题目内容

某班级同学对二氧化碳的实验室制取与性质若干问题进行如下探究：
[实验一]：实验室制取二氧化碳的原料的选择，实验内容和现象记录如下
实验
操作
现象剧烈反应，产生大量气泡，反应迅速停止产生气泡，速率迅速减慢，反应几乎停止．产生气泡，反应持续时间较长
分析反应速率过快，气体不便收集无法持续产生CO₂
结论实验室制取二氧化碳的原料是．
[实验二]：选择与设计实验发生装置
（3）写出标号仪器名称：① ②

（4）实验室制取二氧化碳的反应文字表达式为；
（5）不能用于制取二氧化碳的装置为（填字母序号）；
（6）固体反应物放在（填“多孔隔板上”或“大试管底部”）．
（7）装置C相对于装置B，在操作方面的主要优势为：
①使反应随时发生或停止　 ②可控制反应的速率　　③可以生成更多的CO₂
（8）某学生在上述装置的基础上进行改进，又设计了下图所示的四套装置来制取CO₂，其中在制取时不能使反应随时发生或停止的装置为．

[实验三]：设计收集装置，探究收集方法
（9）排空气收集时，集气瓶中导管应处的位置是（填“a”或“b”）；能够检验二氧化碳是否收集满的操作方法是
（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）．

（10）用排水法收集气体之前，先要在集气瓶中装满（物质），再将气体由导气管（填“g”或“h”）通入．
（11）排水法收集与排空气法收集CO₂的比较（分别用体积相同的2个集气瓶收集）
资料：过量的二氧化碳使石灰水变浑浊后，还可以再反应得到澄清溶液．
比较项目排水集气法向上排空气集气法
收集方法可行性分析 CO₂生成和从水中逸出速率远大于其溶解速率和与水反应速率 CO₂密度比空气大，且．
收集过程分析集满现象： “验满”分析：即便燃着木条熄灭，也难以确定空气完全排尽
向收集到的CO₂中倒入等体积石灰水，振荡先浑浊后变澄清所需时间较短先浑浊后变澄清所需时间较长
由此得出结论 ①（填“能”或“不能”）用排水法收集CO₂
②用排水法收集的CO₂纯度（填“高”或“低”）
[拓展研究]：由于化学反应前后元素的种类与质量守恒．
（12）请计算，欲制取3.3g二氧化碳气体，至少需使用纯度（碳酸钙与石灰石的质量比）为75%的石灰石（杂质不能反应生成二氧化碳）多少克？（请写出计算过程）

反应速率适中，可持续产生CO₂，便于收集块状大理石和稀盐酸试管锥形瓶碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳 A 多孔隔板上 ① B a Ⅱ 水 h 不与空气反应集气瓶口有气泡冒出能高
分析：[实验一]：由题目给出的信息可知：实验三产生气泡，反应持续时间较长，因此速率适中（持续产生二氧化碳），便于收集气体，适合于二氧化碳的实验室制法；
[实验二]：（3）依据常用仪器回答；
（4）依据实验室制取二氧化碳的反应原理书写表达式；
（5）实验室制取二氧化碳常温即可进行，不需加热，据此回答；
（6）依据制取二氧化碳的药品的状态及装置特点分析回答；
（7）依据装置特点分析其优点；
（8）依据装置特点分析能否控制反应的发生和停止；
[实验三]：（9）排空气收集时，集气瓶中导管应接近集气瓶底部，便于排尽空气；验满气体时木条要放于瓶口；
（10）用排水法收集气体之前，先要在集气瓶中装满水，再将气体通过短管通入；
（11）从选择气体收集方法的依据和收集气体时的操作注意事项进行分析；
（12）根据二氧化碳的质量结合制取二氧化碳的方程式，及化学方程式计算的步骤：一设、二写、三找、四列、五答、六查进行解答；注意事项有：设未知数不带单位，计算过程中要带单位，结果要带单位．
解答：
[实验一]：由现象：产生气泡，反应持续时间较长可知，本实验速率适中（持续产生二氧化碳），便于收集气体，适合于二氧化碳的实验室制法；
故答案为：
反应速率适中，可持续产生CO₂，便于收集；块状大理石和稀盐酸；
[实验二]：（3）标号仪器是试管和锥形瓶；
故答案为：试管；锥形瓶；
（4）大理石和稀盐酸在常温下反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的文字表达式是碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳；
故答案为：碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳；
：就能进行，故答案为：常温、固液反应；
（4）导管要伸到集气瓶的底部，故答案为：a
（5）实验室制取二氧化碳常温即可进行，不需加热，故A不能用于制取二氧化碳；
故选A；
（6）制取二氧化碳用大理石和稀盐酸，固体反应物放在隔板上，便于和盐酸分离，放在试管底部无法控制反应的发生和停止；
故答案为：多孔隔板上；
（7）装置C相对于B来说，打开夹子固液接触生成气体，夹上夹子，试管内气压增大，将液体压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，故可使反应随时发生和停止，但无法控制反应速率；药品的量固定，则生成的二氧化碳的量也无法改变，生成二氧化碳的质量与装置没有关系；
故选①；
（8）A、试管底部有缺口，只要放入烧杯中，稀盐酸可以随时进入试管产生气体，不用时可以随时移出试管，故可以控制反应的进行；
B、虽然有带孔的塑料片，但是稀盐酸总是浸没大理石，所有无法控制反应的进行；
C、石灰石在有孔塑料片上，用气体时，打开开关，U型管的右边压强减小，稀盐酸就会浸没石灰石产生气体，不用时关闭开关，压强增大盐酸又被压到塑料片以下，控制了反应的进行；
D、原理同A，可以上下移动铜丝，就移动了有孔的塑料瓶，因此可以控制反应的进行；
故选B；
[实验三]：（9）排空气收集时，集气瓶中导管应接近集气瓶底部，便于排尽空气；检验二氧化碳是否收集满木条要放于瓶口；
故答案为：a；Ⅱ；
（10）用排水法收集气体之前，先要在集气瓶中装满水，再将气体通过短管通入，随着瓶内气压增大，将水挤压到集气瓶底部并排出；
故答案为：水；h；
（11）用排水法收集与排空气法收集CO₂进行比较（分别用体积相同的2个集气瓶收集）：能用向上排空气法收集的气体必须满足密度比空气大，不与空气发生反应等条件；用排水法收集气体时，当看到集气瓶口有气泡冒出，说明集气瓶中的水已排完，气体已收集满；通过实验分析可知，二氧化碳可用排水法或向上排空气法收集，用排水法收集二氧化碳时能看到什么时候收集满，而用向上排空气法则不能，木条熄灭瓶内也可能仍混有空气，因而用排水法收集到的二氧化碳比较纯净；
故答案为：


		不与空气发生反应
	集气瓶口有气泡冒出

	①能；②高

（12）设制取3.3g二氧化碳气体，至少需使用纯度为75%的石灰石质量为x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 44
x75% 3.3g
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$
解得 x=10g
答：制取3.3g二氧化碳气体，至少需使用纯度为75%的石灰石10g．
点评：本题是一道综合考查二氧化碳的制取、性质、收集及相关计算的题目，阅读量大，涉及面广，能很好的考查学生应用知识分析、解决问题的能力，解答时要根据实验目的结合所学知识细心分析．

实验操作
现象	剧烈反应，产生大量气泡，反应迅速停止	产生气泡，速率迅速减慢，反应几乎停止．	产生气泡，反应持续时间较长
分析	反应速率过快，气体不便收集	无法持续产生CO₂	________
结论	实验室制取二氧化碳的原料是________．

比较项目	排水集气法	向上排空气集气法
收集方法可行性分析	CO₂生成和从水中逸出速率远大于其溶解速率和与水反应速率	CO₂密度比空气大，且________．
收集过程分析	集满现象：________	“验满”分析：即便燃着木条熄灭，也难以确定空气完全排尽
向收集到的CO₂中倒入等体积石灰水，振荡	先浑浊后变澄清所需时间较短	先浑浊后变澄清所需时间较长
由此得出结论	①________（填“能”或“不能”）用排水法收集CO₂ ②用排水法收集的CO₂纯度________（填“高”或“低”）

实验步骤
现象	剧烈反应，产生大量气泡，反应迅速停止	产生气泡，速率迅速减慢，反应几乎停止．	产生气泡，反应持续时间较长
分析	反应速率过快，气体不便收集	无法持续产生CO₂	速率适中，便于收集气体速率适中，便于收集气体
结论	实验室制取二氧化碳的原料是块状大理石和稀盐酸块状大理石和稀盐酸．

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