運用CO2 傳感器研究CaCO3 與鹽酸和硫酸的反應

陳 俏

（無錫市僑誼實驗中學 江蘇 無錫 214031）

一、問題提出

初中階段學習實驗室制取二氧化碳時，反應物為大理石（石灰石）和稀鹽酸，為什么選擇稀鹽酸而不用稀硫酸？ 稀硫酸與CaCO3反應能不能得到二氧化碳？ 傳統的實驗方法固然可以得出結論。 但是在反應過程中二氧化碳的濃度及變化趨勢如何則不能加以很好地說明，借助于二氧化碳傳感器的實驗可以很好地回答這一問題。

二、實驗用品

試劑：CaCO3粉末、大理石、稀鹽酸、稀硫酸、Na2CO3粉末、去離子水。

儀器：移液管（1mL、10mL）、容量瓶（100mL）、量筒（100mL）、 錐形瓶 （100mL）、ADDeSTation－aMixer MGA（Addest Technovation Pte Ltd，Singapore）、CO2傳感器（量程400－10000 ppm）、玻璃注射器（10mL，帶針頭）、自制反應容器（圖1）。

三、實驗步驟

ADDeSTation－aMixer MGA（Addest Technovation Pte Ltd，Singapore）按如圖所示連接好裝置。

圖1 實驗裝置及操作

①將ADDeSTation－aMixer MGA （Addest Technovation Pte Ltd，Singapore） 與400－10000ppm 二氧化碳傳感器連接，并預熱，直至黃色指示燈熄滅。

②稱量一定質量的CaCO3粉末或大理石，置于自制反應器中。

③用注射器吸取10mL 0.2mol／L 稀鹽酸或10mL 0.1mol／L 稀硫酸溶液（此時兩溶液提供的H＋的量是相同的）。

④將稀鹽酸或稀硫酸從一個小孔注入自制反應器中，保持反應器處于密閉狀態，同時開始測定二氧化碳含量隨時間的變化。 每秒采集10 個數據， 測定時長10min，手動停止。

四、實驗數據及結論

用稀鹽酸和稀硫酸分別與CaCO3粉末或大理石（CaCO3含量略過量）作用，測出二氧化碳含量隨時間變化的曲線如下圖所示：

圖2 稀鹽酸、稀硫酸分別與CaCO3 粉末或大理石作用產生CO2

由圖可知：這四個反應中大理石與稀硫酸的反應產生的二氧化碳最少。 CaCO3粉末與稀硫酸反應放出的CO2氣體卻接近稀鹽酸與CaCO3粉末或大理石反應放出的CO2氣體。 實驗充分說明用稀硫酸與大理石制備CO2氣體是不行的，生成的微溶CaSO4附著在CaCO3表面會阻止進一步反應的進行；但若用CaCO3粉末與稀硫酸反應，卻還是可以得到二氧化碳的。