Question

【题目】在探究二氧化碳性质的实验课上，同学们把一瓶CO2气体（排空气法收集，并已验满）倒扣在盛水的水槽中，有的小组没有观察到水压入瓶中，有的小组观察到少量水压入瓶中。针对课堂中出现的现象，化学小组的同学在课外进行了探究。
【提出问题】按教材的说法“1体积水大约能溶解1体积CO2”，水槽中的水足够把集气瓶中的CO2气体全部溶解，为什么集气瓶中的水面不上升或上升很少呢？
（1）【作出猜想】①．排空气法收集到的CO2气体可能不纯。
②．。
（2）【进行实验】小组同学分别用排空气法和排水法各收集2瓶CO2 ， 重复图B实验，在不同时间测得压入的水量占集气瓶容积的百分数，数据见表1。（已知：CO2在饱和碳酸氢钠溶液中溶解度很小）

表1 24小时内CO2溶解情况

气体样本	1	2	3	4
收集方法	向上排空气法	向上排空气法	排水法	排水法
2小时	13.7%	15.0%	15.3%	15.1%
24小时	35.7%	56.3%	94.2%	93.6%

实验室制CO2的化学反应方程式为。
（3）【得出结论】
课堂中同学们没有观察到预期实验现象的原因是。
（4）【实验反思】
该实验引发了同学们对向上排空气法收集CO2的纯度及CO2收集方法的思考。
①向上排空气法收集CO2的纯度。
小组同学用容积为 150mL 的集气瓶，装入部分水，留一定量的空气，用CO2排出这些水。用此法收集到占空气体积分数不同的CO2气体，再将燃着的木条伸入集气瓶中，观察是否熄灭。试验不同浓度的CO2使燃着的木条熄灭的情况，实验结果见表 2。
表2 占空气体积分数不同的CO2使燃着的木条熄灭情况

	实验1	实验2	实验3	实验4
集气瓶中预留水的体积	60mL	45mL	42mL	39mL
CO2的体积分数	40%	30%	X	26%
燃着的木条状况	灭	灭	灭	不灭

上表中X的值为。
②排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照
小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶（集气瓶容积相同）CO2气体，记录所需时间，如表3所示。
表3 排水法和向上排空气法收集1瓶气体所需时间对照

	1	2	3	4
排水法	35"	43"		43"	43"
排空气法	1'57"	1'15"	1'4"	1'12"

① 每次收集气体时，需要反应开始一段时间后再收集，其原因是。
② 综合上述实验，请你对CO2的两种收集方法做出评价：。

Answer 1

【答案】
（1）CO2溶于水需要时间较长
（2）CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+ H2O
（3）时间短,排空气法收集的气体不纯
（4）28%,排出装置内的空气,排水法比排空气法收集的气体纯度高且收集时间短
【解析】集气瓶中的CO2气体全部溶解，为什么集气瓶中的水面不上升或上升很少呢？

【作出猜想】1．排空气法收集到的CO2气体可能不纯。或者二氧化碳溶解需要较长时间，实验室制CO2的化学反应方程式为CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+ H2O。

【得出结论】课堂中同学们没有观察到预期实验现象的原因是：时间短，排空气法收集的气体不纯，参数值看：体积减少15ml，CO2的体积分数减少10%，当减少7%的水后，二氧化碳的体积分数减少2%，所以X是28%，每次收集气体时，需要反应开始一段时间后再收集，其原因是排出装置内的空气。 ② 综合上述实验，请你对CO2的两种收集方法做出评价：排水法比排空气法收集的气体纯度高且收集时间短。
所以答案是：CO2溶于水需要时间较长；CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+ H2O；时间短，排空气法收集的气体不纯；28%；排出装置内的空气；排水法比排空气法收集的气体纯度高且收集时间短。

【考点精析】解答此题的关键在于理解二氧化碳的化学性质的相关知识，掌握化学性质：一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧，不能供给呼吸；与水反应生成碳酸；能使澄清的石灰水变浑浊；与灼热的碳反应，以及对二氧化碳的用途的理解，了解用途：灭火；既利用其物理性质，又利用其化学性质；干冰用于人工降雨、制冷剂；温室肥料．