Question

（2008?雅安）某研究小組在實驗室制取二氧化碳的研究中發現，通常不選用大理石與稀硫酸反應制取二氧化碳，其原因是反應生成硫酸鈣微溶物覆蓋在固體的表面，阻礙了大理石與稀硫酸的接觸，反應速率逐漸減慢甚至停止．為此，該小組設立研究課題：選擇合適濃度的硫酸和適當的反應溫度制取二氧化碳．
[實驗一]選擇合適濃度的硫酸
操作：在28℃時，用裝有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中注入硫酸，記錄15分鐘內生成氣體的體積，見下表：

試管編號	1	2	3	4	5
硫酸濃度（%）	15	20	25	30	35
氣體體積（mL）	35	47	55	51	42

[實驗二]選擇合適的反應溫度
操作：往盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中分別加入5mL相同合適濃度而不同溫度的硫酸溶液，觀察反應的情況，記錄如下表：

試管編號	A	B	C	D	E
溫度（℃）	40	50	60	70	80
現象和 比較	有少量氣泡	氣泡比A號試管多	氣泡明顯比B號試管多	大量氣泡產生，與常溫用鹽酸反應相似	反應激烈，迅速產生大量氣體

請根據本次活動的研究目的，分析處理以上兩個表中數據，得出結論：
（1）稀硫酸與大理石反應，在28℃時，選用硫酸的濃度最合適為______%，因為濃度小于或大于合適濃度對反應的影響是______．
（2）在合適的硫酸濃度下，應選擇最合適的反應溫度為______℃，因為溫度高于或低于該溫度對反應的影響是______．
在最合適反應溫度時硫酸與大理石反應的化學方程式為______．
（3）除選用適當的溫度和合適濃度的硫酸之外，在反應過程中，為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，應增加______操作，更有利于氣體的制備．
（4）你認為該研究小組還可以研究______對該反應速率的影響．
（5）在以下硫酸和大理石反應的裝置中，最佳選用______（填編號）．

Answer 1

【答案】分析：（1）觀察實驗一圖表，并對比即可得出正確答案；
（2）觀察實驗二圖表，并對比即可得出正確答案；根據反應物和生成物寫出化學反應式；
（3）為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，可以用搖動試管的方法解決；
（4）碳酸鈣固體顆粒大小也會影響反應的速率；
（5）對比甲、乙、丙三個圖示，看哪一個更合理，即選那個．
解答：解：（1）觀察實驗一圖表，3號試管收集的氣體最多，此時管中硫酸濃度是25%．濃度大于或小于此濃度值生成的氣體體積都少．故答案為：25、生成氣體體積較少；
（2）觀察實驗二圖表，可知應選擇最合適的反應溫度為70℃；低于70℃時，生成的氣體少并且反應慢，高于70℃反應速率過快，不易收集．硫酸與大理石反應生成硫酸鈣、水、二氧化碳，化學反應式是：CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O．
故答案為：70、溫度過低反應過慢，溫度過高反應劇烈，不利于收集氣體、CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O；
（3）為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，可以用搖動試管的方法除去覆蓋在大理石上的硫酸鈣．
故答案為：搖動試管（或搖動裝置）；
（4）碳酸鈣固體顆粒大小也會影響反應的速率，也可作為研究課題；
故答案為：碳酸鈣固體顆粒大小（其它合理回答也給分，例如“大理石純度”等）；
（5）觀察圖示可知，丙裝置可使反應隨時停止，隨時反應，其他裝置沒有此功能．
故答案為：丙．
點評：本題以實驗探究的形式考查稀硫酸與大理石反應的適宜溫度和濃度等問題，培養學生的對比能力、提取信息的能力．