Question

6．請(qǐng)你和小明一起就實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳過程中遇到的有關(guān)問題進(jìn)行探究．
（一）選擇藥品：小明對(duì)三組藥品進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)記錄如下：

組別	藥  品	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①	塊狀石灰石和稀鹽酸	產(chǎn)生氣泡速率適中
②	塊狀石灰石和稀硫酸	產(chǎn)生氣泡速率緩慢并逐漸停止
③	粉末狀石灰石和稀鹽酸	產(chǎn)生氣泡速率很快

對(duì)照實(shí)驗(yàn)①和②，目的是探究不同的酸對(duì)制取二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生影響；
對(duì)照實(shí)驗(yàn)①和③，目的是探究石灰石形狀對(duì)制取二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生影響；
小明選擇第①組藥品來制取二氧化碳，該組藥品發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl═CO₂↑+H₂O+CaCl₂；
不選擇第②組藥品的原因是反應(yīng)后生成硫酸鈣微溶于水，覆蓋在石灰石表面，使反應(yīng)速度減慢并停止．
（二）選擇裝置：
（1）寫出圖中帶標(biāo)號(hào)儀器的名稱：①酒精燈、②長頸漏斗．
（2）小明選擇氣體發(fā)生和收集的裝置為BC（請(qǐng)?jiān)贏～E中選擇）；若用該發(fā)生裝置制取氧氣，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂ ↑．
（3）若從圖2中選�、螅ㄌ钚蛱�(hào)）取代B中的單孔塞，就能控制反應(yīng)的發(fā)生和停止．
（4）小明又設(shè)計(jì)了圖3中“人”字管裝置進(jìn)行二氧化碳的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，“人”字管右端可以觀察到的現(xiàn)象是變渾濁．發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O，被石蕊溶液浸濕的紙質(zhì)小花變紅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO₂+H₂O═H₂CO₃．
（三）對(duì)實(shí)驗(yàn)后溶液中溶質(zhì)的探究
小明選擇上述第①組石灰石7g與50g稀鹽酸反應(yīng)來制取二氧化碳實(shí)驗(yàn)后，對(duì)在錐形瓶中反應(yīng)后留下的廢渣廢液產(chǎn)生了興趣．他通過如圖4下列操作實(shí)驗(yàn)過程：
（1）操作M的名稱是過濾．

（2）小明猜想黑色固體A可能是碳單質(zhì)，你認(rèn)為小明應(yīng)如何通過實(shí)驗(yàn)證明：將黑色固體點(diǎn)燃，如果能燃燒，則證明是碳．
（3）小明認(rèn)為無色溶液C中溶質(zhì)只有氯化鈣．老師說他的這一判斷不合理．理由是酸性溶液和中性溶液都不能使無色酚酞變色，鹽酸有剩余時(shí)，滴加無色酚酞也不變色．
（4）若上述石灰石與稀鹽酸恰好反應(yīng)（雜質(zhì)不溶于水也不和鹽酸反應(yīng)），且反應(yīng)后錐形瓶中物質(zhì)總質(zhì)量減少2.2g．則反應(yīng)后形成的溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.5%．（請(qǐng)寫出計(jì)算過程，答案保留小數(shù)點(diǎn)后一位）

Answer 1

分析 （一）根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法考慮，寫方程式注意上升符號(hào)的標(biāo)法，根據(jù)硫酸鈣的微溶性考慮；
（二）（1）熟記儀器名稱．
（2）根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和氣體密度和溶解性考慮裝置的選擇方法．
（3）根據(jù)指示劑的變色情況來考慮，根據(jù)方程式的寫法寫化學(xué)方程式．
（4）要從控制反應(yīng)速率和隨開隨關(guān)兩個(gè)方面考慮．
（三）
（1）根據(jù)過濾可以將固體和液體分離解答；
（2）根據(jù)碳具有可燃性解答；
（3）根據(jù)酸性溶液和中性溶液都不能使無色酚酞變色解答；
（4）根據(jù)題中所給的生成二氧化碳的質(zhì)量結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式可以求算出碳酸鈣及生成的氯化鈣的質(zhì)量，然后求出其質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可．

解答 解：（一）對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法是只能允許有一種變量，對(duì)照實(shí)驗(yàn)①②只有加入的酸不同；對(duì)照實(shí)驗(yàn)①③只有石灰石的形狀不同；不選擇第②組藥品的原因是碳酸鈣與硫酸反應(yīng)，生成硫酸鈣微溶于水，覆蓋在石灰石表面，里面的石灰石不能與硫酸接觸，使反應(yīng)速度減慢并停止；
（二）（1）熟記常見儀器的名稱：①酒精燈；②長頸漏斗；
（2）制取二氧化碳用碳酸鈣和鹽酸，不需要加熱，所以發(fā)生裝置選擇B，由于二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，密度比空氣大只能用向上排空氣法收集，故收集裝置選擇C；用雙氧水制氧氣，不需加熱，屬于固液常溫型，過氧化氫和二氧化錳反應(yīng)，生成了水和氧氣，反應(yīng)的方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂ ↑；
（3）從控制反應(yīng)速率和隨開隨關(guān)兩個(gè)方面考慮，應(yīng)該選擇帶注射器的，注射器可控制反應(yīng)速度．
（4）驗(yàn)證二氧化碳用澄清石灰水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；被石蕊溶液浸濕的紙質(zhì)小花變紅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
CO₂+H₂O═H₂CO₃；
（三）
（1）操作M的名稱是過濾；
（2）將黑色固體點(diǎn)燃，如果能燃燒，則證明是碳；
（3）酸性溶液和中性溶液都不能使無色酚酞變色，鹽酸有剩余時(shí)，滴加無色酚酞也不變色；
（4）設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為x，生成氯化鈣的質(zhì)量為y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O
100         111   44
x           y     2.2g
$\frac{100}{x}=\frac{111}{y}=\frac{44}{2.2g}$
解得：x=5g，y=5.55g
所以反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{5.55g}{5g+50g-2.2g}$×100%≈10.5%
故答案為：
（一）不同的酸；石灰石形狀；CaCO₃+2HCl═CO₂↑+H₂O+CaCl₂；反應(yīng)后生成硫酸鈣微溶于水，覆蓋在石灰石表面，使反應(yīng)速度減慢并停止；
（二）（1）①酒精燈；②長頸漏斗；
（2）B、C；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂ ↑；
（3）Ⅲ；
（4）Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；CO₂+H₂O═H₂CO₃；
（三）
（1）過濾；
（2）將黑色固體點(diǎn)燃，如果能燃燒，則證明是碳；
（3）酸性溶液和中性溶液都不能使無色酚酞變色，鹽酸有剩余時(shí)，滴加無色酚酞也不變色；
（4）10.5%．

點(diǎn)評(píng) 本題的實(shí)驗(yàn)裝置比較復(fù)雜，分析實(shí)驗(yàn)裝置的原理時(shí)，應(yīng)根據(jù)題中的操作要求，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)，認(rèn)真、細(xì)致觀察，得出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置的目的．