Question

【題目】某小組在學(xué)習(xí)“二氧化碳實(shí)驗(yàn)室制取的研究”課題時(shí)，探究了二氧化碳的收集方法。

【查閱資料】通常狀況下，1體積水約溶解1體積二氧化碳，所得溶液的PH約為5.6，PH越小，二氧化碳在水中溶解越多。

【提出問(wèn)題】二氧化碳能不能用排水法收集？

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】

實(shí)驗(yàn)一：在通常狀況下，測(cè)定二氧化碳溶于水所得溶液的PH，判斷二氧化碳在水中溶解的體積，如圖：

（1）甲裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________。

（2）檢查甲裝置氣密性的方法是______________________。

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，需先將甲裝置中的空氣排盡。其操作是打開(kāi)止水夾K1，關(guān)閉止水夾K2，

打開(kāi)活塞，滴加稀鹽酸至空氣排盡。檢驗(yàn)空氣排盡的方法是_______________。

（4）關(guān)閉K1，打開(kāi)K2、K3、K4，待丙裝置中收集半瓶氣體時(shí)，關(guān)閉K2、K3、K4，充分振蕩丙裝置，分別測(cè)得丙、丁瓶裝置中溶液的PH為5.5和6.5。分析可知，溶解的二氧化碳體積丙裝置中___________（填“大于”或“等于”或“小于”）丁裝置中。實(shí)驗(yàn)中，乙裝置的作用是___________________。

實(shí)驗(yàn)二：用二氧化碳數(shù)字傳感器測(cè)得收集的氣體中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)。如圖是收集的氣體中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的關(guān)系圖，從圖中能得到哪些信息：

_____________________，_________________。

【結(jié)論反思】由實(shí)驗(yàn)一、二分析，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，二氧化碳能用排水法收集。能降低二氧化碳在水中溶解性的措施_____________（寫(xiě)一條即可）。

Answer 1

【答案】 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ 先在K1導(dǎo)管口處連接另一長(zhǎng)導(dǎo)管，把長(zhǎng)導(dǎo)管一端放入水中，關(guān)閉活塞，再雙手緊握容器外壁，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，則裝置不漏氣或先在K1導(dǎo)管口處連接一注射器，關(guān)閉活塞，將注射器活塞向外拉再松開(kāi)手，若注射器活塞回位，則裝置氣密性良好。（其他合理答案均可，但要有可操作性） 用一根燃著的木條放在K1導(dǎo)管口處，若木條熄滅說(shuō)明空氣排盡 大于 吸收二氧化碳中混有的氯化氫氣體 收集二氧化碳無(wú)論是排水法還是向上排空氣法，都得不到100%純凈的二氧化碳 收集二氧化碳排水法比向上排空氣法要純 升高水的溫度或使用熱水收集

【解析】實(shí)驗(yàn)一、（1）碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和水和二氧化碳，配平即可，化學(xué)方程式為：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

（2）根據(jù)甲裝置的特點(diǎn)，檢查甲裝置氣密性，可以先在K1導(dǎo)管口處連接另一長(zhǎng)導(dǎo)管，把長(zhǎng)導(dǎo)管一端放入水中，關(guān)閉活塞，再雙手緊握容器外壁，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，則裝置不漏氣或先在K1導(dǎo)管口處連接一注射器，關(guān)閉活塞，將注射器活塞向外拉再松開(kāi)手，若注射器活塞回位，則裝置氣密性良好。（其他合理答案均可，但要有可操作性）

（3）檢驗(yàn)空氣已排盡的方法是將燃著的木條放在K1導(dǎo)管口處，若木條熄滅則空氣已經(jīng)排盡。

（4）由于二氧化碳溶于水，與水反應(yīng)生成碳酸，由丙、丁瓶裝置中溶液的pH為5.5和6.5可知：在丙裝置中所溶解二氧化碳的體積大于丁裝置中溶液的總體積；實(shí)驗(yàn)中，乙裝置的作用是吸收二氧化碳中的HCl氣體，若沒(méi)有乙裝置，則測(cè)出的溶液pH會(huì)偏小，因?yàn)槁然瘹錃怏w溶于水是鹽酸，酸性比較強(qiáng)。

實(shí)驗(yàn)二、由圖可知，收集二氧化碳無(wú)論是排水法還是向上排空氣法，都得不到100%純凈的二氧化碳，排水法收集的純度更高；

【結(jié)論反思】由實(shí)驗(yàn)一、二分析，我認(rèn)為二氧化碳能用排水法收集，能減少二氧化碳在水中溶解度的措施是：升溫或加酸或事先制成二氧化碳的飽和溶液。