否溶于水生成酸的實驗設(shè)計，可以發(fā)現(xiàn)小濤的實驗存在漏洞：未證明二氧化硫本身能否使石蕊變紅；
為了證明二氧化硫能否使石蕊變紅，要排除水的干擾，所以設(shè)計為：將干燥的紫色小花投入到盛有SO₂的集氣瓶中，紫色小花不變紅色．
故答案為：【設(shè)計實驗】（1）紅；（2）Ⅲ；
【交流反思】SO₂也可能使干燥的紫色小花變紅（或SO₂也可能具有酸性）；
將干燥的紫色小花投入到盛有SO₂的集氣瓶中，紫色小花不變紅色（或?qū)�SO₂氣體通過盛有紫色小花的瓶中，紫色小花不變紅色）．
Ⅲ、二氧化碳能夠和水反應(yīng)產(chǎn)生碳酸，碳酸能使石蕊試液變成紅色，碳酸不穩(wěn)定，易分解為二氧化碳和水；
故答案為：紅  紫  H₂CO₃=CO₂↑+H₂O
Ⅳ、①微型塑料滴管和注射器一樣，能夠控制稀鹽酸的用量，可以節(jié)約藥品，故選b；
②設(shè)生成二氧化碳的質(zhì)量為x，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，
         73            44
     0.66g×10%        x
$\frac{73}{0.66g×10%}$=$\frac{44}{x}$
x=0.04g，
③消耗鹽酸的體積為：0.66g÷1.1g/cm³=0.6mL，通常完成這個實驗需鹽酸是微型實驗用藥量的倍數(shù)為：6mL÷0.6mL=10倍，
采用“微型”實驗裝置具有的優(yōu)點是藥品用量少，產(chǎn)生的廢棄物也少，方便操作；
故答案為：①b；②0.04g；③10倍；節(jié)約藥品，減少污染等．

點評 本題較好再現(xiàn)了科學(xué)探究的一般過程，考查了同學(xué)們思維的嚴(yán)密性，要做好此類題，同學(xué)們要明了課本上一些重要實驗的設(shè)計思路和原理，能較好考查學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的能力．