Question

10．如圖1所示A～F是實(shí)驗(yàn)室制備某些常見(jiàn)氣體的裝置示意圖．

（1）實(shí)驗(yàn)室制備CO₂的藥品為石灰石和稀鹽酸可用的發(fā)生裝置有：BCDEF（選填上圖字母序號(hào)）．
（2）裝置E或F相對(duì)于裝置C在操作方面的優(yōu)勢(shì)為：隨開(kāi)隨用，隨關(guān)隨停．
（3）排水法收集與排空氣法收集CO₂的比較（分別用體積相同的2個(gè)集氣瓶收集）

比較項(xiàng)目	排水法	向上排空氣法
收集方法可行性分析	CO2氣體生成和從水面逸出的速率遠(yuǎn)大于其溶解和與水反應(yīng)的速率	CO2密度比空氣大，且不與空氣中的成分反應(yīng)
收集過(guò)程分析	集滿現(xiàn)象瓶口有大氣泡冒出	“驗(yàn)滿”分析：因氣體無(wú)色，故集滿與否較難確定．即便用燃著木條移近容器口火焰熄滅， 也難以證明空氣完全排盡
向收集到CO2的集氣瓶?jī)?nèi)倒入等體積適量澄清石灰水，并振蕩	先渾濁后變澄清所需時(shí)間較短	先渾濁后變澄清所需時(shí)間較長(zhǎng)
由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論	①用排水法收集滿二氧化碳現(xiàn)象明顯； ②排水法收集到的二氧化碳純度更高．

（4）塊狀石灰石和適量稀鹽酸反應(yīng)至無(wú)氣泡逸出后，測(cè)得其殘留液pH等于2．此時(shí)取適量反應(yīng)后溶液，逐滴滴入碳酸鈉溶液，并用pH數(shù)字探測(cè)儀連續(xù)監(jiān)測(cè)，得曲線如圖2所示[pH為縱坐標(biāo)，時(shí)間s（秒）為橫坐標(biāo)]：
①寫出AB段內(nèi)有關(guān)化學(xué)方程式Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
②寫出BC“平臺(tái)”段化學(xué)方程式CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
③CD段上升的原因是：鹽酸和氯化鈣已經(jīng)完全反應(yīng)，碳酸鈉剩余，溶液呈堿性．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)室通常用稀鹽酸與大理石（或石灰石）反應(yīng)制取二氧化碳，根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置；根據(jù)裝置E或F和C裝置制取氣體的過(guò)程考慮優(yōu)點(diǎn)；從選擇氣體收集方法的依據(jù)和收集氣體時(shí)的操作注意事項(xiàng)進(jìn)行分析．根據(jù)圖象結(jié)合物質(zhì)間的反應(yīng)進(jìn)行分析解答．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室通常用稀鹽酸與大理石（或石灰石）反應(yīng)制取二氧化碳，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，反應(yīng)的方程式：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；發(fā)生裝置屬于固液常溫型，所以可以選擇BCDEF，故填：石灰石和稀鹽酸；BCDEF；
（2）裝置E或F可以通過(guò)控制活塞的開(kāi)關(guān)從而控制反應(yīng)的發(fā)生和停止，相對(duì)于裝置C在操作方面的優(yōu)勢(shì)為：可以使反應(yīng)隨時(shí)發(fā)生隨時(shí)停止；故填：隨開(kāi)隨用，隨關(guān)隨停；
（3）能用向上排空氣法收集的氣體必須滿足密度比空氣大，不與空氣發(fā)生反應(yīng)等條件；用排水法收集氣體時(shí)，當(dāng)看到集氣瓶口有氣泡冒出，說(shuō)明集氣瓶中的水已排完，氣體已收集滿；通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可知，二氧化碳可用排水法或向上排空氣法收集，用排水法收集二氧化碳時(shí)能看到什么時(shí)候收集滿，而用向上排空氣法則不能，因而用排水法收集到的二氧化碳比較純凈．故填：

比較項(xiàng)目	排水法	向上排空氣法
收集方法可行性分析	CO2氣體生成和從水面逸出的速率遠(yuǎn)大于其溶解和與水反應(yīng)的速率	CO2密度比空氣大，且 不與空氣中的成分反應(yīng)
收集過(guò)程分析	集滿現(xiàn)象 瓶口有大氣泡冒出	“驗(yàn)滿”分析：因氣體無(wú)色，故集滿與否較難確定．即便用燃著木條移近容器口火焰熄滅， 也難以證明空氣完全排盡
向收集到CO2的集氣瓶?jī)?nèi)倒入等體積適量澄清石灰水，并振蕩	先渾濁后變澄清所需時(shí)間較短	先渾濁后變澄清所需時(shí)間較長(zhǎng)
由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論	①用排水法收集滿二氧化碳現(xiàn)象明顯； ②排水法收集到的二氧化碳純度更高．

（4）據(jù)圖可以看出，AB段是反應(yīng)后溶液中的鹽酸與碳酸鈉的反應(yīng)，碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，故填：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
BC段是碳酸鈉和氯化鈣的反應(yīng)，碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，故填：CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl；
CD段時(shí)碳酸鈉繼續(xù)加入，由于鹽酸和氯化鈣已經(jīng)完全反應(yīng)，故溶液呈堿性，pH上升，故填：鹽酸和氯化鈣已經(jīng)完全反應(yīng)，碳酸鈉剩余，溶液呈堿性．

點(diǎn)評(píng) 本題中的固-液不加熱型發(fā)生裝置比較多，要把每個(gè)裝置的用法和優(yōu)點(diǎn)弄清楚；氣體的收集方法主要取決于氣體的密度和溶水性，另外還要考慮氣體是否有毒、是否與水反應(yīng)、是否與空氣反應(yīng)等．