(2008?雅安)某研究小组在实验室制取二氧化碳的研究中发现,通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳,其原因是反应生成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.为此,该小组设立研究课题:选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳.
[实验一]选择合适浓度的硫酸
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,见下表:
试管编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
硫酸浓度(%) | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
气体体积(mL) | 35 | 47 | 55 | 51 | 42 |
[实验二]选择合适的反应温度
操作:往盛有1g直径为2mm大理石的大试管中分别加入5mL相同合适浓度而不同温度的硫酸溶液,观察反应的情况,记录如下表:
试管编号 | A | B | C | D | E |
温度(℃) | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
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,分析处理以上两个表中数据,得出结论:
(1)稀硫酸与大理石反应,在28℃时,选用硫酸的浓度最合适为
25
25
%,因为浓度小于或大于合适浓度对反应的影响是
生成气体体积较少
生成气体体积较少
.
(2)在合适的硫酸浓度下,应选择最合适的反应温度为
70
70
℃,因为温度高于或低于该温度对反应的影响是
温度过低反应过慢,温度过高反应剧烈,不利于收集气体
温度过低反应过慢,温度过高反应剧烈,不利于收集气体
.
在最合适反应温度时硫酸与大理石反应的化学方程式为
CaCO3+H2SO4═CaSO4+CO2↑+H2O
CaCO3+H2SO4═CaSO4+CO2↑+H2O
.
(3) 除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外,在反应过程中,为防止硫酸钙覆盖在大理石上,应增加
摇动试管
摇动试管
操作,更有利于气体的制备.
(4)你认为该研究小组还可以研究
碳酸钙固体颗粒大小
碳酸钙固体颗粒大小
对该反应速率的影响.
(5) 在以下硫酸和大理石反应的装置中,最佳选用
丙
丙
(填编号).