Question

【題目】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°C時(shí)，用裝有5mL硫酸溶液的注射器向盛有lg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

[實(shí)驗(yàn)二]選擇合適的反應(yīng)溫度

操作：往盛有lg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（°C）	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

請(qǐng)根據(jù)本次活動(dòng)的研究目的，分析處理以上兩個(gè)表中數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：

（1）稀硫酸與大理石反應(yīng)，在28°C時(shí)，選用硫酸的濃度最合適為___ %，因?yàn)闈舛刃∮诨虼笥诤线m濃度對(duì)反應(yīng)的影響是___________________。

（2）在合適的硫酸濃度下，應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為_____ °C，因?yàn)闇囟雀哂诨虻陀谠摐囟葘?duì)反應(yīng)的影響是___________________。

（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____________________________________操作，更有利于氣體的制備。

（4）該研究小組為了研究___________________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	lg塊狀大理石與5mL25%稀硫酸	lg粉末狀大理石與5mL25%稀硫酸
現(xiàn)象和比較	有少量氣泡	迅速產(chǎn)生較多氣泡

（5）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)研究，你覺(jué)得在以下硫酸和大理石反應(yīng)的裝置中，最佳選用___________________(填編號(hào))。

Answer 1

【答案】25 硫酸濃度太低或者太高時(shí)生成氣體體積較少 70 溫度過(guò)低反應(yīng)過(guò)慢，溫度過(guò)高反應(yīng)劇烈，不利于收集氣體 搖動(dòng)試管(或搖動(dòng)裝置) 碳酸鈣固體顆粒大小(其它合理回答也給分) 丙

【解析】

稀硫酸與大理石反應(yīng)生成硫酸鈣、水和二氧化碳。

（1）由表格數(shù)據(jù)可知，稀硫酸與大理石反應(yīng)，在28°C時(shí)，硫酸濃度為25%，生成的氣體的體積最大，為55mL，故選用硫酸的濃度最合適為25%，因?yàn)闈舛刃∮诨虼笥诤线m濃度對(duì)反應(yīng)的影響是生成氣體體積較少。

（2）由合適濃度而不同溫度的硫酸溶液反應(yīng)的表格可知，在合適的硫酸濃度下，大量氣泡產(chǎn)生，與常溫用鹽酸反應(yīng)相似，應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為70°C，因?yàn)闇囟雀哂诨虻陀谠摐囟葘?duì)反應(yīng)的影響是溫度過(guò)低反應(yīng)過(guò)慢，溫度過(guò)高反應(yīng)劇烈，不利于收集氣體。

（3）稀硫酸和碳酸鈣反應(yīng)生成硫酸鈣、水和二氧化碳，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)增加搖動(dòng)試管(或搖動(dòng)裝置)操作，更有利于氣體的制備。

（4）表格中是lg塊狀大理石和lg粉末狀大理石分別與5mL25%稀硫酸反應(yīng)，故該研究小組為了研究碳酸鈣固體顆粒大小對(duì)該反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。

（5）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)研究，丙裝置可使反應(yīng)隨時(shí)停止，隨時(shí)反應(yīng)，上下移動(dòng)有利于防止硫酸鈣覆蓋在大理石表面，故在以下硫酸和大理石反應(yīng)的裝置中，最佳選用丙。