Question

1．某化学兴趣小组设计了如下实验探究CO₂的制取和性质：
（1）用干燥管、烧杯、铜网等设计并装配了一个在实验室中制取二氧化碳气体的装置，如图1所示．关闭弹簧夹，将干燥管小头向下垂直放入盛有水的烧杯中，若观察到下端有水柱上升，但低于烧杯中水的液面，且一段时间没有变化现象，
则表明该装置的气密性良好；请写出实验室制取CO₂的化学方程式：
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O，用该装置制取CO₂的优点是随开随用，随关随停，不能用铁网代替铜网的原因是（用化学方程式表示）Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑．
（2）某兴趣小组同学将CO₂分别通入澄清石灰水和氢氧化钠溶液中，观察到前者变浑浊，后者无明显现象．
①写出上述澄清石灰水变浑浊的化学方程式Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
为探究CO₂和NaOH是否发生了化学反应，王强设计了如图2所示的A、B实验，验证CO₂与NaOH溶液发生了化学反应．实验现象为：A中试管内液面上升；B中气球胀大．

②王强认为上述实验是可行的，其共同原理是二氧化碳与氢氧化钠反应，使装置内的压强减小．
③李莉提出质疑，她认为上述实验不严谨，其理由是二氧化碳溶于水．要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的对比实验是将液体换成水，观察液面上升的高度和气球胀大的程度．
④杨红通过检验生成物：向B实验后的溶液中加入稀盐酸，观察到气泡产生现象，从而也证明CO₂与NaOH发生了反应．

Answer 1

分析 （1）根据装置特点来检查装置气密性，实验室制取二氧化碳用大理石或石灰石和盐酸反应，铁是活泼金属可以和盐酸反应进行分析；
（2）①根据二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水进行分析；
②根据二氧化碳和氢氧化钠反应会生成碳酸钠和水，然后装置的压强会相应的减小，显现相应的现象进行分析；
③根据二氧化碳溶于水，会与水反应生成碳酸进行分析；
④根据盐酸和碳酸钠反应会生成二氧化碳和水、氯化钠进行分析．

解答 解：（1）关闭弹簧夹，将干燥管小头向下垂直放入盛有水的烧杯中，若观察到下端有水柱上升，但低于烧杯中水的液面，且一段时间没有变化，则表明该装置的气密性良好；实验室制取二氧化碳用大理石或石灰石和盐酸反应制取CO₂的反应是碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；用该装置制取CO₂的优点是随开随用，随关随停；因为铁能和盐酸反应生成氢气，因此不能用铁网代替铜网，化学方程式为：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑；
（2）①二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
②二氧化碳和氢氧化钠反应会生成碳酸钠和水，然后装置的压强会相应的减小，显现相应的现象；
③二氧化碳溶于水，会与水反应生成碳酸，所以上述实验不严谨，其理由是二氧化碳溶于水．要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的对比实验是：将液体换成水，观察液面上升的高度和气球胀大的程度；
④盐酸和碳酸钠反应会生成二氧化碳和水、氯化钠，所以向B实验后的溶液中加入稀盐酸，观察到气泡产生现象，从而也证明CO₂与NaOH发生了反应．
故答案为：（1）下端有水柱上升，但低于烧杯中水的液面，且一段时间没有变化；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；随开随用，随关随停；Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑；        
（2）①Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
②二氧化碳与氢氧化钠反应，使装置内的压强减小；
③二氧化碳溶于水，将液体换成水，观察液面上升的高度和气球胀大的程度；
④稀盐酸，气泡产生．

点评 本考点主要考查了仪器的名称、气体的制取装置和收集装置的选择，同时也考查了化学方程式的书写，综合性比较强．气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关．