Question

14．某興趣小組同學在實驗室進行研究性學習時，進行了木炭燃燒的探究，請你參與．
[探究活動一]木炭燃燒產物的檢驗
（1）同學們把一小塊木炭點燃后迅速放進充滿氧氣的大試管中，如圖1所示（試管夾持儀器略）．
（2）火焰熄滅后，放置冷卻至室溫，拔去橡皮塞倒扣在裝有澄清石灰水的水槽中，觀察到試管內的液面開始上升至一定高度，且試管內液體呈現渾濁，說明木炭燃燒生成物中含有二氧化碳氣體，產生渾濁的反應化學方程式是CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O．
[探究活動二]木炭燃燒后試管中氣體的進一步檢驗，并分離出二氧化碳
同學們另取與實驗（1）中相同質量的木炭和相同體積的氧氣重做實驗（1），把木炭燃燒后的后的氣體冷卻后按照圖2所示裝置進行實驗（裝置氣密性良好）．

查閱資料：一氧化碳難溶于水，且不與堿發生化學反應．濃硫酸有很強的吸水性．
（3）a是關閉狀態，打開b，利用其它裝置（圖略）把木炭燃燒后氣體全部充入裝置A，裝置A的作用是吸收二氧化碳．裝置B未出現渾濁，說明了二氧化碳被A裝置完全吸收．
（4）上述實驗之后，裝置A中的溶質含有碳酸鈉．關閉b，將裝置D替換裝置B，打開a，加入足量的稀硫酸，裝置A中產生氣體反應的化學方程式為Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，裝置D的作用是吸收水蒸氣．收集裝置A中產生的氣體，可采用的方法是②（填標號）．
①排水法②向上排空氣法③向下排空氣法
[交流討論]
（5）經過以上實驗可知該木炭燃燒屬于完全燃燒．要使木炭完全燃燒，理論上木炭與氧氣質量之比必須≤3：8（選填“≤”或“≥”）．

Answer 1

分析 （2）木炭燃燒生成二氧化碳氣體，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
（3）二氧化碳能和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水；
（4）碳酸鈉和稀硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳；
濃硫酸具有吸水性，可以用作氫氣、氧氣、二氧化碳等氣體的干燥劑；
二氧化碳能夠溶于水，密度比空氣大；
（5）氧氣足量時，木炭能夠完全燃燒．

解答 解：（2）試管內液體呈現渾濁，說明木炭燃燒生成物中含有二氧化碳氣體，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，是因為二氧化碳和石灰水中的氫氧化鈣反應生成了碳酸鈣沉淀和水，反應的化學方程式為：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．  
故填：二氧化碳；Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．
（3）裝置A的作用是吸收二氧化碳，裝置B未出現渾濁，說明了二氧化碳被A裝置完全吸收．
故填：吸收二氧化碳；二氧化碳被A裝置完全吸收．
（4）裝置A中產生氣體反應的化學方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，裝置D的作用是吸收水蒸氣；
收集裝置A中產生的氣體二氧化碳時，由于二氧化碳能夠溶于水，不能用排水法收集，密度比空氣大，可以用向上排空氣法收集．
故填：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；吸收水蒸氣；②．
（5）木炭完全燃燒的化學方程式及其木炭和氧氣的質量關系為：C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂，
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要使木炭完全燃燒，氧氣必須足量，理論上木炭與氧氣質量之比必須≤$\frac{12}{32}$=$\frac{3}{8}$．
故填：≤．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．