專項(xiàng)突破(四)　科學(xué)探究之二氧化碳制取和性質(zhì)探究1．[2017·房山二模] 同學(xué)們利用如下裝置制備二氧化碳，同時(shí)在探究二氧化碳與水是否發(fā)生反應(yīng)時(shí)， 出現(xiàn)意想不到的現(xiàn)象。請(qǐng)你一起參與研究。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)一制備二氧化碳 實(shí)驗(yàn)二用實(shí)驗(yàn)一制得的氣體探究二氧化碳與水是否發(fā)生反應(yīng)①紙花變?yōu)?/span>紅色②紙花不變紅③紙花變?yōu)?/span>紅色(提示：實(shí)驗(yàn)中三朵紙花均為用紫色石蕊溶液染成紫色的干燥紙花)[提出問題] ①③中紙花為什么都變紅？[猜想假設(shè)] Ⅰ.收集的二氧化碳中含有揮發(fā)出的氯化氫；Ⅱ.收集的二氧化碳中含有水。[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)] 同學(xué)們經(jīng)過認(rèn)真討論，重新設(shè)計(jì)了制備二氧化碳的裝置，如圖Z4－1所示。圖Z4－1[解釋與結(jié)論](1)實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳的化學(xué)方程式為_____________________________________。(2)二氧化碳與水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。(3)B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液，其目的是________________。(4)C中藥品是________。[反思與評(píng)價(jià)](5)為檢驗(yàn)產(chǎn)生氣體為二氧化碳，可將導(dǎo)氣管伸入盛有____________的燒杯中。(6)另取一朵紙花放入實(shí)驗(yàn)三制得的二氧化碳中，若觀察到________________，證明氣體中的干擾物質(zhì)已排除。2．[2016·房山一模] 　圖Z4－2眾所周知，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁(生成白色沉淀)。但是，在分組實(shí)驗(yàn)中，向石灰水中通入二氧化碳(如圖Z4－2所示)，出現(xiàn)了意想不到的現(xiàn)象：有的石灰水未變渾濁；有的出現(xiàn)渾濁后又變澄清(沉淀消失)。[提出問題] 分組實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)意想不到現(xiàn)象的原因是什么呢？[猜想與假設(shè)]Ⅰ.石灰水未變渾濁，是因?yàn)槎趸贾谢煊猩倭柯然瘹錃怏w。Ⅱ.石灰水未變渾濁，是因?yàn)開_________________________________________________。Ⅲ.石灰水出現(xiàn)渾濁后又變澄清，與石灰水的濃度、通入二氧化碳的時(shí)間有關(guān)。[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)] 實(shí)驗(yàn)裝置如圖Z4－3所示。提示：①實(shí)驗(yàn)中所用鹽酸與分組實(shí)驗(yàn)所用鹽酸相同；②CO2在飽和NaHCO3溶液中的溶解度非常小。圖Z4－3步驟1：分別取一定體積的飽和澄清石灰水與一定體積的蒸餾水混合配制成50 mL溶液。步驟2：分別向50 mL溶液中通入一段時(shí)間的二氧化碳，記錄現(xiàn)象。[解釋與結(jié)論]實(shí)驗(yàn)序號(hào)V(飽和石灰水)/mLV(蒸餾水)/mL出現(xiàn)現(xiàn)象所需時(shí)間/s開始渾濁明顯渾濁沉淀減少是否澄清①5001956366持續(xù)通入CO2 8 min以上，沉淀不能完全消失②40102451245③30202544128④203027356789 s后完全澄清⑤1040通3 min以上，均無明顯現(xiàn)象(1)實(shí)驗(yàn)中，所用石灰水為飽和溶液的是________(填序號(hào))。(2)二氧化碳使澄清石灰水變渾濁的原因是__________________________________________(用化學(xué)方程式表示)。(3)飽和NaHCO3溶液的作用是______________________。(4)通過實(shí)驗(yàn)分析，猜想Ⅰ________(填“成立”或“不成立”)，猜想Ⅱ、Ⅲ成立。[反思與評(píng)價(jià)](5)向澄清石灰水中通入二氧化碳，為避免出現(xiàn)“意想不到的現(xiàn)象”，你的建議是__________________________________________________________________________________。3．[2016·朝陽二模] 某小組在學(xué)習(xí)“二氧化碳制取的研究”課題時(shí)，探究了二氧化碳?xì)怏w的收集方法。[提出問題] 二氧化碳能不能用排水法收集？[查閱資料] ①通常狀況下，1體積水約能溶解1體積二氧化碳，所得溶液pH約為5.6。②HCl氣體極易溶于水。[設(shè)計(jì)方案] 方案一：在通常狀況下，通過測(cè)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，實(shí)驗(yàn)裝置如圖Z4－4所示，裝置氣密性良好。 圖Z4－4(1)實(shí)驗(yàn)前，K1、K2、K3均關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)時(shí)，需先將甲裝置中的空氣排盡，其操作是________________，打開活塞，滴加足量稀鹽酸，關(guān)閉活塞。檢驗(yàn)空氣已排盡的方法是____________________________________________________。(2)關(guān)閉K1，打開K2、K3。待丙裝置中收集半瓶氣體時(shí)，關(guān)閉K2和K3，充分振蕩丙裝置，然后用pH計(jì)測(cè)得如下數(shù)據(jù)：物質(zhì)丙裝置中溶液丁裝置中溶液pH5.606.50分析可知，丙裝置所溶解二氧化碳的體積________(填“大于”“小于”或“等于”)丁裝置溶解二氧化碳的體積。(3)實(shí)驗(yàn)中，若沒有乙裝置，則測(cè)出的溶液pH會(huì)________(填“偏大”或“偏小”)。方案二：在通常狀況下，用氧氣測(cè)量?jī)x分別測(cè)定排空氣法和排水法收集的二氧化碳?xì)怏w中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖Z4－5所示。圖Z4－5(4)兩種方法收集的氣體中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)較大的是________(填“排空氣”或“排水”)法。[反思評(píng)價(jià)] (5)方案二中兩種方法收集的二氧化碳?xì)怏w中的氧氣來自于________，兩種方法收集的氣體中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的差值是________。4．[2016·東城二模] 某化學(xué)興趣小組同學(xué)探究環(huán)境溫度對(duì)過氧化鈉(Na2O2)與二氧化碳反應(yīng)的影響。[猜想與假設(shè)] 1．過氧化鈉與二氧化碳在濕度較小的條件下不反應(yīng)，只在濕度較大的條件下反應(yīng)。2．過氧化鈉與二氧化碳在濕度較小和濕度較大的條件下均能反應(yīng)。[查閱資料] 1．常溫下，過氧化鈉是淡黃色粉末。過氧化鈉能與鹽酸反應(yīng)。2．二氧化碳不溶于飽和碳酸氫鈉溶液。3．ppm是含量的一種表示方法。[實(shí)驗(yàn)探究] (一)實(shí)驗(yàn)一的步驟如下：(1)用圖Z4－6所示裝置制取并收集較潮濕的二氧化碳?xì)怏w。錐形瓶中反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。其中飽和碳酸氫鈉溶液的作用是________，此作用用化學(xué)方程式表示為______________________________________。圖Z4－6圖Z4－7(2)如圖Z4－7所示，在三口瓶瓶口分別插入濕度傳感器、二氧化碳傳感器、帶鐵絲的膠塞。(3)待二氧化碳傳感器顯示二氧化碳讀數(shù)穩(wěn)定后，用鐵絲戳破裝有過氧化鈉的塑料袋，使過氧化鈉粉末與潮濕的二氧化碳充分接觸，打開數(shù)據(jù)采集器，得到圖Z4－8、圖Z4－9所示圖像。圖Z4－8圖Z4－9該實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(二)實(shí)驗(yàn)二的步驟如下：(1)用圖Z4－10裝置制取并收集較干燥的二氧化碳?xì)怏w。其中固體干燥劑的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。圖Z4－10圖Z4－11(2)如圖Z4－11所示，在三口瓶瓶口分別插入濕度傳感器、二氧化碳傳感器、帶鐵絲的膠塞。(3)待二氧化碳傳感器顯示二氧化碳讀數(shù)穩(wěn)定后，用鐵絲戳破裝有過氧化鈉的塑料袋，使過氧化鈉粉末與較干燥的二氧化碳充分接觸，打開數(shù)據(jù)采集器，得到圖Z4－12、圖Z4－13所示圖像。圖Z4－12圖Z4－13[結(jié)論與反思] (1)小組同學(xué)通過上述實(shí)驗(yàn)得出猜想________(填“1”或“2”)是正確的。(2)分析圖Z4－8中相對(duì)濕度變化的原因是________________________。
參考答案1．(1)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O　(2)CO2＋H2O===H2CO3(3)除去氯化氫氣體　(4)濃硫酸　(5)澄清石灰水(6)紙花不變色[解析] (3)制取二氧化碳使用了濃鹽酸，濃鹽酸具有揮發(fā)性，能揮發(fā)出氯化氫氣體，B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液，其目的是除去濃鹽酸揮發(fā)出來的氯化氫氣體。(4)鹽酸中含有水，因此用鹽酸和石灰石制取的二氧化碳中也含有水，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)，因此必須除去二氧化碳中的水，此處選擇濃硫酸來除去二氧化碳中的水蒸氣。(5)二氧化碳的檢驗(yàn)是使用澄清石灰水。(6)有水和二氧化碳的情況下，小花會(huì)變紅，因此如果排除了水的干擾，小花就不會(huì)變紅。2．Ⅱ.石灰水的濃度過小(或通入二氧化碳的時(shí)間過短)(1)①(2)Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(3)除去氯化氫氣體　(4)不成立(5)所用石灰水的濃度不能太小(或用飽和的石灰水)，通入二氧化碳的時(shí)間不能過短也不能過長(zhǎng)[解析] [猜想與假設(shè)] 石灰水的濃度過小(或通入二氧化碳的時(shí)間過短)，也可以造成石灰水未變渾濁。[解釋與結(jié)論] (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)中，所用石灰水為飽和溶液的是①。(2)二氧化碳使澄清石灰水變渾濁的原因是Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。(3)飽和NaHCO3溶液的作用是除去氯化氫氣體。(4)通過實(shí)驗(yàn)分析，猜想Ⅰ不成立。(5)向澄清石灰水中通入二氧化碳，為避免出現(xiàn)“意想不到的現(xiàn)象”，建議是所用石灰水的濃度不能太小(或用飽和的石灰水)，通入二氧化碳的時(shí)間不能過短也不能過長(zhǎng)。3．(1)打開K1　將燃著的木條放在a口處，若木條熄滅，則空氣已經(jīng)排盡(2)大于　(3)偏小　(4)排水　(5)空氣　15.7%4．[實(shí)驗(yàn)探究] (一)(1)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O　吸收氯化氫HCl＋NaHCO3===NaCl＋CO2↑＋H2O(3)過氧化鈉在濕度較大的條件下與二氧化碳能反應(yīng)(二)(1)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入三口瓶[結(jié)論與反思] (1)2　(2)過氧化鈉與水能反應(yīng)  

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