Question

【題目】在學習“二氧化碳的制備方法”的以后，同學們認真觀察、大膽質疑，又提出了以下值得進一步探究的問題． [提出問題]二氧化碳能溶于水真的不能用排水法收集二氧化碳了嗎？
[設計實驗]
利用如圖1的實驗裝置，制備并收集二氧化碳．選用同批次的顆粒狀和塊狀大理石，分別與10%、7.5%、5%、2.5%、1%的稀鹽酸（每次用量均為70ml）進行實驗．每一組實驗產生的二氧化碳采用連續收集的方法，即收集完第1瓶馬上開始收集第2瓶…順次完成直到不再生成二氧化碳為止，并記錄收集滿每一瓶二氧化碳的所用時間，如表1．
表1 連續收集二氧化碳時各瓶所用的時間

瓶子序號 石灰石的形狀 鹽酸的濃度/%		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
10	顆粒	9	8	9	12	14	20	19	21	30	195	﹣
	塊狀	12	12	16	19	22	24	37	56	177	﹣
7.6	顆粒	13	11	12	15	17	26	55	55	153	﹣
	塊狀	15	13	15	17	21	23	32	55	119	﹣
5	顆粒	14	18	18	32	63	﹣
	塊狀	20	31	59	﹣
2.5	顆粒	43	﹣
	塊狀	46	61	﹣
1	顆粒	﹣
	塊狀	﹣

注：表中“﹣”表示該瓶氣體未能收集滿，空白表示實驗已結束．
選擇氣體的收集方法還要考慮氣體的收集率的問題，即： ×100%
由此將表1中部分數據進行整理得到表2．
表2 排水法收集二氧化碳的收集率

鹽酸濃度/%	10		7.5		5
石灰石形狀	顆粒	塊狀	顆粒	塊狀	顆粒	塊狀
理論計算的產生氣體總體積/mL	2241		1649		1099
實際收集的氣體總體積/mL	1450	1305	1305	1305	725	435
收集率/%	65	58	79	79	66	40

[提出問題]除此之外，收集的時機是否會對排水法收集二氧化碳的純度造成影響呢？
[設計實驗]利用濃度傳感器，將第一步實驗中“7.5%的鹽酸與塊狀石灰石”的一組實驗中第1、2、3、4號集氣瓶進行測定，并將二氧化碳的濃度記錄在表3中．

瓶序	1	2	3	4
CO2的濃度/%	52.6	85.2	92.3	93.6

根據以上那個探究過程，結合數據回答以下問題：
（1）圖1的錐形瓶內所發生的化學反應的方程式為；
（2）制備二氧化碳時選擇濃度為% 的鹽酸最為適宜；當選用適當濃度的鹽酸后，石灰石的形狀對制備并收集二氧化碳（填“有”或“無”）顯著影響．
（3）若要收集得到濃度比較高（80%以上）的二氧化碳，對收集的時機你有怎樣的建議： ．
（4）依據探究過程說一說實驗室制取二氧化碳時能不能選用排水集氣法呢？說明理由 ．

Answer 1

【答案】
（1）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
（2）7.5；無
（3）反應一段時間后再收集
（4）只要選用適當的濃度的稀鹽酸在適當時機收集即可
【解析】解：（1）石灰石與鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，其反應的化學方程式為CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；（2）從表格數據可以分析得出，制備二氧化碳時選擇濃度為7.5%的鹽酸最為適宜；當選用適當濃度的鹽酸后，石灰石的形狀對制備并收集二氧化碳無影響；（3）①號中二氧化碳濃度較低，2、3、4號集氣瓶中濃度增大，從表格數據可以分析得出反應一段時間后再收集；（4）依據探究過程可以得出：實驗室制取二氧化碳時能選用排水集氣法，理由是：只要選用適當的濃度的稀鹽酸在適當時機收集即可． 答案：（1）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；（2）7.5； 無；（3）反應一段時間后再收集（學生只要寫間隔一段時間即可，具體寫出秒數也可）；（4）能，只要選用適當的濃度的稀鹽酸在適當時機收集即可．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握注意：a、配平 b、條件 c、箭號．