Question

同学们学习”二氧化碳实验室制取的研究”课题时，探究了二氧化碳的收集方法。

（查阅资料）

(1)通常状况下 1 体积水约溶解 1 体积二氧化碳，所得溶液的 pH 约为 5.6，pH 越小，二氧 化碳在水中溶解越多。

(2)石灰石中的杂质既不和盐酸反应，也不溶于水。

（提出问题）二氧化碳能不能用排水法收集？

（设计实验） 实验一：在通常状况下，测定二氧化碳溶于水所得溶液的 pH，判断二氧化碳 在水中溶解的体积，如下图：

(1)甲装置中反应的化学方程式_____；

(2)检查甲装置气密性的方法是关闭活塞和止水夹 K₁ ，打开 K₂，K₃，K₄ 双手握住锥形瓶， 观察到_____，说明装置气密性良好；

(3)实验时，需先将甲装置中的空气排尽。其操作是打开止水夹 K₁,关闭止水夹 K₂ ，打开 活塞，滴加稀盐酸至空气排尽。检验空气排尽的方法是 _____；

(4)关闭 K₁ ，打开 K₂ 、K₃ 、K₄ ，待丙装置中收集半瓶气体时，关闭 K₂ 、K₃ 、K₄ ，充 分振荡丙装置，分别测得丙、丁瓶装置中溶液的 pH 为 5.5 和 6.5。分析可知，溶解的二氧化碳体积丙装置中_____(填“大于”或“等于”或“小于”)丁装置，乙装置的作用是 _____ ；

(5)实验结束后，装置甲反应后溶液中溶质除了氯化钙还有没有其他物质？请设计实验证明你的猜想(写出实验方法、现象和结论)______

(6)实验二：用二氧化碳数字传感器测得收集的气体中二氧化碳体积分数。如图是收集的 气体中二氧化碳体积分数随时间变化的关系图,从图中能得息：

① ________________________________________

②___________________________________________________

（结论反思）由实验一、二分析，改进实验装置，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③_____④_____。

Answer

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O 乙中有气泡冒出 将燃着的小木条放在K1侧管口，木条熄灭，则空气已排尽 大于 除去二氧化碳中可能混有的氯化氢 取少量反应后的溶液于试管中，加入几滴紫色石蕊溶液，溶液变红则甲中溶质为氯化 钙和氯化氢 排水法收集的二氧化碳比排空气法收集的二氧化碳浓度大 排水法和排空气法均不能收集到纯净的二氧化碳 将水换成热水 将水换成饱和的碳酸氢钠溶液

【解析】

（1）甲装置中是稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水；

（2）检查该装置的气密性的方法是双手握住锥形瓶，如乙装置中有气泡冒出，则气密性良好；

（3）检验空气排尽的方法是将燃着的小木条放在K1侧管口，木条熄灭，则空气已排尽；

（4）由于丙装置中的pH小于丁装置中的pH，故丙装置中溶解二氧化碳的体积大于丁装置中溶解的二氧化碳的体积；甲装置中制取的二氧化碳气体中可能混有氯化氢气体，故用饱和碳酸氢钠除去氯化氢气体；

（5）甲装置中含有的溶质一定有生成的氯化钙，可能含有过量的稀盐酸，故取少量反应后的溶液于试管中，加入几滴紫色石蕊溶液，溶液变红则甲中溶质为氯化 钙和氯化氢；

（6）由图可知，排水法收集的二氧化碳比排空气法收集的二氧化碳浓度大；排水法和排空气法均不能收集到纯净的二氧化碳

（7）二氧化碳气体的溶解度随温度的升高而降低，故可以用热水代替冷水，也可以用饱和碳酸氢钠溶液代替水；