Question

【題目】在探究二氧化碳性質的實驗課上，同學們把一瓶CO2氣體（排空氣法收集，并已驗滿）倒扣在盛水的水槽中，有的小組沒有觀察到水壓入瓶中，有的小組觀察到少量水壓入瓶中。針對課堂中出現的現象，化學小組的同學在課外進行了探究。
【提出問題】按教材的說法“1體積水大約能溶解1體積CO2”，水槽中的水足夠把集氣瓶中的CO2氣體全部溶解，為什么集氣瓶中的水面不上升或上升很少呢？
（1）【作出猜想】①．排空氣法收集到的CO2氣體可能不純。
②．。
（2）【進行實驗】小組同學分別用排空氣法和排水法各收集2瓶CO2 ， 重復圖B實驗，在不同時間測得壓入的水量占集氣瓶容積的百分數，數據見表1。（已知：CO2在飽和碳酸氫鈉溶液中溶解度很小）

表1 24小時內CO2溶解情況

氣體樣本	1	2	3	4
收集方法	向上排空氣法	向上排空氣法	排水法	排水法
2小時	13.7%	15.0%	15.3%	15.1%
24小時	35.7%	56.3%	94.2%	93.6%

實驗室制CO2的化學反應方程式為。
（3）【得出結論】
課堂中同學們沒有觀察到預期實驗現象的原因是。
（4）【實驗反思】
該實驗引發了同學們對向上排空氣法收集CO2的純度及CO2收集方法的思考。
①向上排空氣法收集CO2的純度。
小組同學用容積為 150mL 的集氣瓶，裝入部分水，留一定量的空氣，用CO2排出這些水。用此法收集到占空氣體積分數不同的CO2氣體，再將燃著的木條伸入集氣瓶中，觀察是否熄滅。試驗不同濃度的CO2使燃著的木條熄滅的情況，實驗結果見表 2。
表2 占空氣體積分數不同的CO2使燃著的木條熄滅情況

	實驗1	實驗2	實驗3	實驗4
集氣瓶中預留水的體積	60mL	45mL	42mL	39mL
CO2的體積分數	40%	30%	X	26%
燃著的木條狀況	滅	滅	滅	不滅

上表中X的值為。
②排水法和向上排空氣法收集氣體所需時間對照
小組同學分4組用排水法和排空氣法分別收集1瓶（集氣瓶容積相同）CO2氣體，記錄所需時間，如表3所示。
表3 排水法和向上排空氣法收集1瓶氣體所需時間對照

	1	2	3	4
排水法	35"	43"		43"	43"
排空氣法	1'57"	1'15"	1'4"	1'12"

① 每次收集氣體時，需要反應開始一段時間后再收集，其原因是。
② 綜合上述實驗，請你對CO2的兩種收集方法做出評價：。

Answer 1

【答案】
（1）CO2溶于水需要時間較長
（2）CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+ H2O
（3）時間短,排空氣法收集的氣體不純
（4）28%,排出裝置內的空氣,排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時間短
【解析】集氣瓶中的CO2氣體全部溶解，為什么集氣瓶中的水面不上升或上升很少呢？

【作出猜想】1．排空氣法收集到的CO2氣體可能不純。或者二氧化碳溶解需要較長時間，實驗室制CO2的化學反應方程式為CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+ H2O。

【得出結論】課堂中同學們沒有觀察到預期實驗現象的原因是：時間短，排空氣法收集的氣體不純，參數值看：體積減少15ml，CO2的體積分數減少10%，當減少7%的水后，二氧化碳的體積分數減少2%，所以X是28%，每次收集氣體時，需要反應開始一段時間后再收集，其原因是排出裝置內的空氣。 ② 綜合上述實驗，請你對CO2的兩種收集方法做出評價：排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時間短。
所以答案是：CO2溶于水需要時間較長；CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+ H2O；時間短，排空氣法收集的氣體不純；28%；排出裝置內的空氣；排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時間短。

【考點精析】解答此題的關鍵在于理解二氧化碳的化學性質的相關知識，掌握化學性質：一般情況下不能燃燒,也不支持燃燒，不能供給呼吸；與水反應生成碳酸；能使澄清的石灰水變渾濁；與灼熱的碳反應，以及對二氧化碳的用途的理解，了解用途：滅火；既利用其物理性質，又利用其化學性質；干冰用于人工降雨、制冷劑；溫室肥料．