Question

某实验小组的同学用碳酸钠粉末、粒状大理石、稀盐酸、浓盐酸、稀硫酸这几种药品，探究哪两种药品的反应适合在实验室制取CO₂气体．请你参与下列的探究并回答问题．
[提出问题]上述酸和碳酸盐的反应是否适合在实验室制取CO₂气体．
[方案设计]大家经过讨论，一致认为浓盐酸不适合用于实验室制取CO₂气体，原因是浓盐酸挥发出的HCl气体混于CO₂中，使制得的气体不纯．小明设计了右图装置来除去CO₂中HCl，洗气瓶中盛装的液体可以是______（填序号）．
①浓硫酸　　　　　　②碳酸氢钠溶液　　　 ③氢氧化钠溶液　　　④澄清石灰水
[实验与结论]
该小组设计了三个实验进行对比

（1）请你填写实验C的实验现象和实验结论

实验	实验现象	实验结论
A	剧烈反应，迅速放出大量气体	反应速度过快，气体不便收集，不宜用于实验室制取CO2
B	产生气泡，速度迅速减慢，几秒钟后反应几乎停止	无法持续产生气体，不能用于实验室制取CO2
C	______	______

（2）根据实验探究，实验室制取CO₂的化学反应原理为（用化学方程式表示）______．
[拓展迁移]
将上述实验C反应后的混合物过滤．对滤液中的溶质，小聪同学提出了以下三种猜想：
①溶质是HCl；②溶质是CaCl₂；③溶质是HCl和CaCl₂
该小组成员一起讨论后认为，上述三种猜想中有一种是不合理的，你认为不合理的猜想是______（填序号）．对小聪的另外两种合理猜想，请你设计实验，并根据不同现象说明溶液中的溶质属于哪一种猜想______．

Answer 1

解：【方案设计】除去CO₂中HCl，洗气瓶中盛装的液体既要吸收盐酸又不能与二氧化碳反应，题中浓硫酸不能吸收盐酸，氢氧化钠和石灰水都与二氧化碳反应，只有碳酸氢钠适合，故选②；
【实验与结论】
（1）实验A：碳酸钠粉末易溶于水，与盐酸接触面积大，剧烈反应，迅速放出大量气体，不利于气体收集；
实验B：粒状大理石与稀硫酸反应，生成硫酸钙微溶于水，附着在大理石表面，产生气泡，速度迅速减慢，几秒钟后反应几乎停止，无法持续产生气体；
实验C：粒状大理石与稀盐酸反应产生气泡，反应速率均匀、适中，持续放出气体，便于气体的收集，适合实验室制取CO₂；
（2）制取二氧化碳的反应原理为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
【拓展与迁移】实验室制取CO₂的化学反应原理可知，实验C反应后的混合物过滤，对滤液中的溶质可能为溶质是CaCl₂或HCl和CaCl₂，不可能只有HCl；要验证猜想可利用两种猜想中溶质性质的不同来设计实验，如氯化钙溶液为中性，溶质为含有HCl和CaCl₂的溶液为酸性，可滴加紫色石蕊试液来验证．
故答案为：
【方案设计】②；
【实验与结论】
（1）

产生气泡，反应速率均匀、适中，持续放出气体

产生气体的速率均匀、适中，便于收集气体，适合实验室制取CO2

（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；
①取滤液少许于试管中，向其中滴加几滴紫色石蕊试液，若不出现红色，则说明是猜想②；若出现红色，则说明是猜想③（合理都给分）．
分析：根据气体除杂的原则，既能除掉杂气又不能引人新杂质选择洗气液；实验室制取二氧化碳气体的反应原理进行分析解答本题．
点评：本题综合考查了二氧化碳的实验室制法，并进一步探究了反应原理，提高了同学们对实验室制取二氧化碳的认识．