【题目】在CO2复习课上,小组合作激发了师生学习的热情:
(一)老师设计了如下图所示的实验装置,既可用于制取CO2,又可用于探究CO2性质。
说明:①装置I 中盛放的药品是石灰石和稀盐酸。
②装置III 中在小试管外壁贴有4片试纸:其中两端的两片用紫色石蕊溶液润湿,中间两片用紫色石蕊溶液浸过并晒干。
(1)实验时,打开K1,关闭K2,可用来制备CO2。Ⅰ中反应的化学式表达式为_________________,检验II 中气体收集满的方法是 ________________。
(2)实验时,关闭K1,打开K2,可用于探究CO2的性质。实验时III 中出现的现象是___________,有关反应的化学式表达式为______,该实验说明CO2具有的性质是_______________、 _____________。
(二)同学们把一瓶CO2气体(排空气法收集,并已验满)倒扣在盛水的水槽中,有的小组没有观察到水压入瓶中,有的小组观察到少量水压入瓶中。针对课堂中出现的现象,化学小组的同学在课外进行了探究。
(提出问题)按教材的说法“1体积水大约能溶解1体积CO2”,水槽中的水足够把集气瓶中的CO2气体全部溶解,为什么集气瓶中的水面不上升或上升很少呢?
(作出猜想)①排空气法收集到的CO2气体可能不纯。
②____。
③……
(进行实验)小组同学分别用排空气法和排水法各收集2瓶CO2,重复图B实验,在不同时间测得压入的水量占集气瓶容积的百分数,数据如下表。(已知:CO2在饱和碳酸氢钠溶液中溶解度很小)
气体样本 | 1 | 2 | 3 | 4 |
收集方法 | 向上排空气法 | 向上排空气法 | 排水法 | 排水法 |
2小时 | 13.7% | 15.0% | 15.3% | 15.1% |
24小时 | 35.7% | 56.3% | 94.2% | 93.6% |
(得出结论)课堂中同学们没有观察到预期实验现象的原因是________。
(实验反思)该实验引发了同学们对向上排空气法收集CO2的纯度及CO2收集方法的思考。
(1)向上排空气法收集CO2的纯度。
小组同学用容积为150mL 的集气瓶,装入部分水,留一定量的空气,用CO2排出这些水。用此法收集到占空气体积分数不同的CO2气体,再将燃着的木条伸入集气瓶中,观察是否熄灭。试验不同浓度的CO2使燃着的木条熄灭的情况,实验结果如下表 。
实验1 | 实验2 | 实验3 | 实验4 | |
集气瓶中预留水的体积 | 60mL | 45mL | 42mL | 39mL |
CO2的体积分数 | 40% | 30% | X | 26% |
燃着的木条状况 | 灭 | 灭 | 灭 | 不灭 |
上表中X的值为________。
(2)排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶(集气瓶容积相同)CO2气体,记录所需时间,如下表所示。
1 | 2 | 3 | 4 | |
排水法 | 35" | 43" | 43" | 43" |
排空气法 | 1'57" | 1'15" | 1'4" | 1'12" |
①每次收集气体时,需要反应开始一段时间后再收集,其原因是_______。
②综合上述实验,请你对CO2的两种收集方法做出评价:________。