下列是初三某合作學(xué)習(xí)小組實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w
的研究過(guò)程,請(qǐng)你參與其中.
(一)在實(shí)驗(yàn)制取過(guò)程中,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)如圖中燒瓶?jī)?nèi)放的藥品是大理石或
石灰石
石灰石
(填名稱(chēng));
(2)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的符號(hào)表達(dá)式為是
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
;
(3)小兵同學(xué)在用此裝置制取并驗(yàn)證二氧化碳的性質(zhì)時(shí),在燒瓶?jī)?nèi)裝入固體藥品,在分液漏斗內(nèi)加入稀鹽酸,打開(kāi)分液漏斗的活塞,發(fā)現(xiàn)分液漏斗內(nèi)液體不能滴下,可能的原因是
分液漏斗塞子未打開(kāi)
分液漏斗塞子未打開(kāi)
.
(4)小兵同學(xué)用排水法收集與排空氣法收集CO
2的進(jìn)行比較(分別用體積相同的2個(gè)集氣瓶收集),請(qǐng)幫他完成下表.
比較項(xiàng)目 |
排水法 |
向上排空氣法 |
收集方法可行性分析 |
CO2氣體生成和從水面逸出的速率遠(yuǎn)大于其溶解和與水反應(yīng)的速率 |
CO2密度比空氣大, 不與空氣發(fā)生反應(yīng) 不與空氣發(fā)生反應(yīng) . |
收集過(guò)程分析 |
集滿(mǎn)現(xiàn)象: 集氣瓶口有氣泡冒出 集氣瓶口有氣泡冒出 . |
“驗(yàn)滿(mǎn)”分析:因氣體無(wú)色,故集滿(mǎn)與否較難確定.即便用燃著木條移近容器口火焰熄滅,也難以證明空氣完全排盡. |
向收集到的CO2集氣瓶?jī)?nèi)倒入等體積適量澄清石灰水,并振蕩 |
先渾濁后變澄清所需時(shí)間較短. |
先渾濁后變澄清所需時(shí)間較長(zhǎng). |
由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論 |
① 二氧化碳可用排水法或向上排空氣法收集; 二氧化碳可用排水法或向上排空氣法收集; ;②用排水法收集到的二氧化碳比較純凈 用排水法收集到的二氧化碳比較純凈 . |
(二)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳通常不選用大理石與稀硫酸反應(yīng),其原因是反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶物覆蓋在固體的表面,阻礙了大理石與稀硫酸的接觸,反應(yīng)速率逐漸減慢甚至停止.為此,該小組設(shè)立研究課題:選擇合適濃度的硫酸和適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度制取二氧化碳.
【實(shí)驗(yàn)一】選擇合適濃度的硫酸
操作:在28℃時(shí),用裝有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中注入硫酸,記錄15分鐘內(nèi)生成氣體的體積,見(jiàn)下表:
試管編號(hào) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
硫酸濃度(%) |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
氣體體積(mL) |
35 |
47 |
55 |
51 |
42 |
【實(shí)驗(yàn)二】選擇合適的反應(yīng)溫度
操作:往盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中分別加入5mL相同合適濃度而不同溫度的硫酸溶液,觀察反應(yīng)的情況,記錄如下表:
試管編號(hào) |
A |
B |
C |
D |
E |
溫度(℃) |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
現(xiàn)象和 比較 |
有少量氣泡 |
氣泡比A號(hào)試管多 |
氣泡明顯比B號(hào)試管多 |
大量氣泡產(chǎn)生,與常溫用鹽酸反應(yīng)相似 |
反應(yīng)激烈,迅速產(chǎn)生大量氣體 |
請(qǐng)根據(jù)本次活動(dòng)的研究目的,分析處理以上兩個(gè)表中數(shù)據(jù),得出結(jié)論:
(1)稀硫酸與大理石反應(yīng),在28℃時(shí),選用硫酸的濃度最合適為
25
25
%.
(2)在合適的硫酸濃度下,應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為
70
70
℃.
(3)除選用適當(dāng)?shù)臏囟群秃线m濃度的硫酸之外,在反應(yīng)過(guò)程中,為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上,應(yīng)增加
振蕩試管
振蕩試管
操作,更有利于氣體的制備.
(4)你認(rèn)為該研究小組還可以研究
大理石顆粒大小
大理石顆粒大小
對(duì)該反應(yīng)速率的影響.
(5)計(jì)算:①碳酸鈣中各元素的質(zhì)量比
C:O:Ca=12:48:40
C:O:Ca=12:48:40
.②實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)需要含碳酸鈣80%以上的石灰石制取二氧化碳,現(xiàn)有一石灰石樣品,測(cè)定其鈣元素的含量為36%,請(qǐng)計(jì)算是否符合要求.(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)