1、為什麼反應物選用大理石(CaCO3)而不選用碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鎂等碳酸鹽?
碳酸鈉、碳酸氫鈉是固體粉末,易溶于水,與稀鹽酸反應的速度很快,産生的CO2會很快逸出,不易控制,也不便于操作。因此一般不用碳酸鈉、碳酸氫鈉來制二氧化碳。而大理石呈塊狀,本身不溶于水,與稀鹽酸的反應發生在大理石的表面,反應容易控制,能用啟普發生器來制取。碳酸鎂跟鹽酸反應與碳酸鈣跟鹽酸反應的情況類似,但由于碳酸鎂來源較少,價格也較大理石貴。因此,實驗室常采用大理石或石灰石制二氧化碳。
2、為什麼不能用硫酸或硝酸代替鹽酸?
鹽酸和大理石反應後,生成氯化鈣易溶于水而脫離大理石表面,使反應能得以繼續進行。但大理石或石灰石和硫酸反應生成的硫酸鈣微溶于水,随着反應的進行,生成的硫酸鈣就沉積在大理石或石灰石的表面,阻礙了反應的繼續進行,使反應逐漸減慢乃至停止進行。所以不能用硫酸代替鹽酸。
硝酸不僅是一種揮發性酸,而且是一種不穩定的酸,見光或受熱要發生分解:
4HNO3=(見光或受熱)4NO2↑
O2↑ 2H2O
因此,若用硝酸代替鹽酸,制得的二氧化碳中就會混有NO2、O2,甚至HNO3。故通常不用硝酸代替鹽酸。
3、為什麼不用濃鹽酸制二氧化碳?
鹽酸是一種揮發性的酸,其濃度越大越易揮發,使制得的二氧化碳中會混入較多的氯化氫氣體,既影響二氧化碳的純度,同時也造成鹽酸的浪費。故實驗室制二氧化碳時用稀鹽酸。但鹽酸濃度太稀,反應速度太慢,故最好選用濃度為24%的稀鹽酸。
4、為什麼能用啟普發生器制備二氧化碳?
實驗室制二氧化碳符合使用啟普發生器制取氣體的條件:
①塊狀固體與液體反應;
②不需要加熱;
③生成物中無難溶物(或微溶物);
④生成的氣體難溶于水。
雖然1體積水能溶解0.878體積的CO2,但這個溶解度還是很小的,影響不大。
5、為什麼長頸漏鬥一定要插到液面以下?
簡易裝置中,長漏鬥是用于加稀鹽酸的。如果不将長頸漏鬥管的下端插入液面下,反應所生成的氣體就會從漏鬥管向外逸出造成漏氣。插入液面下,就起到了液封的作用,生成的氣體就不能逸散。如果将長頸漏鬥改為分液漏鬥,因為分液漏鬥具有開啟和關閉的玻璃活塞,就不必将漏鬥管插入液面之下。
6、為什麼導出氣體的導氣管插入反應容器不能太深?
其原因是導管插入太深不利于容器内空氣的排出以及氣體的導出,使收集的氣體不純。一般導管導出氣體的一端隻需插出瓶塞1—2厘米左右,即稍微露出即可。
7、為什麼可用向上排氣法收集二氧化碳?
由于二氧化碳能溶于水,所以不能用排水集氣法收集;又因為二氧化碳的密度比空氣大,所以用向上排空氣法收集二氧化碳。
8、為什麼導氣管要插到接近集氣瓶的底部?
這樣可以使瓶内空氣排盡,使收集到的氣體較純淨。
9、用排空氣法收集如何證明集氣瓶中二氧化碳已充滿。
将燃着的火柴置于集氣瓶口試驗,火焰熄滅,證明瓶裡二氧化碳已收集滿。
10、怎樣制得幹燥純淨的二氧化碳?
實驗室制取的二氧化碳,常常混有少量氯化氫和水汽。要制得純淨而幹燥的二氧化碳,可将制得的氣體通過盛飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶除去氯化氫,再通過盛濃硫酸的洗氣瓶吸收其中的水汽,即可制得幹燥純淨的二氧化碳。
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