题目内容

【题目】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°C时,用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有lg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lg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(°C

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°C时,选用硫酸的浓度最合适为___ %,因为浓度小于或大于合适浓度对反应的影响是___________________

2)在合适的硫酸浓度下,应选择最合适的反应温度为_____ °C,因为温度高于或低于该温度对反应的影响是___________________

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____________________________________操作,更有利于气体的制备。

4)该研究小组为了研究___________________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

lg块状大理石与5mL25%稀硫酸

lg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

5)根据上述实验研究,你觉得在以下硫酸和大理石反应的装置中,最佳选用___________________(填编号)

【答案】25 硫酸浓度太低或者太高时生成气体体积较少 70 温度过低反应过慢,温度过高反应剧烈,不利于收集气体 摇动试管(或摇动装置) 碳酸钙固体颗粒大小(其它合理回答也给分)

【解析】

稀硫酸与大理石反应生成硫酸钙、水和二氧化碳。

1)由表格数据可知,稀硫酸与大理石反应,在28°C时,硫酸浓度为25%,生成的气体的体积最大,为55mL,故选用硫酸的浓度最合适为25%,因为浓度小于或大于合适浓度对反应的影响是生成气体体积较少。

2)由合适浓度而不同温度的硫酸溶液反应的表格可知,在合适的硫酸浓度下,大量气泡产生,与常温用盐酸反应相似,应选择最合适的反应温度为70°C,因为温度高于或低于该温度对反应的影响是温度过低反应过慢,温度过高反应剧烈,不利于收集气体。

3)稀硫酸和碳酸钙反应生成硫酸钙、水和二氧化碳,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,应增加摇动试管(或摇动装置)操作,更有利于气体的制备。

4)表格中是lg块状大理石和lg粉末状大理石分别与5mL25%稀硫酸反应,故该研究小组为了研究碳酸钙固体颗粒大小对该反应速率的影响,进行了如下实验。

5)根据上述实验研究,丙装置可使反应随时停止,随时反应,上下移动有利于防止硫酸钙覆盖在大理石表面,故在以下硫酸和大理石反应的装置中,最佳选用丙。

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