Question

某化学兴趣小组的同学设计了如下实验来验证二氧化碳气体的相关性质，实验步骤如下：
Ⅰ．取一个三通管（三个管口都未密封，与空气相通），在三通管的上部和下部各放一张湿润的蓝色石蕊试纸．然后将它与二氧化碳的发生装置连接．（如图1，整套装置的气密性良好）
Ⅱ．打开分液漏斗的活塞，使石灰石与稀盐酸接触，观察到相关现象后，停止实验．
Ⅲ．取下图1中的三通管，把贴有试纸B的那端放在酒精灯火焰上加热（如图2），观察实验现象．
 注：整个实验中不考虑反应过程中水分和HCl气体的挥发，且图1中产生的气流较缓慢．
根据上述实验，回答下列问题：
（1）实验Ⅱ步骤中三通管内产生的实验现象是

 

；由此说明二氧化碳气体具有

 

、

 

的性质．
（2）实验Ⅲ步骤中一定发生的化学反应方程式是

 

；
（3）若不改变图1的实验装置，还要验证二氧化碳气体具有不能燃烧、也不能支持燃烧的性质，需要补充的实验是

 

．
（4）取12g石灰石样品放入盛有105.4g稀盐酸溶液的烧杯中，恰好完全反应．有关实验数据如下表：（假设石灰石样品中杂质不与稀盐酸反应也不溶于水，且不考虑反应过程中水分和HCl气体的挥发）

	反应前		反应后
实验 数据	烧杯和稀盐酸的质量	石灰石样品的质量	烧杯和其中混合物的质量
	150g	12g	157.6g

①反应中生成二氧化碳的质量为

 

g．
②该石灰石样品中碳酸钙的质量分数为

 

（结果精确到0.1%）．
③反应后所得溶液中溶质质量分数是多少？（请写出计算过程）

Answer 1

分析：（1）蓝色石蕊试纸遇酸变红，根据b端试纸变红现象来推断二氧化碳的性质；
（2）根据反应规律和书写原则完成化学方程式；
（3）验证二氧化碳不燃烧不支持燃烧的性质，可以通过燃着的木条熄灭来证明．
（4）石灰石中的主要成分碳酸钙与盐酸反应放出气体二氧化碳，恰好完全反应后所剩余物质的质量小于反应前各物质的质量和，根据质量守恒定律，质量的差即为反应所放出二氧化碳的质量；
根据反应的化学方程式，利用生成二氧化碳的质量，计算样品中碳酸钙的质量；碳酸钙的质量与样品质量比即样品中碳酸钙的质量分数；
恰好完全反应后所得溶液为氯化钙溶液，其溶液的质量分数=

氯化钙的质量

反应后所得溶液的质量

×100%；氯化钙的质量可由恰好完全反应时生成二氧化碳的质量求得，反应后溶液的质量可利用质量守恒而求得．

解答：解：（1）根据二氧化碳的密度和与水反应生成碳酸的性质可推知实验现象是湿润的蓝色石蕊试纸B变红色；由此说明二氧化碳气体具有 密度比空气大、能与水反应生成碳酸的性质．
故答案为：湿润的蓝色石蕊试纸B变红色；密度比空气大；能与水反应生成碳酸（或酸性物质）；
（2）碳酸受热易分解，化学反应方程式是 H₂CO₃

△   .

H₂O+CO₂↑；
故答案为：H₂CO₃

△   .

H₂O+CO₂↑
（3）要验证二氧化碳气体具有不能燃烧、也不能支持燃烧的性质，需要补充的实验是 取一根燃着的小木条放在b导管口，发现小木条熄灭．
故答案为：取一根燃着的小木条放在b导管口，发现小木条熄灭．
（4）①根据质量守恒定律，反应中生成二氧化碳的质量=150g+12g-157.6g=4.4g
故答案为：4.4；
②设恰好完全反应时参加反应碳酸的质量为x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                     4.4g

100

x

=

44

4.4g

x=10g
该石灰石样品中碳酸钙的质量分数=

10g

12g

×100%≈83.3%
故答案为：83.3%；
③解：设反应生成氯化钙的质量为y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
            111      44
             y       4.4g

111

y

=

44

4.4

g
y=11.1g
反应后所得溶液的总质量是10g+105.4g-4.4g=111g
反应后所得溶液的溶质质量分数为（

11.1g

111g

）╳100%=10%
答：反应后所得溶液的溶质质量分数为10%．

点评：本题通过设计实验考查了二氧化碳的重要性质，实验较新颖，同学们要透过现象看到本质，此题难度中等．关于计算则是利用质量守恒定律，恰好完全反应后溶液的质量=参加反应的碳酸钙的质量+所加稀盐酸的质量-生成气体二氧化碳的质量的关系进行的求解．