5 新考向 项目式学习 [2026 贵州遵义期末,中]某小组同学学习了二氧化碳的有关知识后,以二氧化碳的制取为课题展开了项目式探究。
【项目一】探究二氧化碳的制取原理
(1)利用碳燃烧能否获得较纯净的二氧化碳?你的判断及理由是。
(2)用大理石和稀盐酸制备二氧化碳,反应的化学方程式为,实验室可用图甲中的A或B装置制备二氧化碳,B装置相对于A装置的优点是。

(3)利用数字化装置可以比较不同形状的碳酸钙与稀盐酸反应的速率。倾斜锥形瓶使试管内的稀盐酸流入瓶中与固体发生反应,装置及瓶内气压的变化如图乙所示。有关说法正确的是。

A.曲线①表示块状碳酸钙与稀盐酸反应
B.b点时碳酸钙与稀盐酸的反应已停止
C.粉末状碳酸钙反应产生的二氧化碳的量比等质量的块状碳酸钙反应产生的二氧化碳多
D.对比c、d点可知,粉末状碳酸钙与稀盐酸的反应速率更快
【项目二】探究改进装置创新实验
(1)连接装置,检验发现装置气密性良好。
(2)利用改进装置(如图丙)收集并验证二氧化碳的性质。

①打开K₂、关闭K₁时,可利用A、C装置验证CO₂具有的性质。
②打开K₁、关闭K₂时,可利用A、B装置制取一瓶CO₂。请将B装置中的导管补画完整。补画后检验B中CO₂已收集满的方法是。
(3)利用创新实验装置(如图丁)粗略测定产生的CO₂的体积。

①打开活塞,把稀盐酸加入试管,观察到的现象是。反应结束后进行读数,读数前调节水准管与量气管液面相平的目的是。
②实验中,加入稀盐酸体积为$V_1$ mL,量气管最后测量到的气体体积为$V$ mL,则反应生成CO₂体积约为mL。该实验条件下CO₂密度为$d$ g/mL,则大理石样品中碳酸钙的质量为g。

5.【项目一】(1)不能,因为生成物中可能还含有一氧化碳 (2)$\ce{CaCO_{3} + 2HCl =CaCl_{2} + H_{2}O+CO_{2} \uparrow}$ 能控制反应的发生与停止 (3)D
【项目二】(2)①不燃烧,不支持燃烧 ② 将燃着的木条放在导管口处,若木条熄灭,说明二氧化碳已收集满
(3)①试管中有气泡冒出,量气管内液面下降,水准管内液面上升 使装置内外压强平衡 ②$V-V_1$ $\frac{100×(V-V_1)× d}{44}$
【解析】【项目一】(1)不能利用碳燃烧获得较纯净的二氧化碳,碳燃烧可能会生成一氧化碳,从而导致收集到的二氧化碳不纯。
(2)大理石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,该反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl =CaCl_{2} + H_{2}O+CO_{2} \uparrow}$;和 A 装置相比,B 装置的优点是可以随时控制反应发生和停止。
(3)粉末状碳酸钙与稀盐酸的接触面积更大,反应速率更快,由图像可知曲线①反应的速率比曲线②反应的速率快,所以曲线①表示粉末状碳酸钙与稀盐酸反应,A 错误。b 点之后压强继续增大,仍然有气体生成,所以 b 点碳酸钙与稀盐酸的反应并没有停止,B 错误。等质量的块状碳酸钙和粉末状的碳酸钙与足量稀盐酸反应生成的二氧化碳应该一样多,C 错误。由图像可知,c、d 点气压相同,但 c 点对应的所用的时间较短,表示曲线①对应的粉末状碳酸钙与稀盐酸反应的速率更快,D 正确。
【项目二】(2)①利用改进装置收集并验证二氧化碳的性质:打开$\ce{K_{2}}$、关闭$\ce{K_{1}}$时,二氧化碳通入烧杯中,燃烧的蜡烛会熄灭,可利用 A、C 装置验证$\ce{CO_{2}}$具有不燃烧、不支持燃烧的性质。②二氧化碳密度比空气大,可用排空气法收集,气体应从长管进入,从短管排出,据此将 B 装置中的导管补画完整。检验 B 装置中二氧化碳已收集满的方法是将燃着的木条放在导管口处,若木条熄灭,说明二氧化碳已收集满。
(3)①打开活塞,把稀盐酸加入试管,碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,观察到的现象是试管中有气泡冒出,量气管内液面下降,水准管内液面上升,反应结束后进行读数,读数前调节水准管与量气管液面相平的目的是使装置内外压强平衡。
②实验中,加入稀盐酸体积为$V_1$ mL,量气管最后测量到的气体体积为$V$ mL,则反应生成$\ce{CO_{2}}$的体积约为$(V-V_1)$mL。该实验条件下$\ce{CO_{2}}$密度为$d$ g/mL,设大理石样品中碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl =CaCl_{2} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$
100 44
$x$ $(V-V_1)\mathrm{mL}× d\mathrm{ g/mL}$
$\frac{100}{44} =\frac{x}{(V-V_1)\mathrm{ mL}× d\mathrm{ g/mL}}$
$x=\frac{100×(V-V_1)× d}{44}\mathrm{ g}$
则大理石样品中碳酸钙的质量为$\frac{100×(V-V_1)× d}{44}\mathrm{ g}$。