运用CO2传感器研究CaCO3与盐酸和硫酸的反应

文章编号：1008-0546（201２）０３-00９３-0１ 中图分类号：G６３３．８ 文献标识码：Ｂ

doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１２．０３．０４３

一、问题提出

初中阶段学习实验室制取二氧化碳时，反应物为大理石（石灰石）和稀盐酸，为什么选择稀盐酸而不用稀硫酸？稀硫酸与ＣａＣＯ３反应能不能得到二氧化碳？传统的实验方法固然可以得出结论。但是在反应过程中二氧化碳的浓度及变化趋势如何则不能加以很好地说明，借助于二氧化碳传感器的实验可以很好地回答这一问题。

二、实验用品

试剂：ＣａＣＯ３粉末、大理石、稀盐酸、稀硫酸、Ｎａ２ＣＯ３粉末、去离子水。

仪器：移液管（１ｍＬ、１０ｍＬ）、容量瓶（１００ｍＬ）、量筒（１００ｍＬ）、锥形瓶（１００ｍＬ）、ＡＤＤｅＳＴａｔｉｏｎ－ａＭｉｘｅｒ ＭＧＡ（Ａｄｄｅｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｖａｔｉｏｎ Ｐｔｅ Ｌｔｄ，Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ）、ＣＯ２传感器（量程４００－１００００ ｐｐｍ）、玻璃注射器（１０ｍＬ，带针头）、自制反应容器（图１）。

三、实验步骤

ＡＤＤｅＳＴａｔｉｏｎ－ａＭｉｘｅｒ ＭＧＡ（Ａｄｄｅｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｖａｔｉｏｎ Ｐｔｅ Ｌｔｄ，Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ）按如图所示连接好装置。

①将ＡＤＤｅＳＴａｔｉｏｎ－ａＭｉｘｅｒ ＭＧＡ（Ａｄｄｅｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｖａｔｉｏｎ Ｐｔｅ Ｌｔｄ，Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ）与４００－１００００ｐｐｍ二氧化碳传感器连接，并预热，直至黄色指示灯熄灭。

②称量一定质量的ＣａＣＯ３粉末或大理石，置于自制反应器中。

③用注射器吸取１０ｍＬ ０．２ｍｏｌ／Ｌ稀盐酸或１０ｍＬ ０．１ｍｏｌ／Ｌ稀硫酸溶液（此时两溶液提供的Ｈ＋的量是相同的）。

④将稀盐酸或稀硫酸从一个小孔注入自制反应器中，保持反应器处于密闭状态，同时开始测定二氧化碳含量随时间的变化。每秒采集１０个数据，测定时长１０ｍｉｎ，手动停止。

四、实验数据及结论

用稀盐酸和稀硫酸分别与ＣａＣＯ３粉末或大理石（ＣａＣＯ３含量略过量）作用，测出二氧化碳含量随时间变化的曲线如下图所示：

由图可知：这四个反应中大理石与稀硫酸的反应产生的二氧化碳最少。ＣａＣＯ３粉末与稀硫酸反应放出的ＣＯ２气体却接近稀盐酸与ＣａＣＯ３粉末或大理石反应放出的ＣＯ２气体。实验充分说明用稀硫酸与大理石制备ＣＯ２气体是不行的，生成的微溶ＣａＳＯ４附着在ＣａＣＯ３表面会阻止进一步反应的进行；但若用ＣａＣＯ３粉末与稀硫酸反应，却还是可以得到二氧化碳的。