Question

在学习二氧化碳的实验室制取的时候，老师告诉同学们，实验室常用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳．
（一）小明想：为什么我们以前学的生成二氧化碳的反应不能用于实验室制取二氧化碳呢？实验室制取气体时反应物的选择要考虑哪些因素呢？于是，他和小组同学就实验室制取气体时反应物的选择要考虑哪些因素这个问题展开了讨论，并总结出了以下几个因素：
1、制得的气体要比较纯净；2、反应条件要容易满足；3、反应速度要适中；4、原料是否易得，价廉．
根据以上因素：
（1）小芳指出，前面所学的碳单质在高温下还原氧化铜这个反应不能用于实验室制取二氧化碳，你认为小芳的理由是

 

，此反应的方程式为

 

．
（2）小军认为，木炭燃烧这个反应也不能用于实验室制取二氧化碳，你认为小军的理由是

 

．
（3）小明回忆起在验证质量守恒定律时所做的碳酸钠粉末与稀盐酸反应的现象：剧烈反应，短时间产生大量气泡，他认为也不适合用于实验室制取二氧化碳，理由是

 

．
（二）讨论后，小组同学用在不同地点找来的小石块与稀盐酸反应制取二氧化碳．此反应的化学方程式为

 

；小明发现，相邻小组气体产生的速率比自己小组的快．小明将这一情况报告老师，老师鼓励他们对些问题共同探究．
【提出问题】影响二氧化碳气体产生速率的因素是什么？
【作出猜想】①石块中碳酸钙含量不同；
②所用盐酸的浓度不同；
③还可能是

 

．
【设计实验】（1）验证猜想①是否成立，要设计的实验：分别取大小相同、质量相同、

 

的石块，加入

 

的稀盐酸进行实验．
（2）验证猜想②是否成立，对盐酸的要求是

 

．
【交流讨论】实验中可以通过观察气泡产生的剧烈程度，粗略地比较反应速率．若要做到精确比较，应该测量的实验数据是

 

．

Answer 1

考点：制取气体的反应原理的探究,二氧化碳的实验室制法,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化

分析：（1）从碳单质在高温下还原氧化铜生成铜和二氧化碳，反应条件是高温去分析；
（2）从木炭燃烧收集的二氧化碳不纯去分析；
（3）从碳酸钠粉末与稀盐酸剧烈反应，短时间产生大量气泡去分析；
（二）从石灰石（主要成分是CaCO₃）和稀盐酸（主要成分HCl），二者接触即可发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳去分析；
【作出猜想】根据影响二氧化碳气体产生速率的因素进行解答；
【设计实验】（1）控制不同大小的石块这一个变量；
（2）控制盐酸的溶质质量分数这个变量；
【交流讨论】根据精确实验结果就要通过准确的数据来证明，故应该准确确定相同时间内二氧化碳的量进行解答．

解答：解：（1）碳单质在高温下还原氧化铜生成铜和二氧化碳，其反应的化学方程式为：C+2CuO

高温  .

2Cu+CO₂↑；由于反应条件是高温，所以不适合用于二氧化碳的实验室制取；故答案为：反应条件不容易满足；C+2CuO

高温  .

2Cu+CO₂↑；
（2）木炭燃烧时需要氧气，如果氧气不足还会产生一氧化碳，会导致收集的二氧化碳不纯；故答案为：制得的气体不纯；
（3）碳酸钠粉末与稀盐酸剧烈反应，短时间产生大量气泡，由于反应速率太快，产生的二氧化碳不易收集，所以也不能用来实验室制取二氧化碳；故答案为：反应速率太快不易收集；
（二）石灰石（主要成分是CaCO₃）和稀盐酸（主要成分HCl），二者接触即可发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学化学方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
【作出猜想】③影响二氧化碳产生速率的因素还可能是石块大小不同（或石块质量不同、盐酸质量不同）．
【设计实验】验证猜想①是否成立，要设计的实验：其他量都要相同，但要取不同地点的石块，进行实验．所以设计的实验：分别取大小相同、质量相同、不同地点的石块，加入体积相同、质量分数相同的稀盐酸进行实验；
【交流讨论】实验中可以通过观察气泡产生的剧烈程度，粗略地比较反应速率．若要做到精确比较，应该测量的实验数据是 相同时间内收集的二氧化碳体积（或收集相同体积二氧化碳所需的时间）．
【拓展延伸】探究“催化剂对用过氧化氢溶液制取氧气的反应速率的影响”，需要控制不变的因素有 温度、溶液的溶质质量分数、溶液质量、压强等．
故答案为：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
【作出猜想】石块大小不同；
【设计实验】（1）不同地点；体积相同、溶质质量分数相同；（2）溶质质量分数不同；
【交流讨论】相同时间内收集的二氧化碳体积（或收集相同体积二氧化碳所需的时间）．

点评：通过控制变量的方法研究化学问题是一种常用的方法，同学们要学会如何控制一个反应的变量，明确哪些变量可以控制等．