Question

【题目】某研究小组在实验室制取二氧化碳的研究中发现，通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳，其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面，阻碍了大理石与稀硫酸的接触，反应速率逐渐减慢甚至停止。为此，该小组设立研究课题:选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳。

[实验一]选择合适浓度的硫酸

操作：在28°C时，用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有lg直径为2mm大理石的大试管中注入硫酸，记录15分钟内生成气体的体积，见下表：

试管编号	1	2	3	4	5
硫酸浓度（%）	15	20	25	30	35
气体体积（mL）	35	47	55	51	42

[实验二]选择合适的反应温度

操作：往盛有lg直径为2mm大理石的大试管中分别加入5mL相同合适浓度而不同温度的硫酸溶液，观察反应的情况，记录如下表：

试管编号	A	B	C	D	E
温度（°C）	40	50	60	70	80
现象和比较	有少量气泡	气泡比A号试管多	气泡明显比B号试管多	大量气泡产生，与常温用盐酸反应相似	反应激烈，迅速产生大量气体

请根据本次活动的研究目的，分析处理以上两个表中数据，得出结论：

（1）稀硫酸与大理石反应，在28°C时，选用硫酸的浓度最合适为___ %，因为浓度小于或大于合适浓度对反应的影响是___________________。

（2）在合适的硫酸浓度下，应选择最合适的反应温度为_____ °C，因为温度高于或低于该温度对反应的影响是___________________。

（3）除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外，在反应过程中，为防止硫酸钙覆盖在大理石上，应增加____________________________________操作，更有利于气体的制备。

（4）该研究小组为了研究___________________对该反应速率的影响，进行了如下实验。

试管编号	A	B
试管内药品	lg块状大理石与5mL25%稀硫酸	lg粉末状大理石与5mL25%稀硫酸
现象和比较	有少量气泡	迅速产生较多气泡

（5）根据上述实验研究，你觉得在以下硫酸和大理石反应的装置中，最佳选用___________________(填编号)。

Answer 1

【答案】25 硫酸浓度太低或者太高时生成气体体积较少 70 温度过低反应过慢，温度过高反应剧烈，不利于收集气体 摇动试管(或摇动装置) 碳酸钙固体颗粒大小(其它合理回答也给分) 丙

【解析】

稀硫酸与大理石反应生成硫酸钙、水和二氧化碳。

（1）由表格数据可知，稀硫酸与大理石反应，在28°C时，硫酸浓度为25%，生成的气体的体积最大，为55mL，故选用硫酸的浓度最合适为25%，因为浓度小于或大于合适浓度对反应的影响是生成气体体积较少。

（2）由合适浓度而不同温度的硫酸溶液反应的表格可知，在合适的硫酸浓度下，大量气泡产生，与常温用盐酸反应相似，应选择最合适的反应温度为70°C，因为温度高于或低于该温度对反应的影响是温度过低反应过慢，温度过高反应剧烈，不利于收集气体。

（3）稀硫酸和碳酸钙反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外，在反应过程中，为防止硫酸钙覆盖在大理石上，应增加摇动试管(或摇动装置)操作，更有利于气体的制备。

（4）表格中是lg块状大理石和lg粉末状大理石分别与5mL25%稀硫酸反应，故该研究小组为了研究碳酸钙固体颗粒大小对该反应速率的影响，进行了如下实验。

（5）根据上述实验研究，丙装置可使反应随时停止，随时反应，上下移动有利于防止硫酸钙覆盖在大理石表面，故在以下硫酸和大理石反应的装置中，最佳选用丙。