Question

让我们和小亮一起走进化学实验室，共同来学习科学探究的方法．
小亮在实验室用一小块生铁与稀盐酸反应，观察到生铁表面出现

 

，同时发现反应后的液体中有少量黑色不溶物．
提出问题：这种黑色不溶物是什么呢？
猜想与假设：这种黑色不溶物中可能含碳．
设计方案：将黑色固体灼烧，如果黑色固体中含有碳，就会有

 

（填化学式）气体生成，要想进一步确定这种气体，可以用

 

（填俗称）来检验，其化学方程式为

 

、

 

．
进行实验：小亮按设计方案进行实验，得到了预想的结果．
解释与结论：由此小亮得出结论：
（1）生铁中

 

碳（填“含”或“不含”）；
（2）碳与稀盐酸

 

反应（填“能”或“不能”），铁与稀盐酸

 

反应（填“能”或“不能”）．
请你和小明一起进行实验室制取二氧化碳的探究．
（1）选择药品．小明对三组药品进行了研究，实验记录如下：

组别	药品	实验现象
①	块状石灰石和稀盐酸	产生气泡速率适中
②	块状石灰石和稀硫酸	产生气泡速率缓慢并逐渐停止
③	碳酸钠粉末和稀盐酸	产生气泡速率很快

从制取和

 

的角度分析，一般选择第 ①组药品，该组药品发生反应的化学方程式
为

 

；
不选择第③组药品的原因是

 

．
（2）选择装置．通过对制取氧气装置的分析，他选择用过氧化氢制取氧气的发生装置．你认为他选择的依据是

 

．
（3）制取气体．将药品装入所选装置制取气体，并用向上排空气法收集．
验满方法是

 

．
（4）气体检验．将生成的气体通入石蕊溶液中，溶液变红，因此他确定该气体是二氧化碳．他的检验方法是否正确？请说明理由．

 

 

．

Answer 1

分析：利用碳燃烧生成二氧化碳的性质，探究生铁与酸反应后黑色不溶物是否为碳；
分析所给三组实验结果，讨论实验室制取二氧化碳所选择的药品、发生装置，根据二氧化碳性质进行验满与气体的检验方案的评价．

解答：解：铁与盐酸反应，放出氢气，所以在铁表面观察到有气泡；
故答案为：气泡；
设计方案：根据猜想，黑色不溶物为碳，燃烧黑色不溶物，把生成气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊说明生成气体为二氧化碳，则黑色不溶物为碳；该过程中涉及碳燃烧及二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水；
故选CO₂；澄清石灰水；C+O₂

点燃  .

CO₂；CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
解释与结论：（1）经燃烧证明黑色不溶物为碳，所以可以判断生铁中含有碳；
故答案为：含；
（2）由于黑色不溶物碳是生铁与盐酸反应后的剩余物，所以可得知碳不能与盐酸反应，而铁可以与盐酸反应放出氢气；
故答案为：不能；能；
实验室制取二氧化碳的探究
（1）第②组药品反应一段时间后，反应停止，无法继续制取二氧化碳；第③组药品反应速度太快，会导致药品冲出而不宜于气体的收集；第①组药品速度适中且能持续反应，反应生成氯化钙、水、二氧化碳，为三组中最理想的药品组合；
故答案为：收集；CaCO₃+2 HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）由于选择第①组药品反应制取二氧化碳，该组药品为固体和液体在常温下进行反应，与过氧化氢制取氧气反应条件类似，所以选择了相同的发生装置；
故答案为：固体和液体反应，不需要加热（或反应物状态和反应条件与用过氧化氢制取氧气相同）；
（3）二氧化碳不支持燃烧，当二氧化碳收集满，放在瓶口的燃烧的木条会熄灭；
故答案为：将燃着的木条放在集气瓶口，观察火焰是否熄灭；
（4）检验气体为二氧化碳应把气体通入澄清石灰水，而通入石蕊试液变红不能说明气体为二氧化碳，因为能使石蕊变红的不只有二氧化碳；
故答案为：不正确；其他气体也可能使石蕊溶液变红（或应该用澄清的石灰水检验二氧化碳）．

点评：本题涉及前后两部分内容，前一部分为碳的探究，后一部分为二氧化碳的制取，两部分内容在回答时并不相关，可单独解决．