题目内容

7．在探究二氧化碳性质的实验课上，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、CO2溶于水需要时间较长．
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，数据见表1．（已知：CO2在饱和碳酸氢钠溶液中溶解度很小）

表1     24小时内CO2溶解情况
气体样本1234
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%
实验室制CO2的化学反应方程式为CaCO3+2HCl═CaCl2 +CO2↑+H2O．
【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时间短，排空气法收集的气体不纯．
【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，实验结果见表 2．
表2  占空气体积分数不同的CO2使燃着的木条熄灭情况
实验1实验2实验3实验4
集气瓶中预留水的体积60mL45mL42mL39mL
CO2的体积分数40%30%X26%
燃着的木条状况灭灭灭不灭
上表中X的值为28%．
（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，如表3所示．
表3 排水法和向上排空气法收集1瓶气体所需时间对照
1234
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，其原因是排出装置内的空气．
②综合上述实验，请你对CO2的两种收集方法做出评价：排水法比排空气法收集的气体纯度高且收集时间短．

分析 【作出猜想】根据探究过程分析要探究的问题从而推出猜想，进行分析；
【进行实验】根据实验室制二氧化碳的反应，写出化学方程式；
【得出结论】根据实验现象和数据进行分析；
【实验反思】根据实验数据，以及制取和收集气体的注意事项进行分析．

解答 解：【作出猜想】根据探究过程可以看出，要探究在不同时间测得压入的水量占集气瓶容积的百分数所以可以推知猜想，故猜想2：CO2溶于水需要时间较长；
【进行实验】实验室用碳酸钙和稀盐酸制二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl═CaCl2 +CO2↑+H2O；
【得出结论】从实验数据可以看出，时间越长溶解越充分，时间越短溶解越少，收集的气体不纯，所以没有观察到预期实验现象；
【实验反思】从实验数据可以看出，42mL/150mL×100%=28%；收集气体时，需要反应开始一段时间后再收集，目的是排出装置内的空气，防止气体不纯；从实验数据可以看出排水法比排空气法收集的气体纯度高且收集时间短；
故答案为：【作出猜想】CO2溶于水需要时间较长；
【进行实验】CaCO3+2HCl═CaCl2 +CO2↑+H2O；
【得出结论】时间短，排空气法收集的气体不纯；
【实验反思】（ 1）28%；
           （2）①排出装置内的空气；
                ②排水法比排空气法收集的气体纯度高且收集时间短．

点评 本题主要考查从探究过程分析要探究的问题，从而推出猜想，实验室制二氧化碳的反应及化学方程式，实验数据分析，以及制取和收集气体的注意事项．

练习册系列答案
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Ⅱ．
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