登录
9. 下列实验方案中,能达到预期目的的是 (
A.用稀盐酸除去盛过石灰水的试剂瓶内壁上的白膜
B.将混合气体通过澄清石灰水除去二氧化碳中混有的一氧化碳
C.用点燃法除去$\ce{CO_{2}}$中混有的少量$\ce{CO}$
D.将气体通过木炭粉在高温条件下除去$\ce{CO_{2}}$中混有的少量$\ce{O_{2}}$,得到纯净的$\ce{CO_{2}}$
A
)A.用稀盐酸除去盛过石灰水的试剂瓶内壁上的白膜
B.将混合气体通过澄清石灰水除去二氧化碳中混有的一氧化碳
C.用点燃法除去$\ce{CO_{2}}$中混有的少量$\ce{CO}$
D.将气体通过木炭粉在高温条件下除去$\ce{CO_{2}}$中混有的少量$\ce{O_{2}}$,得到纯净的$\ce{CO_{2}}$
答案
9.A 盛过石灰水的试剂瓶内壁上的白膜是氢氧化钙与二氧化碳反应生成的碳酸钙，稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，所以可用稀盐酸除去盛过石灰水的试剂瓶内壁上的白膜，A能达到预期目的；一氧化碳与澄清石灰水不反应，二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，将混合气体通过澄清石灰水不能除去二氧化碳中混有的一氧化碳，反而会将欲保留的二氧化碳除去，不符合除杂原则，B不能达到预期目的；当$\ce{CO_{2}}$中混有少量CO时，无法点燃CO，C不能达到预期目的；在高温条件下，木炭能与二氧化碳反应生成一氧化碳，除去氧气的同时会消耗二氧化碳而引入新杂质一氧化碳，不符合除杂原则，D不能达到预期目的。
解析
【分析】
这是一道物质除杂与试剂应用的正误判断题，解题时首先要明确除杂的核心三原则：①不消耗需要保留的目标物质；②不引入新的难分离杂质；③杂质可通过所选试剂反应转化为易分离的物质。接下来逐个验证选项：先判断A选项中试剂瓶白膜的成分，验证稀盐酸能否在不损伤试剂瓶的前提下除去白膜；再针对B、C、D三个均以CO₂为保留目标的除杂场景，逐一验证所选方法能否除去对应杂质，同时排查是否会消耗CO₂、引入新杂质，排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
我们对每个选项逐一分析：
1. 选项A：盛过石灰水的试剂瓶内壁的白膜，是石灰水中的Ca(OH)₂与空气中CO₂反应生成的难溶碳酸钙，稀盐酸可以和碳酸钙发生反应：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$，生成可溶于水的氯化钙，很容易被冲洗除去，不会损坏试剂瓶，可以达到实验目的。
2. 选项B：一氧化碳和澄清石灰水的溶质氢氧化钙不反应，反而是需要保留的二氧化碳会和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，最终会消耗目标物质CO₂，杂质CO却被保留，完全不符合除杂原则，不能达到实验目的。
3. 选项C：CO₂本身不燃烧也不支持燃烧，当大量CO₂中混有少量CO时，CO₂会阻隔氧气，少量的CO无法被点燃，不能除去杂质，不能达到实验目的。
4. 选项D：高温条件下，木炭粉不仅可以和杂质O₂反应，还会和目标物质CO₂发生反应：$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温} 2CO}$，既消耗了需要保留的CO₂，还引入了新杂质CO，无法得到纯净的CO₂，不能达到实验目的。
综上只有A选项能达到预期目的。
【答案】A
【知识点】
物质除杂原则，碳的氧化物性质，碳酸钙与酸反应
【点评】
本题围绕常见气体除杂的高频易错点设置选项，最容易出现的误判是“误以为混在大量CO₂中的少量CO可以被点燃”、“忽略高温下碳和二氧化碳的反应”，解题时要严格紧扣除杂三原则，先分别判断除杂试剂和杂质、目标物质的反应关系，再验证方案是否合规，避免凭直觉选择错误选项。
【难度系数】
0.6
这是一道物质除杂与试剂应用的正误判断题，解题时首先要明确除杂的核心三原则：①不消耗需要保留的目标物质；②不引入新的难分离杂质；③杂质可通过所选试剂反应转化为易分离的物质。接下来逐个验证选项：先判断A选项中试剂瓶白膜的成分，验证稀盐酸能否在不损伤试剂瓶的前提下除去白膜；再针对B、C、D三个均以CO₂为保留目标的除杂场景，逐一验证所选方法能否除去对应杂质，同时排查是否会消耗CO₂、引入新杂质，排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
我们对每个选项逐一分析：
1. 选项A：盛过石灰水的试剂瓶内壁的白膜，是石灰水中的Ca(OH)₂与空气中CO₂反应生成的难溶碳酸钙，稀盐酸可以和碳酸钙发生反应：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$，生成可溶于水的氯化钙，很容易被冲洗除去，不会损坏试剂瓶，可以达到实验目的。
2. 选项B：一氧化碳和澄清石灰水的溶质氢氧化钙不反应，反而是需要保留的二氧化碳会和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，最终会消耗目标物质CO₂，杂质CO却被保留，完全不符合除杂原则，不能达到实验目的。
3. 选项C：CO₂本身不燃烧也不支持燃烧，当大量CO₂中混有少量CO时，CO₂会阻隔氧气，少量的CO无法被点燃，不能除去杂质，不能达到实验目的。
4. 选项D：高温条件下，木炭粉不仅可以和杂质O₂反应，还会和目标物质CO₂发生反应：$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温} 2CO}$，既消耗了需要保留的CO₂，还引入了新杂质CO，无法得到纯净的CO₂，不能达到实验目的。
综上只有A选项能达到预期目的。
【答案】A
【知识点】
物质除杂原则，碳的氧化物性质，碳酸钙与酸反应
【点评】
本题围绕常见气体除杂的高频易错点设置选项，最容易出现的误判是“误以为混在大量CO₂中的少量CO可以被点燃”、“忽略高温下碳和二氧化碳的反应”，解题时要严格紧扣除杂三原则，先分别判断除杂试剂和杂质、目标物质的反应关系，再验证方案是否合规，避免凭直觉选择错误选项。
【难度系数】
0.6
10. 有$\ce{CO_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体120 g，其中碳元素的质量分数为20％。将混合气体通入过量的澄清石灰水中，充分反应后得到白色沉淀的质量为（
A.50 g
B.100 g
C.150 g
D.200 g
D
）A.50 g
B.100 g
C.150 g
D.200 g
答案
10.D 根据题意分析可知，原混合气体中碳元素的质量等于最终所得白色沉淀(碳酸钙)中碳元素的质量。设充分反应后得到白色沉淀的质量为x。
$\begin{array}{ccc}\mathrm{C}&∼&\ce{CaCO_{3}}\\12&&100\\120\ \mathrm{g}×20\%&&x\end{array}$
$\dfrac{12}{100}=\dfrac{120\ \mathrm{g}×20\%}{x}\ \ \ x=200\ \mathrm{g}$
故得到白色沉淀的质量为200 g。
$\begin{array}{ccc}\mathrm{C}&∼&\ce{CaCO_{3}}\\12&&100\\120\ \mathrm{g}×20\%&&x\end{array}$
$\dfrac{12}{100}=\dfrac{120\ \mathrm{g}×20\%}{x}\ \ \ x=200\ \mathrm{g}$
故得到白色沉淀的质量为200 g。
解析
【分析】
首先梳理解题思路：第一步先明确混合气体的组成性质，$\ce{CO_{2}}$能和澄清石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀，而$\ce{N_{2}}$性质稳定，不参与反应且不含碳元素；第二步抓住核心守恒关系：混合气体里的所有碳元素全部来自$\ce{CO_{2}}$，反应后会全部转移到生成的碳酸钙沉淀中，不需要分步计算$\ce{CO_{2}}$的质量，直接利用碳元素质量守恒就能快速求解。首先先计算出混合气体中总的碳元素质量，再结合碳酸钙中碳元素的质量占比，通过C和$\ce{CaCO_{3}}$的质量关系式列比例式，就能算出最终碳酸钙沉淀的质量。
【解析】
解：
1. 确定守恒关系：混合气体中只有$\ce{CO_{2}}$会与澄清石灰水反应生成$\ce{CaCO_{3}}$白色沉淀，$\ce{N_{2}}$不参与反应且不含碳元素，根据碳元素质量守恒，混合气体中全部的碳元素质量等于生成的$\ce{CaCO_{3}}$沉淀中的碳元素质量。
2. 计算混合气体中碳元素的总质量：
$m(\mathrm{C}) = 120\ \mathrm{g} × 20\% = 24\ \mathrm{g}$
3. 建立质量关系式：碳酸钙的相对分子质量为$40+12+16×3=100$，其中碳元素的相对原子质量为12，可得对应质量关系：
$\begin{array}{ccc}\mathrm{C}&∼&\ce{CaCO_{3}}\\12&&100\\24\ \mathrm{g}&&x\end{array}$
4. 列比例式求解：
$\dfrac{12}{100}=\dfrac{24\ \mathrm{g}}{x}$
解得$x=200\ \mathrm{g}$
【答案】
D
【知识点】
元素质量守恒；化学式计算；二氧化碳性质
【点评】
本题利用元素守恒的思想简化了计算步骤，不需要先计算$\ce{CO_{2}}$的质量再代入化学方程式分步求解，能有效减少计算出错的概率，解题的核心是明确反应前后碳元素的全部转移路径，掌握守恒法是快速解决这类化学计算题型的关键技巧。
【难度系数】
0.6
首先梳理解题思路：第一步先明确混合气体的组成性质，$\ce{CO_{2}}$能和澄清石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀，而$\ce{N_{2}}$性质稳定，不参与反应且不含碳元素；第二步抓住核心守恒关系：混合气体里的所有碳元素全部来自$\ce{CO_{2}}$，反应后会全部转移到生成的碳酸钙沉淀中，不需要分步计算$\ce{CO_{2}}$的质量，直接利用碳元素质量守恒就能快速求解。首先先计算出混合气体中总的碳元素质量，再结合碳酸钙中碳元素的质量占比，通过C和$\ce{CaCO_{3}}$的质量关系式列比例式，就能算出最终碳酸钙沉淀的质量。
【解析】
解：
1. 确定守恒关系：混合气体中只有$\ce{CO_{2}}$会与澄清石灰水反应生成$\ce{CaCO_{3}}$白色沉淀，$\ce{N_{2}}$不参与反应且不含碳元素，根据碳元素质量守恒，混合气体中全部的碳元素质量等于生成的$\ce{CaCO_{3}}$沉淀中的碳元素质量。
2. 计算混合气体中碳元素的总质量：
$m(\mathrm{C}) = 120\ \mathrm{g} × 20\% = 24\ \mathrm{g}$
3. 建立质量关系式：碳酸钙的相对分子质量为$40+12+16×3=100$，其中碳元素的相对原子质量为12，可得对应质量关系：
$\begin{array}{ccc}\mathrm{C}&∼&\ce{CaCO_{3}}\\12&&100\\24\ \mathrm{g}&&x\end{array}$
4. 列比例式求解：
$\dfrac{12}{100}=\dfrac{24\ \mathrm{g}}{x}$
解得$x=200\ \mathrm{g}$
【答案】
D
【知识点】
元素质量守恒；化学式计算；二氧化碳性质
【点评】
本题利用元素守恒的思想简化了计算步骤，不需要先计算$\ce{CO_{2}}$的质量再代入化学方程式分步求解，能有效减少计算出错的概率，解题的核心是明确反应前后碳元素的全部转移路径，掌握守恒法是快速解决这类化学计算题型的关键技巧。
【难度系数】
0.6
二、非选择题(共 60 分)
11.（15 分）[2025 无锡期中]将二氧化碳转化为有机物是实现“碳中和”的途径之一，我国科学家研制出了全球首套捕集二氧化碳合成甲醇($\ce{CH_{3}OH}$)的装置，有利于实现“碳中和”。如图所示为将二氧化碳在一定条件下转化成$\ce{CH_{3}OH}$的工艺流程图。
查阅资料:甲醇常温下是一种无色液体,易溶于水,熔点:$-97.8\ °\mathrm{C}$,沸点:$64.7\ °\mathrm{C}$。
（1）二氧化碳和甲醇中都含碳________（填“单质”或“元素”）。
（2）自然界中消耗二氧化碳的主要途径是________。
（3）小明在实验室进行过滤操作时,发现所得滤液仍然浑浊,经检查,滤纸和其他仪器均正常,失败的原因可能是________。
（4）请写出铁和水蒸气发生反应的化学方程式:________。
（5）根据资料,请你设计分离出$\ce{CH_{3}OH}$的一种方案:________。
11.（15 分）[2025 无锡期中]将二氧化碳转化为有机物是实现“碳中和”的途径之一，我国科学家研制出了全球首套捕集二氧化碳合成甲醇($\ce{CH_{3}OH}$)的装置，有利于实现“碳中和”。如图所示为将二氧化碳在一定条件下转化成$\ce{CH_{3}OH}$的工艺流程图。
查阅资料:甲醇常温下是一种无色液体,易溶于水,熔点:$-97.8\ °\mathrm{C}$,沸点:$64.7\ °\mathrm{C}$。
（1）二氧化碳和甲醇中都含碳________（填“单质”或“元素”）。
（2）自然界中消耗二氧化碳的主要途径是________。
（3）小明在实验室进行过滤操作时,发现所得滤液仍然浑浊,经检查,滤纸和其他仪器均正常,失败的原因可能是________。
（4）请写出铁和水蒸气发生反应的化学方程式:________。
（5）根据资料,请你设计分离出$\ce{CH_{3}OH}$的一种方案:________。
答案
11.（1）元素 （2）光合作用 （3）液面高于滤纸边缘(或盛接滤液的烧杯不干净等合理答案均可) （4）$\ce{3Fe + 4H_{2}O(气)\xlongequal{高温}Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$ （5）蒸馏,将混合物加热到64.7℃(合理答案均可)
〔解析〕（4）由流程图可知，水蒸气与铁在高温条件下反应生成氢气和四氧化三铁。（5）根据资料：甲醇常温下是一种无色液体，易溶于水，熔点：-97.8℃，沸点：64.7℃。水的沸点是100℃，可利用水和甲醇的沸点不同进行分离。
〔解析〕（4）由流程图可知，水蒸气与铁在高温条件下反应生成氢气和四氧化三铁。（5）根据资料：甲醇常温下是一种无色液体，易溶于水，熔点：-97.8℃，沸点：64.7℃。水的沸点是100℃，可利用水和甲醇的沸点不同进行分离。
解析
【分析】
我们可以逐问梳理解题思路：
1. 第一问：明确物质的宏观组成是由元素构成的，二氧化碳和甲醇都是含碳的化合物，不可能含有碳单质，因此直接判断为元素。
2. 第二问：回忆课本中碳循环的相关知识点，自然界消耗二氧化碳的最核心途径就是绿色植物的光合作用。
3. 第三问：题目已经说明滤纸和其他仪器都正常，因此滤液浑浊的原因只能从操作失误或者后续容器的问题入手，回忆过滤操作的注意事项，液面高于滤纸边缘、承接滤液的烧杯不干净都是符合要求的原因。
4. 第四问：结合流程图给出的反应场景，铁和水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，按照化学方程式的书写规则配平、标注反应条件和水蒸气的状态即可。
5. 第五问：结合题目给出的甲醇沸点远低于水的资料，利用沸点差异选择蒸馏的方法，将混合物加热到甲醇的沸点64.7℃，汽化后冷凝就能分离出甲醇。
【解析】
（1）从宏观角度，物质是由元素组成的，二氧化碳和甲醇都属于含碳的化合物，因此二者均含有碳元素。
（2）自然界中绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，合成有机物释放氧气，是消耗二氧化碳的最主要途径。
（3）过滤操作时，若待过滤的液面高于滤纸边缘，液体未经过滤纸过滤直接从滤纸与漏斗的间隙流下，会导致滤液浑浊；若盛接滤液的烧杯本身残留有杂质，也会使得到的滤液浑浊，上述原因均符合“滤纸和其他仪器均正常”的前提。
（4）由工艺流程图可知，铁和水蒸气在高温条件下发生反应，生成四氧化三铁和氢气，配平后得到化学方程式：$\ce{3Fe + 4H_{2}O(气)\xlongequal{高温}Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$。
（5）根据资料可知甲醇的沸点为64.7℃，远低于水的沸点100℃，二者沸点差异明显，因此可采用蒸馏的方案，将混合物加热到64.7℃，使甲醇汽化后再冷凝收集，即可分离得到甲醇。
【答案】
（1）元素
（2）光合作用
（3）液面高于滤纸边缘(或盛接滤液的烧杯不干净等合理答案均可)
（4）$\ce{3Fe + 4H_{2}O(气)\xlongequal{高温}Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$
（5）蒸馏,将混合物加热到64.7℃(合理答案均可)
【知识点】
物质的元素组成；过滤操作要点；混合物分离提纯
【点评】
本题结合碳中和背景下的二氧化碳合成甲醇的工业流程情境命题，覆盖了初中化学多个核心基础考点，既联系了前沿科技热点，又落实了课本基础知识，部分设问需要结合题干给出的资料信息灵活作答，提醒学生答题时要充分提取题干给出的已知条件，注意化学方程式的条件、物质状态标注等细节问题。
【难度系数】
0.8
我们可以逐问梳理解题思路：
1. 第一问：明确物质的宏观组成是由元素构成的，二氧化碳和甲醇都是含碳的化合物，不可能含有碳单质，因此直接判断为元素。
2. 第二问：回忆课本中碳循环的相关知识点，自然界消耗二氧化碳的最核心途径就是绿色植物的光合作用。
3. 第三问：题目已经说明滤纸和其他仪器都正常，因此滤液浑浊的原因只能从操作失误或者后续容器的问题入手，回忆过滤操作的注意事项，液面高于滤纸边缘、承接滤液的烧杯不干净都是符合要求的原因。
4. 第四问：结合流程图给出的反应场景，铁和水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，按照化学方程式的书写规则配平、标注反应条件和水蒸气的状态即可。
5. 第五问：结合题目给出的甲醇沸点远低于水的资料，利用沸点差异选择蒸馏的方法，将混合物加热到甲醇的沸点64.7℃，汽化后冷凝就能分离出甲醇。
【解析】
（1）从宏观角度，物质是由元素组成的，二氧化碳和甲醇都属于含碳的化合物，因此二者均含有碳元素。
（2）自然界中绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，合成有机物释放氧气，是消耗二氧化碳的最主要途径。
（3）过滤操作时，若待过滤的液面高于滤纸边缘，液体未经过滤纸过滤直接从滤纸与漏斗的间隙流下，会导致滤液浑浊；若盛接滤液的烧杯本身残留有杂质，也会使得到的滤液浑浊，上述原因均符合“滤纸和其他仪器均正常”的前提。
（4）由工艺流程图可知，铁和水蒸气在高温条件下发生反应，生成四氧化三铁和氢气，配平后得到化学方程式：$\ce{3Fe + 4H_{2}O(气)\xlongequal{高温}Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$。
（5）根据资料可知甲醇的沸点为64.7℃，远低于水的沸点100℃，二者沸点差异明显，因此可采用蒸馏的方案，将混合物加热到64.7℃，使甲醇汽化后再冷凝收集，即可分离得到甲醇。
【答案】
（1）元素
（2）光合作用
（3）液面高于滤纸边缘(或盛接滤液的烧杯不干净等合理答案均可)
（4）$\ce{3Fe + 4H_{2}O(气)\xlongequal{高温}Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}}$
（5）蒸馏,将混合物加热到64.7℃(合理答案均可)
【知识点】
物质的元素组成；过滤操作要点；混合物分离提纯
【点评】
本题结合碳中和背景下的二氧化碳合成甲醇的工业流程情境命题，覆盖了初中化学多个核心基础考点，既联系了前沿科技热点，又落实了课本基础知识，部分设问需要结合题干给出的资料信息灵活作答，提醒学生答题时要充分提取题干给出的已知条件，注意化学方程式的条件、物质状态标注等细节问题。
【难度系数】
0.8
12.（27分）[2025常州期中]$\ce{CO_{2}}$对人类生存、生活有着重大影响。某小组同学对$\ce{CO_{2}}$的相关知识作如下探究。
（1）该小组用一定浓度的盐酸和大理石为原料，且利用如图甲所示装置制备二氧化碳。
① 装置A或B都可以作为制取二氧化碳的发生装置，装置B相对于装置A的优点是
② 装置C可用于收集二氧化碳，气体应从
（2）探究是否可用排水集气法收集到$\ce{CO_{2}}$。利用传感器对是否可用排水集气法收集到$\ce{CO_{2}}$展开探究，实验装置如图乙所示。
【实验步骤】① 按图乙组装仪器。
② 用压强传感器自带的注射器通过活塞A向三颈烧瓶注入50 mL空气，并一直压住注射器，若压强传感器的读数
③ 打开活塞A，将注射器中的稀盐酸迅速注入仪器b中，反应一段时间后，收集满$\ce{CO_{2}}$后迅速关闭活塞A，并用弹簧夹夹住胶皮管B处。
④ 用压强传感器自带的注射器通过活塞A向三颈烧瓶中注入15 mL $\ce{H_{2}O}$，观察两分钟之内体系的压强变化如图丙所示。
【总结与拓展】⑤ 图丙中，30 s到100 s之间压强逐渐减小的原因是
⑥ 经过测算，消耗$\ce{CO_{2}}$的量约为收集到的$\ce{CO_{2}}$总量的0.53％，因此排水集气法
（3）验证$\ce{CO_{2}}$的性质。如图丁所示为验证$\ce{CO_{2}}$性质的实验装置，实验时，持续通入$\ce{CO_{2}}$。
步骤Ⅰ:打开$\mathrm{K}_{1}$关闭$\mathrm{K}_{2}$，观察现象。
步骤Ⅱ:关闭$\mathrm{K}_{1}$，打开$\mathrm{K}_{2}$，点燃酒精灯，一段时间后，观察现象。
① 步骤Ⅰ说明$\ce{CO_{2}}$具有的化学性质是
② 步骤Ⅱ:一段时间后，观察到的实验现象是
（1）该小组用一定浓度的盐酸和大理石为原料，且利用如图甲所示装置制备二氧化碳。
① 装置A或B都可以作为制取二氧化碳的发生装置，装置B相对于装置A的优点是
可以控制反应的发生与停止
，实验室制取二氧化碳的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
。② 装置C可用于收集二氧化碳，气体应从
b
（填“a”或“b”）口进入C，请推测用该方法收集二氧化碳的依据是二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液
。（2）探究是否可用排水集气法收集到$\ce{CO_{2}}$。利用传感器对是否可用排水集气法收集到$\ce{CO_{2}}$展开探究，实验装置如图乙所示。
【实验步骤】① 按图乙组装仪器。
② 用压强传感器自带的注射器通过活塞A向三颈烧瓶注入50 mL空气，并一直压住注射器，若压强传感器的读数
先增大后保持不变
，证明装置气密性良好。③ 打开活塞A，将注射器中的稀盐酸迅速注入仪器b中，反应一段时间后，收集满$\ce{CO_{2}}$后迅速关闭活塞A，并用弹簧夹夹住胶皮管B处。
④ 用压强传感器自带的注射器通过活塞A向三颈烧瓶中注入15 mL $\ce{H_{2}O}$，观察两分钟之内体系的压强变化如图丙所示。
【总结与拓展】⑤ 图丙中，30 s到100 s之间压强逐渐减小的原因是
二氧化碳溶于水中并与水反应
。⑥ 经过测算，消耗$\ce{CO_{2}}$的量约为收集到的$\ce{CO_{2}}$总量的0.53％，因此排水集气法
可以
（填“可以”或“不可以”）收集到$\ce{CO_{2}}$气体。（3）验证$\ce{CO_{2}}$的性质。如图丁所示为验证$\ce{CO_{2}}$性质的实验装置，实验时，持续通入$\ce{CO_{2}}$。
步骤Ⅰ:打开$\mathrm{K}_{1}$关闭$\mathrm{K}_{2}$，观察现象。
步骤Ⅱ:关闭$\mathrm{K}_{1}$，打开$\mathrm{K}_{2}$，点燃酒精灯，一段时间后，观察现象。
① 步骤Ⅰ说明$\ce{CO_{2}}$具有的化学性质是
不能燃烧也不支持燃烧
。② 步骤Ⅱ:一段时间后，观察到的实验现象是
Ⅰ中干燥的紫色石蕊小花不变色，Ⅱ中干燥的紫色石蕊小花变红
，说明$\ce{CO_{2}}$能与水反应。答案
12.（1）① 可以控制反应的发生与停止 $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ ② b 二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液 （2）② 先增大后保持不变 ⑤ 二氧化碳溶于水中并与水反应 ⑥ 可以 （3）① 不能燃烧也不支持燃烧 ② Ⅰ中干燥的紫色石蕊小花不变色，Ⅱ中干燥的紫色石蕊小花变红
〔解析〕（1）① 装置B中，可将固体放在多孔隔板上，关闭弹簧夹，产生的气体无法排出，液体被压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，液体又进入试管中，与固体接触，发生反应，则装置B相对于装置A的优点为可以控制反应的发生与停止。实验室制取二氧化碳的反应为碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。
② 二氧化碳密度小于饱和碳酸氢钠溶液，收集时，气体应从b口进入装置C；用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集二氧化碳，可能是因为二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液。
（2）② 将注射器通过活塞A向三颈烧瓶注入50 mL空气，并一直压住注射器，装置中的压强大于外界大气压，若装置气密性良好，则压强传感器的读数应先增大后保持不变。⑤ 向装置中加入水后，压强先增大后减小，30 s到100 s时压强减小，说明二氧化碳含量减少，原因是二氧化碳溶于水中并与水反应。⑥ 消耗$\ce{CO_{2}}$的量约为收集到的$\ce{CO_{2}}$总量的0.53%，消耗量很少，故用排水法可以收集到$\ce{CO_{2}}$。（3）① 步骤Ⅰ能观察到蜡烛从下到上依次熄灭，说明二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧(化学性质)，密度比空气大(物理性质)。② 二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红，进入Ⅱ中的二氧化碳中含有水蒸气，若Ⅰ中干燥的紫色石蕊小花不变色，Ⅱ中干燥的紫色石蕊小花变红，就能说明二氧化碳能与水反应。
〔解析〕（1）① 装置B中，可将固体放在多孔隔板上，关闭弹簧夹，产生的气体无法排出，液体被压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，液体又进入试管中，与固体接触，发生反应，则装置B相对于装置A的优点为可以控制反应的发生与停止。实验室制取二氧化碳的反应为碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。
② 二氧化碳密度小于饱和碳酸氢钠溶液，收集时，气体应从b口进入装置C；用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集二氧化碳，可能是因为二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液。
（2）② 将注射器通过活塞A向三颈烧瓶注入50 mL空气，并一直压住注射器，装置中的压强大于外界大气压，若装置气密性良好，则压强传感器的读数应先增大后保持不变。⑤ 向装置中加入水后，压强先增大后减小，30 s到100 s时压强减小，说明二氧化碳含量减少，原因是二氧化碳溶于水中并与水反应。⑥ 消耗$\ce{CO_{2}}$的量约为收集到的$\ce{CO_{2}}$总量的0.53%，消耗量很少，故用排水法可以收集到$\ce{CO_{2}}$。（3）① 步骤Ⅰ能观察到蜡烛从下到上依次熄灭，说明二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧(化学性质)，密度比空气大(物理性质)。② 二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红，进入Ⅱ中的二氧化碳中含有水蒸气，若Ⅰ中干燥的紫色石蕊小花不变色，Ⅱ中干燥的紫色石蕊小花变红，就能说明二氧化碳能与水反应。
解析
【分析】
我们可以将本题拆分为二氧化碳制备、排水法收集CO₂探究、CO₂性质验证三个模块逐步思考：
1. 第一模块：对比发生装置A和B，装置B可以通过开关止水夹改变装置内压强，实现固液药品的接触和分离，因此可以控制反应的发生与停止；实验室制二氧化碳是大理石和稀盐酸的复分解反应。用排饱和碳酸氢钠溶液收集CO₂时，因为CO₂密度远小于饱和碳酸氢钠溶液，且难溶于该溶液，所以气体从短管b通入，将液体从长管压出完成收集。
2. 第二模块：气密性检查的逻辑是，向密闭装置内压入空气，若装置不漏气，压强会瞬间升高后保持稳定，不会回落；加入水后体系压强下降，是因为部分CO₂溶解在水中且和水发生反应，而题目给出消耗的CO₂仅占总量的0.53%，损耗极低，因此完全可以用排水法收集CO₂。
3. 第三模块：步骤Ⅰ中通入CO₂后低处蜡烛先熄灭，体现CO₂不燃烧也不支持燃烧的化学性质；步骤Ⅱ中加热水产生的水蒸气和CO₂共同流向两支放有干燥石蕊小花的试管，Ⅰ中没有水，CO₂不能使干燥小花变色，Ⅱ中CO₂和水反应生成碳酸使小花变红，通过对照即可证明CO₂能和水反应。
【解析】
（1）① 装置B可通过控制弹簧夹的开关，改变装置内压强，让固体碳酸钙和液体稀盐酸随时接触、随时分离，因此优点是可以控制反应的发生与停止；实验室制取二氧化碳是碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。
② 用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集二氧化碳时，二氧化碳密度远小于饱和碳酸氢钠溶液，气体从短管b通入，将溶液从长导管排出；该收集方法的依据是二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液。
（2）② 向密闭的三颈烧瓶中注入50mL空气，一直压住注射器，若装置气密性良好，装置内压强会先因为注入空气瞬间增大，之后没有漏气的情况压强保持不变，因此压强传感器读数先增大后保持不变。
⑤ 30s到100s之间，部分二氧化碳溶解在水中，同时二氧化碳和水发生反应被消耗，体系内气体总量减少，因此压强逐渐减小。
⑥ 消耗的CO₂仅为收集到的CO₂总量的0.53%，损耗占比极低，因此排水集气法可以收集到CO₂气体。
（3）① 步骤Ⅰ中观察到烧杯内蜡烛由下到上依次熄灭，其中不能燃烧也不支持燃烧属于CO₂的化学性质，密度比空气大属于物理性质，因此该步骤说明CO₂具有的化学性质是不能燃烧也不支持燃烧。
② 关闭K₁打开K₂后，加热锥形瓶中的水产生水蒸气，混有水蒸气的CO₂进入两支试管，试管I内是干燥的石蕊小花，没有水的条件下CO₂不能使其变色，试管II内的干燥石蕊小花接触到水和CO₂，反应生成的碳酸使其变红，因此观察到的现象是Ⅰ中干燥的紫色石蕊小花不变色，Ⅱ中干燥的紫色石蕊小花变红。
【答案】
（1）① 可以控制反应的发生与停止 $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ ② b 二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液
（2）② 先增大后保持不变 ⑤ 二氧化碳溶于水中并与水反应 ⑥ 可以
（3）① 不能燃烧也不支持燃烧 ② Ⅰ中干燥的紫色石蕊小花不变色，Ⅱ中干燥的紫色石蕊小花变红
【知识点】
二氧化碳制取
二氧化碳性质
装置气密性检验
【点评】
本题是二氧化碳相关的综合实验探究题，结合数字化压强传感器开展探究，打破了学生以往“CO₂不能用排水法收集”的固有认知，同时通过对照实验设计验证CO₂和水的反应，既考察了基础实验操作和反应方程式书写，也锻炼了学生结合图像信息推理分析的能力，对学生的实验综合素养有一定要求。
【难度系数】
0.6
我们可以将本题拆分为二氧化碳制备、排水法收集CO₂探究、CO₂性质验证三个模块逐步思考：
1. 第一模块：对比发生装置A和B，装置B可以通过开关止水夹改变装置内压强，实现固液药品的接触和分离，因此可以控制反应的发生与停止；实验室制二氧化碳是大理石和稀盐酸的复分解反应。用排饱和碳酸氢钠溶液收集CO₂时，因为CO₂密度远小于饱和碳酸氢钠溶液，且难溶于该溶液，所以气体从短管b通入，将液体从长管压出完成收集。
2. 第二模块：气密性检查的逻辑是，向密闭装置内压入空气，若装置不漏气，压强会瞬间升高后保持稳定，不会回落；加入水后体系压强下降，是因为部分CO₂溶解在水中且和水发生反应，而题目给出消耗的CO₂仅占总量的0.53%，损耗极低，因此完全可以用排水法收集CO₂。
3. 第三模块：步骤Ⅰ中通入CO₂后低处蜡烛先熄灭，体现CO₂不燃烧也不支持燃烧的化学性质；步骤Ⅱ中加热水产生的水蒸气和CO₂共同流向两支放有干燥石蕊小花的试管，Ⅰ中没有水，CO₂不能使干燥小花变色，Ⅱ中CO₂和水反应生成碳酸使小花变红，通过对照即可证明CO₂能和水反应。
【解析】
（1）① 装置B可通过控制弹簧夹的开关，改变装置内压强，让固体碳酸钙和液体稀盐酸随时接触、随时分离，因此优点是可以控制反应的发生与停止；实验室制取二氧化碳是碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。
② 用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集二氧化碳时，二氧化碳密度远小于饱和碳酸氢钠溶液，气体从短管b通入，将溶液从长导管排出；该收集方法的依据是二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液。
（2）② 向密闭的三颈烧瓶中注入50mL空气，一直压住注射器，若装置气密性良好，装置内压强会先因为注入空气瞬间增大，之后没有漏气的情况压强保持不变，因此压强传感器读数先增大后保持不变。
⑤ 30s到100s之间，部分二氧化碳溶解在水中，同时二氧化碳和水发生反应被消耗，体系内气体总量减少，因此压强逐渐减小。
⑥ 消耗的CO₂仅为收集到的CO₂总量的0.53%，损耗占比极低，因此排水集气法可以收集到CO₂气体。
（3）① 步骤Ⅰ中观察到烧杯内蜡烛由下到上依次熄灭，其中不能燃烧也不支持燃烧属于CO₂的化学性质，密度比空气大属于物理性质，因此该步骤说明CO₂具有的化学性质是不能燃烧也不支持燃烧。
② 关闭K₁打开K₂后，加热锥形瓶中的水产生水蒸气，混有水蒸气的CO₂进入两支试管，试管I内是干燥的石蕊小花，没有水的条件下CO₂不能使其变色，试管II内的干燥石蕊小花接触到水和CO₂，反应生成的碳酸使其变红，因此观察到的现象是Ⅰ中干燥的紫色石蕊小花不变色，Ⅱ中干燥的紫色石蕊小花变红。
【答案】
（1）① 可以控制反应的发生与停止 $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ ② b 二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液
（2）② 先增大后保持不变 ⑤ 二氧化碳溶于水中并与水反应 ⑥ 可以
（3）① 不能燃烧也不支持燃烧 ② Ⅰ中干燥的紫色石蕊小花不变色，Ⅱ中干燥的紫色石蕊小花变红
【知识点】
二氧化碳制取
二氧化碳性质
装置气密性检验
【点评】
本题是二氧化碳相关的综合实验探究题，结合数字化压强传感器开展探究，打破了学生以往“CO₂不能用排水法收集”的固有认知，同时通过对照实验设计验证CO₂和水的反应，既考察了基础实验操作和反应方程式书写，也锻炼了学生结合图像信息推理分析的能力，对学生的实验综合素养有一定要求。
【难度系数】
0.6
