Question

【題目】（13分）某小組在學習“二氧化碳制取的研究”課題時，探究了二氧化碳氣體的收集方法。

【查閱資料】

通常狀況下，1 體積水約能溶解1 體積二氧化碳，所得溶液PH 約為5.6。

【提出問題】

二氧化碳能不能用排水法收集？

【實驗設計與操作】

實驗一、在通常狀況下，測定二氧化碳溶液水所得溶液調查PH，判斷二氧化碳在水中溶解度的體積。

（1）甲裝置中反應的化學方程式是 。

（2）實驗時，需先將甲裝置中的空氣排盡。其操作是：開啟彈簧夾 、關閉彈簧夾 ，打開活塞，滴加稀鹽酸至空氣排盡。檢驗空氣已排盡的方法是 .

（3）關閉K1，打開K2,K3。待丙裝置中收集半瓶氣體時，關閉活塞K2 和K3，充分振蕩丙裝置。然后用pH 計測得如下數據：

物質	丁裝置中溶液	丙裝置中溶液
pH	6.50	5.60

分析可知，在丙和丁裝置中所溶解二氧化碳的體積 （填“大于”“小于”“等于”）丙和丁裝置中溶液的總體積。

（4）實驗中，乙裝置的作用是 。若沒有乙裝置，則測出的溶液pH 會 。

實驗二：在通常狀況下分別測定排空氣法和排水法收集的氣體中氧氣的體積分數，從而得到二氧化碳的體積分數。

（5）用氧氣測量儀測得收集的氣體中氧氣體積分數隨時間的變化關系如圖（起始時氧氣的體積分數都以21%計），則最終兩種方法收集的氣體中二氧化碳體積分數較大的是 (填“排空氣”或“排水”)法，兩種方法收集的氣體中二氧化碳體積分數的差值是 。

【結論與反思】

（6）由實驗一、二分析，你認為二氧化碳 （填“能”或“不能”）用排水法收集，能減少二氧化碳在水中溶解度的措施是 。（寫一條即可）

Answer 1

【答案】（1）CaCO3 + 2HCl==CaCl2 + CO2↑ + H2O

（2）K1；K2、K3；將燃著的木條放在K1的導管口處，如果木條熄滅說明空氣已經排盡

（3）小于（4）吸收二氧化碳中的氯化氫氣體；偏小（5）排水法；15.7%（6）能；升溫

【解析】

試題分析：甲裝置中反應的化學方程式是CaCO3 + 2HCl==CaCl2 + CO2↑ + H2O；實驗時，需先將甲裝置中的空氣排盡。其操作是：開啟彈簧夾K1，關閉彈簧夾K2、K3；讓空氣從K1出去；檢驗空氣已排盡的方法是將燃著的木條放在K1的導管口處，如果木條熄滅說明空氣已經排盡；分析可知，在丙和丁裝置中所溶解二氧化碳的體積小于丙和丁裝置中溶液的總體積。實驗中，乙裝置的作用是吸收二氧化碳中的氯化氫氣體；若沒有乙裝置，則測出的溶液pH 會偏小，因為其中混有的氯化氫氣體具有酸性；用氧氣測量儀測得收集的氣體中氧氣體積分數隨時間的變化關系如圖（起始時氧氣的體積分數都以21%計），則最終兩種方法收集的氣體中二氧化碳體積分數較大的是排水法，因為排水法收集到的氧氣的體積分數明顯小于排空氣法收集到的，兩種方法收集的氣體中二氧化碳體積分數的差值是15.7%；由實驗一、二分析，你認為二氧化碳能夠用排水法收集，能減少二氧化碳在水中溶解度的措施是升溫或加酸或者事先制成二氧化碳的飽和溶液。