Question

10．如图1所示A～F是实验室制备某些常见气体的装置示意图．

（1）实验室制备CO₂的药品为石灰石和稀盐酸可用的发生装置有：BCDEF（选填上图字母序号）．
（2）装置E或F相对于装置C在操作方面的优势为：随开随用，随关随停．
（3）排水法收集与排空气法收集CO₂的比较（分别用体积相同的2个集气瓶收集）

比较项目	排水法	向上排空气法
收集方法可行性分析	CO2气体生成和从水面逸出的速率远大于其溶解和与水反应的速率	CO2密度比空气大，且不与空气中的成分反应
收集过程分析	集满现象瓶口有大气泡冒出	“验满”分析：因气体无色，故集满与否较难确定．即便用燃着木条移近容器口火焰熄灭， 也难以证明空气完全排尽
向收集到CO2的集气瓶内倒入等体积适量澄清石灰水，并振荡	先浑浊后变澄清所需时间较短	先浑浊后变澄清所需时间较长
由上述实验可得结论	①用排水法收集满二氧化碳现象明显； ②排水法收集到的二氧化碳纯度更高．

（4）块状石灰石和适量稀盐酸反应至无气泡逸出后，测得其残留液pH等于2．此时取适量反应后溶液，逐滴滴入碳酸钠溶液，并用pH数字探测仪连续监测，得曲线如图2所示[pH为纵坐标，时间s（秒）为横坐标]：
①写出AB段内有关化学方程式Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
②写出BC“平台”段化学方程式CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
③CD段上升的原因是：盐酸和氯化钙已经完全反应，碳酸钠剩余，溶液呈碱性．

Answer 1

分析 实验室通常用稀盐酸与大理石（或石灰石）反应制取二氧化碳，根据反应物的状态和反应条件选择发生装置；根据装置E或F和C装置制取气体的过程考虑优点；从选择气体收集方法的依据和收集气体时的操作注意事项进行分析．根据图象结合物质间的反应进行分析解答．

解答 解：（1）实验室通常用稀盐酸与大理石（或石灰石）反应制取二氧化碳，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的方程式：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；发生装置属于固液常温型，所以可以选择BCDEF，故填：石灰石和稀盐酸；BCDEF；
（2）装置E或F可以通过控制活塞的开关从而控制反应的发生和停止，相对于装置C在操作方面的优势为：可以使反应随时发生随时停止；故填：随开随用，随关随停；
（3）能用向上排空气法收集的气体必须满足密度比空气大，不与空气发生反应等条件；用排水法收集气体时，当看到集气瓶口有气泡冒出，说明集气瓶中的水已排完，气体已收集满；通过实验分析可知，二氧化碳可用排水法或向上排空气法收集，用排水法收集二氧化碳时能看到什么时候收集满，而用向上排空气法则不能，因而用排水法收集到的二氧化碳比较纯净．故填：

比较项目	排水法	向上排空气法
收集方法可行性分析	CO2气体生成和从水面逸出的速率远大于其溶解和与水反应的速率	CO2密度比空气大，且 不与空气中的成分反应
收集过程分析	集满现象 瓶口有大气泡冒出	“验满”分析：因气体无色，故集满与否较难确定．即便用燃着木条移近容器口火焰熄灭， 也难以证明空气完全排尽
向收集到CO2的集气瓶内倒入等体积适量澄清石灰水，并振荡	先浑浊后变澄清所需时间较短	先浑浊后变澄清所需时间较长
由上述实验可得结论	①用排水法收集满二氧化碳现象明显； ②排水法收集到的二氧化碳纯度更高．

（4）据图可以看出，AB段是反应后溶液中的盐酸与碳酸钠的反应，碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，故填：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
BC段是碳酸钠和氯化钙的反应，碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，故填：CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl；
CD段时碳酸钠继续加入，由于盐酸和氯化钙已经完全反应，故溶液呈碱性，pH上升，故填：盐酸和氯化钙已经完全反应，碳酸钠剩余，溶液呈碱性．

点评 本题中的固-液不加热型发生装置比较多，要把每个装置的用法和优点弄清楚；气体的收集方法主要取决于气体的密度和溶水性，另外还要考虑气体是否有毒、是否与水反应、是否与空气反应等．