1. 小乐家的水族箱,因水中二氧化碳含量偏低而影响了水草的正常生长。为解决此问题,小乐开展了如下研究:

【市场调查】小乐发现市场上有如图甲所示的二氧化碳气体补给器出售,该补给器连接上气体细化器后就可向水族箱的水中补充二氧化碳气体,其结构示意图如图乙所示。

【自制补给器】小乐研究了市售的二氧化碳气体补给器后,自制补给器,部分设计如图丙所示。

(1) 写出小乐自制补给器产生二氧化碳反应的化学方程式
(2) 在如图丙所示的计泡器的虚线框中补全导管(在答题卡相应位置画出);将气体细化器连接在自制补给器的右侧导管上后,应将气体细化器置于水族箱的(选填“①” “②”或“③”)处。
(3) 依据如下评价量表,对小乐的自制补给器进行评价,写出评价等级及依据。

评价指标

优秀

合格

待改进

指标一

反应安全, 且可控

反应安全, 但不可控

反应有较大安全隐患

指标二

气体能直接排出且速度可以观测

气体能直接排出但速度无法观测

气体无法排出

【考点】
二氧化碳的物理性质及用途; 制取二氧化碳的原理; 二氧化碳的化学性质;
【答案】

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实验探究题 困难
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1. 某化学兴趣小组的同学在探究氢氧化钠的性质时,将二氧化碳通入盛有氢氧化钠溶液的试管中,没有观察到现象,小组同学对氢氧化钠和二氧化碳是否发生反应产生了兴趣,他们又做了如图所示两组实验。

(1) 【实验一】将氢氧化钠溶液加入装有二氧化碳的软塑料瓶中,旋紧瓶盖振荡,观察到软塑料瓶变瘪,小组同学认为氢氧化钠和二氧化碳发生了反应。此实验是想从(填“反应物的消失”或“生成物的产生”)角度证明与NaOH溶液发生了反应。其中一位同学提出了质疑,认为根据上述实验现象不足以证明二者发生了化学反应,其理由是,得到了小组其他同学的认同。
(2) 【实验二】实验装置图所示(装置已连接好,气密性良好,止水夹a和b已关闭,部分仪器已略去)。

【查阅资料】常温下NaOH、在水、乙醇中的溶解性如表所示:

溶质

溶解性

溶剂

氢氧化钠

碳酸钠

极易溶

易溶

乙醇

易溶

微溶

【温馨提示】与乙醇不反应,本实验条件下在乙醇中的溶解忽略不计。

①把注射器Ⅰ中氢氧化钠的乙醇溶液注入充满的三口烧瓶中,轻轻振荡,观察到的现象是

②把导管d移出石灰水,打开止水夹ab , 再从导管c端往三口烧瓶中鼓入 , 过了一段时间后,先把导管d放入澄清石灰水中,接着关闭止水夹a , 再把注射器Ⅱ中的稀盐酸注入三口烧瓶内,观察到的现象是。此实验从生成物的产生角度证明了与NaOH溶液发生了反应。

实验探究题 困难
2. 海洋封存是实现“碳中和”的途径之一,其原理是利用水等液体吸收CO2实现减碳目标。某科学小组对“二氧化碳气体的收集”这一课题开展了探究。

【查阅资料】通常状况下,1体积水约能溶解1体积二氧化碳,所得溶液pH约为5.6。

【提出问题】二氧化碳气体在水和食盐水中溶解能力相同吗?

【建立建设】二氧化碳气体在食盐水中溶解能力更强。

【实验设计与操作】

(1) 实验时,需先将甲装置中的空气排尽。其操作是:打开弹簧夹K1 , 关闭弹簧夹K2 , 打开活塞,滴加稀盐酸至空气排尽。检验空气已排尽的方法是
(2) 关闭K1 , 打开K2、K3 , 分别用排水法、排食盐水法收集CO2 , 且每隔一段时间测出丁烧杯中液体的体积,测得数据如下:

时间/min

0

0.5

6

12

24

48

排水法时丁中水的体积/mL

0

2.5

14.5

23

34

41

排盐水法时丁中盐水的体积/mL

0

1

7

9.5

11

12

根据以上数据分析,能用排水法收集CO2的理由是

【实验结论】相同条件下,二氧化碳在中溶解能力更强。

(3) 小组同学想了解水吸收CO2后溶液的酸碱性情况,在实验中做了以下操作,待丙装置中收集半瓶气体时,关闭活塞K2和K3 , 充分振荡丙装置。然后用pH计测得如下数据:

物质

丁装置中溶液

丙装置中溶液

pH

6.50

5.60

分析可知,在丙和丁装置中所溶解二氧化碳的体积(选填“大于”、“小于”或“等于”)丙和丁装置中溶液的总体积。

【实验反思】海洋封存CO2后可能会带来哪些危害?(写出一点即可)

实验探究题 普通