Question

【题目】在探究二氧化碳性质的实验课上，同学们把一瓶CO2气体（排空气法收集，并已验满）倒扣在盛水的水槽中，有的小组没有观察到水压入瓶中，有的小组观察到少量水压入瓶中。针对课堂中出现的现象，化学小组的同学在课外进行了探究。

【提出问题】按教材的说法“1体积水大约能溶解1体积CO2”，水槽中的水足够把集气瓶中的CO2气体全部溶解，为什么集气瓶中的水面不上升或上升很少呢？

【作出猜想】1．排空气法收集到的CO2气体可能不纯。

2． 。

3．

【进行实验】小组同学分别用排空气法和排水法各收集2瓶CO2，重复图B实验，在不

同时间测得压入的水量占集气瓶容积的百分数，数据见表1。（已知：CO2在饱和碳酸氢

钠溶液中溶解度很小）

表1 24小时内CO2溶解情况

气体样本	1	2	3	4
收集方法	向上排空气法	向上排空气法	排水法	排水法
2小时	13.7%	15.0%	15.3%	15.1%
24小时	35.7%	56.3%	94.2%	93.6%

实验室制CO2的化学反应方程式为 。

【得出结论】

课堂中同学们没有观察到预期实验现象的原因是 。

【实验反思】

该实验引发了同学们对向上排空气法收集CO2的纯度及CO2收集方法的思考。

（1）向上排空气法收集CO2的纯度。

小组同学用容积为 150mL 的集气瓶，装入部分水，留一定量的空气，用CO2排出这些水。用此法收集到占空气体积分数不同的CO2气体，再将燃着的木条伸入集气瓶中，观察是否熄灭。试验不同浓度的CO2使燃着的木条熄灭的情况，实验结果见表 2。

表2 占空气体积分数不同的CO2使燃着的木条熄灭情况

	实验1	实验2	实验3	实验4
集气瓶中预留水的体积	60mL	45mL	42mL	39mL
CO2的体积分数	40%	30%	X	26%
燃着的木条状况	灭	灭	灭	不灭

上表中X的值为 。

（2）排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照

小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶（集气瓶容积相同）CO2气体，记录所需时间，如表3所示。

表3 排水法和向上排空气法收集1瓶气体所需时间对照

	1	2	3	4
排水法	35"	43"	43"	43"
排空气法	1'57"	1'15"	1'4"	1'12"

① 每次收集气体时，需要反应开始一段时间后再收集，其原因是 。

② 综合上述实验，请你对CO2的两种收集方法做出评价： 。

Answer 1

【答案】

【作出猜想】CO2溶于水需要时间较长【进行实验】CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + CO2↑+ H2O

【得出结论】时间短，排空气法收集的气体不纯【实验反思】（1）28%（2）① 排出装置内的空气② 排水法比排空气法收集的气体纯度高且收集时间短

【解析】

试题分析：集气瓶中的CO2气体全部溶解，为什么集气瓶中的水面不上升或上升很少呢？

【作出猜想】1．排空气法收集到的CO2气体可能不纯。或者二氧化碳溶解需要较长时间，实验室制CO2的化学反应方程式为CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + CO2↑+ H2O。

【得出结论】课堂中同学们没有观察到预期实验现象的原因是：时间短，排空气法收集的气体不纯，参数值看：体积减少15ml，CO2的体积分数减少10%，当减少7%的水后，二氧化碳的体积分数减少2%，所以X是28%，每次收集气体时，需要反应开始一段时间后再收集，其原因是排出装置内的空气。 ② 综合上述实验，请你对CO2的两种收集方法做出评价：排水法比排空气法收集的气体纯度高且收集时间短。