Question

36、（1）實驗室制取二氧化碳用塊狀大理石或石灰石和稀鹽酸；
①其反應符號表達式

CaCO₃+HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑

．
②可用的發生裝置有：

BCDEF

（選填上圖字母序號）．

③裝置E或F相對于裝置C在操作方面的優勢為：

隨開隨用隨關隨停

．
④排水法收集與排空氣法收集CO₂的比較（分別用體積相同的2個集氣瓶收集）
⑤寫出澄清石灰水變渾濁的化學符號表達

CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O

．
（2）某研究小組在實驗室制取二氧化碳的研究中發現，通常不選用大理石與稀硫酸反應制取二氧化碳，其原因是反應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，反應速率逐漸減慢甚至停止．為此，該小組設立研究課題：選擇合適濃度的硫酸和適當的反應溫度制取二氧化碳．
[實驗一]選擇合適濃度的硫酸
操作：在28℃時，用裝有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中注入硫酸，記錄15分鐘內生成氣體的體積，見下表

試管編號	1	2	3	4	5
硫酸濃度（%）	15	20	25	30	35
氣體體積（mL）	35	47	55	51	42

[實驗二]選擇合適的反應溫度
操作：往盛有1g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，觀察反應的情況，記錄如下表：

試管編號	A	B	C	D	E
溫度（℃）	40	50	60	70	80
現象和 比較	有少量氣泡	氣泡比A號試管多	氣泡明顯比B號試管多	大量氣泡產生，與常溫用鹽酸反應相似	反應激烈，迅速產生大量氣體

請根據本次活動的研究目的，分析處理以上兩個表中數據，得出結論：
①稀硫酸與大理石反應，在28℃時，選用硫酸的濃度最合適為

25%

，因為濃度小于或大于此濃度對反應的影響是

高于或低于此濃度產生氣體速度減慢

②在合適的硫酸濃度下，應選擇最合適的反應溫度為

70

℃，因為溫度高于或低于該溫度對反應的影響是

其它溫度反應太慢或太快來不利于收集

③除選用適當的溫度和合適濃度的硫酸之外，在反應過程中，為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，應增加

振蕩（搖晃）

操作，更有利于氣體的制備．
④該研究小組為了研究

固液接觸面積（固體形狀）

對該反應速率的影響，進行了如下實驗．

試管編號	A	B
試管內藥品	1g塊狀大理石與5mL25%稀硫酸	1g粉末狀大理石與5mL25%稀硫酸
現象和比較	有少量氣泡	迅速產生較多氣泡

Answer 1

分析：此題涉及了二氧化碳實驗室制取的原理，即實驗室制取二氧化碳用塊狀大理石或石灰石和稀鹽酸．由于實驗室制取二氧化碳用塊狀大理石或石灰石和稀鹽酸，屬于固液不需要加熱的反應，所以適合制取二氧化碳的發生裝置有B、C、D、E、F均可；但是裝置E、F與其它裝置相比略有不同，而E、F則可以隨開隨用、隨關隨停、不與空氣反應等特點．排水法和排氣法收集方法的比較探究，在此題中排水法又略顯優勢．實驗室藥品的狀態不同、反應條件不同等都會影響反應速度的快慢，如④中同樣是大理石和硫酸反應，大理石的狀態不同，反應速度也不同．

解答：解：（1）①實驗室制取二氧化碳用塊狀大理石或石灰石和稀鹽酸，寫出反應符號表達式的關鍵是，正確書寫反應物CaCO₃和HCl以及生成物CaCl₂、H₂O、CO₂的化學式．
②由于實驗室制取二氧化碳用塊狀大理石或石灰石和稀鹽酸，屬于固液不需要加熱的反應，所以適合制取二氧化碳的發生裝置有B、C、D、E、F均可；
③裝置C與E、F相比最大的區別是：裝置C無法控制酸的量，也就無法控制反應速度，而E、F則可以隨開隨用、隨關隨停、不與空氣反應等特點．
④排水法驗滿的現象：集氣瓶液面下降至瓶口，且瓶口有氣泡冒出；
可行性分析：不與空氣反應
與排空氣法相比優點：排水法收集滿更快，集滿現象更明顯；收集氣體更純凈．
⑤澄清石灰水變渾濁主要是生成CaCO₃沉淀．
（2）①通過表格中的數據比較不難發現當濃硫酸的濃度為25%時制的的二氧化碳體積最多，高于或低于此濃度產生氣體速度減慢．
②通過表格中的數據比較不難發現當反應速度為70℃時，其反應速度適中，符合要求．其它溫度反應太慢或太快來不利于收集．
③不斷地振蕩（搖晃），可以防止硫酸鈣覆蓋在大理石上．
④通過表格中A和B的反應速度不難看出，固液接觸面積（或固體形狀）也會影響反應速度．
故答案為：
（1）①CaCO₃+HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂
②B、C、D、E、F
③隨開隨用隨關隨停；
④集氣瓶液面下降至瓶口，且瓶口有氣泡冒出；不與空氣反應
排水法收集滿更快，集滿現象更明顯；收集氣體更純凈
⑤CO₂+Ca（OH）₂→CaCO₃↓+H₂O
（2）①25%、高于或低于此濃度產生氣體速度減慢
②70、其它溫度反應太慢或太快來不利于收集
③振蕩（搖晃）
④固液接觸面積（固體形狀）

點評：此題屬于一道綜合性實驗探究題，涉及了二氧化碳的發生裝置和收集方法的比較，以及反應物物質、狀態、反應條件等探究，解題的關鍵是利用比較法找不同．