Question

二氧化碳是实验室经常制备的一种气体，通常用向上排空气法收集，那么，二氧化碳能否用排水法收集？某小组同学对该气体做了如下探究：

资料：通常状况下，1 体积水约能溶解1体积二氧化碳，所得溶液的pH约为5.6；

【设计实验】

（1）实验一：图1中滴加稀盐酸的仪器名称为______ ，反应的化学方程式_______。

待生成的二氧化碳将锥形瓶中空气排尽时，连接a和b。检验锥形瓶中的空气已排尽的方法是___。

（2）实验二：待乙瓶中收集半瓶气体时，停止通入二氧化碳，关闭乙瓶左、右的弹簧夹；测得丙瓶中溶液的pH=6.5；充分震荡乙瓶后，测得其溶液的pH=5.6。分析可知，丙瓶中所溶解二氧化碳的体积______（填“大于”、“小于”或“等于”）乙瓶中液体的体积。实验中，甲瓶中饱和碳酸氢钠溶液的作用是________，若没有该装置，则乙瓶中测出的溶液pH 会______（填“偏大”、“偏小”或“不影响”）。

（3）实验三：图3是用二氧化碳检测仪测得的排空气法和排水法收集的气体中二氧化碳体积分数随时间的变化曲线关系图，由实验一、二、三分析，你认为二氧化碳____（填“能”或“不能”）用排水法收集。用排水法收集二氧化碳时，能减少二氧化碳在水中溶解能力的措施是____。（写一条即可）

Answer

分液漏斗 略 用燃着的木条置于导管a出口，木条熄灭，则已排尽空气 小于 除去HCl气体 偏小 能 升高水温 或 用CO2饱和水溶液（合理即可）

【解析】（1）滴加稀盐酸的仪器是分液漏斗；盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；根据二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，可以用燃着的木条置于导管a出口，木条熄灭，则已排尽空气；

（2）由于二氧化碳溶于水，与水反应生成碳酸，使溶液的pH＜7，酸性越强，pH越小，丙瓶中溶液的pH=6.5；充分震荡乙瓶后，测得其溶液的pH=5.6，说明丙瓶中所溶解二氧化碳的体积小于乙瓶中液体的体积；甲瓶中饱和碳酸氢钠溶液可以吸收氯化氢气体，并且防止二氧化碳的溶解，所以作用是除去HCl气体；若没有该装置，氯化氢气体溶于水形成盐酸，酸性增强，则乙瓶中测出的溶液pH 会偏小；

（3）收集二氧化碳无论是排水法还是向上排空气法，都得不到100%纯净的二氧化碳，收集二氧化碳排水法比向上排空气法要纯，所以能用排水法收集。由于气体的溶解度随温度升高而减小，所以可以采用热水或者在过程中给水加热，所以能降低二氧化碳在水中溶解性的措施升高水的温度或使用热水收集，或用CO2饱和水溶液。