Question

某小组在学习“二氧化碳制取的研究”课题时，进行了一系列探究实验。请你一起参与他们的活动，并回答以下问题。探究活动一：能否用排水法收集CO₂

（查阅资料）（1）标况下，1体积的水溶解1体积的CO₂

（2）一定浓度的稀盐酸和石灰石反应时，CO₂气体生成和从水面逸出的速率远大于其溶解和与水反应的速率；

（3）向澄清的石灰水中通入过量的CO₂发生了如下反应；CaCO₃+H₂O+CO₂=Ca（HCO₃）₂

（实验探究）甲、乙两位同学分别用排水法和向上排空气法收集两瓶体积相同的CO₂

		甲	乙
实验步骤	（1）甲、乙两位同学各收集一瓶CO2 （两个集气瓶体积相同）	向上排空气法收集并验满（理由：CO2_____，且不与空气的 成分发生反应； 验满方法：_____）	排水法收集，无需验满（集满现象：_____）
（2）向集气瓶中倒入等体积适量的澄清石灰水	石灰水先浑浊后变澄清所需时间较长	石灰水先浑浊后变澄清所需时间较短

（实验结论）可以用排水法收集CO₂而且，与向上排空气法相比，排水法在收集CO₂时有以下优点_____。

活动小组的同学还发现块状石灰石和适量稀盐酸反应至气泡逸出不明显后，测得其残留液pH=2．对此他们继续进行探究：

探究活动二：反应后溶液pH的变化取适量反应后的溶液。逐滴滴入碳酸钠溶液，并用pH数字探测仪连续监测，得曲线如图（纵坐标为pH，横坐标为时间）；

（1）请解释反应后溶液pH=2 可能的原因：_____

（2）写出AB段内有关化学方程式：_____。

（3）写出BC“平台”段化学方程式：_____。

（4）CD段上升的原因是：_____。

Answer

密度比空气大 将燃着的木条放在集气瓶口，若小木条熄灭，则说明CO2已收集满 集气瓶内液面下降至瓶口，且有气泡从瓶口逸出 ①排水法集满CO2现象明显或操作方便；②排水法收集到的CO2气体浓度或纯度较高 稀盐酸有剩余 Na2CO3溶液呈碱性，过量的Na2CO3溶液使溶液碱性增强

【解析】

碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠。

[实验探究]二氧化碳不燃烧，不支持燃烧，密度比空气大，能使澄清石灰水变浑浊。

甲

乙

实验步骤

（1）甲、乙两位同学各收集一瓶CO2 （两个集气瓶体积相同）

向上排空气法收集并验满（理由为：CO2 密度比空气大，且不与空气的成分发生反应； 验满方法为：将燃着的木条放在集气瓶口，若小木条熄灭，则说明CO2已收集满）

排水法收集，无需验满（集满现象：集气瓶内液面下降至瓶口，且有气泡从瓶口逸出）

（2）向集气瓶中倒入等体积适量的澄清石灰水

石灰水先浑浊后变澄清所需时间较长

石灰水先浑浊后变澄清所需时间较短

[实验结论]可以用排水法收集CO2而且与向上排空气法相比，排水法在收集CO2时有以下优点①排水法集满CO2现象明显或操作方便；②排水法收集到的CO2气体浓度或纯度较高。

探究活动二：

（1）反应后溶液pH=2，说明溶液显酸性，故可能的原因稀盐酸有剩余。

（2）AB段内为碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，故反应的化学方程式为。

（3）BC“平台”段为碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠，故反应的化学方程式为。

（4）CD段上升的原因是Na2CO3溶液呈碱性，过量的Na2CO3溶液使溶液碱性增强。