Question

9．某小组在学习“二氧化碳制取的研究”课题时，探究了二氧化碳气体的收集方法．
【查阅资料】
通常状况下，1体积水约能溶解1 体积二氧化碳，所得溶液pH约为5.6．
【提出问题】
二氧化碳能不能用排水法收集？
【实验设计与操作】
实验一、在通常状况下，测定二氧化碳溶液水所得溶液的PH，判断二氧化碳在水中溶解的体积．
（1）如图1甲装置中反应的化学方程式是CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）实验时，需先将甲装置中的空气排尽．其操作是：开启弹簧夹K1、关闭弹簧夹K2、K3，打开活塞，滴加稀盐酸至空气排尽．检验空气已排尽的方法是将燃着的木条放在K1导管口处，若木条熄灭则空气已经排尽．
（3）关闭K₁，打开K₂，K₃．待丙装置中收集半瓶气体时，关闭活塞K₂ 和K₃，充分振荡丙装置．然后用pH 计测得如下数据：

物质	丁装置中溶液	丙装置中溶液
pH	6.50	5.60

分析可知，在丙和丁装置中所溶解二氧化碳的体积小于（填“大于”“小于”“等于”） 丙和丁装
置中溶液的总体积．
（4）实验中，乙装置的作用是吸收二氧化碳中的HCl气体．若没有乙装置，则测出的溶液pH 会偏小．
实验二：在通常状况下分别测定排空气法和排水法收集的气体中氧气的体积分数，从而得到二氧化碳的体积分数．
（5）用氧气测量仪测得收集的气体中氧气体积分数随时间的变化关系如图2（起始时氧气的体积分数都以21%计），则最终两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数较大的是排水法（填“排空气”或“排水”）法，两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数的差值是15.7%．
【结论与反思】
（6）由实验一、二分析，你认为二氧化碳能（填“能”或“不能”）用排水法收集，能减少二氧
化碳在水中溶解度的措施是升温或加酸或事先制成二氧化碳的饱和溶液等．（写一条即可）

Answer 1

分析 由题目的信息可知：碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和水和二氧化碳，配平即可；实验时，需先将甲装置中的空气排尽，其操作是：开启弹簧夹K1、关闭弹簧夹K2、K3，打开活塞，滴加稀盐酸至空气排尽．检验空气已排尽的方法是将燃着的木条放在K1导管口处，若木条熄灭则空气已经排尽；由实验分析可知：在丙和丁装置中所溶解二氧化碳的体积小于丙和丁装置中溶液的总体积；实验中，乙装置的作用是吸收二氧化碳中的HCl气体，若没有乙装置，则测出的溶液pH会偏小，因为氯化氢气体溶于水是盐酸，酸性比较强；用氧气测量仪测得收集的气体中氧气体积分数随时间的变化关系如图2（起始时氧气的体积分数都以21%计），则最终两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数较大的是排水法，两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数的差值是15.7%；由实验一、二分析，我认为二氧化碳能用排水法收集，能减少二氧化碳在水中溶解度的措施是：升温或加酸或事先制成二氧化碳的饱和溶液．

解答 解：（1）碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和水和二氧化碳，配平即可，故答案为：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）实验时，需先将甲装置中的空气排尽，其操作是：开启弹簧夹K1、关闭弹簧夹K2、K3，打开活塞，滴加稀盐酸至空气排尽；检验空气已排尽的方法是将燃着的木条放在K1导管口处，若木条熄灭则空气已经排尽；故答案为：K1；K2、K3；将燃着的木条放在K1导管口处，若木条熄灭则空气已经排尽；
（3）由实验分析可知：在丙和丁装置中所溶解二氧化碳的体积小于丙和丁装置中溶液的总体积；故答案为：小于；
（4）实验中，乙装置的作用是吸收二氧化碳中的HCl气体，若没有乙装置，则测出的溶液pH会偏小，因为氯化氢气体溶于水是盐酸，酸性比较强；故答案为：吸收二氧化碳中的HCl气体；偏小；
（5）用氧气测量仪测得收集的气体中氧气体积分数随时间的变化关系如图2（起始时氧气的体积分数都以21%计），则最终两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数较大的是排水法，两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数的差值是15.7%；故答案为：排水法；15.7%；
（6）由实验一、二分析，我认为二氧化碳能用排水法收集，能减少二氧化碳在水中溶解度的措施是：升温或加酸或事先制成二氧化碳的饱和溶液；故答案为：能；升温或加酸或事先制成二氧化碳的饱和溶液等．

点评 本考点主要考查了气体的制取装置和收集装置的选择，同时也考查了化学方程式的书写、溶液的酸碱性等，综合性比较强．要记忆有关的知识点，并理解应用；本考点是中考的重要考点之一，主要出现在实验题中．