Question

某研究小組在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的研究中發(fā)現(xiàn)，通常不選用大理石與稀硫酸反應(yīng)制取二氧化碳，其原因是反應(yīng)生成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．為此，設(shè)立研究課題：選擇合適濃度的硫酸和反應(yīng)的溫度制取二氧化碳．
實(shí)驗(yàn)一，選擇合適濃度的硫酸
操作：用含有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，在28℃時(shí)記錄15分鐘后生成氣體的體積，見下表：

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

實(shí)驗(yàn)二，選擇合適的反應(yīng)溫度
操作：往盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中分別加入5mL相同合適濃度而不同溫度的硫酸溶液，觀察反應(yīng)的情況，記錄如下表：

試管編號(hào)	A	B	C	D	E
溫度℃	40	50	60	70	80
現(xiàn)象和 比較	有氣泡	氣泡比A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)激烈，迅速產(chǎn)生大量氣體

根據(jù)本次活動(dòng)的研究目的，分析處理以上兩個(gè)表中數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：
（1）稀硫酸與大理石反應(yīng)，在28℃時(shí)，選用硫酸的濃度最合適為

 

%，因?yàn)闈舛刃∮诨虼笥诤线m濃度對(duì)反應(yīng)的影響是

 

．
（2）在合適的硫酸濃度下，應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為

 

℃，因?yàn)闇囟雀哂诨虻陀谠摐囟葘?duì)反應(yīng)的影響是

 

．在最合適反應(yīng)溫度時(shí)硫酸與大理石反應(yīng)方程式為

 

．
（3）除選用合適溫度和濃度硫酸之外，在反應(yīng)過程中，為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，應(yīng)增加

 

操作，更有利氣體的制備．
（4）你認(rèn)為該研究小組還可以研究

 

對(duì)該反應(yīng)速率的影響．

Answer 1

考點(diǎn)：制取氣體的反應(yīng)原理的探究,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：（1）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；
（2）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；
（3）為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，可以用搖動(dòng)試管的方法解決；
（4）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：（1）觀察實(shí)驗(yàn)一圖表，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；
（2）觀察實(shí)驗(yàn)二圖表，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．硫酸與大理石反應(yīng)生成硫酸鈣、水、二氧化碳，化學(xué)反應(yīng)式是：CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O；
（3）為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，可以用搖動(dòng)試管的方法除去覆蓋在大理石上的硫酸鈣；
（4）碳酸鈣固體顆粒大小也會(huì)影響反應(yīng)的速率，也可作為研究課題．
故答案為：（1）25；生成氣體體積較少；
（2）70；溫度過低反應(yīng)過慢，溫度過高反應(yīng)劇烈，不利于收集氣體；CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O；
（3）振蕩試管；
（4）大理石顆粒大小．

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．