Question

某實驗小組的同學用碳酸鈉粉末、粒狀大理石、稀鹽酸、濃鹽酸、稀硫酸這幾種藥品，探究哪兩種藥品的反應適合在實驗室制取CO₂氣體．請你參與下列的探究并回答問題．
[提出問題]上述酸和碳酸鹽的反應是否適合在實驗室制取CO₂氣體．
[方案設計]大家經過討論，一致認為濃鹽酸不適合用于實驗室制取CO₂氣體，原因是濃鹽酸揮發出的HCl氣體混于CO₂中，使制得的氣體不純．小明設計了右圖裝置來除去CO₂中HCl，洗氣瓶中盛裝的液體可以是______（填序號）．
①濃硫酸　　　　　　②碳酸氫鈉溶液　　　 ③氫氧化鈉溶液　　　④澄清石灰水
[實驗與結論]
該小組設計了三個實驗進行對比

（1）請你填寫實驗C的實驗現象和實驗結論

實驗	實驗現象	實驗結論
A	劇烈反應，迅速放出大量氣體	反應速度過快，氣體不便收集，不宜用于實驗室制取CO2
B	產生氣泡，速度迅速減慢，幾秒鐘后反應幾乎停止	無法持續產生氣體，不能用于實驗室制取CO2
C	______	______

（2）根據實驗探究，實驗室制取CO₂的化學反應原理為（用化學方程式表示）______．
[拓展遷移]
將上述實驗C反應后的混合物過濾．對濾液中的溶質，小聰同學提出了以下三種猜想：
①溶質是HCl；②溶質是CaCl₂；③溶質是HCl和CaCl₂
該小組成員一起討論后認為，上述三種猜想中有一種是不合理的，你認為不合理的猜想是______（填序號）．對小聰的另外兩種合理猜想，請你設計實驗，并根據不同現象說明溶液中的溶質屬于哪一種猜想______．

Answer 1

解：【方案設計】除去CO₂中HCl，洗氣瓶中盛裝的液體既要吸收鹽酸又不能與二氧化碳反應，題中濃硫酸不能吸收鹽酸，氫氧化鈉和石灰水都與二氧化碳反應，只有碳酸氫鈉適合，故選②；
【實驗與結論】
（1）實驗A：碳酸鈉粉末易溶于水，與鹽酸接觸面積大，劇烈反應，迅速放出大量氣體，不利于氣體收集；
實驗B：粒狀大理石與稀硫酸反應，生成硫酸鈣微溶于水，附著在大理石表面，產生氣泡，速度迅速減慢，幾秒鐘后反應幾乎停止，無法持續產生氣體；
實驗C：粒狀大理石與稀鹽酸反應產生氣泡，反應速率均勻、適中，持續放出氣體，便于氣體的收集，適合實驗室制取CO₂；
（2）制取二氧化碳的反應原理為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
【拓展與遷移】實驗室制取CO₂的化學反應原理可知，實驗C反應后的混合物過濾，對濾液中的溶質可能為溶質是CaCl₂或HCl和CaCl₂，不可能只有HCl；要驗證猜想可利用兩種猜想中溶質性質的不同來設計實驗，如氯化鈣溶液為中性，溶質為含有HCl和CaCl₂的溶液為酸性，可滴加紫色石蕊試液來驗證．
故答案為：
【方案設計】②；
【實驗與結論】
（1）

產生氣泡，反應速率均勻、適中，持續放出氣體

產生氣體的速率均勻、適中，便于收集氣體，適合實驗室制取CO2

（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；
①取濾液少許于試管中，向其中滴加幾滴紫色石蕊試液，若不出現紅色，則說明是猜想②；若出現紅色，則說明是猜想③（合理都給分）．
分析：根據氣體除雜的原則，既能除掉雜氣又不能引人新雜質選擇洗氣液；實驗室制取二氧化碳氣體的反應原理進行分析解答本題．
點評：本題綜合考查了二氧化碳的實驗室制法，并進一步探究了反應原理，提高了同學們對實驗室制取二氧化碳的認識．