Question

【题目】某小组在学习“二氧化碳实验室制取的研究”课题时，探究了二氧化碳的收集方法。

（查阅资料）

①通常状况下，1体积水约溶解1体积二氧化碳，所得溶液的pH约为5.6，pH越小，二氧化碳在水中溶解越多。

②稀盐酸与石灰石的反应中会挥发出HCl气体，HCl气体溶于水形成盐酸，使溶液的pH变小。

（提出问题）二氧化碳能不能用排水法收集？

（设计实验）

实验一：在通常状况下，测定二氧化碳溶于水所得溶液的pH，判断二氧化碳在水中溶解的体积，如图：

（1）甲装置中反应的化学方程式__________________________。

（2）CO2溶于蒸馏水发生化学反应的方程式是____________________________。

（3）实验时，需先将甲装置中的空气排尽。其操作是打开止水夹K1，关闭止水夹K2并取下甲、乙中间的橡胶管，打开活塞，滴加稀盐酸至空气排尽。检验空气排尽的方法是__________________________________。

（4）关闭K1，连接甲、乙中间的橡胶管，打开K2、K3，待丙装置中收集半瓶气体时，关闭K2、K3，充分振荡丙装置，分别测得丙、丁瓶装置中溶液的pH为5.6和6.6．分析可知，溶解的二氧化碳体积丙装置中_____（填“大于”或“等于”或“小于”）丁装置中。实验中，乙装置的作用是_____________________________________。

（5）CO2气体的溶解度随压强的减小而___________（填“减小”或“增大”或“不变”，下同），随温度降低而____________。

实验二：用二氧化碳数字传感器测得收集的气体中二氧化碳体积分数。

（6）如图是收集的气体中二氧化碳体积分数随时间变化的关系图，从图中能得到哪些信息：①_________________________________________________；

②_________________________________________________。

（结论反思）由实验一、二分析，改进实验装置，二氧化碳_______（填“能”或“否”）用排水法收集。能降低二氧化碳在水中溶解性的措施_____________（写一条即可）。

Answer 1

【答案】CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O CO2+H2O=H2CO3 将让着的小木条放在甲的导管口，木条熄灭，则已排尽 大于 除去\吸收HCl气体，防止干扰实验 减小 增大 排水法收集气体中CO2含量是88.1% 排水法比向上排空法收集的气体CO2含量更高 能 升高温度

【解析】

设计实验：

（1）甲装置中反应是用大理石或石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，大理石或石灰石主要成分是碳酸钙，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

（2）CO2溶于蒸馏水生成碳酸，化学反应的方程式是CO2+H2O=H2CO3；

（3）二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧，能使燃着的木条熄灭。实验时，需先将甲装置中的空气排尽，检验空气排尽的方法是：将燃着的小木条放在甲的导管口，木条熄灭，则已排尽；

（4）关闭K1，打开K2、K3，待丙装置中收集半瓶气体时，关闭K2、K3，充分振荡丙装置，分别测得丙、丁瓶装置中溶液的pH为5.5和6.5，根据“通常状况下，1体积水约溶解1体积二氧化碳，所得溶液的pH约为5.6，pH越小，二氧化碳在水中溶解越多”溶解的二氧化碳体积丙装置中大于丁装置中。实验中，盐酸具有挥发性，易挥发出氯化氢气体，氯化氢气体易溶于水，碳酸钙与盐酸反应生成的二氧化碳气体混有少量的氯化氢气体，乙装置的作用是：吸收HCl气体，防止干扰实验；

（5）CO2气体的溶解度随压强的减小而减小或，随温度降低而增大；

（6）从图中能得到的信息有：①排水法收集气体中CO2含量是88.1%；② 排水法比向上排空法收集的气体CO2含量更高；

结论反思：

由实验一、二分析，改进实验装置，二氧化碳能用排水法收集。二氧化碳气体溶解度随温度升高而减小，降低二氧化碳在水中溶解性的措施：升高水的温度。