Question

【題目】某小組在學習“二氧化碳實驗室制取的研究”課題時，探究了二氧化碳的收集方法。

（查閱資料）

①通常狀況下，1體積水約溶解1體積二氧化碳，所得溶液的pH約為5.6，pH越小，二氧化碳在水中溶解越多。

②稀鹽酸與石灰石的反應中會揮發出HCl氣體，HCl氣體溶于水形成鹽酸，使溶液的pH變小。

（提出問題）二氧化碳能不能用排水法收集？

（設計實驗）

實驗一：在通常狀況下，測定二氧化碳溶于水所得溶液的pH，判斷二氧化碳在水中溶解的體積，如圖：

（1）甲裝置中反應的化學方程式__________________________。

（2）CO2溶于蒸餾水發生化學反應的方程式是____________________________。

（3）實驗時，需先將甲裝置中的空氣排盡。其操作是打開止水夾K1，關閉止水夾K2并取下甲、乙中間的橡膠管，打開活塞，滴加稀鹽酸至空氣排盡。檢驗空氣排盡的方法是__________________________________。

（4）關閉K1，連接甲、乙中間的橡膠管，打開K2、K3，待丙裝置中收集半瓶氣體時，關閉K2、K3，充分振蕩丙裝置，分別測得丙、丁瓶裝置中溶液的pH為5.6和6.6．分析可知，溶解的二氧化碳體積丙裝置中_____（填“大于”或“等于”或“小于”）丁裝置中。實驗中，乙裝置的作用是_____________________________________。

（5）CO2氣體的溶解度隨壓強的減小而___________（填“減小”或“增大”或“不變”，下同），隨溫度降低而____________。

實驗二：用二氧化碳數字傳感器測得收集的氣體中二氧化碳體積分數。

（6）如圖是收集的氣體中二氧化碳體積分數隨時間變化的關系圖，從圖中能得到哪些信息：①_________________________________________________；

②_________________________________________________。

（結論反思）由實驗一、二分析，改進實驗裝置，二氧化碳_______（填“能”或“否”）用排水法收集。能降低二氧化碳在水中溶解性的措施_____________（寫一條即可）。

Answer 1

【答案】CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O CO2+H2O=H2CO3 將讓著的小木條放在甲的導管口，木條熄滅，則已排盡 大于 除去\吸收HCl氣體，防止干擾實驗 減小 增大 排水法收集氣體中CO2含量是88.1% 排水法比向上排空法收集的氣體CO2含量更高 能 升高溫度

【解析】

設計實驗：

（1）甲裝置中反應是用大理石或石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳，大理石或石灰石主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣和鹽酸互相交換成分生成氯化鈣和水和二氧化碳，反應的化學方程式為：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

（2）CO2溶于蒸餾水生成碳酸，化學反應的方程式是CO2+H2O=H2CO3；

（3）二氧化碳不能燃燒也不能支持燃燒，能使燃著的木條熄滅。實驗時，需先將甲裝置中的空氣排盡，檢驗空氣排盡的方法是：將燃著的小木條放在甲的導管口，木條熄滅，則已排盡；

（4）關閉K1，打開K2、K3，待丙裝置中收集半瓶氣體時，關閉K2、K3，充分振蕩丙裝置，分別測得丙、丁瓶裝置中溶液的pH為5.5和6.5，根據“通常狀況下，1體積水約溶解1體積二氧化碳，所得溶液的pH約為5.6，pH越小，二氧化碳在水中溶解越多”溶解的二氧化碳體積丙裝置中大于丁裝置中。實驗中，鹽酸具有揮發性，易揮發出氯化氫氣體，氯化氫氣體易溶于水，碳酸鈣與鹽酸反應生成的二氧化碳氣體混有少量的氯化氫氣體，乙裝置的作用是：吸收HCl氣體，防止干擾實驗；

（5）CO2氣體的溶解度隨壓強的減小而減小或，隨溫度降低而增大；

（6）從圖中能得到的信息有：①排水法收集氣體中CO2含量是88.1%；② 排水法比向上排空法收集的氣體CO2含量更高；

結論反思：

由實驗一、二分析，改進實驗裝置，二氧化碳能用排水法收集。二氧化碳氣體溶解度隨溫度升高而減小，降低二氧化碳在水中溶解性的措施：升高水的溫度。