题目内容
【题目】某小组在学习“二氧化碳实验室制取的研究”课题时,探究了二氧化碳的收集方法。
(查阅资料)
①通常状况下,1体积水约溶解1体积二氧化碳,所得溶液的pH约为5.6,pH越小,二氧化碳在水中溶解越多。
②稀盐酸与石灰石的反应中会挥发出HCl气体,HCl气体溶于水形成盐酸,使溶液的pH变小。
(提出问题)二氧化碳能不能用排水法收集?
(设计实验)
实验一:在通常状况下,测定二氧化碳溶于水所得溶液的pH,判断二氧化碳在水中溶解的体积,如图:
(1)甲装置中反应的化学方程式__________________________。
(2)CO2溶于蒸馏水发生化学反应的方程式是____________________________。
(3)实验时,需先将甲装置中的空气排尽。其操作是打开止水夹K1,关闭止水夹K2并取下甲、乙中间的橡胶管,打开活塞,滴加稀盐酸至空气排尽。检验空气排尽的方法是__________________________________。
(4)关闭K1,连接甲、乙中间的橡胶管,打开K2、K3,待丙装置中收集半瓶气体时,关闭K2、K3,充分振荡丙装置,分别测得丙、丁瓶装置中溶液的pH为5.6和6.6.分析可知,溶解的二氧化碳体积丙装置中_____(填“大于”或“等于”或“小于”)丁装置中。实验中,乙装置的作用是_____________________________________。
(5)CO2气体的溶解度随压强的减小而___________(填“减小”或“增大”或“不变”,下同),随温度降低而____________。
实验二:用二氧化碳数字传感器测得收集的气体中二氧化碳体积分数。
(6)如图是收集的气体中二氧化碳体积分数随时间变化的关系图,从图中能得到哪些信息:①_________________________________________________;
②_________________________________________________。
(结论反思)由实验一、二分析,改进实验装置,二氧化碳_______(填“能”或“否”)用排水法收集。能降低二氧化碳在水中溶解性的措施_____________(写一条即可)。
【答案】CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O CO2+H2O=H2CO3 将让着的小木条放在甲的导管口,木条熄灭,则已排尽 大于 除去\吸收HCl气体,防止干扰实验 减小 增大 排水法收集气体中CO2含量是88.1% 排水法比向上排空法收集的气体CO2含量更高 能 升高温度
【解析】
设计实验:
(1)甲装置中反应是用大理石或石灰石和稀盐酸制取二氧化碳,大理石或石灰石主要成分是碳酸钙,碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳,反应的化学方程式为:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;
(2)CO2溶于蒸馏水生成碳酸,化学反应的方程式是CO2+H2O=H2CO3;
(3)二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧,能使燃着的木条熄灭。实验时,需先将甲装置中的空气排尽,检验空气排尽的方法是:将燃着的小木条放在甲的导管口,木条熄灭,则已排尽;
(4)关闭K1,打开K2、K3,待丙装置中收集半瓶气体时,关闭K2、K3,充分振荡丙装置,分别测得丙、丁瓶装置中溶液的pH为5.5和6.5,根据“通常状况下,1体积水约溶解1体积二氧化碳,所得溶液的pH约为5.6,pH越小,二氧化碳在水中溶解越多”溶解的二氧化碳体积丙装置中大于丁装置中。实验中,盐酸具有挥发性,易挥发出氯化氢气体,氯化氢气体易溶于水,碳酸钙与盐酸反应生成的二氧化碳气体混有少量的氯化氢气体,乙装置的作用是:吸收HCl气体,防止干扰实验;
(5)CO2气体的溶解度随压强的减小而减小或,随温度降低而增大;
(6)从图中能得到的信息有:①排水法收集气体中CO2含量是88.1%;② 排水法比向上排空法收集的气体CO2含量更高;
结论反思:
由实验一、二分析,改进实验装置,二氧化碳能用排水法收集。二氧化碳气体溶解度随温度升高而减小,降低二氧化碳在水中溶解性的措施:升高水的温度。
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【题目】某石灰石样品的成分是CaCO3和SiO2(已知SiO2既不溶于水也不与盐酸反应)。课外小组为了测定该石灰石样品中碳酸钙的质量分数,将12.0g石灰石样品放入烧杯中,再取100 g稀盐酸分4次加入烧杯中,每次均充分反应。实验数据记录如下:
次 数 | 第1次 | 第2次 | 第3次 | 第4次 |
加入稀盐酸质量 /g | 25 | 25 | 25 | 25 |
反应后烧杯中物质的总质量 /g | m | 58.4 | 82.6 | 107.6 |
求:(1)生成二氧化碳的总质量是_____g。
(2)第1次加入稀盐酸充分反应后,烧杯中物质的总质量是_____g。
(3)该石灰石样品中碳酸钙的质量分数为________。(写出计算过程)