运用CO2 传感器研究CaCO3 与盐酸和硫酸的反应

陈 俏

（无锡市侨谊实验中学 江苏 无锡 214031）

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。

图1 实验装置及操作

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：

图2 稀盐酸、稀硫酸分别与CaCO3 粉末或大理石作用产生CO2

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。