Question

14．下列是學(xué)校化學(xué)興趣小組實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的研究過程，請(qǐng)你參與：
（一）回顧實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w過程中，回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w選用稀鹽酸，而不選用濃鹽酸，是因?yàn)闈恹}酸具有揮發(fā)性，否則會(huì)造成制取的二氧化碳?xì)怏w不純．
（2）大理石與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（二）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳通常不選用大理石與稀硫酸反應(yīng)．為此，該小組同學(xué)以影響大理石與稀硫酸反應(yīng)的因素為研究課題進(jìn)行探究．
【因素一】硫酸鈣的溶解性對(duì)反應(yīng)的影響
同學(xué)們查閱硫酸鈣在不同溫度下的溶解度如表一：

溫度/℃	10	20	30	40
溶解度/g	0.244	0.255	0.264	0.265

【因素二】硫酸的濃度對(duì)反應(yīng)的影響
操作：在28℃時(shí)，用裝有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直徑為2mm大理
石的大試管中注入硫酸，記錄15分鐘內(nèi)生成氣體的體積，見表二：

試管編號(hào)	1	2	3	4	5
硫酸濃度（%）	15	20	25	30	35
氣體體積/mL	35	47	55	51	42

【因素三】溫度對(duì)反應(yīng)的影響
操作：往盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中分別加入5mL相同合適濃度、
不同溫度的硫酸溶液，觀察反應(yīng)的情況，記錄如表三：

試管編號(hào)	A	B	C	D	E
溫度/℃	40	50	60	70	80
現(xiàn)象和 比較	有少量氣泡	氣泡比A號(hào)試管多	氣泡明顯比B號(hào)試管多	大量氣泡產(chǎn)生，與常溫用鹽酸反應(yīng)相似	反應(yīng)非常激烈，迅速產(chǎn)生大量氣體

請(qǐng)根據(jù)本次活動(dòng)的研究目的，分析處理以上三個(gè)表中數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：
（3）利用表一提供的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室不選用稀硫酸制取CO₂的原因：反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶物覆蓋在固體的表面，阻礙了大理石與稀硫酸的接觸，反應(yīng)速率逐漸減慢甚至停止．
（4）硫酸與大理石反應(yīng)，在28℃時(shí)，選用硫酸的濃度最合適為25%．
（5）另取一支盛有1g直徑為2mm大理石的大試管，注入40%的硫酸5mL，15分鐘內(nèi)生成氣體的體積＜（填“＞”或“＜”）42mL．
（6）在合適的硫酸濃度下，應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為70℃．
（7）你認(rèn)為影響該反應(yīng)速率的因素還可能有碳酸鈣顆粒大小，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證你的猜想分別取1g塊狀大理石和粉末狀大理石于兩支試管中，分別加入5mL25%的稀硫酸，比較產(chǎn)生氣泡快慢．

Answer 1

分析 （一）
（1）根據(jù)濃鹽酸具有揮發(fā)性解答；
（2）根據(jù)碳酸鈣和鹽酸互相交換成分生成氯化鈣和水和二氧化碳解答；
（二）
（3）根據(jù)反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶物覆蓋在固體的表面，阻礙了大理石與稀硫酸的接觸，反應(yīng)速率逐漸減慢甚至停止解答；
（4）分析實(shí)驗(yàn)一中的表格中數(shù)據(jù)作對(duì)比即可得出正確答案；
（5）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)作對(duì)比即可得出正確答案；
（6）觀察實(shí)驗(yàn)二中表格中的數(shù)據(jù)作對(duì)比即可得出正確答案；
（7）碳酸鈣固體顆粒大小也會(huì)影響反應(yīng)的速率，可以據(jù)此解答．

解答 解：
（一）
（1）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w選用稀鹽酸，而不選用濃鹽酸，是因?yàn)闈恹}酸具有揮發(fā)性，否則會(huì)造成制取的二氧化碳?xì)怏w不純．
（2）用碳酸鈣和鹽酸互相交換成分生成氯化鈣和水和二氧化碳，化學(xué)方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（二）
（3）實(shí)驗(yàn)室不選用稀硫酸制取CO₂的原因：反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶物覆蓋在固體的表面，阻礙了大理石與稀硫酸的接觸，反應(yīng)速率逐漸減慢甚至停止；
（4）觀察實(shí)驗(yàn)一中的表格中數(shù)據(jù)可以知道，3號(hào)試管收集的氣體最多，此時(shí)管中硫酸濃度是25%，濃度大于或小于此濃度值生成的氣體體積都少．
（5）另取一支盛有1g直徑為2mm大理石的大試管，注入40%的硫酸5mL，15分鐘內(nèi)生成氣體的體積＜42mL．
（6）觀察實(shí)驗(yàn)二中表格中的數(shù)據(jù)，可知應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為70℃，低于70℃時(shí)，生成的氣體少并且反應(yīng)慢，高于70℃反應(yīng)速率過快，不易收集．
（7）碳酸鈣固體顆粒大小也會(huì)影響反應(yīng)的速率，根據(jù)表格可知是探究碳酸鈣固體顆粒大�。�分別取1g塊狀大理石和粉末狀大理石于兩支試管中，分別加入5mL25%的稀硫酸，比較產(chǎn)生氣泡快慢．
答案：
（一）（1）揮發(fā)性；（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（二）
（3）反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶物覆蓋在固體的表面，阻礙了大理石與稀硫酸的接觸，反應(yīng)速率逐漸減慢甚至停止；
（4）25%； 
（5）＜；
（6）70；
（7）碳酸鈣顆粒大�。环謩e取1g塊狀大理石和粉末狀大理石于兩支試管中，分別加入5mL25%的稀硫酸，比較產(chǎn)生氣泡快慢．

點(diǎn)評(píng) 本題以實(shí)驗(yàn)探究的形式考查稀硫酸與大理石反應(yīng)的適宜溫度和濃度等問題，培養(yǎng)學(xué)生的對(duì)比能力、提取信息的能力，注意控制變量的使用．