20．某興趣小組在學(xué)習(xí)了二氧化碳制取的研究課題時，探究了二氧化碳氣體的收集方法。
[提出問題]二氧化碳能不能用排水法收集？
[作出猜想]
Ⅰ.不能用排水法收集，理由是
。
Ⅱ.能夠用排水法收集。
[查閱資料]
Ⅰ.CO2不與碳酸氫鈉反應(yīng)，且難溶于飽和的碳酸氫鈉溶液。
Ⅱ.CO2能與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)（氫氧化鈉溶液與石灰水性質(zhì)相似）。
[實驗設(shè)計與操作]
步驟一：小組同學(xué)用圖1所示裝置進行CO2氣體的制取，在相同條件下，用如下3種方法，分別在三個規(guī)格相同的錐形瓶中收集產(chǎn)生的CO2氣體。
方法①：當(dāng)氣體發(fā)生裝置開始產(chǎn)生CO2氣體15s后，用排水法收集CO2備用，并記錄從收集到集滿一瓶CO2所需的時間t；
方法②：當(dāng)氣體發(fā)生裝置開始產(chǎn)生CO2氣體15s后，采取與方法①相同的時間t,用向上排空氣法收集一瓶CO2備用；
方法③：當(dāng)氣體發(fā)生裝置開始產(chǎn)生CO2氣體15s后，用向上排空氣法收集，將燃著木條放在瓶口驗滿后，立即蓋上玻璃片備用。
（1）請寫出稀鹽酸和石灰石反應(yīng)的化學(xué)方程式
。
（2）當(dāng)氣體發(fā)生裝置開始產(chǎn)生CO2氣體15s后，再開始收集氣體的原因是
。
步驟二：將裝有50mL 5%的氫氧化鈉溶液的注射器與壓強傳感器密封連接，再插入已經(jīng)收集好CO2氣體的錐形瓶中（如圖2所示）。將注射器的氫氧化鈉溶液注入錐形瓶中，觀察瓶內(nèi)壓強變化情況。
[實驗分析與結(jié)論]
（3）用壓強傳感器測得密閉容器內(nèi)壓強隨時間的變化關(guān)系如圖3所示。根據(jù)實驗結(jié)果可知，猜想
（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）成立。
（4）用燃著的木條驗滿CO2的方法
（填“可靠”或“不可靠”）。從收集的氣體純度考慮，方法
（填“①”“②”或“③”）更好。
步驟三：小組同學(xué)進一步實驗，比較兩種收集方法收集等體積氣體所需時間及純度情況。
（5）小組同學(xué)用氧氣傳感器分別測定排空氣法和排水法收集的等體積兩瓶CO2氣體中氧氣的體積分數(shù)（數(shù)據(jù)如圖4），則用排水法收集的氣體中CO2體積分數(shù)約為
。
（6）排水法和向上排空氣法收集氣體所需時間對照
小組同學(xué)分4組用排水法和排空氣法分別收集1瓶（集氣瓶容積相同）CO2氣體，記錄所需時間，如表所示。
|
1 |
2 |
3 |
4 |
| 排水法 |
35″ |
43″ |
43″ |
43″ |
| 排空氣法 |
1'57″ |
1'15″ |
1'4″ |
1'12″ |
綜合上述實驗，請你對CO
2的兩種收集方法做出評價：
。
（7）實驗結(jié)束后，圖1中碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)后錐形瓶中的水溶液中除了生成的氯化鈣外還有沒有稀鹽酸？請設(shè)計實驗證明你的猜想（寫出實驗方法、現(xiàn)象和結(jié)論）：
。
（8）圖1錐形瓶中飽和碳酸氫鈉溶液的作用是
。
（9）直接用排飽和的碳酸氫鈉溶液的方法代替上圖的排水法收集二氧化碳，其優(yōu)點是
。
