Question

【題目】探究二、研究二氧化碳的制取

(1)同學們按表進行實驗，取等質量的石灰石分別加入兩種不同的酸(雜質不與酸反應)進行三次實驗，產生二氧化碳體積隨時間變化曲線如圖1所示。

實驗編號	藥品
Ⅰ	塊狀大理石、10%稀硫酸溶液
Ⅱ	塊狀大理石、7%稀鹽酸溶液
Ⅲ	大理石粉末、7%稀鹽酸溶液

①圖中丙曲線對應實驗_____(選填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

②小組同學討論確定用圖中乙曲線對應的藥品制備二氧化碳，反應方程式為_____。

③不用圖1中甲曲線對應的藥品，理由是_____。

(2)在實驗室同學們選用圖2裝置制取比較純凈、干燥的CO2。

①B裝置中發生反應的化學方程式為_____；

②C裝置中濃硫酸的作用是_____；

③請在D中簡要補畫出CO2的收集裝置圖。_____

(3)取12.5g石灰石于裝置A中，向其中加入100g足量的稀鹽酸，充分反應后(雜質不參加反應)的質量為108.1g，請計算：

①反應生成二氧化碳氣體的質量為_____g；

②充分反應后，A裝置內的混合物中含有氯化鈣的質量為_____g；

③該石灰石中碳酸鈣的質量分數為_____。

(4)反應后所得溶液中的溶質成分是什么？

猜想一：CaCl2； 猜想二：CaCl2和HCl。

①可選擇下列物質中的_____(填字母)進行驗證。

A 鎂條 B 銅片 C 酚酞試液 D 硫酸溶液 E 硝酸銀溶液 F 碳酸鈣粉末

②實驗后確認猜想二正確。取適量上述反應后所得濾液，逐滴滴入碳酸鈉溶液，并用pH傳感器連續監測，得到如圖3曲線(縱坐標為pH，橫坐標為時間)：據圖分析，寫出BC段內發生的化學反應方程式為_____；圖中CD段上升的原因是_____。

Answer 1

【答案】Ⅰ CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O 產生氣體的速度過快，不便于收集 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ 除去二氧化碳中混有的水蒸氣 4.4 11.1 80% AF Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓ 碳酸鈉過量且碳酸鈉溶液顯堿性

【解析】

（1）①丙曲線表示產生的二氧化碳最少，這是實驗Ⅰ，因為大理石中的碳酸鈣與硫酸反應生成的硫酸鈣是一種微溶于水的物質，會附著在大理石的表面而阻止反應的進一步發生，所以產生的二氧化碳最少；

②曲線乙代表的化學反應生成的二氧化碳較多，且反應的速率快慢適中，所以這是塊狀大理石與7%的稀鹽酸發生的反應，化學方程式為CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O；

③甲中反應太劇烈，不利于收集二氧化碳，所以不用甲對應的藥品；

（2）①制備的二氧化碳中混有少量的氯化氫氣體，氯化氫氣體溶于水形成鹽酸，碳酸氫鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑；該裝置可以除去二氧化碳中混有的氯化氫；

②濃硫酸具有吸水性，所以C裝置中濃硫酸可以除去二氧化碳中混有的水蒸氣；

③二氧化碳的密度比空氣大，能溶于水，所以應該采用向上排空氣法來收集二氧化碳；如圖：；

（3）①由質量守恒定律可知，生成二氧化碳的質量為：12.5g+100g﹣108.1g＝4.4g；

②設生成4.4g二氧化碳的同時生成氯化鈣的質量為x，需要碳酸鈣的質量為y，則：

x＝11.1g，

y＝10g，

③該石灰石中碳酸鈣的質量分數為；

（4）①氯化鈣溶液呈中性，鹽酸顯酸性。鎂和碳酸鈣都能與鹽酸反應生成氣體，氯化鈣和鹽酸均能與硝酸銀反應生成白色沉淀，而其他物質與鹽酸均不反應，所以可用鎂條和碳酸鈣來檢驗，故選AF；

②由圖象可知，BC段溶液的pH沒有改變，這是碳酸鈉和氯化鈣反應生成氯化鈉和碳酸鈣沉淀的過程，反應的化學方程式Na2CO3+CaCl2＝2NaCl+CaCO3↓；CD段上升且大于7的原因是碳酸鈉過量且碳酸鈉溶液顯堿性。