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14.下列是学校化学兴趣小组实验室制取二氧化碳气体的研究过程,请你参与:
(一)回顾实验室制取二氧化碳气体过程中,回答下列问题:
(1)实验室制取二氧化碳气体选用稀盐酸,而不选用浓盐酸,是因为浓盐酸具有挥发性,否则会造成制取的二氧化碳气体不纯.
(2)大理石与稀盐酸反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑.
(二)实验室制取二氧化碳通常不选用大理石与稀硫酸反应.为此,该小组同学以影响大理石与稀硫酸反应的因素为研究课题进行探究.
【因素一】硫酸钙的溶解性对反应的影响
同学们查阅硫酸钙在不同温度下的溶解度如表一:
温度/℃10203040
溶解度/g0.2440.2550.2640.265
【因素二】硫酸的浓度对反应的影响
操作:在28℃时,用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直径为2mm大理
石的大试管中注入硫酸,记录15分钟内生成气体的体积,见表二:
试管编号12345
硫酸浓度(%)1520253035
气体体积/mL3547555142
【因素三】温度对反应的影响
操作:往盛有1g直径为2mm大理石的大试管中分别加入5mL相同合适浓度、
不同温度的硫酸溶液,观察反应的情况,记录如表三:
试管编号ABCDE
温度/℃4050607080
现象和
比较
有少量气泡气泡比A号试管多气泡明显比B号试管多大量气泡产生,与常温用盐酸反应相似反应非常激烈,迅速产生大量气体
请根据本次活动的研究目的,分析处理以上三个表中数据,得出结论:
(3)利用表一提供的数据,实验室不选用稀硫酸制取CO2的原因:反应生成的硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面,阻碍了大理石与稀硫酸的接触,反应速率逐渐减慢甚至停止.
(4)硫酸与大理石反应,在28℃时,选用硫酸的浓度最合适为25%.
(5)另取一支盛有1g直径为2mm大理石的大试管,注入40%的硫酸5mL,15分钟内生成气体的体积<(填“>”或“<”)42mL.
(6)在合适的硫酸浓度下,应选择最合适的反应温度为70℃.
(7)你认为影响该反应速率的因素还可能有碳酸钙颗粒大小,请设计实验方案验证你的猜想分别取1g块状大理石和粉末状大理石于两支试管中,分别加入5mL25%的稀硫酸,比较产生气泡快慢.

分析 (一)
(1)根据浓盐酸具有挥发性解答;
(2)根据碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳解答;
(二)
(3)根据反应生成的硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面,阻碍了大理石与稀硫酸的接触,反应速率逐渐减慢甚至停止解答;
(4)分析实验一中的表格中数据作对比即可得出正确答案;
(5)根据表格中数据作对比即可得出正确答案;
(6)观察实验二中表格中的数据作对比即可得出正确答案;
(7)碳酸钙固体颗粒大小也会影响反应的速率,可以据此解答.

解答 解:
(一)
(1)实验室制取二氧化碳气体选用稀盐酸,而不选用浓盐酸,是因为浓盐酸具有挥发性,否则会造成制取的二氧化碳气体不纯.
(2)用碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳,化学方程式为:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;
(二)
(3)实验室不选用稀硫酸制取CO2的原因:反应生成的硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面,阻碍了大理石与稀硫酸的接触,反应速率逐渐减慢甚至停止;
(4)观察实验一中的表格中数据可以知道,3号试管收集的气体最多,此时管中硫酸浓度是25%,浓度大于或小于此浓度值生成的气体体积都少.
(5)另取一支盛有1g直径为2mm大理石的大试管,注入40%的硫酸5mL,15分钟内生成气体的体积<42mL.
(6)观察实验二中表格中的数据,可知应选择最合适的反应温度为70℃,低于70℃时,生成的气体少并且反应慢,高于70℃反应速率过快,不易收集.
(7)碳酸钙固体颗粒大小也会影响反应的速率,根据表格可知是探究碳酸钙固体颗粒大小.分别取1g块状大理石和粉末状大理石于两支试管中,分别加入5mL25%的稀硫酸,比较产生气泡快慢.
答案:
(一)(1)挥发性;(2)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;
(二)
(3)反应生成的硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面,阻碍了大理石与稀硫酸的接触,反应速率逐渐减慢甚至停止;
(4)25%; 
(5)<;
(6)70;
(7)碳酸钙颗粒大小;分别取1g块状大理石和粉末状大理石于两支试管中,分别加入5mL25%的稀硫酸,比较产生气泡快慢.

点评 本题以实验探究的形式考查稀硫酸与大理石反应的适宜温度和浓度等问题,培养学生的对比能力、提取信息的能力,注意控制变量的使用.

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