Question

【題目】在探究二氧化碳性質的實驗課上，同學們把一瓶CO2氣體（排空氣法收集，并已驗滿）倒扣在盛水的水槽中，有的小組沒有觀察到水壓入瓶中，有的小組觀察到少量水壓入瓶中。針對課堂中出現的現象，化學小組的同學在課外進行了探究。

【提出問題】按教材的說法“1體積水大約能溶解1體積CO2”，水槽中的水足夠把集氣瓶中的CO2氣體全部溶解，為什么集氣瓶中的水面不上升或上升很少呢？

【作出猜想】1．排空氣法收集到的CO2氣體可能不純。

2． 。

3．

【進行實驗】小組同學分別用排空氣法和排水法各收集2瓶CO2，重復圖B實驗，在不

同時間測得壓入的水量占集氣瓶容積的百分數，數據見表1。（已知：CO2在飽和碳酸氫

鈉溶液中溶解度很小）

表1 24小時內CO2溶解情況

氣體樣本	1	2	3	4
收集方法	向上排空氣法	向上排空氣法	排水法	排水法
2小時	13.7%	15.0%	15.3%	15.1%
24小時	35.7%	56.3%	94.2%	93.6%

實驗室制CO2的化學反應方程式為 。

【得出結論】

課堂中同學們沒有觀察到預期實驗現象的原因是 。

【實驗反思】

該實驗引發了同學們對向上排空氣法收集CO2的純度及CO2收集方法的思考。

（1）向上排空氣法收集CO2的純度。

小組同學用容積為 150mL 的集氣瓶，裝入部分水，留一定量的空氣，用CO2排出這些水。用此法收集到占空氣體積分數不同的CO2氣體，再將燃著的木條伸入集氣瓶中，觀察是否熄滅。試驗不同濃度的CO2使燃著的木條熄滅的情況，實驗結果見表 2。

表2 占空氣體積分數不同的CO2使燃著的木條熄滅情況

	實驗1	實驗2	實驗3	實驗4
集氣瓶中預留水的體積	60mL	45mL	42mL	39mL
CO2的體積分數	40%	30%	X	26%
燃著的木條狀況	滅	滅	滅	不滅

上表中X的值為 。

（2）排水法和向上排空氣法收集氣體所需時間對照

小組同學分4組用排水法和排空氣法分別收集1瓶（集氣瓶容積相同）CO2氣體，記錄所需時間，如表3所示。

表3 排水法和向上排空氣法收集1瓶氣體所需時間對照

	1	2	3	4
排水法	35"	43"	43"	43"
排空氣法	1'57"	1'15"	1'4"	1'12"

① 每次收集氣體時，需要反應開始一段時間后再收集，其原因是 。

② 綜合上述實驗，請你對CO2的兩種收集方法做出評價： 。

Answer 1

【答案】

【作出猜想】CO2溶于水需要時間較長【進行實驗】CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + CO2↑+ H2O

【得出結論】時間短，排空氣法收集的氣體不純【實驗反思】（1）28%（2）① 排出裝置內的空氣② 排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時間短

【解析】

試題分析：集氣瓶中的CO2氣體全部溶解，為什么集氣瓶中的水面不上升或上升很少呢？

【作出猜想】1．排空氣法收集到的CO2氣體可能不純。或者二氧化碳溶解需要較長時間，實驗室制CO2的化學反應方程式為CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + CO2↑+ H2O。

【得出結論】課堂中同學們沒有觀察到預期實驗現象的原因是：時間短，排空氣法收集的氣體不純，參數值看：體積減少15ml，CO2的體積分數減少10%，當減少7%的水后，二氧化碳的體積分數減少2%，所以X是28%，每次收集氣體時，需要反應開始一段時間后再收集，其原因是排出裝置內的空氣。 ② 綜合上述實驗，請你對CO2的兩種收集方法做出評價：排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時間短。