5.2 二氧化碳的实验室制法（拓展培优）-2024-2025学年九年级化学上册课后培优分级练（沪教版2024）

5.2 二氧化碳的实验室制法 一、科学探究题 1．运用化学知识，开展科学探究。 【探究一】海洋封存是实现“碳中和”的途径之一，其原理是利用在水等溶剂中的溶解性来吸收，某小组开展如下探究。 (1)活动一：在水和食盐水（模拟海水）中的溶解情况 相同条件下，该小组分别用排水法、排食盐水法收集（如图1），待收集后，移出导管，每隔一段时间观察并记录量筒内体积。重复实验，所测数据平均值如下表： 时间/h 0 0.5 6 12 24 48 排水法时体积/mL 100 98.5 85.5 77 66 59 排食盐水时体积/mL 100 99 93 90.5 89 88 由上表数据分析： a．能用排水法收集的理由是 。 b．相同条件下，等体积水和食盐水吸收更多的是 （填“水”或“食盐水”）。 (2)活动二：探究植物油隔离对在水中溶解情况的影响 设计并完成以下对照实验：用两个量筒分别收集倒置于水槽中，向其中一个量筒内注入少量植物油，使与水被植物油隔开（与植物油不反应），测得量筒内体积随时间变化曲线如图2。分析该图可得出的结论是 。 (3)活动三：深度探究“活动二”中的溶解情况 ①用图3表示无植物油隔离时，量筒内气体中存在的分子的微观示意图。请参照图3的表示方式，在图4方框中画出有植物油隔离时，量筒内植物油和水中存在的分子的微观示意图 （也可以画在横线上，植物油分子用表示）。 ②为检验有植物油隔离时是否会进入水中，请设计实验方案： 。 2．如图是某饮料的配料表，在学习完“二氧化碳的性质”后，某学习小组的同学对该饮料中逸出的气体产生了兴趣，进行了如下探究。 【提出问题】打开瓶盖，逸出的是什么气体？ 【作出猜想】该气体可能是二氧化碳。 【查阅资料】酸能使紫色石蕊溶液变红，柠檬酸是一种常见的酸。 【实验探究】 (1)甲同学：取适量澄清石灰水于小烧杯中，用注射器抽取饮料瓶中气体注入澄清石灰水中。观察到 ，从而得出瓶中逸出的气体的确是二氧化碳，写出发生反应的化学方程式 。 (2)乙同学：将一支燃着的小木条放在打开的饮料瓶瓶口，观察到小木条熄灭，也得出了相同的结论。学习小组中的其他同学立即否定了乙同学的方案，原因是 。 (3)丙同学：取适量该饮料于试管中，滴加紫色石蕊溶液，发现紫色石蕊溶液变成了红色，也可以说明逸出的气体是二氧化碳。同学们认为丙同学的设计不合理，理由是 ，你的改进方案是： 。 【得出结论】该饮料中逸出的气体是二氧化碳。 【反思评价】 (4)同学们经过讨论明白了该饮料中会逸出二氧化碳的原因是：①碳酸分解；② 。 3．助力“碳中和”，二氧化碳的性质、捕集与资源化利用是重要研究课题。 Ⅰ.验证二氧化碳有关性质。 步骤①：按如图连接好装置，向外拉动任一注射器的活塞，一段时间后松开手。 步骤②：两注射器中各吸入50mL澄清石灰水、50mL稀盐酸，再从中间瓶口通入CO2气体将瓶装满，最后塞上带压强传感器的橡胶塞。 步骤③：通过打开或关闭弹簧夹1和弹簧夹2，先后将注射器a和注射器b中液体全部注入三颈瓶中，充分反应直至压强不再改变为止。 步骤④：打开两个弹簧夹，将两个注射器的活塞都拉回原位，再关闭两个弹簧夹，继续测量压强变化。装置内压强的变化如图所示。 (1)实验步骤①的目的是 。 (2)在步骤②中检验三颈烧瓶中已充满CO2的方法是 。 (3)步骤③中，为缩短bd段实验时间，可采取的操作是 。de段压强迅速增大的原因可以用化学方程式表示为 。 (4)步骤④，最终装置内压强低于起始值的可能原因___________(填字母序号)。 A．装置漏气 B．水吸收了部分CO2 C．部分CO2与石灰水反应 Ⅱ.CO2的捕集 (5)一种捕集CO2的反应原理如图所示。写出反应②的化学方程式 。 Ⅲ.CO2的催化重整 (6)CH4与CO2在催化剂作用下可得到合成气(CO和H2)，实现资源化利用。反应过程中催化剂表面还同时存在积碳反应和消碳反应，原理如图所示。 ①消碳反应的产物“”是 。 ②为了减少催化剂表面积碳，从调节反应物用量的角度分析，可采取的措施是 。 ③其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图所示。温度低于600℃，催化剂表面积碳量增加的原因可能是 。 4．某兴趣小组在学习了二氧化碳的有关知识后，以二氧化碳的制取为课题展开了项目式探究： 【项目一】探究二氧化碳的制取原理 (1)能利用碳的燃烧获得较纯净的二氧化碳吗？ ①描述木炭在氧气中燃烧的现象： 。 ②能用此法收集一瓶较纯净的二氧化碳吗？写出你的分析： 。 (2)能利用稀盐酸、稀硫酸和石灰石（主要成分）、碳酸钠的组合制二氧化碳吗？ 选择药品，小明对三组药品进行了实验研究，实验记录如下 组别 药品 实验现象 ① 块状石灰石和稀盐酸 产生气泡速率适中 ② 块状石灰石和稀硫酸 产生气泡速率缓慢并逐渐停止 ③ 碳酸钙粉末和稀盐酸 产生气泡速率很快 从制取和收集的角度分析，一般选择第 组药品，该组药品发生反应的化学方程式为 ；不选择第③组药品的原因是 。 【项目二】探究了二氧化碳气体的收集方法 (3)不能用排水法收集，理由是 。 (4)排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照 小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶（集气瓶容积相同）气体，记录所需时间，如表所示。 1 2 3 4 排水法 排空气法 综合上述实验，请你对的两种收集方法做出评价： 。 (5)为进一步验证排水实验的可行性，利用图1装置，选择合适的盐酸与块状石灰石反应，利用浓度传感器，测得不同时间排出的浓度如图2所示。 ①图1中水槽内倒置漏斗的作用是 。 ②图2中浓度先逐渐增加后稳定不变的可能原因是 。 ③实验结束后，图1中碳酸钙与稀盐酸反应后锥形瓶中的水溶液中除了生成的氯化钙外还有没有稀盐酸？请设计实验证明你的猜想(写出实验方法、现象和结论)： 。 5．二氧化碳是人类无法离开的物质。 (1)I、实验室可以用块状的石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，反应的符号表达式为 。二氧化碳的密度比空气大，可以用向上排空气法收集，但二氧化碳能用排水法收集吗？查阅资料：通常状况下，1体积水约溶解1体积二氧化碳。 实验探究：以下是某化学实验小组探究在水中的溶解情况。该小组用排水法收集，待收集后，移出导管。每隔一段时间观察并记录量筒内体积。所测数据如下表。 时间/h 0 0.5 6 12 24 48 排水法时体积/mL 100 98.5 85.5 77 66 59 (2)排水法收集一瓶气体的时间一般不超过两分钟，以收集100mL二氧化碳为例，用上表数据回答：能用排水法收集的理由是 。 Ⅱ、某兴趣小组同学设计实验验证人体呼吸作用产生二氧化碳。 初始实验：如图1所示，甲同学通过导管向澄清石灰水中吹气，观察到澄清石灰水变浑浊，于是得出结论：人体呼吸作用产生二氧化碳。 (3)澄清石灰水变浑浊的化学反应方程式为 。 (4)同学们认为图1实验不足以得出正确结论，原因是 。 (5)改进实验：同学们改进实验装置如图2所示。检验气密性良好后，在两个锥形瓶中装入等浓度等体积、足量的澄清石灰水，乙同学对着呼吸后匀速的吸气和呼气，当他呼气时，A，B两个止水夹的开闭情况是 ，一段时间后的现象 ，证明人的呼吸作用产生二氧化碳 (6)数字化实验：同学们又进行如图3所示实验，把氧气浓度、二氧化碳浓度和湿度传感器探头放入有少量空气的保鲜袋中，打开仪器开始采集数据，然后向袋内呼出气体。采集的数据如图4所示，纵坐标为某一气体体积分数（%），横坐标为时间（s）。 150s后实验中没有进行数据采集的其余气体的体积分数为 ，该气体主要成分为 ，能说明人体呼吸作用产生二氧化碳的曲线是 。60s后Y曲线略有下降的原因可能是 。 6．某化学兴趣小组做探究氧气、二氧化碳的制取和性质实验，请你根据要求完成探究。 【探究1】实验室里现有氯酸钾、二氧化锰、石灰石、稀盐酸和稀硫酸以及下列装置，回答问题。 (1)仪器a的名称是 。 (2)选用上述药品制取氧气时，应选择的发生装置为 （填字母），实验室制取并收集CO2可用装置BC，检验CO2集满的方法是 ，则CO2已集满。 (3)用B装置制取气体并能随时停止反应，上部与下部对接应选 （填“b”、“c”）。 【探究2】利用如图装置对二氧化碳的性质进行以下探究。（夹持装置已省略） 已知：浓硫酸有吸水性。 (4)检查装置的气密性后，打开K1，关闭K2，往E中加入药品。一段时间后观察到③处纸花先变红，①处纸花后变红，②处纸花不变色，说明二氧化碳的化学性质有 （填字母）。 a、能溶于水 b、能与水反应 c、二氧化碳密度大于空气 (5)当关闭K1打开K2时，同学们发现F中澄清石灰水不变浑浊。他们对此现象产生了好奇。 【猜想假设】猜想①：石灰水已变质；猜想②：制得的气体中无二氧化碳：猜想③： 。 【实验验证】 i. 同学们为验证假设是否成立。他们将适量的原试剂瓶中的澄清石灰水倒入小试管中，然 后 （填写实验操作过程），他们根据实验现象确认了石灰水未变质。他们接着探究，通过实验又否定了猜想②。 ii.同学们继续设计了如图1实验来探究猜想③： ①如图1，加入B装置后，C中澄清石灰水变浑浊。同学们通过实验确定了澄清石灰水未变浑浊的原因是二氧化碳中含有氯化氢气体，故猜想③正确。请用化学反应方程式解释将制得的气体通入澄清石灰水后，石灰水不变浑浊的原因 。 ②B装置的作用是 ，实验后向B中滴入石蕊溶液，可看到的现象是 ，写出B中主要溶质的化学式： 。 7．某兴趣小组围绕开展系列探究性学习活动，请你一起参与。 探究活动1：探究二氧化碳在水中溶解能力 【查阅资料】通常情况下，1L水约能溶解1L二氧化碳。 【提出问题】在实验室条件下，1L水究竟能溶解多少体积的二氧化碳呢？ 【实验准备】 (1)将放置在空气中一段时间的蒸馏水煮沸后，置于细口瓶中，立刻盖上瓶塞，冷却至室温，备用。将蒸馏水煮沸的目的是 ，立刻盖上瓶塞后再冷却的原因是 。 【进行实验】 用图1装置进行实验，并记录数据。 (2)交替推动2支注射器活塞，反复多次至体积不再减少为止。反复交替推动注射器活塞的作用是 。 记录数据：（20℃时，106.07KPa） 实验编号 注射器1 注射器2 充分混合后，气、液总体积 实验1 10mL空气 10mL备用的蒸馏水 19.8mL 实验2 10mL新制二氧化碳 10mL备用的蒸馏水 13mL 【实验结论】 (3)20℃时，106.07KPa时，1L水最多能溶解 （填体积数）二氧化碳。 探究活动2：探究是否可用排水集气法收集到 【实验步骤】 按图2组装好仪器。 (4)用压强传感器自带的注射器通过活塞A向三颈烧瓶注入50mL空气，并一直压住注射器，若压强传感器的读数 ，证明装置气密性良好。 (5)打开活塞A和止水夹B，将注射器中的稀盐酸迅速注入仪器C中，反应一段时间后，常用 放在A处进行验满，收集满后迅速关闭活塞A，并用止水夹夹住导气管B处。 用压强传感器自带的注射器通过活塞A向三颈烧瓶中注入，观察两分钟之内体系的压强变化如图3所示。 【分析与结论】 (6)图2中30s后体系的压强瞬间增大的原因是 。 (7)图2中30s到100s之间压强逐渐减小的原因是 （用化学方程式解释）。 (8)经测算，消耗的量约为收集到的总量的0.53%，因此排水集气法 （填“可以”或“不可以”）收集到气体。 探究活动3：验证的性质 (9)实验中，塑料瓶内观察到 ，可说明二氧化碳与水反应。 (10)观察到短蜡烛熄灭后，关闭K，片刻后长蜡烛熄灭，由此得到的结论是 。 (11)实验后向去顶部塑料瓶注入少量澄清石灰水，振荡，观察到石灰水变浑浊，此现象 （填“能”或“不能”）证明蜡烛燃烧生成二氧化碳，请说明理由： 。 8．某化学兴趣小组在实验室探究二氧化碳气体的制备和性质。 【实验一】 探究制取CO2药品。取等质量的大理石加入等量的酸中(杂质不与酸反应)。 实验编号 药品 实验现象 Ⅰ 大理石粉末、稀盐酸 产生气泡，反应速率很快 Ⅱ 块状大理石、稀硫酸 产生气泡，反应速率慢并逐渐停止 Ⅲ 块状大理石、稀盐酸 产生气泡，反应速率适中 (1)通过实验确定Ⅲ组的药品最适合用于实验室制取CO2，理由是 。 【实验二】 探究CO2的收集方法。 (2)如图分别用向上排空气法和排水法收集CO2，装置Ⅰ中验满的方法是 。装置II中集气瓶口冒出大气泡则已集满。 通过压强传感器测定不同方法收集得到的CO2纯度，获得数据如表。 实验 装置1 装置2 CO2纯度 69.5% 91.1% (3)通过以上实验，你对向上排空气法和排水法收集CO2的新认识是 。 【实验三】 探究CO2的性质。 (4)如图所示实验，①④为湿润的紫色石蕊试纸，②③为干燥的紫色石蕊试纸，用铜丝固定。通入CO2后，紫色石蕊试纸最先变红的是 (填序号)。 (5)该实验说明二氧化碳的化学性质是 。 (6)通入的CO2必须干燥，有同学提出可以用CaO作干燥剂，除去CO2中混有的水蒸气，你是否同意这个方案，请说明理由 。 9．某化学兴趣小组对贝壳与盐酸发生的反应及生成气体的性质进行探究。 [查阅资料]① 贝壳主要成分为碳酸钙，贝壳中的其它杂质对实验影响可以忽略不计。 ② 浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体。 [设计实验] 实验一：选择药品 分别取等质量颗粒状和粉末状的贝壳样品与等体积、等浓度的稀盐酸在如图的三颈烧瓶中反应，采集数据，形成如图甲和图乙的图像。 (1) 根据图甲对比分析，曲线 （填“① ”或“② ”）表示粉末状贝壳与稀盐酸反应。 (2)根据图乙分析，贝壳与盐酸反应 （填“放出”或“吸收”）热量。 (3)影响实验测定准确性的原因:一是水蒸气含量增加：二是 。 (4)向盛有贝壳样品的试管中加入足量的稀盐酸，完全反应后共收集到4.4g二氧化碳气体，试计算反应消耗的贝壳样品中碳酸钙的质量 ； 实验二：探究性质 将生成的二氧化碳经过除杂后进行以下探究 [初步探究] 如图所示，取2支医用注射器分别抽取10mLCO2和蒸馏水，用胶管连接，交替推动2支注射器的活塞，反复多次至体积不再减少为止。充分混合后，气、液总体积约为12mL。 (5)由实验可知：在实验室条件下，1体积水最多能溶解 体积的CO2。 (6)实验中反复交替推动注射器活塞的作用是 。 [深入探究] 小组同学利用图1装置测量了反应前后圆底烧瓶内压强的变化。 步骤1：某同学检验了图1装置的气密性，得到图2图像，说明装置气密性良好。 步骤2：两瓶250mL的烧瓶内收集满CO2气体，注射器内各装有85mL的水和澄清石灰水，连接好装置和压强传感器。打开活塞1和2，同时迅速将注射器内液体全部注入各自烧瓶中，关闭活塞1，一段时间后，同时振荡烧瓶。观察传感器定量实时地传回烧瓶内气压变化形成的图像情况如图3。 (7)图3表示注入的是澄清石灰水的是曲线 （填“I”或“II”）。发生反应的化学方程式为 。 (8)如图4是注入澄清石灰水后最终瓶中气体的微观示意图（忽略水的挥发，两活塞关闭状态），则下列符合注入水后瓶中情况的是_____。 A． B． C． D． 10．某兴趣小组在学习了二氧化碳制取的研究课题时，探究了二氧化碳气体的收集方法。 【提出问题】二氧化碳能不能用排水法收集？ 【作出猜想】 (1)Ⅰ.不能用排水法收集，理由是 。 Ⅱ.能够用排水法收集。 【查阅资料】 Ⅰ.CO2不与碳酸氢钠反应，且难溶于饱和的碳酸氢钠溶液。 Ⅱ.CO2能与氢氧化钠发生反应(氢氧化钠溶液与石灰水性质相似)。 【实验设计与操作】 步骤一：小组同学用图1所示装置进行CO2气体的制取，在相同条件下，用如下3种方法，分别在三个规格相同的锥形瓶中收集产生的CO2气体。 方法①：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用排水法收集CO2备用，并记录从收集到集满一瓶CO2所需的时间t； 方法②：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，采取与方法①相同时间t，用向上排空气法收集一瓶CO2备用； 方法③：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用向上排空气法收集，将燃着木条放在瓶口验满后，立即盖上玻璃片备用。 (2)当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，再开始收集气体的原因是 。 步骤二：将装有50mL5%的氢氧化钠溶液的注射器与压强传感器密封连接，再插入已经收集好CO2气体的锥形瓶中(如图2所示)。将注射器的氢氧化钠溶液注入锥形瓶中，观察瓶内压强变化情况。 【实验分析与结论】 (3)用压强传感器测得密闭容器内压强随时间的变化关系如图3所示。根据实验结果可知，猜想 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)成立。 (4)用燃着的木条验满CO2的方法 (填“可靠”或“不可靠”)。从收集的气体纯度考虑，方法 (填“①”“②”或“③”)更好。 步骤三：小组同学进一步实验，比较两种收集方法收集等体积气体所需时间及纯度情况。 (5)小组同学用氧气传感器分别测定排空气法和排水法收集的等体积两瓶CO2气体中氧气的体积分数(数据如图4)，则用排水法收集的气体中CO2体积分数约为 。 (6)排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照。小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶(集气瓶容积相同)CO2气体，记录所需时间，如表所示。 1 2 3 4 排水法 35″ 43″ 43″ 43″ 排空气法 1'57″ 1'15″ 1'4″ 1'12″ 综合上述实验，请你对CO2的两种收集方法做出评价： 。 (7)实验结束后，图1中碳酸钙与稀盐酸反应后锥形瓶中的水溶液中除了生成的氯化钙外还有没有稀盐酸？请设计实验证明你的猜想(写出实验方法、现象和结论)： 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.2 二氧化碳的实验室制法 一、科学探究题 1．运用化学知识，开展科学探究。 【探究一】海洋封存是实现“碳中和”的途径之一，其原理是利用在水等溶剂中的溶解性来吸收，某小组开展如下探究。 (1)活动一：在水和食盐水（模拟海水）中的溶解情况 相同条件下，该小组分别用排水法、排食盐水法收集（如图1），待收集后，移出导管，每隔一段时间观察并记录量筒内体积。重复实验，所测数据平均值如下表： 时间/h 0 0.5 6 12 24 48 排水法时体积/mL 100 98.5 85.5 77 66 59 排食盐水时体积/mL 100 99 93 90.5 89 88 由上表数据分析： a．能用排水法收集的理由是 。 b．相同条件下，等体积水和食盐水吸收更多的是 （填“水”或“食盐水”）。 (2)活动二：探究植物油隔离对在水中溶解情况的影响 设计并完成以下对照实验：用两个量筒分别收集倒置于水槽中，向其中一个量筒内注入少量植物油，使与水被植物油隔开（与植物油不反应），测得量筒内体积随时间变化曲线如图2。分析该图可得出的结论是 。 (3)活动三：深度探究“活动二”中的溶解情况 ①用图3表示无植物油隔离时，量筒内气体中存在的分子的微观示意图。请参照图3的表示方式，在图4方框中画出有植物油隔离时，量筒内植物油和水中存在的分子的微观示意图 （也可以画在横线上，植物油分子用表示）。 ②为检验有植物油隔离时是否会进入水中，请设计实验方案： 。 【答案】(1) 二氧化碳溶于水的速度远小于二氧化碳产生的速度 水 (2)有植物油隔离的情况下，可以减少二氧化碳在水中的溶解 (3) 取少量量筒中的水，滴入紫色石蕊溶液，若溶液变红，证明有植物油隔离时，二氧化碳会进入水中，若无现象，则证明有植物油隔离时，二氧化碳不会进入水中（合理即可） 【详解】（1）a．根据表格数据分析可知，二氧化碳溶于水的速度远小于二氧化碳产生的速度，所以能用排水法收集CO2。故填：二氧化碳溶于水的速度远小于二氧化碳产生的速度。 b．根据表格数据分析可知，相同条件下，等体积水和食盐水吸收CO2更多的是水。故填：水。 （2）根据图2 分析可知，有植物油隔离的情况下，可以减少二氧化碳在水中的溶解。 （3）①根据图3可得：。 ②由于二氧化碳进入水中，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使紫色石蕊溶液变红，所以设计实验方案如下：取少量量筒中的水，滴入紫色石蕊溶液，若溶液变红，证明有植物油隔离时，二氧化碳会进入水中，若无现象，则证明有植物油隔离时，二氧化碳不会进入水中。故填：取少量量筒中的水，滴入紫色石蕊溶液，若溶液变红，证明有植物油隔离时，二氧化碳会进入水中，若无现象，则证明有植物油隔离时，二氧化碳不会进入水中。 2．如图是某饮料的配料表，在学习完“二氧化碳的性质”后，某学习小组的同学对该饮料中逸出的气体产生了兴趣，进行了如下探究。 【提出问题】打开瓶盖，逸出的是什么气体？ 【作出猜想】该气体可能是二氧化碳。 【查阅资料】酸能使紫色石蕊溶液变红，柠檬酸是一种常见的酸。 【实验探究】 (1)甲同学：取适量澄清石灰水于小烧杯中，用注射器抽取饮料瓶中气体注入澄清石灰水中。观察到 ，从而得出瓶中逸出的气体的确是二氧化碳，写出发生反应的化学方程式 。 (2)乙同学：将一支燃着的小木条放在打开的饮料瓶瓶口，观察到小木条熄灭，也得出了相同的结论。学习小组中的其他同学立即否定了乙同学的方案，原因是 。 (3)丙同学：取适量该饮料于试管中，滴加紫色石蕊溶液，发现紫色石蕊溶液变成了红色，也可以说明逸出的气体是二氧化碳。同学们认为丙同学的设计不合理，理由是 ，你的改进方案是： 。 【得出结论】该饮料中逸出的气体是二氧化碳。 【反思评价】 (4)同学们经过讨论明白了该饮料中会逸出二氧化碳的原因是：①碳酸分解；② 。 【答案】(1) 澄清石灰水变浑浊 CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O (2)能使燃着的木条熄灭的气体不一定是CO2，也可能是N2(合理即可) (3) 饮料中的柠檬酸也能使石蕊变红 用注射器抽取饮料瓶中的气体注入石蕊溶液中 (4)H2CO3=H2O＋CO2↑ 【详解】（1）甲同学将气体通入澄清的石灰水中，如果观察到澄清石灰水变浑浊，则说明逸出的气体是二氧化碳；二氧化碳和澄清的石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O； （2）由于不支持燃烧的气体的种类很多，如氮气、二氧化碳等所以，小组的同学立即否定了乙同学的方案； （3）丙同学的实验设计是利用了“二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊溶液变红色”这一原理，直接取汽水是不合理的，因为在饮料中还含有柠檬酸等酸性物质，也能使紫色石蕊溶液变红；改进方法应避免饮料中的柠檬酸等酸性物质的干扰，可将逸出的气体通入紫色石蕊溶液的试管中，观察颜色的变化； （4）碳酸分解生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：H2CO3=H2O＋CO2↑。 3．助力“碳中和”，二氧化碳的性质、捕集与资源化利用是重要研究课题。 Ⅰ.验证二氧化碳有关性质。 步骤①：按如图连接好装置，向外拉动任一注射器的活塞，一段时间后松开手。 步骤②：两注射器中各吸入50mL澄清石灰水、50mL稀盐酸，再从中间瓶口通入CO2气体将瓶装满，最后塞上带压强传感器的橡胶塞。 步骤③：通过打开或关闭弹簧夹1和弹簧夹2，先后将注射器a和注射器b中液体全部注入三颈瓶中，充分反应直至压强不再改变为止。 步骤④：打开两个弹簧夹，将两个注射器的活塞都拉回原位，再关闭两个弹簧夹，继续测量压强变化。装置内压强的变化如图所示。 (1)实验步骤①的目的是 。 (2)在步骤②中检验三颈烧瓶中已充满CO2的方法是 。 (3)步骤③中，为缩短bd段实验时间，可采取的操作是 。de段压强迅速增大的原因可以用化学方程式表示为 。 (4)步骤④，最终装置内压强低于起始值的可能原因___________(填字母序号)。 A．装置漏气 B．水吸收了部分CO2 C．部分CO2与石灰水反应 Ⅱ.CO2的捕集 (5)一种捕集CO2的反应原理如图所示。写出反应②的化学方程式 。 Ⅲ.CO2的催化重整 (6)CH4与CO2在催化剂作用下可得到合成气(CO和H2)，实现资源化利用。反应过程中催化剂表面还同时存在积碳反应和消碳反应，原理如图所示。 ①消碳反应的产物“”是 。 ②为了减少催化剂表面积碳，从调节反应物用量的角度分析，可采取的措施是 。 ③其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图所示。温度低于600℃，催化剂表面积碳量增加的原因可能是 。 【答案】(1)检查装置的气密性 (2)将燃着的木条放在中间瓶口，木条熄灭，则说明已收集满 (3) 振荡三颈烧瓶 (4)B (5) (6) 一氧化碳/CO 增大二氧化碳的浓度 温度低于600℃时，消碳反应速率比积碳反应速率慢 【详解】（1）拉动任一注射器的活塞，若装置气密性良好，则装置中的压强减小，松手后，活塞会回到原处，所以该步骤的目的为检查装置气密性； （2）二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，验满时，将带燃着的木条放在中间瓶口，若木条熄灭，则说明二氧化碳已收集满； （3）bc段压强减小，说明此时三颈烧瓶中二氧化碳被吸收，所以此时加入的是澄清石灰水，二氧化碳能和澄清石灰水反应生成碳酸钙和水，若要加快反应速率，可以振荡三颈烧瓶，增大二氧化碳与澄清石灰水的接触，从而增大反应速率； de段压强迅速增大，说明此时有大量二氧化碳生成，所以此时是向三颈烧瓶中加入了稀盐酸，稀盐酸能与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应方程式为：； （4）二氧化碳能溶于水，并与水反应，使装置中气体减少，压强减小，故选择B； （5）反应②是甲烷和碳酸钙在催化剂的作用下反应生成氧化钙、一氧化碳和氢气，反应方程式为：； （6） 根据反应的原理图可知，表示碳原子，表示的是氧原子，所以表示的是一氧化碳，化学式为：CO； 根据反应原理图，积碳反应能生成积碳，消碳反应能将积碳反应中生成的积碳消耗，若想减少催化剂表面的积碳，可以增大二氧化碳的浓度，来增大消碳反应的速率，从而减少催化剂表面的积碳； 其他条件不变时，当温度低于600℃时，催化剂表面的积碳量增加，当温度超过600℃时，积碳量减少；可能的原因是温度低于600℃时，消碳反应速率较慢，所以积碳量增加，当温度超过600℃时，消碳反应速率增大，积碳量减少。 4．某兴趣小组在学习了二氧化碳的有关知识后，以二氧化碳的制取为课题展开了项目式探究： 【项目一】探究二氧化碳的制取原理 (1)能利用碳的燃烧获得较纯净的二氧化碳吗？ ①描述木炭在氧气中燃烧的现象： 。 ②能用此法收集一瓶较纯净的二氧化碳吗？写出你的分析： 。 (2)能利用稀盐酸、稀硫酸和石灰石（主要成分）、碳酸钠的组合制二氧化碳吗？ 选择药品，小明对三组药品进行了实验研究，实验记录如下 组别 药品 实验现象 ① 块状石灰石和稀盐酸 产生气泡速率适中 ② 块状石灰石和稀硫酸 产生气泡速率缓慢并逐渐停止 ③ 碳酸钙粉末和稀盐酸 产生气泡速率很快 从制取和收集的角度分析，一般选择第 组药品，该组药品发生反应的化学方程式为 ；不选择第③组药品的原因是 。 【项目二】探究了二氧化碳气体的收集方法 (3)不能用排水法收集，理由是 。 (4)排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照 小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶（集气瓶容积相同）气体，记录所需时间，如表所示。 1 2 3 4 排水法 排空气法 综合上述实验，请你对的两种收集方法做出评价： 。 (5)为进一步验证排水实验的可行性，利用图1装置，选择合适的盐酸与块状石灰石反应，利用浓度传感器，测得不同时间排出的浓度如图2所示。 ①图1中水槽内倒置漏斗的作用是 。 ②图2中浓度先逐渐增加后稳定不变的可能原因是 。 ③实验结束后，图1中碳酸钙与稀盐酸反应后锥形瓶中的水溶液中除了生成的氯化钙外还有没有稀盐酸？请设计实验证明你的猜想(写出实验方法、现象和结论)： 。 【答案】(1) 木炭剧烈燃烧、放出热量、发白光，生成一种使澄清石灰水变浑浊的气体 不能，不便于收集反应产生的二氧化碳，也不便于除去瓶中的其他气体 (2) ① CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 反应速率太快 (3)二氧化碳能溶于水且与水反应 (4)排水法比排空气法收集的气体纯度高，且收集时间短 (5) 增大二氧化碳与水的接触面积 二氧化碳在水中达到了饱和状态 有，取少量反应后的溶液于试管中，向试管中滴加少量的紫色石蕊溶液，若溶液变红，证明反应后的水溶液中还有稀盐酸 【详解】（1）①木炭在氧气中燃烧，放出热量、发白光，生成一种使澄清石灰水变浑浊的气体； ②由于不便于收集反应产生的二氧化碳，也不便于除去瓶中的其他气体，所以不能用此法收集一瓶较纯净的二氧化碳； （2）实验室常采用块状石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，所以一般选择第①组药品；石灰石中的碳酸钙能与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；由于碳酸钙粉末和稀盐酸反应速率很快，不利于收集二氧化碳，则不选第③组药品； （3）二氧化碳能溶于水且与水反应，则不能用排水法收集 （4）由表中数据可知，排水法比排空气法收集的气体纯度高，且收集时间短； （5） ①水槽内倒置漏斗，可增大二氧化碳和水的接触面积； ②二氧化碳浓度后来稳定不变，是因为二氧化碳在水中达到了饱和状态； ③图1中碳酸钙与稀盐酸反应后锥形瓶中的水溶液中除了生成的氯化钙外，可能还有稀盐酸，取少量反应后的溶液于试管中，向试管中滴加少量的紫色石蕊溶液，若溶液变红，证明反应后的水溶液中还有稀盐酸。 5．二氧化碳是人类无法离开的物质。 (1)I、实验室可以用块状的石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，反应的符号表达式为 。二氧化碳的密度比空气大，可以用向上排空气法收集，但二氧化碳能用排水法收集吗？查阅资料：通常状况下，1体积水约溶解1体积二氧化碳。 实验探究：以下是某化学实验小组探究在水中的溶解情况。该小组用排水法收集，待收集后，移出导管。每隔一段时间观察并记录量筒内体积。所测数据如下表。 时间/h 0 0.5 6 12 24 48 排水法时体积/mL 100 98.5 85.5 77 66 59 (2)排水法收集一瓶气体的时间一般不超过两分钟，以收集100mL二氧化碳为例，用上表数据回答：能用排水法收集的理由是 。 Ⅱ、某兴趣小组同学设计实验验证人体呼吸作用产生二氧化碳。 初始实验：如图1所示，甲同学通过导管向澄清石灰水中吹气，观察到澄清石灰水变浑浊，于是得出结论：人体呼吸作用产生二氧化碳。 (3)澄清石灰水变浑浊的化学反应方程式为 。 (4)同学们认为图1实验不足以得出正确结论，原因是 。 (5)改进实验：同学们改进实验装置如图2所示。检验气密性良好后，在两个锥形瓶中装入等浓度等体积、足量的澄清石灰水，乙同学对着呼吸后匀速的吸气和呼气，当他呼气时，A，B两个止水夹的开闭情况是 ，一段时间后的现象 ，证明人的呼吸作用产生二氧化碳 (6)数字化实验：同学们又进行如图3所示实验，把氧气浓度、二氧化碳浓度和湿度传感器探头放入有少量空气的保鲜袋中，打开仪器开始采集数据，然后向袋内呼出气体。采集的数据如图4所示，纵坐标为某一气体体积分数（%），横坐标为时间（s）。 150s后实验中没有进行数据采集的其余气体的体积分数为 ，该气体主要成分为 ，能说明人体呼吸作用产生二氧化碳的曲线是 。60s后Y曲线略有下降的原因可能是 。 【答案】(1) (2)两分钟溶解在水的二氧化碳体积很小 (3) (4)不能确定呼出气体中的二氧化碳是原空气中的二氧化碳还是呼吸作用生成的二氧化碳 (5) A关闭、B打开 图2右边锥形瓶中澄清石灰水变浑浊 (6) 76.86% 氮气/N2 X 部分水蒸气冷凝成水 【详解】（1）实验室可以用块状的石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，石灰石主要成分是碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳气体，该反应符号表达式：。 （2）排水法收集一瓶气体的时间一般不超过两分钟，以收集100mL二氧化碳为例，0.5h内，100mL二氧化碳气体还剩余98.5mL，能用排水法收集的理由是两分钟溶解在水的二氧化碳体积很小。 （3）澄清石灰水变浑浊是指二氧化碳与氢氧化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和水，该反应化学方程式：。 （4）空气的成分按体积分数计算，氮气约占78%，氧气占21%，稀有气体占0.94%，二氧化碳占0.03%，其他占0.03%。空气中含有一定量的二氧化碳，所以不能确定呼出气体中的二氧化碳是原空气中的二氧化碳还是呼吸作用生成的二氧化碳。 （5）检验气密性良好后，在两个锥形瓶中装入等浓度等体积、足量的澄清石灰水，乙同学对着呼吸后匀速的吸气和呼气，当他吸气时，A打开，可以除去空气中的二氧化碳气体，B关闭；当他呼气时，A，B两个止水夹的开闭情况是A关闭，B打开，一段时间后的现象图2右边锥形瓶中澄清石灰水变浑浊，证明人的呼吸作用产生二氧化碳。 （6）把氧气浓度、二氧化碳浓度和湿度传感器探头放入有少量空气的保鲜袋中，打开仪器开始采集数据，然后向袋内呼出气体，X气体浓度逐渐增大，则X气体是二氧化碳气体，Y气体浓度先增大后减小，则Y气体是水蒸气，Z气体浓度减小，则Z气体是氧气，150s后实验中没有进行数据采集的其余气体的体积分数=1-3.67%-2.3%-17.17%=76.86%，该气体主要成分为氮气，能说明人体呼吸作用产生二氧化碳的曲线是X。Y是水蒸气，60s后Y曲线略有下降的原因可能是部分水蒸气冷凝成水。 6．某化学兴趣小组做探究氧气、二氧化碳的制取和性质实验，请你根据要求完成探究。 【探究1】实验室里现有氯酸钾、二氧化锰、石灰石、稀盐酸和稀硫酸以及下列装置，回答问题。 (1)仪器a的名称是 。 (2)选用上述药品制取氧气时，应选择的发生装置为 （填字母），实验室制取并收集CO2可用装置BC，检验CO2集满的方法是 ，则CO2已集满。 (3)用B装置制取气体并能随时停止反应，上部与下部对接应选 （填“b”、“c”）。 【探究2】利用如图装置对二氧化碳的性质进行以下探究。（夹持装置已省略） 已知：浓硫酸有吸水性。 (4)检查装置的气密性后，打开K1，关闭K2，往E中加入药品。一段时间后观察到③处纸花先变红，①处纸花后变红，②处纸花不变色，说明二氧化碳的化学性质有 （填字母）。 a、能溶于水 b、能与水反应 c、二氧化碳密度大于空气 (5)当关闭K1打开K2时，同学们发现F中澄清石灰水不变浑浊。他们对此现象产生了好奇。 【猜想假设】猜想①：石灰水已变质；猜想②：制得的气体中无二氧化碳：猜想③： 。 【实验验证】 i. 同学们为验证假设是否成立。他们将适量的原试剂瓶中的澄清石灰水倒入小试管中，然 后 （填写实验操作过程），他们根据实验现象确认了石灰水未变质。他们接着探究，通过实验又否定了猜想②。 ii.同学们继续设计了如图1实验来探究猜想③： ①如图1，加入B装置后，C中澄清石灰水变浑浊。同学们通过实验确定了澄清石灰水未变浑浊的原因是二氧化碳中含有氯化氢气体，故猜想③正确。请用化学反应方程式解释将制得的气体通入澄清石灰水后，石灰水不变浑浊的原因 。 ②B装置的作用是 ，实验后向B中滴入石蕊溶液，可看到的现象是 ，写出B中主要溶质的化学式： 。 【答案】(1)酒精灯 (2) A 将燃着的木条放在e端，木条熄灭 (3)c (4)b (5) 可能是二氧化碳中的氯化氢气体导致石灰水不浑浊 用导管向澄清石灰水中吹气（或滴加酚酞溶液变红等合理答案也可） 吸收氯化氢气体 紫色石蕊溶液变红 HCl 【详解】（1）由图可知，仪器a的名称是酒精灯； （2）根据所给药品，应选择氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气，属于固体加热反应，发生装置可选A； 二氧化碳密度比空气大，用C装置收集二氧化碳，应从d端通入，二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，故二氧化碳验满应将燃着的木条放在e端，木条熄灭，说明已经集满； （3）用B装置制取气体并能随时停止反应，上部与下部对接应选c，这样可将固体置于多孔隔板上，关闭弹簧夹，通过长颈漏斗添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体导出，固液接触，生成气体，可以控制反应的发生和停止，与b装置连接，无法实现固液分离； （4）一段时间后观察到③处纸花先变红，①处纸花后变红，说明二氧化碳的密度比空气大，先在下部聚集；②处纸花不变色，说明二氧化碳不能使紫色石蕊变色，③、①处纸花变红，说明二氧化碳能与水反应生成酸性物质，使紫色石蕊纸花变红；二氧化碳能与水反应需要通过化学变化表现出来，属于化学性质；二氧化碳能溶于水，二氧化碳密度比空气大，均不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质； 故选b； （5）猜想③：盐酸具有挥发性，可能制取的二氧化碳中含有氯化氢气体，导致石灰水不变浑浊； i、石灰水没有变质，说明溶液中含有氢氧化钙，可以用导管向澄清石灰水中吹气进行验证，也可以向石灰水中滴加无色酚酞溶液，因为有氢氧化钙，所以溶液会变红色； ii、①澄清石灰水未变浑浊的原因是二氧化碳中含有氯化氢气体，氯化氢气体溶于水形成盐酸，盐酸和氢氧化钙反应生成氯化钙和水，反应的方程式是； ②氯化氢易溶于水，因此装置B的作用是吸收氯化氢气体，形成稀盐酸； 因此溶液是酸性的，滴加紫色石蕊溶液后，溶液会变红色； B是氯化氢的水溶液，主要溶质是氯化氢，化学式为HCl。 7．某兴趣小组围绕开展系列探究性学习活动，请你一起参与。 探究活动1：探究二氧化碳在水中溶解能力 【查阅资料】通常情况下，1L水约能溶解1L二氧化碳。 【提出问题】在实验室条件下，1L水究竟能溶解多少体积的二氧化碳呢？ 【实验准备】 (1)将放置在空气中一段时间的蒸馏水煮沸后，置于细口瓶中，立刻盖上瓶塞，冷却至室温，备用。将蒸馏水煮沸的目的是 ，立刻盖上瓶塞后再冷却的原因是 。 【进行实验】 用图1装置进行实验，并记录数据。 (2)交替推动2支注射器活塞，反复多次至体积不再减少为止。反复交替推动注射器活塞的作用是 。 记录数据：（20℃时，106.07KPa） 实验编号 注射器1 注射器2 充分混合后，气、液总体积 实验1 10mL空气 10mL备用的蒸馏水 19.8mL 实验2 10mL新制二氧化碳 10mL备用的蒸馏水 13mL 【实验结论】 (3)20℃时，106.07KPa时，1L水最多能溶解 （填体积数）二氧化碳。 探究活动2：探究是否可用排水集气法收集到 【实验步骤】 按图2组装好仪器。 (4)用压强传感器自带的注射器通过活塞A向三颈烧瓶注入50mL空气，并一直压住注射器，若压强传感器的读数 ，证明装置气密性良好。 (5)打开活塞A和止水夹B，将注射器中的稀盐酸迅速注入仪器C中，反应一段时间后，常用 放在A处进行验满，收集满后迅速关闭活塞A，并用止水夹夹住导气管B处。 用压强传感器自带的注射器通过活塞A向三颈烧瓶中注入，观察两分钟之内体系的压强变化如图3所示。 【分析与结论】 (6)图2中30s后体系的压强瞬间增大的原因是 。 (7)图2中30s到100s之间压强逐渐减小的原因是 （用化学方程式解释）。 (8)经测算，消耗的量约为收集到的总量的0.53%，因此排水集气法 （填“可以”或“不可以”）收集到气体。 探究活动3：验证的性质 (9)实验中，塑料瓶内观察到 ，可说明二氧化碳与水反应。 (10)观察到短蜡烛熄灭后，关闭K，片刻后长蜡烛熄灭，由此得到的结论是 。 (11)实验后向去顶部塑料瓶注入少量澄清石灰水，振荡，观察到石灰水变浑浊，此现象 （填“能”或“不能”）证明蜡烛燃烧生成二氧化碳，请说明理由： 。 【答案】(1) 除去蒸馏水中溶解的气体 防止气体再溶解到水中 (2)让气体充分溶解在水中 (3)0.7L (4)突然增大后，维持一段时间不变 (5)燃着的小木条 (6)反应生成了大量的二氧化碳气体 (7) (8)可以 (9)湿润紫色石蕊纸花变红色，而干燥紫色石蕊纸花不变色 (10)二氧化碳气体密度比空气大，并且不能燃烧也不支持燃烧 (11) 不能 顶部塑料瓶通入二氧化碳气体，澄清石灰水变浑浊，有可能是通入的二氧化碳使之变浑浊 【详解】（1）气体的溶解度随温度升高而减小，将放置在空气中一段时间的蒸馏水煮沸后，置于细口瓶中，立刻盖上瓶塞，冷却至室温，备用。将蒸馏水煮沸的目的是除去蒸馏水中溶解的气体，立刻盖上瓶塞后再冷却的原因是防止气体再溶解到水中； （2）交替推动2支注射器活塞，反复多次至体积不再减少为止。反复交替推动注射器活塞的作用是使气体与水充分接触，让气体充分溶解在水中； （3）表中数据可知：10mL水中只能溶解（20mL-13mL）=7mL二氧化碳，1L水最多能溶解0.7L二氧化碳； （4）用压强传感器自带的注射器通过活塞A向三颈烧瓶注入50mL空气，并一直压住注射器，若压强传感器的读数增大且保持不变，说明装置气密性良好； （5）二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧，能使燃着的木条熄灭，打开活塞A和止水夹B，将注射器中的稀盐酸迅速注入仪器C中，反应一段时间后，常用燃着的小木条放在A处进行验满，收集满后迅速关闭活塞A，并用止水夹夹住导气管B处； （6）稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳气体，图2中30s后体系的压强瞬间增大的原因是有二氧化碳气体生成，导致压强迅速增大； （7）二氧化碳能溶于水，30s至100s之间压强逐渐减小的原因是二氧化碳溶于水，导致压强减小，反应的化学方程式为CO2+H2O=H2CO3； （8）经过测算，消耗CO2的量约为收集到的CO2总量的0.53%，因此排水集气法可以收集到二氧化碳气体，因为消耗二氧化碳的量占比较小； （9）二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊纸花变红，实验中，塑料瓶内观察到湿润紫色石蕊纸花变红，干燥紫花不变色，说明二氧化碳与水发生了反应； （10）观察到短蜡烛熄灭后，关闭K，片刻后长蜡烛熄灭，由此得到的结论是二氧化碳不支持燃烧、也不能燃烧，二氧化碳的密度比空气大； （11）现象不能说明蜡烛燃烧生成二氧化碳，因为顶部塑料瓶通入二氧化碳气体，澄清石灰水变浑浊，有可能是通入的二氧化碳使之变浑浊。 8．某化学兴趣小组在实验室探究二氧化碳气体的制备和性质。 【实验一】 探究制取CO2药品。取等质量的大理石加入等量的酸中(杂质不与酸反应)。 实验编号 药品 实验现象 Ⅰ 大理石粉末、稀盐酸 产生气泡，反应速率很快 Ⅱ 块状大理石、稀硫酸 产生气泡，反应速率慢并逐渐停止 Ⅲ 块状大理石、稀盐酸 产生气泡，反应速率适中 (1)通过实验确定Ⅲ组的药品最适合用于实验室制取CO2，理由是 。 【实验二】 探究CO2的收集方法。 (2)如图分别用向上排空气法和排水法收集CO2，装置Ⅰ中验满的方法是 。装置II中集气瓶口冒出大气泡则已集满。 通过压强传感器测定不同方法收集得到的CO2纯度，获得数据如表。 实验 装置1 装置2 CO2纯度 69.5% 91.1% (3)通过以上实验，你对向上排空气法和排水法收集CO2的新认识是 。 【实验三】 探究CO2的性质。 (4)如图所示实验，①④为湿润的紫色石蕊试纸，②③为干燥的紫色石蕊试纸，用铜丝固定。通入CO2后，紫色石蕊试纸最先变红的是 (填序号)。 (5)该实验说明二氧化碳的化学性质是 。 (6)通入的CO2必须干燥，有同学提出可以用CaO作干燥剂，除去CO2中混有的水蒸气，你是否同意这个方案，请说明理由 。 【答案】(1)反应速率适中 (2)将燃着的小木条放在瓶口，若小木条熄灭则已集满 (3)用排水法收集的二氧化碳比用排空气法收集的更纯净（合理即可） (4)④ (5)二氧化碳能与水反应生成碳酸 (6)不同意，CaO吸水生成Ca(OH)2，会与CO2反应，无法得到干燥的CO2 【详解】（1）对比实验Ⅰ、II、III的现象可知，实验III产生气泡，反应速率适中，所以最适合用于实验室制取CO2； （2）用向上排空气法收集二氧化碳，验满的方法是：将燃着的木条放在集气瓶口，如果熄灭，说明收集满； （3）由表中数据可知，用排水法收集的二氧化碳纯度是91.1%，用向上排空气法收集的二氧化碳纯度是69.5%，所以用排水法收集的二氧化碳比用向上排空气法收集的二氧化碳更纯（合理即可）； （4）二氧化碳的密度比空气大，和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使石蕊溶液变红，所以④最先变红； （5）二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使石蕊溶液变红； （6）CaO吸水并和水反应生成Ca(OH)2，而Ca(OH)2会与CO2反应生成碳酸钙和水，所以无法得到干燥的CO2，故不同意。 9．某化学兴趣小组对贝壳与盐酸发生的反应及生成气体的性质进行探究。 [查阅资料]① 贝壳主要成分为碳酸钙，贝壳中的其它杂质对实验影响可以忽略不计。 ② 浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体。 [设计实验] 实验一：选择药品 分别取等质量颗粒状和粉末状的贝壳样品与等体积、等浓度的稀盐酸在如图的三颈烧瓶中反应，采集数据，形成如图甲和图乙的图像。 (1) 根据图甲对比分析，曲线 （填“① ”或“② ”）表示粉末状贝壳与稀盐酸反应。 (2)根据图乙分析，贝壳与盐酸反应 （填“放出”或“吸收”）热量。 (3)影响实验测定准确性的原因:一是水蒸气含量增加：二是 。 (4)向盛有贝壳样品的试管中加入足量的稀盐酸，完全反应后共收集到4.4g二氧化碳气体，试计算反应消耗的贝壳样品中碳酸钙的质量 ； 实验二：探究性质 将生成的二氧化碳经过除杂后进行以下探究 [初步探究] 如图所示，取2支医用注射器分别抽取10mLCO2和蒸馏水，用胶管连接，交替推动2支注射器的活塞，反复多次至体积不再减少为止。充分混合后，气、液总体积约为12mL。 (5)由实验可知：在实验室条件下，1体积水最多能溶解 体积的CO2。 (6)实验中反复交替推动注射器活塞的作用是 。 [深入探究] 小组同学利用图1装置测量了反应前后圆底烧瓶内压强的变化。 步骤1：某同学检验了图1装置的气密性，得到图2图像，说明装置气密性良好。 步骤2：两瓶250mL的烧瓶内收集满CO2气体，注射器内各装有85mL的水和澄清石灰水，连接好装置和压强传感器。打开活塞1和2，同时迅速将注射器内液体全部注入各自烧瓶中，关闭活塞1，一段时间后，同时振荡烧瓶。观察传感器定量实时地传回烧瓶内气压变化形成的图像情况如图3。 (7)图3表示注入的是澄清石灰水的是曲线 （填“I”或“II”）。发生反应的化学方程式为 。 (8)如图4是注入澄清石灰水后最终瓶中气体的微观示意图（忽略水的挥发，两活塞关闭状态），则下列符合注入水后瓶中情况的是_____。 A． B． C． D． 【答案】(1)① (2)放出 (3)浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体 (4)解：设反应消耗的贝壳样品中碳酸钙的质量为x x=10g 答：反应消耗的贝壳样品中碳酸钙的质量为10g (5)0.8 (6)使二氧化碳和水充分接触，使二氧化碳快速充分溶解 (7) II (8)C 【详解】（1）分别取等质量颗粒状和粉末状的贝壳样品与等体积、等浓度的稀盐酸在如图的三颈烧瓶中反应，粉末状贝壳样品与稀盐酸接触面积大，反应速率快，故曲线①表示粉末状贝壳与稀盐酸反应； （2）由图乙可知，随着反应的进行，温度逐渐升高，说明贝壳与盐酸反应放出热量； （3）浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体，故影响实验测定准确性的原因：一是水蒸气含量增加：二是浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体； （4）见答案； （5）取2支医用注射器分别抽取10mLCO2和蒸馏水，用胶管连接，交替推动2支注射器的活塞，反复多次至体积不再减少为止。充分混合后，气、液总体积约为12mL，说明10mL水溶解了8mL的二氧化碳，故在实验室条件下，1体积水最多能溶解0.8体积的CO2； （6）实验中反复交替推动注射器活塞的作用是：使二氧化碳和水充分接触，使二氧化碳快速充分溶解； （7）二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，二氧化碳溶于水，且和水反应生成碳酸，澄清石灰水吸收二氧化碳的能力比水强，故注入澄清石灰水的烧瓶中压强下降的多，故图3表示注入的是澄清石灰水的是曲线Ⅱ； 发生反应为二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，该反应的化学方程式为：； （8）相同条件下，氢氧化钙溶液吸收二氧化碳的能力比水强，故注入水后，最终瓶中二氧化碳的含量比注入澄清石灰水后，二氧化碳的含量多。 故选C。 10．某兴趣小组在学习了二氧化碳制取的研究课题时，探究了二氧化碳气体的收集方法。 【提出问题】二氧化碳能不能用排水法收集？ 【作出猜想】 (1)Ⅰ.不能用排水法收集，理由是 。 Ⅱ.能够用排水法收集。 【查阅资料】 Ⅰ.CO2不与碳酸氢钠反应，且难溶于饱和的碳酸氢钠溶液。 Ⅱ.CO2能与氢氧化钠发生反应(氢氧化钠溶液与石灰水性质相似)。 【实验设计与操作】 步骤一：小组同学用图1所示装置进行CO2气体的制取，在相同条件下，用如下3种方法，分别在三个规格相同的锥形瓶中收集产生的CO2气体。 方法①：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用排水法收集CO2备用，并记录从收集到集满一瓶CO2所需的时间t； 方法②：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，采取与方法①相同时间t，用向上排空气法收集一瓶CO2备用； 方法③：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用向上排空气法收集，将燃着木条放在瓶口验满后，立即盖上玻璃片备用。 (2)当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，再开始收集气体的原因是 。 步骤二：将装有50mL5%的氢氧化钠溶液的注射器与压强传感器密封连接，再插入已经收集好CO2气体的锥形瓶中(如图2所示)。将注射器的氢氧化钠溶液注入锥形瓶中，观察瓶内压强变化情况。 【实验分析与结论】 (3)用压强传感器测得密闭容器内压强随时间的变化关系如图3所示。根据实验结果可知，猜想 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)成立。 (4)用燃着的木条验满CO2的方法 (填“可靠”或“不可靠”)。从收集的气体纯度考虑，方法 (填“①”“②”或“③”)更好。 步骤三：小组同学进一步实验，比较两种收集方法收集等体积气体所需时间及纯度情况。 (5)小组同学用氧气传感器分别测定排空气法和排水法收集的等体积两瓶CO2气体中氧气的体积分数(数据如图4)，则用排水法收集的气体中CO2体积分数约为 。 (6)排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照。小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶(集气瓶容积相同)CO2气体，记录所需时间，如表所示。 1 2 3 4 排水法 35″ 43″ 43″ 43″ 排空气法 1'57″ 1'15″ 1'4″ 1'12″ 综合上述实验，请你对CO2的两种收集方法做出评价： 。 (7)实验结束后，图1中碳酸钙与稀盐酸反应后锥形瓶中的水溶液中除了生成的氯化钙外还有没有稀盐酸？请设计实验证明你的猜想(写出实验方法、现象和结论)： 。 【答案】(1)CO2能溶于水且与水反应 (2)排出装置内的空气 (3)Ⅱ (4) 不可靠 ① (5)87.5% (6)排水法比排空气法收集的气体纯度高，且收集时间短 (7)向反应后的溶液中滴入紫色石蕊溶液，溶液变红色，说明还有盐酸，若不变色，则没有盐酸 【详解】（1）二氧化碳能溶于水，且可与水反应，因此不能用排水法收集； （2）由于装置内部残留有空气，为了保证收集气体的纯度，需要先排除内部空气； （3）根据方法①和方法②压强变化，可以看出方法①下降压强更低，说明二氧化碳被消耗的更多，所以方法①收集二氧化碳更多，因此可以用排水法收集，故猜想Ⅱ成立； （4）方法②和方法③都是向上排空气法收集二氧化碳，而压强下降更低的是方法②，说明二氧化碳含量用方法②收集到更多，而利用燃着木条验满后收集的气体反而量少，因此利用燃着木条检验是否收集满是不可靠的；压强降至最低的是方法①，所以用方法①收集气体纯度较高； （5）根据图4可知，排水法收集的集气瓶内的水中溶解了一部分空气，排水法收集的气体中含有氧气为2.5%，由于氧气约占空气体积的五分之一，所以此时内部含有空气体积分数为2.5%0.2=12.5%，则剩余二氧化碳体积分数=100%-12.5%=87.5%； （6）根据实验数据可知，排水法收集气体时间短，且排水法收集的气体纯度高； （7）氯化钙与锌不反应，盐酸为酸性溶液，能与锌粒反应生成氢气，因此向反应后的溶液中加入锌粒，若有气泡产生，说明还有盐酸，若没有气泡产生，则没有盐酸。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！13 学科网（北京）股份有限公司 $$