Question

【題目】因二氧化碳能溶于水，并能與水反應生成碳酸，所以二氧化碳一般不用排水法收集。二氧化碳氣體究竟能否用排水法收集呢？某化學興趣小組利用下圖所示的兩套裝置進行了深入地探究。

請寫出石灰石與稀鹽酸反應的化學方程式：______。

（定性實驗）實驗后，裝置Ⅱ水槽中的液體應呈酸性，向此液體中滴加紫色石蕊試液溶液顏色會變?yōu)?/span>______。但是取幾次實驗后的液體樣品，滴加紫色石蕊試液，均無明顯變色現(xiàn)象。對此你認為可能的原因是______。

（定量實驗）采用數(shù)字化實驗測定排水法和向上排空氣法收集的二氧化碳純凈度的差異。因實驗設備有限，本實驗通過氧氣傳感器測出收集氣體中殘留的氧氣來自于空氣），推算出空氣的含量，再求出的含量。請?zhí)顚懴铝斜砀裰邢鄳�的空白（精確到1%即可）：

	測得氧氣含量	推算出含量	結論
排空氣法	6.6%	69%	排水法收集到的二氧化碳更純凈
排水法	4.2%	______

通過實驗可知，若對純度要求較高，應該使用排水法收集二氧化碳。

（實驗反思）利用裝置Ⅰ和裝置Ⅱ收集到的二氧化碳都會混有少量空氣，原因是______。

（交流討論）證明排水法比排空氣法所收集的二氧化碳氣體純度更高，還有什么方法？______。

（拓展應用）利用傳感器對二氧化碳性質再探究。

步驟1：如圖1所示裝置的氣密性良好，三瓶的燒瓶內收集滿氣體，三個注射器內各裝有等體積的液體（分別是水、飽和石灰水、氫氧化鈉濃溶液）。連接好裝置和壓強傳感器。

步驟2：三位同學同時迅速將注射器內等體積的液體（水、飽和石灰水、氫氧化鈉濃溶液）注入各自燒瓶中，關閉活塞。

步驟3：一段時間后，同時振蕩燒瓶。觀察傳感器定量實時地傳回燒瓶內氣壓變化形成的圖像情況如圖2所示。

（查閱資料）氫氧化鈣微溶于水，氫氧化鈉易溶于水，均可與二氧化碳發(fā)生反應。

（1）導致曲線AB段氣壓增大的主要原因是：______。

（2）圖中曲線1中______段氣壓的變化是由于充分振蕩燒瓶導致的。

（3）利用現(xiàn)有的裝置，在不使用其他試劑的情況下，請你寫出除振蕩燒瓶外繼續(xù)降低E點的操作方法：______。

（4）曲線2與曲線3差異較大的原因是______。

Answer 1

【答案】 紅色 二氧化碳在水中溶解度較�。ê侠泶鸢讣唇o分） 80% 錐形瓶中的空氣隨二氧化碳氣體進入集氣瓶（合理答案即給分） 向兩集氣瓶中分別加入相同體積、相同濃度的澄清石灰水振蕩，觀察變渾濁的程度（合理即可） 注射器中液體加入燒瓶中時速度太快，而反應程度較小，導致壓強突然增大。（合理即可） ）CD 使燒瓶內物質冷卻（或抽氣等）（合理即可） 飽和石灰水濃度太低（氫氧化鈣微溶于水）影響了二氧化碳的吸收。（合理即可）

【解析】

石灰石的主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳；故填：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

定性試驗：

酸性溶液能使紫色的石蕊試液變紅色；而取幾次實驗后的液體樣品，滴加紫色石蕊試液，均無明顯變色現(xiàn)象，這可能是由于二氧化碳在水中溶解度較小造成的；故填：紅色；二氧化碳在水中溶解度較�。�

定量實驗：

設總體積是100mL，氧氣含有4.2%，所以氧氣是4.2mL，則空氣體積是：，所以空氣的體積分數(shù)是20%，則二氧化碳是80%；故填：80%；
實驗反思：利用裝置I和裝置II收集到的二氧化碳都會混有少量空氣，原因是裝置本身含有空氣；故填：錐形瓶中的空氣隨二氧化碳氣體進入集氣瓶（合理答案即可）；

交流討論：

證明排水法比排空氣法所收集的二氧化碳氣體純度更高，可以選擇如下方法向兩集氣瓶中分別加入相同體積、相同濃度的澄清石灰水振蕩，觀察變渾濁的程度；故填：向兩集氣瓶中分別加入相同體積、相同濃度的澄清石灰水振蕩，觀察變渾濁的程度（合理即可）；

拓展應用：

（1）注射器中液體加入燒瓶中時速度太快，而反應程度較小，導致壓強突然增大，所以曲線AB段氣壓增大；故填：注射器中液體加入燒瓶中時速度太快，而反應程度較小，導致壓強突然增大；

（2）振蕩燒瓶會加快二氧化碳的溶解，所以圖中曲線1中CD段氣壓的變化是由于充分振蕩燒瓶導致的；故填：CD；

（3）使燒瓶內物質冷卻，溫度降低壓強也會減小或抽氣也會造成壓強減�。还侍睿菏篃�瓶內物質冷卻（或抽氣等）；

（4）曲線3表示了裝置內的氣壓減小最大，所以是二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應，生成了碳酸鈉和水；曲線2與曲線3差異較大的原因是氫氧化鈣微溶于水，飽和氫氧化鈣溶液中含有氫氧化鈣的量很少，影響了二氧化碳的吸收；故填：飽和石灰水濃度太低（氫氧化鈣微溶于水）影響了二氧化碳的吸收。