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14 某学习小组的同学对实验室制取二氧化碳及二氧化碳的性质进行如下探究。
Ⅰ.二氧化碳的制取。
第一小组用如图①所示的装置制取二氧化碳并测定生成二氧化碳的体积,实验开始时他们通过分液漏斗将20 mL稀盐酸快速全部加入锥形瓶中,并关闭活塞,记录量筒中水的体积,数据如表：
(1)丙中量筒的规格最好选用
(2)乙中如果不加植物油会使测定结果
(3)根据以上实验数据分析,最终生成二氧化碳的体积是
(4)反应过程中产生二氧化碳的速率不断减小的原因可能是
Ⅱ.二氧化碳的性质。
第二小组用如图②所示的装置验证二氧化碳的有关性质。实验如下：
步骤一:按图②连接好装置,向外拉动任一注射器的活塞,一段时间后松开手。
步骤二:注射器m中吸入20 mL澄清石灰水,注射器n中吸入20 mL稀盐酸,再从中间瓶口通入二氧化碳气体将瓶装满,最后塞上带有压强传感器的橡胶塞。
步骤三:先后将两注射器中的试剂快速全部推入三颈烧瓶中,并保持注射器活塞在注射器底部,振荡三颈烧瓶,压强传感器测得三颈烧瓶中压强随时间的变化如图③所示。
(5)步骤一中松开手后,若观察到
(6)分析图③可知,步骤三中先推的是注射器
(7)步骤三中第二次推入试剂后三颈烧瓶中出现的现象是
Ⅰ.二氧化碳的制取。
第一小组用如图①所示的装置制取二氧化碳并测定生成二氧化碳的体积,实验开始时他们通过分液漏斗将20 mL稀盐酸快速全部加入锥形瓶中,并关闭活塞,记录量筒中水的体积,数据如表：
(1)丙中量筒的规格最好选用
100
(填“50”“100”或“250”)mL。(2)乙中如果不加植物油会使测定结果
偏小
(填“偏大”或“偏小”),原因是二氧化碳能溶于水，且能与水反应
。(3)根据以上实验数据分析,最终生成二氧化碳的体积是
40
mL。(4)反应过程中产生二氧化碳的速率不断减小的原因可能是
盐酸浓度逐渐减小
。Ⅱ.二氧化碳的性质。
第二小组用如图②所示的装置验证二氧化碳的有关性质。实验如下：
步骤一:按图②连接好装置,向外拉动任一注射器的活塞,一段时间后松开手。
步骤二:注射器m中吸入20 mL澄清石灰水,注射器n中吸入20 mL稀盐酸,再从中间瓶口通入二氧化碳气体将瓶装满,最后塞上带有压强传感器的橡胶塞。
步骤三:先后将两注射器中的试剂快速全部推入三颈烧瓶中,并保持注射器活塞在注射器底部,振荡三颈烧瓶,压强传感器测得三颈烧瓶中压强随时间的变化如图③所示。
(5)步骤一中松开手后,若观察到
注射器活塞回到原位
,则说明装置气密性良好。(6)分析图③可知,步骤三中先推的是注射器
m
(填“m”或“n”)。(7)步骤三中第二次推入试剂后三颈烧瓶中出现的现象是
有气泡产生，溶液由浑浊变澄清
,此时三颈烧瓶中压强变化对应图③中的cd
段。答案
14. (1) 100
(2) 偏小 二氧化碳能溶于水，且能与水反应
(3) 40
(4) 盐酸浓度逐渐减小
(5) 注射器活塞回到原位
(6) m
(7) 有气泡产生，溶液由浑浊变澄清 cd
(2) 偏小 二氧化碳能溶于水，且能与水反应
(3) 40
(4) 盐酸浓度逐渐减小
(5) 注射器活塞回到原位
(6) m
(7) 有气泡产生，溶液由浑浊变澄清 cd
解析
【分析】
本题围绕二氧化碳的制取与性质展开探究，需结合实验原理、装置特点、数据变化及物质反应规律逐一分析各问题：
1. 量筒规格选择：根据生成二氧化碳的体积估算总排出水的体积，选择量程略大于该体积的量筒以减小误差；
2. 植物油的作用：利用二氧化碳的溶解性和与水反应的性质，明确不加植物油时二氧化碳会溶于水，导致测得体积偏小；
3. 生成二氧化碳体积：结合加入稀盐酸的体积，通过量筒最终体积与初始体积的差值计算；
4. 反应速率减小：从反应物浓度变化分析，盐酸与碳酸钙反应时，盐酸不断被消耗，浓度降低导致速率减慢；
5. 气密性检查：依据装置内外气压变化，拉动活塞后松开，活塞回到原位说明气密性良好；
6. 注射器的选择：结合压强变化图，先推注射器时压强明显下降，对应二氧化碳与澄清石灰水的反应，判断先推的是m；
7. 第二次反应的现象与压强段：第二次推入稀盐酸时，稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳，压强上升，对应cd段，现象为有气泡产生，溶液由浑浊变澄清。
【解析】
(1) 生成二氧化碳体积约为40mL，加入稀盐酸20mL，总排出水体积约60mL，故选择量程接近且略大的100mL量筒，可减小测量误差；
(2) 二氧化碳能溶于水且能与水反应，乙中不加植物油时，部分二氧化碳会溶于水并与水反应，导致测得的排出水体积偏小，即测定结果偏小；
(3) 量筒最终体积减去加入稀盐酸的体积（20mL），可得生成二氧化碳的体积为60mL - 20mL = 40mL；
(4) 反应过程中，盐酸与碳酸钙不断反应，盐酸浓度逐渐减小，反应物浓度降低导致反应速率不断减小；
(5) 检查装置气密性时，向外拉动注射器活塞，装置内气压减小，松开手后，若装置气密性良好，外界空气进入使装置内气压恢复，注射器活塞会回到原位；
(6) 先推注射器时，二氧化碳与澄清石灰水反应，瓶内压强迅速减小，对应图③中压强先下降的阶段，故步骤三中先推的是注射器m；
(7) 第二次推入注射器n中的稀盐酸，与第一次反应生成的碳酸钙沉淀反应，生成氯化钙、水和二氧化碳，因此三颈烧瓶中出现的现象是有气泡产生，溶液由浑浊变澄清；此时压强上升，对应图③中的cd段。
【答案】
(1) 100
(2) 偏小；二氧化碳能溶于水，且能与水反应
(3) 40
(4) 盐酸浓度逐渐减小
(5) 注射器活塞回到原位
(6) m
(7) 有气泡产生，溶液由浑浊变澄清；cd
【知识点】
二氧化碳的实验室制取、二氧化碳的性质、装置气密性检查
【点评】
本题为二氧化碳相关的综合探究题，融合了实验装置设计、数据处理、性质验证等考点，注重考查学生对实验原理的理解与分析推理能力，是初中化学的典型题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕二氧化碳的制取与性质展开探究，需结合实验原理、装置特点、数据变化及物质反应规律逐一分析各问题：
1. 量筒规格选择：根据生成二氧化碳的体积估算总排出水的体积，选择量程略大于该体积的量筒以减小误差；
2. 植物油的作用：利用二氧化碳的溶解性和与水反应的性质，明确不加植物油时二氧化碳会溶于水，导致测得体积偏小；
3. 生成二氧化碳体积：结合加入稀盐酸的体积，通过量筒最终体积与初始体积的差值计算；
4. 反应速率减小：从反应物浓度变化分析，盐酸与碳酸钙反应时，盐酸不断被消耗，浓度降低导致速率减慢；
5. 气密性检查：依据装置内外气压变化，拉动活塞后松开，活塞回到原位说明气密性良好；
6. 注射器的选择：结合压强变化图，先推注射器时压强明显下降，对应二氧化碳与澄清石灰水的反应，判断先推的是m；
7. 第二次反应的现象与压强段：第二次推入稀盐酸时，稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳，压强上升，对应cd段，现象为有气泡产生，溶液由浑浊变澄清。
【解析】
(1) 生成二氧化碳体积约为40mL，加入稀盐酸20mL，总排出水体积约60mL，故选择量程接近且略大的100mL量筒，可减小测量误差；
(2) 二氧化碳能溶于水且能与水反应，乙中不加植物油时，部分二氧化碳会溶于水并与水反应，导致测得的排出水体积偏小，即测定结果偏小；
(3) 量筒最终体积减去加入稀盐酸的体积（20mL），可得生成二氧化碳的体积为60mL - 20mL = 40mL；
(4) 反应过程中，盐酸与碳酸钙不断反应，盐酸浓度逐渐减小，反应物浓度降低导致反应速率不断减小；
(5) 检查装置气密性时，向外拉动注射器活塞，装置内气压减小，松开手后，若装置气密性良好，外界空气进入使装置内气压恢复，注射器活塞会回到原位；
(6) 先推注射器时，二氧化碳与澄清石灰水反应，瓶内压强迅速减小，对应图③中压强先下降的阶段，故步骤三中先推的是注射器m；
(7) 第二次推入注射器n中的稀盐酸，与第一次反应生成的碳酸钙沉淀反应，生成氯化钙、水和二氧化碳，因此三颈烧瓶中出现的现象是有气泡产生，溶液由浑浊变澄清；此时压强上升，对应图③中的cd段。
【答案】
(1) 100
(2) 偏小；二氧化碳能溶于水，且能与水反应
(3) 40
(4) 盐酸浓度逐渐减小
(5) 注射器活塞回到原位
(6) m
(7) 有气泡产生，溶液由浑浊变澄清；cd
【知识点】
二氧化碳的实验室制取、二氧化碳的性质、装置气密性检查
【点评】
本题为二氧化碳相关的综合探究题，融合了实验装置设计、数据处理、性质验证等考点，注重考查学生对实验原理的理解与分析推理能力，是初中化学的典型题型。
【难度系数】
0.6
15 [2025 乐山夹江期末]为测定某石灰石样品中碳酸钙的含量,取该样品 25 g,向其中逐滴滴加稀盐酸至无气体生成,加入的稀盐酸与生成气体的质量关系如图所示,杂质不溶于水且不与水发生反应。
(1) 产生气体的质量为
(2) 计算石灰石样品中杂质的质量。
(3) 计算样品中碳酸钙的质量分数。
(1) 产生气体的质量为
8.8
g,该气体为$\ce{CO_{2}}$
(填化学式)。(2) 计算石灰石样品中杂质的质量。
(3) 计算样品中碳酸钙的质量分数。
答案
15. (1) 8.8 $\ce{CO_{2}}$
解:(2) 设参加反应的碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$100\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 44$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 8.8\ \mathrm{g}$
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{8.8\ \mathrm{g}}\ \ \ x=20\ \mathrm{g}$
故石灰石样品中杂质的质量为$25\ \mathrm{g}-20\ \mathrm{g}=5\ \mathrm{g}$。
(3) 样品中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{20\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=80\%$。
答:(2) 石灰石样品中杂质的质量是5 g。(3) 样品中碳酸钙的质量分数为80%。
解:(2) 设参加反应的碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$100\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 44$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 8.8\ \mathrm{g}$
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{8.8\ \mathrm{g}}\ \ \ x=20\ \mathrm{g}$
故石灰石样品中杂质的质量为$25\ \mathrm{g}-20\ \mathrm{g}=5\ \mathrm{g}$。
(3) 样品中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{20\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=80\%$。
答:(2) 石灰石样品中杂质的质量是5 g。(3) 样品中碳酸钙的质量分数为80%。
解析
【分析】
本题是结合图像的化学计算题型，解题思路如下：首先从图像中读取反应生成气体的质量，确定气体种类；再根据碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式，由生成二氧化碳的质量计算出样品中碳酸钙的质量；最后用样品总质量减去碳酸钙质量得到杂质质量，用碳酸钙质量除以样品总质量乘以100%得到碳酸钙的质量分数。
【解析】
(1) 由图像可知，当加入稀盐酸至50g时，气体质量不再增加，产生气体的质量为8.8g；石灰石中的碳酸钙与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，故该气体为$\ce{CO_{2}}$。
(2) 设参加反应的碳酸钙的质量为x。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
\ \ 100\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \
本题是结合图像的化学计算题型，解题思路如下：首先从图像中读取反应生成气体的质量，确定气体种类；再根据碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式，由生成二氧化碳的质量计算出样品中碳酸钙的质量；最后用样品总质量减去碳酸钙质量得到杂质质量，用碳酸钙质量除以样品总质量乘以100%得到碳酸钙的质量分数。
【解析】
(1) 由图像可知，当加入稀盐酸至50g时，气体质量不再增加，产生气体的质量为8.8g；石灰石中的碳酸钙与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，故该气体为$\ce{CO_{2}}$。
(2) 设参加反应的碳酸钙的质量为x。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
\ \ 100\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \
