Question

18．二氧化碳是一种奇妙的气体，在实验室可以很方便的制取．

步骤一：选取药品与发生装置．实验室经常选用稀盐酸和大理石（填药品名称）作为反应物，发生装置可选用如图1中的B．
步骤二：检查装置气密性．组装好仪器后，将导管末端浸末在水中，用手捂试管，发现导管口有气泡冒出，放手后导管中有一小段水柱，则气密性良好．
步骤三：反应并收集气体．收集二氧化碳可以用排水法或向上排空气法．到底哪种方法更好，甲、乙两同学分别用排水法和排空气法做如下实验研究（用的药品与发生装置一样）

1、比较收集时间：分别收集满一相同试管的二氧化碳，记录时间	甲：收集时间较短 乙：收集时间较长	原因：D （选择填空，下同）
2、比较收集到气体的浓度：分别朝两支试管中加入$\frac{1}{3}$试管体积的澄清石灰水	甲：石灰水先变浑浊后变澄清 乙：石灰水先变浑浊后变澄清且甲中石灰水恢复澄清的时间比乙A．	原因：EF

A．时间短          B．时间长       C．产生气体速度不一样
D．气态分子间隔大，运动速度快，不同气体分子更易混合，不易分离
E．过量的二氧化碳参与反应     F．甲收集到的二氧化碳纯度更高
结论：综上所述，排水法（填收集方法）收集二氧化碳更好．
反思：排水法收集二氧化碳仍有不足之处，请写出一点混有少量水蒸气
已知：CaCO₃+H₂O+CO₂=Ca（HCO₃）₂，Ca（HCO₃）₂易溶于水．丁同学在含一定量Ca（OH）₂的石灰水中通入CO₂，产生沉淀的量与通入CO₂气体的量的关系如图2所示，回答下列问题：
（1）写出在石灰水中刚通入CO₂时的化学方程式Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（2）通CO₂ 气体前石灰水中溶质的质量为7.4g
（3）至少通入CO₂ 气体质量8.8g时溶液的质量是整个实验过程中溶液质量的最大值（不考虑CO₂气体在水中的溶解性）．
【思考】丙同学对甲同学做完实验的废液进行了研究．
（1）测出该废液的pH＜7，则废液中大量存在的阳离子为Ca²⁺、H⁺．
（2）向此废液滴加碳酸钠溶液至过量，则下列图3中图象表示正确的为B．

Answer 1

分析 步骤一、根据实验室制取二氧化碳的反应物是大理石和稀盐酸，实验室制取二氧化碳的反应物是固体和液体，反应条件是常温进行分析；
步骤二、根据检查装置气密性的方法是利用了气体压强的变化进行分析；
步骤三：根据对比实验来探究排水法和排空气法哪种方法好、运用分子的性质、二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊进行分析；
结论：根据步骤三中的探究实验得出结论；
反思：根据排水法收集气体的方法的特点进行分析；
已知：（1）根据二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水进行分析；
（2）根据氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，依据沉淀的质量进行计算；
（3）根据二氧化碳能使全部的氢氧化钙转化为碳酸钙沉淀，此时继续通入二氧化碳，生成的碳酸钙沉淀与二氧化碳和水反应生成可溶性的碳酸氢钙，当碳酸钙全部转化为碳酸氢钙时，溶液质量达到最大值．由图示的数据根据化学方程式可以计算出需要二氧化碳的质量；
思考：（1）根据pH＜7说明溶液呈酸性，结合碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳进行分析；
（2）根据碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳、氯化钙和碳酸钠反应产生碳酸钙沉淀进行分析．

解答 解：步骤一：实验室常用大理石或石灰石与稀盐酸反应生成二氧化碳，常温下即可反应，大理石或石灰石是固体，盐酸是液体，所以发生装置可选用如图1中的B； 
步骤二：检查装置的气密性用手握住容器外壁，导管口有气泡冒出，导管离开水面后容器内由于气压减小导管中有一段小水柱；
步骤三：对比实验来探究排水法和排空气法哪种方法好，

（1）比较收集时间： 分别收集满一个集气瓶的二氧化碳，记录时间	甲：收集时间较短 乙：收集时间较长	原因：气态分子间隔大，运动速度快，不同气体分子更易混合，不易分离 ，故选：D
（2）比较收集到气体的浓度： 分别朝两个集气瓶中加入两滴管的澄清石灰水	甲：石灰水先变浑浊后变澄清  乙：石灰水先变浑浊后变澄清 且甲中石灰水恢复澄清的时间比乙时间短，故选：A	原因：过量的二氧化碳参与反应，甲收集到的二氧化碳纯度更高 故选：EF

结论：由步骤三可得出运用排水法收集的气体较为纯净；
反思：运用排水法收集二氧化碳是水蒸气会混入气体中；
已知：（1）二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（2）设参加反应的氢氧化钙的质量为x
Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
     74                     100
      x                      10g
     $\frac{74}{x}$=$\frac{100}{10g}$
     x=7.4g；
（3）由图示可知生成沉淀的质量为10g
设生成10g需要二氧化碳的质量为y
Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
                   44      100
                    y       10g
$\frac{44}{y}$=$\frac{100}{10g}$
y=4.4g
设10g沉淀完全反应需要二氧化碳的质量为z
CaCO₃+H₂O+CO₂=Ca（HCO₃）₂
 100              44
  10g              z
$\frac{100}{10g}$=$\frac{44}{z}$
z=4.4g
共需要二氧化碳的质量为：4.4g+4.4g=8.8g；
思考：（1）碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳故，溶液中含有钙离子，由题意知溶液的pH＜7说明溶液呈酸性，所以废液中大量存在的阳离子为：Ca²⁺，H⁺；
（2）滴加碳酸钠先和溶液中的酸反应，溶液的pH增大，再和溶液中的氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠在这一过程中溶液的pH不变等于7，氯化钙全参加反应后再加碳酸钠溶液的pH会大于7且增大，故选：B．
故答案为：步骤一：大理石，B； 
步骤二：有气泡冒出，导管中有一段小水柱；
步骤三：

		D
	A	EF

结论：排水法；
反思：混有少量水蒸气；
已知：（1）Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（2）7.4；
（3）8.8；
思考：（1）Ca²⁺，H⁺；
（2）B．

点评 本题主要考查常见气体的发生装置与收集装置的探究，发生装置依据反应物的状态和反应条件选择，收集装置依据气体的密度和溶解性选择．