Question

36、（1）实验室制取二氧化碳用块状大理石或石灰石和稀盐酸；
①其反应符号表达式

CaCO₃+HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑

．
②可用的发生装置有：

BCDEF

（选填上图字母序号）．

③装置E或F相对于装置C在操作方面的优势为：

随开随用随关随停

．
④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）
⑤写出澄清石灰水变浑浊的化学符号表达

CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O

．
（2）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%

，因为浓度小于或大于此浓度对反应的影响是

高于或低于此浓度产生气体速度减慢

②在合适的硫酸浓度下，应选择最合适的反应温度为

70

℃，因为温度高于或低于该温度对反应的影响是

其它温度反应太慢或太快来不利于收集

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

振荡（摇晃）

操作，更有利于气体的制备．
④该研究小组为了研究

固液接触面积（固体形状）

对该反应速率的影响，进行了如下实验．

试管编号	A	B
试管内药品	1g块状大理石与5mL25%稀硫酸	1g粉末状大理石与5mL25%稀硫酸
现象和比较	有少量气泡	迅速产生较多气泡

Answer 1

分析：此题涉及了二氧化碳实验室制取的原理，即实验室制取二氧化碳用块状大理石或石灰石和稀盐酸．由于实验室制取二氧化碳用块状大理石或石灰石和稀盐酸，属于固液不需要加热的反应，所以适合制取二氧化碳的发生装置有B、C、D、E、F均可；但是装置E、F与其它装置相比略有不同，而E、F则可以随开随用、随关随停、不与空气反应等特点．排水法和排气法收集方法的比较探究，在此题中排水法又略显优势．实验室药品的状态不同、反应条件不同等都会影响反应速度的快慢，如④中同样是大理石和硫酸反应，大理石的状态不同，反应速度也不同．

解答：解：（1）①实验室制取二氧化碳用块状大理石或石灰石和稀盐酸，写出反应符号表达式的关键是，正确书写反应物CaCO₃和HCl以及生成物CaCl₂、H₂O、CO₂的化学式．
②由于实验室制取二氧化碳用块状大理石或石灰石和稀盐酸，属于固液不需要加热的反应，所以适合制取二氧化碳的发生装置有B、C、D、E、F均可；
③装置C与E、F相比最大的区别是：装置C无法控制酸的量，也就无法控制反应速度，而E、F则可以随开随用、随关随停、不与空气反应等特点．
④排水法验满的现象：集气瓶液面下降至瓶口，且瓶口有气泡冒出；
可行性分析：不与空气反应
与排空气法相比优点：排水法收集满更快，集满现象更明显；收集气体更纯净．
⑤澄清石灰水变浑浊主要是生成CaCO₃沉淀．
（2）①通过表格中的数据比较不难发现当浓硫酸的浓度为25%时制的的二氧化碳体积最多，高于或低于此浓度产生气体速度减慢．
②通过表格中的数据比较不难发现当反应速度为70℃时，其反应速度适中，符合要求．其它温度反应太慢或太快来不利于收集．
③不断地振荡（摇晃），可以防止硫酸钙覆盖在大理石上．
④通过表格中A和B的反应速度不难看出，固液接触面积（或固体形状）也会影响反应速度．
故答案为：
（1）①CaCO₃+HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂
②B、C、D、E、F
③随开随用随关随停；
④集气瓶液面下降至瓶口，且瓶口有气泡冒出；不与空气反应
排水法收集满更快，集满现象更明显；收集气体更纯净
⑤CO₂+Ca（OH）₂→CaCO₃↓+H₂O
（2）①25%、高于或低于此浓度产生气体速度减慢
②70、其它温度反应太慢或太快来不利于收集
③振荡（摇晃）
④固液接触面积（固体形状）

点评：此题属于一道综合性实验探究题，涉及了二氧化碳的发生装置和收集方法的比较，以及反应物物质、状态、反应条件等探究，解题的关键是利用比较法找不同．