Question

【題目】某小組在學習“二氧化碳實驗室制取的研究”課題時，探究了二氧化碳的收集方法。

【查閱資料】通常狀況下，1體積水約溶解1體積二氧化碳，所得溶液的PH約為5.6，PH越小，二氧化碳在水中溶解越多。

【提出問題】二氧化碳能不能用排水法收集？

【設計實驗】

實驗一：在通常狀況下，測定二氧化碳溶于水所得溶液的PH，判斷二氧化碳在水中溶解的體積，如圖：

（1）甲裝置中反應的化學方程式______________________。

（2）檢查甲裝置氣密性的方法是______________________。

（3）實驗時，需先將甲裝置中的空氣排盡。其操作是打開止水夾K1，關閉止水夾K2，

打開活塞，滴加稀鹽酸至空氣排盡。檢驗空氣排盡的方法是_______________。

（4）關閉K1，打開K2、K3、K4，待丙裝置中收集半瓶氣體時，關閉K2、K3、K4，充分振蕩丙裝置，分別測得丙、丁瓶裝置中溶液的PH為5.5和6.5。分析可知，溶解的二氧化碳體積丙裝置中___________（填“大于”或“等于”或“小于”）丁裝置中。實驗中，乙裝置的作用是___________________。

實驗二：用二氧化碳數字傳感器測得收集的氣體中二氧化碳體積分數。如圖是收集的氣體中二氧化碳體積分數隨時間變化的關系圖，從圖中能得到哪些信息：

_____________________，_________________。

【結論反思】由實驗一、二分析，改進實驗裝置，二氧化碳能用排水法收集。能降低二氧化碳在水中溶解性的措施_____________（寫一條即可）。

Answer 1

【答案】 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ 先在K1導管口處連接另一長導管，把長導管一端放入水中，關閉活塞，再雙手緊握容器外壁，若導管口有氣泡冒出，則裝置不漏氣或先在K1導管口處連接一注射器，關閉活塞，將注射器活塞向外拉再松開手，若注射器活塞回位，則裝置氣密性良好。（其他合理答案均可，但要有可操作性） 用一根燃著的木條放在K1導管口處，若木條熄滅說明空氣排盡 大于 吸收二氧化碳中混有的氯化氫氣體 收集二氧化碳無論是排水法還是向上排空氣法，都得不到100%純凈的二氧化碳 收集二氧化碳排水法比向上排空氣法要純 升高水的溫度或使用熱水收集

【解析】實驗一、（1）碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣和水和二氧化碳，配平即可，化學方程式為：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

（2）根據甲裝置的特點，檢查甲裝置氣密性，可以先在K1導管口處連接另一長導管，把長導管一端放入水中，關閉活塞，再雙手緊握容器外壁，若導管口有氣泡冒出，則裝置不漏氣或先在K1導管口處連接一注射器，關閉活塞，將注射器活塞向外拉再松開手，若注射器活塞回位，則裝置氣密性良好。（其他合理答案均可，但要有可操作性）

（3）檢驗空氣已排盡的方法是將燃著的木條放在K1導管口處，若木條熄滅則空氣已經排盡。

（4）由于二氧化碳溶于水，與水反應生成碳酸，由丙、丁瓶裝置中溶液的pH為5.5和6.5可知：在丙裝置中所溶解二氧化碳的體積大于丁裝置中溶液的總體積；實驗中，乙裝置的作用是吸收二氧化碳中的HCl氣體，若沒有乙裝置，則測出的溶液pH會偏小，因為氯化氫氣體溶于水是鹽酸，酸性比較強。

實驗二、由圖可知，收集二氧化碳無論是排水法還是向上排空氣法，都得不到100%純凈的二氧化碳，排水法收集的純度更高；

【結論反思】由實驗一、二分析，我認為二氧化碳能用排水法收集，能減少二氧化碳在水中溶解度的措施是：升溫或加酸或事先制成二氧化碳的飽和溶液。