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4. (2024·青岛节选改编)实验是科学探究的重要手段。“追梦”小组用如图所示装置制取干燥、纯净的二氧化碳并验证其性质，感受实验之美、实验之趣。请回答下列问题。
已知：饱和碳酸氢钠溶液可除去二氧化碳气体中混有的氯化氢，所用除杂试剂均足量。
(1)实验中用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，反应的化学方程式为
(2)小组同学利用装置D验证二氧化碳的性质。实验过程中，先观察到澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为
已知：饱和碳酸氢钠溶液可除去二氧化碳气体中混有的氯化氢，所用除杂试剂均足量。
(1)实验中用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，反应的化学方程式为
$CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow $
，装置A中控制稀盐酸滴加速率的仪器名称是分液漏斗
。(2)小组同学利用装置D验证二氧化碳的性质。实验过程中，先观察到澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为
$CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O $
，后观察到燃着的木条熄灭
，可推测二氧化碳的一条用途是用于灭火
。装置中干燥的紫色石蕊试纸不变红，湿润的紫色石蕊试纸变红，可证明二氧化碳的化学性质是能与水反应
。由此推知装置C中的试剂的作用是除 $H_{2}O$
。答案
4. (1) $CaCO_{3} + 2HCl = $$CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow $ 分液漏斗 (2)$CO_{2} + $$Ca(OH)_{2} = CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O $ 熄灭 用于灭火 能与水反应 除 $H_{2}O$
解析
【分析】
要解决本题，需结合二氧化碳的制取原理、除杂逻辑及性质分析：
1. 问题（1）：制取二氧化碳的反应是碳酸钙与稀盐酸的反应，需准确书写化学方程式，同时识别控制液体滴加速率的仪器。
2. 问题（2）：结合二氧化碳与澄清石灰水的反应、二氧化碳的不支持燃烧性质分析现象与用途；通过干燥/湿润石蕊试纸的差异，推导二氧化碳的化学性质；结合实验“制取干燥二氧化碳”的目的，推断装置C的作用。
【解析】
（1）石灰石的主要成分为碳酸钙（$\ce{CaCO_{3}}$），与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$；装置A中可通过活塞调节液体滴加速度的仪器是分液漏斗。
（2）二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，使澄清石灰水变浑浊，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；二氧化碳不燃烧、也不支持燃烧，因此燃着的木条会熄灭，对应用途为灭火；干燥的紫色石蕊试纸不变红，湿润的试纸变红，说明二氧化碳本身不能使石蕊变色，能与水反应生成酸性物质，即二氧化碳的化学性质是能与水反应；实验目标是制取干燥的二氧化碳，装置B已除去氯化氢，因此装置C的作用是除去二氧化碳中的水蒸气（除$\ce{H_{2}O}$）。
【答案】
(1) $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$；分液漏斗
(2) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；熄灭；用于灭火；能与水反应；除$\ce{H_{2}O}$
【知识点】
二氧化碳制取；二氧化碳性质；化学方程式书写
【点评】
本题为基础实验题，围绕二氧化碳的核心实验展开，考查学生对制取、除杂、性质等知识的掌握，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需结合二氧化碳的制取原理、除杂逻辑及性质分析：
1. 问题（1）：制取二氧化碳的反应是碳酸钙与稀盐酸的反应，需准确书写化学方程式，同时识别控制液体滴加速率的仪器。
2. 问题（2）：结合二氧化碳与澄清石灰水的反应、二氧化碳的不支持燃烧性质分析现象与用途；通过干燥/湿润石蕊试纸的差异，推导二氧化碳的化学性质；结合实验“制取干燥二氧化碳”的目的，推断装置C的作用。
【解析】
（1）石灰石的主要成分为碳酸钙（$\ce{CaCO_{3}}$），与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$；装置A中可通过活塞调节液体滴加速度的仪器是分液漏斗。
（2）二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，使澄清石灰水变浑浊，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；二氧化碳不燃烧、也不支持燃烧，因此燃着的木条会熄灭，对应用途为灭火；干燥的紫色石蕊试纸不变红，湿润的试纸变红，说明二氧化碳本身不能使石蕊变色，能与水反应生成酸性物质，即二氧化碳的化学性质是能与水反应；实验目标是制取干燥的二氧化碳，装置B已除去氯化氢，因此装置C的作用是除去二氧化碳中的水蒸气（除$\ce{H_{2}O}$）。
【答案】
(1) $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$；分液漏斗
(2) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；熄灭；用于灭火；能与水反应；除$\ce{H_{2}O}$
【知识点】
二氧化碳制取；二氧化碳性质；化学方程式书写
【点评】
本题为基础实验题，围绕二氧化碳的核心实验展开，考查学生对制取、除杂、性质等知识的掌握，难度适中。
【难度系数】
0.6
5. 兴趣小组的同学对“二氧化碳溶于水的性质”产生了兴趣，进行了如下探究。
【初步探究】
实验①：如图1所示，取1个充满二氧化碳且气密性良好的软塑料瓶，打开瓶盖，加入体积约为塑料瓶容积1/3的蒸馏水，旋紧瓶盖后充分振荡，观察现象。
实验②：如图2所示，取2支注射器分别抽取10 mL二氧化碳和蒸馏水，用橡胶管连接，交替推动2支注射器的活塞，反复多次至体积不再减少为止。充分混合后，气体和液体的总体积约为12 mL。
(1)实验①中观察到软塑料瓶变
(2)实验②中气体和液体的总体积减小的原因是
(3)实验①中充分振荡和实验②中反复交替推动注射器活塞的作用是
【深入探究】
兴趣小组的同学利用如图3所示的装置测量了反应前后圆底烧瓶内压强的变化。
步骤1：检查装置气密性，得到如图4所示图像，说明装置气密性良好。
步骤2：两个250 mL的烧瓶内收集满二氧化碳气体，注射器内各装有85 mL的水和澄清石灰水，连接好装置和压强传感器。打开活塞1和2，同时迅速将注射器内的液体全部注入各自烧瓶中，关闭活塞1，一段时间后，同时振荡烧瓶。观察传感器实时定量地传回烧瓶内压强变化形成的图像如图5所示。
(4)步骤1中检查装置气密性的操作是：打开活塞1和2，
(5)图5中，表示注入的是澄清石灰水的是曲线
(6)图5中，AB段压强上升的原因是
(7)图6是注入澄清石灰水后瓶中气体最终的微观示意图(忽略水的挥发，两个活塞均为关闭状态)，则下列符合注入水后瓶中情况的是
【初步探究】
实验①：如图1所示，取1个充满二氧化碳且气密性良好的软塑料瓶，打开瓶盖，加入体积约为塑料瓶容积1/3的蒸馏水，旋紧瓶盖后充分振荡，观察现象。
实验②：如图2所示，取2支注射器分别抽取10 mL二氧化碳和蒸馏水，用橡胶管连接，交替推动2支注射器的活塞，反复多次至体积不再减少为止。充分混合后，气体和液体的总体积约为12 mL。
(1)实验①中观察到软塑料瓶变
瘪
(选填“瘪”或“胀”)，说明二氧化碳能溶于水。(2)实验②中气体和液体的总体积减小的原因是
气体
(选填“气体”或“液体”)体积减小，在实验室条件下，1体积水最多能溶解0.8
体积的二氧化碳。(3)实验①中充分振荡和实验②中反复交替推动注射器活塞的作用是
使水和二氧化碳充分接触
。【深入探究】
兴趣小组的同学利用如图3所示的装置测量了反应前后圆底烧瓶内压强的变化。
步骤1：检查装置气密性，得到如图4所示图像，说明装置气密性良好。
步骤2：两个250 mL的烧瓶内收集满二氧化碳气体，注射器内各装有85 mL的水和澄清石灰水，连接好装置和压强传感器。打开活塞1和2，同时迅速将注射器内的液体全部注入各自烧瓶中，关闭活塞1，一段时间后，同时振荡烧瓶。观察传感器实时定量地传回烧瓶内压强变化形成的图像如图5所示。
(4)步骤1中检查装置气密性的操作是：打开活塞1和2，
拉
(选填“推”或“拉”)注射器活塞，一段距离后停止。(5)图5中，表示注入的是澄清石灰水的是曲线
Ⅱ
(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(6)图5中，AB段压强上升的原因是
注射器内的液体全部注入烧瓶中造成烧瓶内的压强迅速增大
。最终C点压强大于A点，由此你的解释是加入水的体积大于溶解的二氧化碳的体积(或1体积水只能溶解0.8体积的二氧化碳),所以压强增大
。(7)图6是注入澄清石灰水后瓶中气体最终的微观示意图(忽略水的挥发，两个活塞均为关闭状态)，则下列符合注入水后瓶中情况的是
C
(填序号)。答案
5. (1)瘪 (2)气体 0.8 (3)使水和二氧化碳充分接触 (4)拉 (5)Ⅱ (6)注射器内的液体全部注入烧瓶中造成烧瓶内的压强迅速增大 加入水的体积大于溶解的二氧化碳的体积(或1体积水只能溶解0.8体积的二氧化碳),所以压强增大 (7)C
解析
【分析】
本题围绕二氧化碳的性质展开探究，需结合实验现象、数据及反应原理逐一分析：
1. 实验①中，二氧化碳溶于水使瓶内压强减小，外界大气压将塑料瓶压瘪；
2. 实验②中，二氧化碳溶解于水导致气体体积减小，结合实验室数据可知1体积水最多溶解0.8体积二氧化碳；
3. 振荡和推动活塞的目的是让二氧化碳与水充分接触，加快溶解速率；
4. 检查装置气密性时，拉注射器活塞，若装置气密性良好，内部压强减小，活塞会自动回弹；
5. 澄清石灰水与二氧化碳反应更彻底，压强减小幅度更大，对应曲线Ⅱ；
6. AB段压强上升是因为注入液体瞬间占据烧瓶空间，最终压强大于A点是因为注入水的体积大于溶解的二氧化碳体积；
7. 注入水后二氧化碳部分溶解，瓶内剩余气体分子数减少，对应选项C。
【解析】
(1) 二氧化碳溶于水，瓶内气体减少，压强小于外界大气压，软塑料瓶变瘪，故填“瘪”；
(2) 实验②中气体体积减小导致总体积减少，实验室条件下1体积水最多溶解0.8体积二氧化碳，故依次填“气体”“0.8”；
(3) 充分振荡和交替推动活塞是为了使水和二氧化碳充分接触，加快溶解，故填“使水和二氧化碳充分接触”；
(4) 检查装置气密性时，拉注射器活塞，若装置气密性良好，内部压强减小，活塞会回弹，故填“拉”；
(5) 澄清石灰水与二氧化碳反应更彻底，压强减小幅度更大，对应曲线Ⅱ，故填“Ⅱ”；
(6) AB段压强上升是因为注射器内液体注入烧瓶，瞬间占据空间使压强增大；最终压强大于A点是因为注入水的体积大于溶解的二氧化碳体积，故依次填“注射器内的液体全部注入烧瓶中造成烧瓶内的压强迅速增大”“加入水的体积大于溶解的二氧化碳的体积(或1体积水只能溶解0.8体积的二氧化碳),所以压强增大”；
(7) 注入水后二氧化碳部分溶解，瓶内剩余气体分子数减少，符合选项C，故填“C”。
【答案】
5. (1)瘪 (2)气体 0.8 (3)使水和二氧化碳充分接触 (4)拉 (5)Ⅱ (6)注射器内的液体全部注入烧瓶中造成烧瓶内的压强迅速增大 加入水的体积大于溶解的二氧化碳的体积(或1体积水只能溶解0.8体积的二氧化碳),所以压强增大 (7)C
【知识点】
二氧化碳的溶解性、装置气密性检查、二氧化碳的化学性质
【点评】
本题通过探究实验综合考查二氧化碳的性质，结合实验现象、数据及微观示意图分析，注重学生对实验原理的理解和应用，是一道典型的化学实验探究题。
【难度系数】
0.6
本题围绕二氧化碳的性质展开探究，需结合实验现象、数据及反应原理逐一分析：
1. 实验①中，二氧化碳溶于水使瓶内压强减小，外界大气压将塑料瓶压瘪；
2. 实验②中，二氧化碳溶解于水导致气体体积减小，结合实验室数据可知1体积水最多溶解0.8体积二氧化碳；
3. 振荡和推动活塞的目的是让二氧化碳与水充分接触，加快溶解速率；
4. 检查装置气密性时，拉注射器活塞，若装置气密性良好，内部压强减小，活塞会自动回弹；
5. 澄清石灰水与二氧化碳反应更彻底，压强减小幅度更大，对应曲线Ⅱ；
6. AB段压强上升是因为注入液体瞬间占据烧瓶空间，最终压强大于A点是因为注入水的体积大于溶解的二氧化碳体积；
7. 注入水后二氧化碳部分溶解，瓶内剩余气体分子数减少，对应选项C。
【解析】
(1) 二氧化碳溶于水，瓶内气体减少，压强小于外界大气压，软塑料瓶变瘪，故填“瘪”；
(2) 实验②中气体体积减小导致总体积减少，实验室条件下1体积水最多溶解0.8体积二氧化碳，故依次填“气体”“0.8”；
(3) 充分振荡和交替推动活塞是为了使水和二氧化碳充分接触，加快溶解，故填“使水和二氧化碳充分接触”；
(4) 检查装置气密性时，拉注射器活塞，若装置气密性良好，内部压强减小，活塞会回弹，故填“拉”；
(5) 澄清石灰水与二氧化碳反应更彻底，压强减小幅度更大，对应曲线Ⅱ，故填“Ⅱ”；
(6) AB段压强上升是因为注射器内液体注入烧瓶，瞬间占据空间使压强增大；最终压强大于A点是因为注入水的体积大于溶解的二氧化碳体积，故依次填“注射器内的液体全部注入烧瓶中造成烧瓶内的压强迅速增大”“加入水的体积大于溶解的二氧化碳的体积(或1体积水只能溶解0.8体积的二氧化碳),所以压强增大”；
(7) 注入水后二氧化碳部分溶解，瓶内剩余气体分子数减少，符合选项C，故填“C”。
【答案】
5. (1)瘪 (2)气体 0.8 (3)使水和二氧化碳充分接触 (4)拉 (5)Ⅱ (6)注射器内的液体全部注入烧瓶中造成烧瓶内的压强迅速增大 加入水的体积大于溶解的二氧化碳的体积(或1体积水只能溶解0.8体积的二氧化碳),所以压强增大 (7)C
【知识点】
二氧化碳的溶解性、装置气密性检查、二氧化碳的化学性质
【点评】
本题通过探究实验综合考查二氧化碳的性质，结合实验现象、数据及微观示意图分析，注重学生对实验原理的理解和应用，是一道典型的化学实验探究题。
【难度系数】
0.6
