Question

7．在探究二氧化碳性質(zhì)的實驗課上，同學(xué)們把一瓶CO₂氣體（排空氣法收集，并已驗滿）倒扣在盛水的水槽中，有的小組沒有觀察到水壓入瓶中，有的小組觀察到少量水壓入瓶中．針對課堂中出現(xiàn)的現(xiàn)象，化學(xué)小組的同學(xué)在課外進行了探究．
【提出問題】按教材的說法“1體積水大約能溶解1體積CO₂”，水槽中的水足夠把
集氣瓶中的CO₂氣體全部溶解，為什么集氣瓶中的水面不上升或上升很少呢？
【作出猜想】1、排空氣法收集到的CO₂氣體可能不純．
2、CO₂溶于水需要時間較長．
3、…
【進行實驗】小組同學(xué)分別用排空氣法和排水法各收集2瓶CO₂，重復(fù)圖B實驗，在不同時間測得壓入的水量占集氣瓶容積的百分數(shù)，數(shù)據(jù)見表1．（已知：CO₂在飽和碳酸氫鈉溶液中溶解度很�。�

表1     24小時內(nèi)CO₂溶解情況

氣體樣本	1	2	3	4
收集方法	向上排空氣法	向上排空氣法	排水法	排水法
2小時	13.7%	15.0%	15.3%	15.1%
24小時	35.7%	56.3%	94.2%	93.6%

實驗室制CO₂的化學(xué)反應(yīng)方程式為CaCO₃+2HCl═CaCl₂ +CO₂↑+H₂O．
【得出結(jié)論】
課堂中同學(xué)們沒有觀察到預(yù)期實驗現(xiàn)象的原因是時間短，排空氣法收集的氣體不純．
【實驗反思】
該實驗引發(fā)了同學(xué)們對向上排空氣法收集CO₂的純度及CO₂收集方法的思考．
（1）向上排空氣法收集CO₂的純度．
小組同學(xué)用容積為 150mL 的集氣瓶，裝入部分水，留一定量的空氣，用CO₂排出這些水．用此法收集到占空氣體積分數(shù)不同的CO₂氣體，再將燃著的木條伸入集氣瓶中，觀察是否熄滅．試驗不同濃度的CO₂使燃著的木條熄滅的情況，實驗結(jié)果見表 2．
表2  占空氣體積分數(shù)不同的CO₂使燃著的木條熄滅情況

	實驗1	實驗2	實驗3	實驗4
集氣瓶中預(yù)留水的體積	60mL	45mL	42mL	39mL
CO2的體積分數(shù)	40%	30%	X	26%
燃著的木條狀況	滅	滅	滅	不滅

上表中X的值為28%．
（2）排水法和向上排空氣法收集氣體所需時間對照
小組同學(xué)分4組用排水法和排空氣法分別收集1瓶（集氣瓶容積相同）CO₂氣體，記錄所需時間，如表3所示．
表3 排水法和向上排空氣法收集1瓶氣體所需時間對照

	1	2	3	4
排水法	35“	43“	43“	43“
排空氣法	1'57“	1'15“	1'4“	1'12“

①每次收集氣體時，需要反應(yīng)開始一段時間后再收集，其原因是排出裝置內(nèi)的空氣．
②綜合上述實驗，請你對CO₂的兩種收集方法做出評價：排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時間短．

Answer 1

分析 【作出猜想】根據(jù)探究過程分析要探究的問題從而推出猜想，進行分析；
【進行實驗】根據(jù)實驗室制二氧化碳的反應(yīng)，寫出化學(xué)方程式；
【得出結(jié)論】根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行分析；
【實驗反思】根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，以及制取和收集氣體的注意事項進行分析．

解答 解：【作出猜想】根據(jù)探究過程可以看出，要探究在不同時間測得壓入的水量占集氣瓶容積的百分數(shù)所以可以推知猜想，故猜想2：CO₂溶于水需要時間較長；
【進行實驗】實驗室用碳酸鈣和稀鹽酸制二氧化碳，化學(xué)方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂ +CO₂↑+H₂O；
【得出結(jié)論】從實驗數(shù)據(jù)可以看出，時間越長溶解越充分，時間越短溶解越少，收集的氣體不純，所以沒有觀察到預(yù)期實驗現(xiàn)象；
【實驗反思】從實驗數(shù)據(jù)可以看出，42mL/150mL×100%=28%；收集氣體時，需要反應(yīng)開始一段時間后再收集，目的是排出裝置內(nèi)的空氣，防止氣體不純；從實驗數(shù)據(jù)可以看出排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時間短；
故答案為：【作出猜想】CO₂溶于水需要時間較長；
【進行實驗】CaCO₃+2HCl═CaCl₂ +CO₂↑+H₂O；
【得出結(jié)論】時間短，排空氣法收集的氣體不純；
【實驗反思】（ 1）28%；
           （2）①排出裝置內(nèi)的空氣；
                ②排水法比排空氣法收集的氣體純度高且收集時間短．

點評 本題主要考查從探究過程分析要探究的問題，從而推出猜想，實驗室制二氧化碳的反應(yīng)及化學(xué)方程式，實驗數(shù)據(jù)分析，以及制取和收集氣體的注意事項．