Question

1．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】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．
【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CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）检查甲装置气密性的方法是先在K₁导管口处连接另一长导管，把长导管一端放入水中，关闭活塞，再双手紧握容器外壁，若导管口有气泡冒出，则装置不漏气
或先在K₁导管口处连接一注射器，关闭活塞，将注射器活塞向外拉再松开手，若注射器活塞回位，则装置气密性良好．．
（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，
打开活塞，滴加稀盐酸至空气排尽．检验空气排尽的方法是用一根燃着的木条放在K₁导管口处，若木条熄灭说明空气排尽．
（4）关闭K₁，打开K₂、K₃、K₄，待丙装置中收集半瓶气体时，关闭K₂、K₃、K₄，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．分析可知，溶解的二氧化碳体积丙装置中大于（填“大于”或“等于”或“小于”）丁装置中．实验中，乙装置的作用是吸收二氧化碳中混有的氯化氢气体．
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．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收集二氧化碳无论是排水法还是向上排空气法，都得不到100%纯净的二氧化碳，
②收集二氧化碳排水法比向上排空气法要纯．
【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．能降低二氧化碳在水中溶解性的措施升高水的温度或使用热水收集（写一条即可）．

Answer 1

分析 据给出的转化关系对应的过程分析每个对应的问题，或者直接分析每个问题，从给出的信息中找对应的信息．

解答 解：（1）甲装置中是碳酸钙和盐酸反应，生成氯化钙和水以及二氧化碳，对应的化学方程式为CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）由于甲装置多处导管开口，所以要首先形成密闭空间，用双手捂住加热观察是否有气泡冒出，具体的方法是 先在K₁导管口处连接另一长导管，把长导管一端放入水中，关闭活塞，再双手紧握容器外壁，若导管口有气泡冒出，则装置不漏气．或先在K₁导管口处连接一注射器，关闭活塞，将注射器活塞向外拉再松开手，若注射器活塞回位，则装置气密性良好．．
（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，
打开活塞，滴加稀盐酸至空气排尽．检验空气排尽的方法是 用一根燃着的木条放在K₁导管口处，若木条熄灭说明空气排尽．
（4）关闭K₁，打开K₂、K₃、K₄，待丙装置中收集半瓶气体时，关闭K₂、K₃、K₄，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．分析可知，溶解的二氧化碳体积丙装置中 大于 丁装置中．所以在要加装仪器进行HCl气体的吸收，避免造成干扰，所以实验中，乙装置的作用是 吸收二氧化碳中混有的氯化氢气体．
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．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收集二氧化碳无论是排水法还是向上排空气法，都得不到100%纯净的二氧化碳，
②收集二氧化碳排水法比向上排空气法要纯．
【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．由于气体的溶解度随温度升高而减小，所以可以采用热水或者在过程中给水加热，所以能降低二氧化碳在水中溶解性的措施升高水的温度或使用热水收集．
故答案为：
（1）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）先在K₁导管口处连接另一长导管，把长导管一端放入水中，关闭活塞，再双手紧握容器外壁，若导管口有气泡冒出，则装置不漏气
或先在K₁导管口处连接一注射器，关闭活塞，将注射器活塞向外拉再松开手，若注射器活塞回位，则装置气密性良好．（其他合理答案均可，但要有可操作性）；
（3）用一根燃着的木条放在K₁导管口处，若木条熄灭说明空气排尽；
（4）大于；     吸收二氧化碳中混有的氯化氢气体；
①收集二氧化碳无论是排水法还是向上排空气法，都得不到100%纯净的二氧化碳；
②收集二氧化碳排水法比向上排空气法要纯；升高水的温度或使用热水收集

点评 读图，从中获得解答题目所需的信息，所以在解答题目时先看解答的问题是什么，然后带着问题去读给出的图进而去寻找解答有用的信息，这样提高了信息扑捉的有效性．解答的问题实际上与复杂的转化图相比，其实很简单很基础，或者可以说转化图提供的是情境，考查基本知识．