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?xì)怏w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
CO2能溶于水且與水反應(yīng)
CO2能溶于水且與水反應(yīng)
。
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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作]
步驟一：小組同學(xué)用圖1所示裝置進(jìn)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(yàn)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2HCl+CaCO3═CaCl2+H2O+CO2↑
2HCl+CaCO3═CaCl2+H2O+CO2↑
。
（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排出裝置內(nèi)的空氣
排出裝置內(nèi)的空氣
。
步驟二：將裝有50mL 5%的氫氧化鈉溶液的注射器與壓強(qiáng)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(qiáng)變化情況。
[實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論]
（3）用壓強(qiáng)傳感器測得密閉容器內(nèi)壓強(qiáng)隨時間的變化關(guān)系如圖3所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，猜想II
II
（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）成立。
（4）用燃著的木條驗(yàn)滿CO2的方法不可靠
不可靠
（填“可靠”或“不可靠”）。從收集的氣體純度考慮，方法①
①
（填“①”“②”或“③”）更好。
步驟三：小組同學(xué)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，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?jǐn)?shù)（數(shù)據(jù)如圖4），則用排水法收集的氣體中CO2體積分?jǐn)?shù)約為87.5%
87.5%
。
（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(shí)驗(yàn)，請你對CO
2的兩種收集方法做出評價：
排水法比排空氣法收集的氣體純度高，且收集時間短
排水法比排空氣法收集的氣體純度高，且收集時間短
。
（7）實(shí)驗(yàn)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?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的猜想（寫出實(shí)驗(yàn)方法、現(xiàn)象和結(jié)論）：
向反應(yīng)后的溶液中加入鋅粒，若有氣泡產(chǎn)生，說明還有鹽酸，若沒有氣泡產(chǎn)生，則沒有鹽酸
向反應(yīng)后的溶液中加入鋅粒，若有氣泡產(chǎn)生，說明還有鹽酸，若沒有氣泡產(chǎn)生，則沒有鹽酸
。
（8）圖1錐形瓶中飽和碳酸氫鈉溶液的作用是
吸收氣體中混有的HCl
吸收氣體中混有的HCl
。
（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(diǎn)是
避免一部分二氧化碳溶解于水，造成反應(yīng)物藥品的浪費(fèi)
避免一部分二氧化碳溶解于水，造成反應(yīng)物藥品的浪費(fèi)
。
