在探究二氧化碳性质的实验课上,同学们把一瓶CO
2气体(排空气法收集,并已验满)倒扣在盛水的水槽中,有的小组没有观察到水压入瓶中,有的小组观察到少量水压入瓶中。针对课堂中出现的现象,化学小组的同学在课外进行了探究。
(提出问题)按教材的说法“1体积水大约能溶解1体积CO
2”,水槽中的水足够把集气瓶中的CO
2气体全部溶解,为什么集气瓶中的水面不上升或上升很少呢?
(作出猜想)1.排空气法收集到的CO
2气体可能不纯。
2.
。
3.
(进行实验)小组同学分别用排空气法和排水法各收集2瓶CO
2,重复图B实验,在不
同时间测得压入的水量占集气瓶容积的百分数,数据见表1。(已知:CO
2在饱和碳酸氢
钠溶液中溶解度很小)

表1 24小时内CO
2溶解情况
气体样本
| 1
| 2
| 3
| 4
|
收集方法
| 向上排空气法
| 向上排空气法
| 排水法
| 排水法
|
2小时
| 13.7%
| 15.0%
| 15.3%
| 15.1%
|
24小时
| 35.7%
| 56.3%
| 94.2%
| 93.6%
|
实验室制CO
2的化学反应方程式为
。
(得出结论)
课堂中同学们没有观察到预期实验现象的原因是
。
(实验反思)
该实验引发了同学们对向上排空气法收集CO
2的纯度及CO
2收集方法的思考。
(1)向上排空气法收集CO
2的纯度。
小组同学用容积为 150mL 的集气瓶,装入部分水,留一定量的空气,用CO
2排出这些水。用此法收集到占空气体积分数不同的CO
2气体,再将燃着的木条伸入集气瓶中,观察是否熄灭。试验不同浓度的CO
2使燃着的木条熄灭的情况,实验结果见表 2。
表2 占空气体积分数不同的CO
2使燃着的木条熄灭情况
| 实验1
| 实验2
| 实验3
| 实验4
|
集气瓶中预留水的体积
| 60mL
| 45mL
| 42mL
| 39mL
|
CO2的体积分数
| 40%
| 30%
| X
| 26%
|
燃着的木条状况
| 灭
| 灭
| 灭
| 不灭
|
上表中X的值为
。
(2)排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照
小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶(集气瓶容积相同)CO
2气体,记录所需时间,如表3所示。
表3 排水法和向上排空气法收集1瓶气体所需时间对照
| 1
| 2
| 3
| 4
|
排水法
| 35"
| 43"
| 43"
| 43"
|
排空气法
| 1'57"
| 1'15"
| 1'4"
| 1'12"
|
①每次收集气体时,需要反应开始一段时间后再收集,其原因是
。
②综合上述实验,请你对CO
2的两种收集方法做出评价:
。