Question

【題目】真真實驗小組欲親自探究適合在實驗室制取二氧化碳的藥品。她們準備利用碳酸鈉粉未、塊狀大理石、稀鹽酸、濃鹽酸、稀硫酸五種藥品進行實驗探究

（提出問題）上述藥品間的相互反應(yīng)都適合在實驗室制取二氧化碳氣體嗎?

（方案設(shè)計）(1)經(jīng)過討論大家都致認為濃鹽酸不適合用于實驗室制取二氧化碳你認為原因是___。

(2)真真小組同學(xué)經(jīng)過反復(fù)設(shè)計研究后確定迸行如下圖所示的四個實驗

（結(jié)論分析）實驗報告單如下表

實驗編號	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
A	劇烈反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量氣泡	反應(yīng)速率過快，不便于氣體收集
B	劇烈反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量氣泡	_________
C	______	便于收集，適合在實驗室制取CO2
D	一開始產(chǎn)生氣泡，之后便迅速減慢直到反應(yīng)幾乎停止	因為無法持續(xù)的產(chǎn)生氣體，不適合用在實驗室制取二氧化碳

(3)①結(jié)合上面的實驗探究報告，可用于實驗室制取二氧化碳氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式為___；

②在確定實驗室制取氣體反應(yīng)原理時，要考慮諸多因素，請你再寫出一種需要考慮的因素：___；

（繼續(xù)探究）在實驗室里，小組同學(xué)利用12.3%的稀鹽酸與塊狀大理石來制取二氧化碳。

（問題引入）(4)實驗結(jié)束后發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)廢液中還有塊狀固體存在，但已觀察不到氣泡產(chǎn)生,反應(yīng)后的廢液中還有鹽酸嗎?甲同學(xué)用pH試紙測得該廢液的pH=2，證明___；

(5)反應(yīng)后廢液中剩余的塊狀固體中還有碳酸鈣嗎?乙同學(xué)帶著疑問取岀廢液中塊狀的固體，洗凈后放入試管中， 再加入約2mL的___， 立即產(chǎn)生大量的氣泡， 證明___。

（猜想驗證）(6)既然反應(yīng)后廢液中還有鹽酸和碳酸鈣，那為何觀察不到實驗現(xiàn)象呢?

①同學(xué)認為是廢液中鹽酸濃度太低，所以觀察不到現(xiàn)象。甲同學(xué)將少許___置于試管中，加入約2mLpH=1的稀鹽酸，立即觀察到有氣泡冒出

②乙同學(xué)認為是實驗所用大理石塊較大，與鹽酸接觸不充分，所以觀察不到明顯的現(xiàn)象，于是乙同學(xué)向老師要了一些純凈的碳酸鈣粉未放入試管中，加入約2ml___，立即觀察到有氣泡冒出

（實驗結(jié)論）

(7)依據(jù)(4)(5)確定發(fā)生反應(yīng)后裝置廢液中的鹽酸與碳酸鈣共存，但不能觀察到現(xiàn)象。結(jié)合實驗(6)①②閘述其原因___；

（拓展延伸）(8)實驗室用塊狀大理石與稀鹽酸反應(yīng) pH至氣泡逸出不明顯后，測得殘留液 pH=2,若取適量殘留液體的上層清液于試管中，逐滴滴入碳酸鈉溶液至過量。請在下圖中繪出變化趨勢___。

Answer 1

【答案】濃鹽酸具有強揮發(fā)性，會發(fā)出HCl使收集到的CO2不純 反應(yīng)速率過快，不便于收集氣體 固體逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 制取過程中是否會產(chǎn)生有害物質(zhì)、實驗條件是否節(jié)能 溶液中有鹽酸剩余 12.3%的稀鹽酸 有碳酸鈣剩余 廢液中殘留的塊狀固體 廢液中的上清液 稀鹽酸的濃度過低，大理石與酸的接觸面積過小，所以觀察不到現(xiàn)象

【解析】

碳酸鈣和稀鹽酸生成氯化鈣、水和二氧化碳，碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳。

[方案設(shè)計](1) 濃鹽酸具有強揮發(fā)性，故經(jīng)過討論大家都致認為濃鹽酸不適合用于實驗室制取二氧化碳，原因是濃鹽酸具有強揮發(fā)性，會發(fā)出HCl使收集到的CO2不純。

[結(jié)論分析]碳酸鈉和稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)速率較快，不便于收集生成的二氧化碳氣體，稀硫酸和碳酸鈣反應(yīng)生成硫酸鈣微溶物覆蓋在大理石表面，阻止反應(yīng)發(fā)生，實驗室常用碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)制取氧氣。

實驗編號	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
A	劇烈反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量氣泡	反應(yīng)速率過快，不便于氣體收集
B	劇烈反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量氣泡	反應(yīng)速率過快，不便于收集氣體
C	固體逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生	便于收集，適合在實驗室制取CO2
D	一開始產(chǎn)生氣泡，之后便迅速減慢直到反應(yīng)幾乎停止	因為無法持續(xù)的產(chǎn)生氣體，不適合用在實驗室制取二氧化碳

(3)①實驗室制取二氧化碳氣體的反應(yīng)是碳酸鈣和稀鹽酸生成氯化鈣、水和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

②在確定實驗室制取氣體反應(yīng)原理時，要考慮諸多因素，需要考慮的因素是制取過程中是否會產(chǎn)生有害物質(zhì)、實驗條件是否節(jié)能。

[問題引入](4) pH小于7的溶液，顯酸性，甲同學(xué)用pH試紙測得該廢液的pH=2，證明溶液中有鹽酸剩余。

(5)稀鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，取岀廢液中塊狀的固體，洗凈后放入試管中， 再加入約2mL的12.3%的稀鹽酸， 立即產(chǎn)生大量的氣泡， 證明有碳酸鈣剩余。

[猜想驗證](6)①廢液中鹽酸濃度太低，所以觀察不到現(xiàn)象，則用濃度較高的稀鹽酸做實驗，故甲同學(xué)將少許廢液中殘留的塊狀固體置于試管中，加入約2mLpH=1的稀鹽酸，立即觀察到有氣泡冒出。

②乙同學(xué)認為是實驗所用大理石塊較大，與鹽酸接觸不充分，所以觀察不到明顯的現(xiàn)象，于是乙同學(xué)向老師要了一些純凈的碳酸鈣粉未放入試管中，加入約2ml廢液中的上清液，立即觀察到有氣泡冒出。

[實驗結(jié)論](7)稀鹽酸和大理石反應(yīng)，稀鹽酸的濃度要達到一定量，大理石的面積要較小，故原因是稀鹽酸的濃度過低，大理石與酸的接觸面積過小，所以觀察不到現(xiàn)象。

[拓展延伸](8)實驗室用塊狀大理石與稀鹽酸反應(yīng) pH至氣泡逸出不明顯后，測得殘留液 pH=2，溶液顯酸性，取適量殘留液體的上層清液于試管中，上層清液含有鹽酸，逐滴滴入碳酸鈉溶液至過量，碳酸鈉先和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，隨著反應(yīng)的進行，pH增大，鹽酸完全反應(yīng)后，氯化鈣與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣和氯化鈉，反應(yīng)完全pH=7，碳酸鈉過量，pH增大，故圖像為。