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11. 新趋势 数字化实验 $\ce{CO_{2}}$是空气中一种重要的气体,某小组同学对$\ce{CO_{2}}$进行如下探究。
【$\ce{CO_{2}}$的制备探究】
Ⅰ.选择装置
(1)实验室若要制取并收集较多量$\ce{CO_{2}}$,可选择图1中的
Ⅱ.选择试剂
小组同学分别取等质量颗粒状和粉末状的石灰石样品与等体积、等浓度的稀盐酸($\ce{HCl}$气体的水溶液,有挥发性)在图2的三颈烧瓶中反应,采集数据如图3:
(2)图2中三颈烧瓶内发生反应的化学方程式是
(3)据图3分析,表示粉末状石灰石与稀盐酸反应的曲线是
(4)据图4分析,影响测定石灰石样品中碳酸钙含量准确性的原因是
A.水蒸气含量增加
B.稀盐酸挥发出的$\ce{HCl}$气体增加
C.装置气密性不好
Ⅲ.$\ce{CO_{2}}$含量的探究
地窖中因贮存农产品而容易积蓄$\ce{CO_{2}}$,根据相关要求,$\ce{CO_{2}}$短时间接触容许浓度为18 mg/L,某同学用注射器抽取100 mL菜窖中的气体样品。
(5)按图5所示装置进行实验,将气体推入足量澄清石灰水中,充分反应(足量澄清石灰水能对通入其中的$\ce{CO_{2}}$气体完全吸收):
①装置内发生反应的化学方程式为
②多孔球泡的作用是
(6)下列说法可能导致测得$\ce{CO_{2}}$的含量偏小的是
A.缓慢推动注射器活塞
B.抽取气体前未将注射器内空气排净
【$\ce{CO_{2}}$的制备探究】
Ⅰ.选择装置
(1)实验室若要制取并收集较多量$\ce{CO_{2}}$,可选择图1中的
BC
(填字母)装置。Ⅱ.选择试剂
小组同学分别取等质量颗粒状和粉末状的石灰石样品与等体积、等浓度的稀盐酸($\ce{HCl}$气体的水溶液,有挥发性)在图2的三颈烧瓶中反应,采集数据如图3:
(2)图2中三颈烧瓶内发生反应的化学方程式是
CaCO₃+2HCl =CaCl₂+H₂O+CO₂↑
。(3)据图3分析,表示粉末状石灰石与稀盐酸反应的曲线是
a
(填"a"或"b")。(4)据图4分析,影响测定石灰石样品中碳酸钙含量准确性的原因是
ABC
(填字母)。A.水蒸气含量增加
B.稀盐酸挥发出的$\ce{HCl}$气体增加
C.装置气密性不好
Ⅲ.$\ce{CO_{2}}$含量的探究
地窖中因贮存农产品而容易积蓄$\ce{CO_{2}}$,根据相关要求,$\ce{CO_{2}}$短时间接触容许浓度为18 mg/L,某同学用注射器抽取100 mL菜窖中的气体样品。
(5)按图5所示装置进行实验,将气体推入足量澄清石灰水中,充分反应(足量澄清石灰水能对通入其中的$\ce{CO_{2}}$气体完全吸收):
①装置内发生反应的化学方程式为
Ca(OH)₂+CO₂ =CaCO₃↓+H₂O
。②多孔球泡的作用是
增大接触面积,使吸收更快更充分
。(6)下列说法可能导致测得$\ce{CO_{2}}$的含量偏小的是
B
(填字母)。A.缓慢推动注射器活塞
B.抽取气体前未将注射器内空气排净
答案
11. (1)BC (2)$\ce{CaCO_{3} +2HCl =CaCl_{2} +H_{2}O +CO_{2}\uparrow}$ (3)a (4)ABC (5)①$\ce{Ca(OH)_{2} +CO_{2} =CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}$ ②增大接触面积,使吸收更快更充分 (6)B
解析:(1)实验室若要制取并收集较多量$\ce{CO_{2}}$,反应容器的容积要大,试剂需方便随时添加,发生装置选B;二氧化碳的密度比空气的密度大,选用向上排空气法收集,收集装置选C;因此可选择图中的BC装置。(2)三颈烧瓶中石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} +2HCl =CaCl_{2} +H_{2}O +CO_{2}\uparrow}$。(3)粉末状石灰石与稀盐酸反应速率更快,单位时间内压强增大更快,因此表示粉末状石灰石与稀盐酸反应的曲线为a。(4)据图4分析可知,随着时间的推移,温度在升高,气体中水蒸气含量随温度的升高而增加,稀盐酸挥发出的HCl气体也随着温度的升高而增加,会影响二氧化碳的测定,从而影响测定碳酸钙含量的准确性;装置气密性不好影响气体压强的测定,也会影响测定碳酸钙含量的准确性,故选ABC。(5)①装置内的二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙和水,反应的化学方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} +CO_{2} =CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}$;②多孔球泡可增大二氧化碳与澄清石灰水的接触面积,使吸收更快更充分。(6)缓慢推动注射器活塞可使二氧化碳吸收更充分,测得$\ce{CO_{2}}$的含量更准确,A错误;抽取气体前未将注射器内空气排净会导致测得$\ce{CO_{2}}$的含量偏小,B正确;故选B。
解析:(1)实验室若要制取并收集较多量$\ce{CO_{2}}$,反应容器的容积要大,试剂需方便随时添加,发生装置选B;二氧化碳的密度比空气的密度大,选用向上排空气法收集,收集装置选C;因此可选择图中的BC装置。(2)三颈烧瓶中石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} +2HCl =CaCl_{2} +H_{2}O +CO_{2}\uparrow}$。(3)粉末状石灰石与稀盐酸反应速率更快,单位时间内压强增大更快,因此表示粉末状石灰石与稀盐酸反应的曲线为a。(4)据图4分析可知,随着时间的推移,温度在升高,气体中水蒸气含量随温度的升高而增加,稀盐酸挥发出的HCl气体也随着温度的升高而增加,会影响二氧化碳的测定,从而影响测定碳酸钙含量的准确性;装置气密性不好影响气体压强的测定,也会影响测定碳酸钙含量的准确性,故选ABC。(5)①装置内的二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙和水,反应的化学方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} +CO_{2} =CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}$;②多孔球泡可增大二氧化碳与澄清石灰水的接触面积,使吸收更快更充分。(6)缓慢推动注射器活塞可使二氧化碳吸收更充分,测得$\ce{CO_{2}}$的含量更准确,A错误;抽取气体前未将注射器内空气排净会导致测得$\ce{CO_{2}}$的含量偏小,B正确;故选B。
解析
【分析】
本题围绕二氧化碳的制备、反应速率影响因素及含量测定展开探究，需结合实验装置特点、反应原理、图像信息及实验误差分析逐一解答：
1. 制取较多$\ce{CO_{2}}$时，发生装置需选容积大的反应容器，收集装置根据$\ce{CO_{2}}$密度选择向上排空气法；
2. 石灰石主要成分$\ce{CaCO_{3}}$与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，据此书写化学方程式；
3. 粉末状石灰石与稀盐酸接触面积大，反应速率更快，单位时间内产生$\ce{CO_{2}}$更多，压强上升更快，据此判断曲线；
4. 结合图4温度变化分析水蒸气、$\ce{HCl}$的影响，装置气密性也会影响气体测定结果；
5. $\ce{CO_{2}}$与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水，多孔球泡可增大气体与溶液接触面积；
6. 分析操作对$\ce{CO_{2}}$含量测定的影响，判断误差原因。
【解析】
(1) 制取较多$\ce{CO_{2}}$需选容积大的反应装置B，$\ce{CO_{2}}$密度比空气大，用向上排空气法收集选C，故装置为BC；
(2) 碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式：$\ce{CaCO_{3} +2HCl =CaCl_{2} +H_{2}O +CO_{2}\uparrow}$；
(3) 粉末状石灰石反应速率快，相同时间内压强增大更快，对应曲线a；
(4) 图4显示温度升高，水蒸气、$\ce{HCl}$含量增加，装置气密性不好也会影响气体测定，故选ABC；
(5) ①$\ce{CO_{2}}$与澄清石灰水反应：$\ce{Ca(OH)_{2} +CO_{2} =CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}$；②多孔球泡作用是增大接触面积，使吸收更充分；
(6) 抽取气体前未排净空气，会稀释菜窖气体，导致测得$\ce{CO_{2}}$含量偏小，故选B。
【答案】
(1) BC
(2) $\ce{CaCO_{3} +2HCl =CaCl_{2} +H_{2}O +CO_{2}\uparrow}$
(3) a
(4) ABC
(5) ①$\ce{Ca(OH)_{2} +CO_{2} =CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}$；②增大接触面积，使吸收更快更充分
(6) B
【知识点】
二氧化碳的制备与性质、化学方程式书写、实验探究与误差分析
【点评】
本题结合数字化实验考查$\ce{CO_{2}}$的相关探究，涵盖基础实验操作、反应速率影响因素、实验误差分析等知识点，需学生结合图像和实验细节分析，注重知识的综合应用。
【难度系数】
0.5
本题围绕二氧化碳的制备、反应速率影响因素及含量测定展开探究，需结合实验装置特点、反应原理、图像信息及实验误差分析逐一解答：
1. 制取较多$\ce{CO_{2}}$时，发生装置需选容积大的反应容器，收集装置根据$\ce{CO_{2}}$密度选择向上排空气法；
2. 石灰石主要成分$\ce{CaCO_{3}}$与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，据此书写化学方程式；
3. 粉末状石灰石与稀盐酸接触面积大，反应速率更快，单位时间内产生$\ce{CO_{2}}$更多，压强上升更快，据此判断曲线；
4. 结合图4温度变化分析水蒸气、$\ce{HCl}$的影响，装置气密性也会影响气体测定结果；
5. $\ce{CO_{2}}$与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水，多孔球泡可增大气体与溶液接触面积；
6. 分析操作对$\ce{CO_{2}}$含量测定的影响，判断误差原因。
【解析】
(1) 制取较多$\ce{CO_{2}}$需选容积大的反应装置B，$\ce{CO_{2}}$密度比空气大，用向上排空气法收集选C，故装置为BC；
(2) 碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式：$\ce{CaCO_{3} +2HCl =CaCl_{2} +H_{2}O +CO_{2}\uparrow}$；
(3) 粉末状石灰石反应速率快，相同时间内压强增大更快，对应曲线a；
(4) 图4显示温度升高，水蒸气、$\ce{HCl}$含量增加，装置气密性不好也会影响气体测定，故选ABC；
(5) ①$\ce{CO_{2}}$与澄清石灰水反应：$\ce{Ca(OH)_{2} +CO_{2} =CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}$；②多孔球泡作用是增大接触面积，使吸收更充分；
(6) 抽取气体前未排净空气，会稀释菜窖气体，导致测得$\ce{CO_{2}}$含量偏小，故选B。
【答案】
(1) BC
(2) $\ce{CaCO_{3} +2HCl =CaCl_{2} +H_{2}O +CO_{2}\uparrow}$
(3) a
(4) ABC
(5) ①$\ce{Ca(OH)_{2} +CO_{2} =CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}$；②增大接触面积，使吸收更快更充分
(6) B
【知识点】
二氧化碳的制备与性质、化学方程式书写、实验探究与误差分析
【点评】
本题结合数字化实验考查$\ce{CO_{2}}$的相关探究，涵盖基础实验操作、反应速率影响因素、实验误差分析等知识点，需学生结合图像和实验细节分析，注重知识的综合应用。
【难度系数】
0.5
