Question

12．小明同學對一種“汽泡爽”的沖調飲料進行了實驗探究．
【飲料說明】
①主要原料：檸檬酸（C₆H₈O₇）和小蘇打（NaHCO₃）；
②使用說明：將一包“汽泡爽”粉末倒入玻璃杯中，加入200mL冷水，看到有大量氣泡快速生成，待粉末完全溶解，就得到一杯果味飲料．
小明觀察了飲料說明后，他借助化學實驗的方法，探究“汽泡爽”產生氣體的成分，以及加水溫度對產生氣體量的影響．
【實驗一】探究“汽泡爽”產生氣體的成分．
（1）小明閱讀資料發現：“汽泡爽”原料中的檸檬酸（C₆H₈O₇）和小蘇打（NaHCO₃）粉末混合后加水，可以發生以下反應，3NaHCO₃+C₆H₈O₇═C₆H₅O₇Na₃+3H₂O+3X↑，則X的化學式是CO₂，為了檢驗該氣體，小明應選擇的試劑是澄清石灰水．
（2）如果實驗室以檸檬酸和小蘇打粉末混合后加水反應制取X氣體，可以選擇的發生裝置是B（選填圖1裝置編號，下同），收集裝置是C．

【實驗二】探究加水溫度對產生氣體量的影響．
（1）小明先用冷水和熱水各沖了一杯飲料，品嘗時發現冷水沖的飲料中氣泡較多，熱水沖的飲料中氣泡較少．他查閱資料發現：隨著溫度升高，氣體在一定量的水中溶解的量會迅速降低．于是小明設計了如下對比實驗方案，請填寫表中空白．

裝置編號	加入水的體積	加入水的溫度	收集到的氣體的體積
1	200mL	15℃	a（待記錄）
2	200mL	50℃	b（待記錄）

（2）在老師的幫助下，小明采用相同的兩套實驗裝置（如圖2），編號為1、2，分別完成上述實驗，在A中先加入水，再分別加入相同規格的一袋“汽泡爽”，迅速塞緊膠塞．量筒C用于收集A中產生的氣體所排出的液體．B中油層的作用是防止二氧化碳溶解在B裝置的水中．
（3）通過實驗，小明測得：a=64mL，b=132mL，由此獲得結論：“汽泡爽”產生氣體的量與加水溫度有關系．但是老師看到小明的實驗報告后卻指出，一包“汽泡爽”產生氣體的量與反應物（檸檬酸和小蘇打）的量有關，實驗中小明所用的反應物量相等，產生氣體的總量應該近似相等．請分析小明測得該組數據a、b相差較大的可能原因溫度高氣體在水中的溶解度小，收集到的氣體多．
（4）通過反思，為了證明老師的觀點，小明繼續利用（3）中已反應完的兩套裝置，又做了一步實驗，發現兩套裝置最終收集到的氣體的總量確實相近，他的實驗操作是將裝置1反應后的液體溫度升高到50℃，繼續收集氣體并測量體積．

Answer 1

分析 根據質量守恒定律化學反應前后元素的種類和原子的個數不變推斷物質的化學式；根據物質的性質確定其檢驗方法；設計實驗時要注意控制變量；根據氣體在水中的溶解度與溫度有關進行分析解答即可．

解答 解：【實驗一】（1）3NaHCO₃+C₆H₈O₇═C₆H₅O₇Na₃+3H₂O+3X↑，反應前含有3個Na原子，11個H原子，9個C原子，16個O原子，反應后含有3個Na原子，11個H原子，6個C原子，10個O原子，故3X中含有3個C原子，6個O原子，故X中含有1個C原子，2個O原子，故其化學式為CO₂；檢驗二氧化碳使用的是澄清的石灰水，故填：CO₂；澄清石灰水； 
（2）實驗室以檸檬酸和小蘇打粉末混合后加水反應制取二氧化碳，則選用的發生裝置是B，二氧化碳能溶于水密度大于空氣，故收集裝置是C，故填：B；C；
【實驗二】（1）設計實驗要注意控制變量，故水的體積是200mL，故填：200 mL；   
（2）由于二氧化碳能溶于水，故可以加油層，防止二氧化碳溶解，故填：防止二氧化碳溶解在B裝置的水中；
（3）根據實驗1和實驗的比較可以看出，二者的溫度不同，故“汽泡爽”產生氣體的量與加水溫度有關系，故填：“汽泡爽”產生氣體的量與加水溫度有關系；
實驗2溫度高，收集到的氣體的體積較大，而實驗1溫度較低，收集的氣體的體積較小，說明溫度高氣體在水中的溶解度小，收集到的氣體多，故填：溫度高氣體在水中的溶解度小，收集到的氣體多；
（4）要證明是溫度高氣體溶解的小，可以將裝置1反應后的液體溫度升高到50℃，繼續收集氣體并測量體積，故填：將裝置1反應后的液體溫度升高到50℃，繼續收集氣體并測量體積．

點評 本題考查的是常見物質的性質以及影響氣體溶解的因素的實驗探究，完成此題，可以依據已有的知識進行．