Question

20．在學習“二氧化碳的制備方法”的以后，同學們認真觀察、大膽質疑，又提出了以下值得進一步探究的問題．
[提出問題]二氧化碳能溶于水真的不能用排水法收集二氧化碳了嗎？
[設計實驗]
利用如圖1的實驗裝置，制備并收集二氧化碳．選用同批次的顆粒狀和塊狀大理石，分別與10%、7.5%、5%、2.5%、1%的稀鹽酸（每次用量均為70ml）進行實驗．每一組實驗產生的二氧化碳采用連續(xù)收集的方法，即收集完第1瓶馬上開始收集第2瓶…順次完成直到不再生成二氧化碳為止，并記錄收集滿每一瓶二氧化碳的所用時間，如表1．
表1  連續(xù)收集二氧化碳時各瓶所用的時間

瓶子序號 石灰石的形狀 鹽酸的濃度/%		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
10	顆粒	9	8	9	12	14	20	19	21	30	195	-
	塊狀	12	12	16	19	22	24	37	56	177	-
7.6	顆粒	13	11	12	15	17	26	55	55	153	-
	塊狀	15	13	15	17	21	23	32	55	119	-
5	顆粒	14	18	18	32	63	-
	塊狀	20	31	59	-
2.5	顆粒	43	-
	塊狀	46	61	-
1	顆粒	-
	塊狀	-

注：表中“-”表示該瓶氣體未能收集滿，空白表示實驗已結束．

選擇氣體的收集方法還要考慮氣體的收集率的問題，即：$\frac{實際收集的氣體總體積}{理論計算的產生氣體的總體積}$×100%
由此將表1中部分數(shù)據(jù)進行整理得到表2．
表2  排水法收集二氧化碳的收集率

鹽酸濃度/%	10		7.5		5
石灰石形狀	顆粒	塊狀	顆粒	塊狀	顆粒	塊狀
理論計算的產生氣體總體積/mL	2241		1649		1099
實際收集的氣體總體積/mL	1450	1305	1305	1305	725	435
收集率/%	65	58	79	79	66	40

[提出問題]除此之外，收集的時機是否會對排水法收集二氧化碳的純度造成影響呢？
[設計實驗]利用濃度傳感器，將第一步實驗中“7.5%的鹽酸與塊狀石灰石”的一組實驗中第1、2、3、4號集氣瓶進行測定，并將二氧化碳的濃度記錄在表3中．

瓶序	1	2	3	4
CO2的濃度/%	52.6	85.2	92.3	93.6

根據(jù)以上那個探究過程，結合數(shù)據(jù)回答以下問題：
（1）圖1的錐形瓶內所發(fā)生的化學反應的方程式為CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）制備二氧化碳時選擇濃度為7.5% 的鹽酸最為適宜；當選用適當濃度的鹽酸后，石灰石的形狀對制備并收集二氧化碳無（填“有”或“無”）顯著影響．
（3）若要收集得到濃度比較高（80%以上）的二氧化碳，對收集的時機你有怎樣的建議：反應一段時間后再收集．
（4）依據(jù)探究過程說一說實驗室制取二氧化碳時能不能選用排水集氣法呢？說明理由只要選用適當?shù)臐舛鹊南←}酸在適當時機收集即可．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)石灰石與鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳解答；
（2）根據(jù)表中信息進行分析解答；
（3）根據(jù)表中信息進行分析解答；
（4）依據(jù)探究過程及題中信息分析解答．

解答 解：（1）石灰石與鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，其反應的化學方程式為CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）從表格數(shù)據(jù)可以分析得出，制備二氧化碳時選擇濃度為7.5%的鹽酸最為適宜；當選用適當濃度的鹽酸后，石灰石的形狀對制備并收集二氧化碳無影響；
（3）①號中二氧化碳濃度較低，2、3、4號集氣瓶中濃度增大，從表格數(shù)據(jù)可以分析得出反應一段時間后再收集；
（4）依據(jù)探究過程可以得出：實驗室制取二氧化碳時能選用排水集氣法，理由是：只要選用適當?shù)臐舛鹊南←}酸在適當時機收集即可．
答案：
（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）7.5；  無；
（3）反應一段時間后再收集（學生只要寫間隔一段時間即可，具體寫出秒數(shù)也可）；
（4）能，只要選用適當?shù)臐舛鹊南←}酸在適當時機收集即可．

點評 本題考查的是實驗速率的實驗探究，完成此題，可以依據(jù)已有的知識進行．