Question

20．在學(xué)習(xí)“二氧化碳的制備方法”的以后，同學(xué)們認(rèn)真觀察、大膽質(zhì)疑，又提出了以下值得進(jìn)一步探究的問(wèn)題．
[提出問(wèn)題]二氧化碳能溶于水真的不能用排水法收集二氧化碳了嗎？
[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]
利用如圖1的實(shí)驗(yàn)裝置，制備并收集二氧化碳．選用同批次的顆粒狀和塊狀大理石，分別與10%、7.5%、5%、2.5%、1%的稀鹽酸（每次用量均為70ml）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．每一組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的二氧化碳采用連續(xù)收集的方法，即收集完第1瓶馬上開(kāi)始收集第2瓶…順次完成直到不再生成二氧化碳為止，并記錄收集滿每一瓶二氧化碳的所用時(shí)間，如表1．
表1  連續(xù)收集二氧化碳時(shí)各瓶所用的時(shí)間

瓶子序號(hào) 石灰石的形狀 鹽酸的濃度/%		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
10	顆粒	9	8	9	12	14	20	19	21	30	195	-
	塊狀	12	12	16	19	22	24	37	56	177	-
7.6	顆粒	13	11	12	15	17	26	55	55	153	-
	塊狀	15	13	15	17	21	23	32	55	119	-
5	顆粒	14	18	18	32	63	-
	塊狀	20	31	59	-
2.5	顆粒	43	-
	塊狀	46	61	-
1	顆粒	-
	塊狀	-

注：表中“-”表示該瓶氣體未能收集滿，空白表示實(shí)驗(yàn)已結(jié)束．

選擇氣體的收集方法還要考慮氣體的收集率的問(wèn)題，即：$\frac{實(shí)際收集的氣體總體積}{理論計(jì)算的產(chǎn)生氣體的總體積}$×100%
由此將表1中部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行整理得到表2．
表2  排水法收集二氧化碳的收集率

鹽酸濃度/%	10		7.5		5
石灰石形狀	顆粒	塊狀	顆粒	塊狀	顆粒	塊狀
理論計(jì)算的產(chǎn)生氣體總體積/mL	2241		1649		1099
實(shí)際收集的氣體總體積/mL	1450	1305	1305	1305	725	435
收集率/%	65	58	79	79	66	40

[提出問(wèn)題]除此之外，收集的時(shí)機(jī)是否會(huì)對(duì)排水法收集二氧化碳的純度造成影響呢？
[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]利用濃度傳感器，將第一步實(shí)驗(yàn)中“7.5%的鹽酸與塊狀石灰石”的一組實(shí)驗(yàn)中第1、2、3、4號(hào)集氣瓶進(jìn)行測(cè)定，并將二氧化碳的濃度記錄在表3中．

瓶序	1	2	3	4
CO2的濃度/%	52.6	85.2	92.3	93.6

根據(jù)以上那個(gè)探究過(guò)程，結(jié)合數(shù)據(jù)回答以下問(wèn)題：
（1）圖1的錐形瓶?jī)?nèi)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方程式為CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）制備二氧化碳時(shí)選擇濃度為7.5% 的鹽酸最為適宜；當(dāng)選用適當(dāng)濃度的鹽酸后，石灰石的形狀對(duì)制備并收集二氧化碳無(wú)（填“有”或“無(wú)”）顯著影響．
（3）若要收集得到濃度比較高（80%以上）的二氧化碳，對(duì)收集的時(shí)機(jī)你有怎樣的建議：反應(yīng)一段時(shí)間后再收集．
（4）依據(jù)探究過(guò)程說(shuō)一說(shuō)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳時(shí)能不能選用排水集氣法呢？說(shuō)明理由只要選用適當(dāng)?shù)臐舛鹊南←}酸在適當(dāng)時(shí)機(jī)收集即可．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)石灰石與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳解答；
（2）根據(jù)表中信息進(jìn)行分析解答；
（3）根據(jù)表中信息進(jìn)行分析解答；
（4）依據(jù)探究過(guò)程及題中信息分析解答．

解答 解：（1）石灰石與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）從表格數(shù)據(jù)可以分析得出，制備二氧化碳時(shí)選擇濃度為7.5%的鹽酸最為適宜；當(dāng)選用適當(dāng)濃度的鹽酸后，石灰石的形狀對(duì)制備并收集二氧化碳無(wú)影響；
（3）①號(hào)中二氧化碳濃度較低，2、3、4號(hào)集氣瓶中濃度增大，從表格數(shù)據(jù)可以分析得出反應(yīng)一段時(shí)間后再收集；
（4）依據(jù)探究過(guò)程可以得出：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳時(shí)能選用排水集氣法，理由是：只要選用適當(dāng)?shù)臐舛鹊南←}酸在適當(dāng)時(shí)機(jī)收集即可．
答案：
（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）7.5；  無(wú)；
（3）反應(yīng)一段時(shí)間后再收集（學(xué)生只要寫(xiě)間隔一段時(shí)間即可，具體寫(xiě)出秒數(shù)也可）；
（4）能，只要選用適當(dāng)?shù)臐舛鹊南←}酸在適當(dāng)時(shí)機(jī)收集即可．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是實(shí)驗(yàn)速率的實(shí)驗(yàn)探究，完成此題，可以依據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行．