Question

探究二、研究二氧化碳的制取

(1)同学们按表进行实验，取等质量的石灰石分别加入两种不同的酸(杂质不与酸反应)进行三次实验，产生二氧化碳体积随时间变化曲线如图1所示。

实验编号	药品
Ⅰ	块状大理石、10%稀硫酸溶液
Ⅱ	块状大理石、7%稀盐酸溶液
Ⅲ	大理石粉末、7%稀盐酸溶液

①图中丙曲线对应实验_____(选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

②小组同学讨论确定用图中乙曲线对应的药品制备二氧化碳，反应方程式为_____。

③不用图1中甲曲线对应的药品，理由是_____。

(2)在实验室同学们选用图2装置制取比较纯净、干燥的CO₂。

①B装置中发生反应的化学方程式为_____；

②C装置中浓硫酸的作用是_____；

③请在D中简要补画出CO₂的收集装置图。_____

(3)取12.5g石灰石于装置A中，向其中加入100g足量的稀盐酸，充分反应后(杂质不参加反应)的质量为108.1g，请计算：

①反应生成二氧化碳气体的质量为_____g；

②充分反应后，A装置内的混合物中含有氯化钙的质量为_____g；

③该石灰石中碳酸钙的质量分数为_____。

(4)反应后所得溶液中的溶质成分是什么？

猜想一：CaCl₂； 猜想二：CaCl₂和HCl。

①可选择下列物质中的_____(填字母)进行验证。

A 镁条 B 铜片 C 酚酞试液 D 硫酸溶液 E 硝酸银溶液 F 碳酸钙粉末

②实验后确认猜想二正确。取适量上述反应后所得滤液，逐滴滴入碳酸钠溶液，并用pH传感器连续监测，得到如图3曲线(纵坐标为pH，横坐标为时间)：据图分析，写出BC段内发生的化学反应方程式为_____；图中CD段上升的原因是_____。

Answer

Ⅰ CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O 产生气体的速度过快，不便于收集 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ 除去二氧化碳中混有的水蒸气 4.4 11.1 80% AF Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓ 碳酸钠过量且碳酸钠溶液显碱性

【解析】

（1）①丙曲线表示产生的二氧化碳最少，这是实验Ⅰ，因为大理石中的碳酸钙与硫酸反应生成的硫酸钙是一种微溶于水的物质，会附着在大理石的表面而阻止反应的进一步发生，所以产生的二氧化碳最少；

②曲线乙代表的化学反应生成的二氧化碳较多，且反应的速率快慢适中，所以这是块状大理石与7%的稀盐酸发生的反应，化学方程式为CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O；

③甲中反应太剧烈，不利于收集二氧化碳，所以不用甲对应的药品；

（2）①制备的二氧化碳中混有少量的氯化氢气体，氯化氢气体溶于水形成盐酸，碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的化学方程式NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑；该装置可以除去二氧化碳中混有的氯化氢；

②浓硫酸具有吸水性，所以C装置中浓硫酸可以除去二氧化碳中混有的水蒸气；

③二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，所以应该采用向上排空气法来收集二氧化碳；如图：；

（3）①由质量守恒定律可知，生成二氧化碳的质量为：12.5g+100g﹣108.1g＝4.4g；

②设生成4.4g二氧化碳的同时生成氯化钙的质量为x，需要碳酸钙的质量为y，则：

x＝11.1g，

y＝10g，

③该石灰石中碳酸钙的质量分数为；

（4）①氯化钙溶液呈中性，盐酸显酸性。镁和碳酸钙都能与盐酸反应生成气体，氯化钙和盐酸均能与硝酸银反应生成白色沉淀，而其他物质与盐酸均不反应，所以可用镁条和碳酸钙来检验，故选AF；

②由图象可知，BC段溶液的pH没有改变，这是碳酸钠和氯化钙反应生成氯化钠和碳酸钙沉淀的过程，反应的化学方程式Na2CO3+CaCl2＝2NaCl+CaCO3↓；CD段上升且大于7的原因是碳酸钠过量且碳酸钠溶液显碱性。