打開碳酸飲料瓶蓋時,會有大量含有二氧化碳?xì)怏w的氣泡逸出,某項目學(xué)習(xí)小組對二氧化碳溶解能力進行了如下實驗探究。
【查閱資料】
通常狀況下,1體積水約能溶解1體積二氧化碳,所得飽和溶液pH約為5.6。
Ⅰ.探究通常狀況下,二氧化碳在水中溶解的體積.
實驗1:
(1)如圖1,進行實驗前需先將甲裝置中的空氣排盡。其操作是:打開彈簧夾K1,關(guān)閉其余彈備夾;打開活塞,滴加稀鹽酸至空氣排盡。甲中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
;檢驗甲中空氣已排盡的方法是 將燃著的木條放在K1導(dǎo)管口處,若木條熄滅,則證明空氣已排盡
將燃著的木條放在K1導(dǎo)管口處,若木條熄滅,則證明空氣已排盡
。
(2)關(guān)閉K1,打開K2、K3,待丙裝置中收集半瓶氣體時,關(guān)閉活塞K2和K3,充分振蕩丙裝置。然后用pH計測得如表數(shù)據(jù):
物質(zhì) |
丁裝置中溶液 |
丙裝置中溶液 |
pH |
6.50 |
5.60 |
分析可知,在丙和丁裝置中所溶解二氧化碳的體積
小于
小于
(填“大于”“小于”“等于”)丙和丁裝置中溶液的總體積。
(3)實驗1說明,通常狀況下,在生成較大量二氧化碳時,可以用
排水法
排水法
收集二氧化碳?xì)怏w。
Ⅱ.比較二氧化碳在不同物質(zhì)中的溶解能力
實驗2:四個燒瓶中收集250mL的氣體,分別加入50mL不同液體,通過壓強傳感器測定瓶中壓強變化(實驗前燒瓶內(nèi)壓強為20kPa,實驗過程中保持溫度恒定)。
實驗操作 |
實驗序號 |
燒瓶中氣體 |
注射器中物質(zhì) |
實驗后瓶內(nèi)壓強 |
|
實驗① |
空氣 |
水 |
130.25kPa |
實驗② |
CO2 |
水 |
104.98kPa |
實驗③ |
CO2 |
鹽酸 |
106.67kPa |
實驗④ |
CO2 |
小蘇打的水溶液 |
103.40kPa |
【解釋與結(jié)論】
(4)實驗①的作用是
對比
對比
。實驗后瓶內(nèi)的壓強,實驗②小于實驗①的原因是
二氧化碳溶于水且與水反應(yīng),實驗②中燒瓶內(nèi)剩余氣體的量小于實驗①
二氧化碳溶于水且與水反應(yīng),實驗②中燒瓶內(nèi)剩余氣體的量小于實驗①
。
(5)比較實驗②、③、④的數(shù)據(jù),可得出CO
2在三種液體中溶解能力的關(guān)系是
溫度一定時,二氧化碳在小蘇打的水溶液、水、鹽酸中溶解能力依次減小
溫度一定時,二氧化碳在小蘇打的水溶液、水、鹽酸中溶解能力依次減小
。
Ⅲ:探究實驗的廢液處理
項目小組完成探究實驗后,產(chǎn)生大量廢液。經(jīng)理論分析和實驗確定廢液中含NaCl、CaCl
2和HCl。小組決定用Na
2CO
3除去廢液中CaCl
2和HCl后再利用,如何估算Na
2CO
3固體的用量?
實驗3:取100mL廢液樣品于燒杯中,逐滴滴加5.3%的Na
2CO
3溶液,用pH傳感器測定滴加過程中溶液的pH。實驗結(jié)果如圖2所示。
【討論與交流】
(6)a→b階段,觀察到燒杯中的現(xiàn)象是
有氣泡產(chǎn)生
有氣泡產(chǎn)生
。
(7)b點后曲線平緩階段,對應(yīng)的化學(xué)方程式為
CaCl2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaCl
。
(8)c點時,取少量燒杯中的清液于試管中,滴加CaCl
2溶液,有白色沉淀生成,說明處理100mL廢液,所需5.3%的Na
2CO
3溶液的體積
小于
小于
120mL(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(9)將燒杯中的沉淀過濾、洗滌、干燥、稱重,質(zhì)量為4g。那么,處理項目組800mL的廢液,理論上需要Na
2CO
3固體
42.4
42.4
g。(實驗所用5.3%Na
2CO
3溶液的密度近似看做1g/mL)