Question

12．小明同学对一种“汽泡爽”的冲调饮料进行了实验探究．
【饮料说明】
①主要原料：柠檬酸（C₆H₈O₇）和小苏打（NaHCO₃）；
②使用说明：将一包“汽泡爽”粉末倒入玻璃杯中，加入200mL冷水，看到有大量气泡快速生成，待粉末完全溶解，就得到一杯果味饮料．
小明观察了饮料说明后，他借助化学实验的方法，探究“汽泡爽”产生气体的成分，以及加水温度对产生气体量的影响．
【实验一】探究“汽泡爽”产生气体的成分．
（1）小明阅读资料发现：“汽泡爽”原料中的柠檬酸（C₆H₈O₇）和小苏打（NaHCO₃）粉末混合后加水，可以发生以下反应，3NaHCO₃+C₆H₈O₇═C₆H₅O₇Na₃+3H₂O+3X↑，则X的化学式是CO₂，为了检验该气体，小明应选择的试剂是澄清石灰水．
（2）如果实验室以柠檬酸和小苏打粉末混合后加水反应制取X气体，可以选择的发生装置是B（选填图1装置编号，下同），收集装置是C．

【实验二】探究加水温度对产生气体量的影响．
（1）小明先用冷水和热水各冲了一杯饮料，品尝时发现冷水冲的饮料中气泡较多，热水冲的饮料中气泡较少．他查阅资料发现：随着温度升高，气体在一定量的水中溶解的量会迅速降低．于是小明设计了如下对比实验方案，请填写表中空白．

装置编号	加入水的体积	加入水的温度	收集到的气体的体积
1	200mL	15℃	a（待记录）
2	200mL	50℃	b（待记录）

（2）在老师的帮助下，小明采用相同的两套实验装置（如图2），编号为1、2，分别完成上述实验，在A中先加入水，再分别加入相同规格的一袋“汽泡爽”，迅速塞紧胶塞．量筒C用于收集A中产生的气体所排出的液体．B中油层的作用是防止二氧化碳溶解在B装置的水中．
（3）通过实验，小明测得：a=64mL，b=132mL，由此获得结论：“汽泡爽”产生气体的量与加水温度有关系．但是老师看到小明的实验报告后却指出，一包“汽泡爽”产生气体的量与反应物（柠檬酸和小苏打）的量有关，实验中小明所用的反应物量相等，产生气体的总量应该近似相等．请分析小明测得该组数据a、b相差较大的可能原因温度高气体在水中的溶解度小，收集到的气体多．
（4）通过反思，为了证明老师的观点，小明继续利用（3）中已反应完的两套装置，又做了一步实验，发现两套装置最终收集到的气体的总量确实相近，他的实验操作是将装置1反应后的液体温度升高到50℃，继续收集气体并测量体积．

Answer 1

分析 根据质量守恒定律化学反应前后元素的种类和原子的个数不变推断物质的化学式；根据物质的性质确定其检验方法；设计实验时要注意控制变量；根据气体在水中的溶解度与温度有关进行分析解答即可．

解答 解：【实验一】（1）3NaHCO₃+C₆H₈O₇═C₆H₅O₇Na₃+3H₂O+3X↑，反应前含有3个Na原子，11个H原子，9个C原子，16个O原子，反应后含有3个Na原子，11个H原子，6个C原子，10个O原子，故3X中含有3个C原子，6个O原子，故X中含有1个C原子，2个O原子，故其化学式为CO₂；检验二氧化碳使用的是澄清的石灰水，故填：CO₂；澄清石灰水； 
（2）实验室以柠檬酸和小苏打粉末混合后加水反应制取二氧化碳，则选用的发生装置是B，二氧化碳能溶于水密度大于空气，故收集装置是C，故填：B；C；
【实验二】（1）设计实验要注意控制变量，故水的体积是200mL，故填：200 mL；   
（2）由于二氧化碳能溶于水，故可以加油层，防止二氧化碳溶解，故填：防止二氧化碳溶解在B装置的水中；
（3）根据实验1和实验的比较可以看出，二者的温度不同，故“汽泡爽”产生气体的量与加水温度有关系，故填：“汽泡爽”产生气体的量与加水温度有关系；
实验2温度高，收集到的气体的体积较大，而实验1温度较低，收集的气体的体积较小，说明温度高气体在水中的溶解度小，收集到的气体多，故填：温度高气体在水中的溶解度小，收集到的气体多；
（4）要证明是温度高气体溶解的小，可以将装置1反应后的液体温度升高到50℃，继续收集气体并测量体积，故填：将装置1反应后的液体温度升高到50℃，继续收集气体并测量体积．

点评 本题考查的是常见物质的性质以及影响气体溶解的因素的实验探究，完成此题，可以依据已有的知识进行．