Question

20．化學課上，同學們做了人體呼出的氣體使澄清石灰水變渾濁實驗后，對呼出的氣體中主要成分及含量非常好奇，設計實驗進行探究．
【提出問題】呼出的氣體中有哪些主要成分，它們的含量是多少？
【查閱資料】①呼出的氣體中仍含有O₂．
②CO₂在飽和NaHCO₃溶液中的溶解度非常小．
【猜想與實踐】
猜想：呼出的氣體中主要成分是N₂、O₂、CO₂、水蒸氣等．
實驗Ⅰ：驗證呼出的氣體中含有水蒸氣．
（1）實驗操作如圖1所示．

（2）觀察到的現(xiàn)象為玻璃片表面有一層水霧，根據(jù)該現(xiàn)象可以判斷呼出的氣體中含有水蒸氣．
實驗II：驗證呼出的氣體中含有N₂、O₂、CO₂，并測其含量．同學們在老師的指導下設計了如圖2所示裝置（B是帶有刻度的量氣裝置）

	實驗操作	主要實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論及解釋
①	檢查裝置的氣密性．向裝置中加入藥品．關閉止水夾a～f		裝置的氣密性良好
②	打開b、c、d，向B中吹入一定量氣體后關閉d，并冷卻到室溫	B中液體進入到A中，B中液體減少500mL	收集500mL氣體
③	關閉b，打開a、e、f，用打氣筒向A中緩緩充氣，直到B中氣體剛好全部排出	A中液面下降，B中液面上升至最高，C中左側(cè)導管口有氣泡產(chǎn)生，且C中液面下降，液體沿導管流入D中，D中液體為475mL	反應到化學方程式為CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O
④	關閉e、f，用凸透鏡聚光引燃白磷	白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙放出大量熱	呼出到氣體中含有O2
⑤	待白磷熄滅并冷卻到室溫，打開f	D中液體倒吸入C瓶中，C瓶中液面上升，D中剩余液體為400mL	呼出到氣體中含有N2

（3）實驗記錄
（4）數(shù)據(jù)處理
呼出的氣體中主要成分的含量

	N2	O2	CO2
體積/mL
體積分數(shù)/g

同學們經(jīng)過3次重復實驗，確認了呼出的氣體中的主要成分及其含量
【實驗反思】
（5）該實驗設計依據(jù)的N₂性質(zhì)有ABD（填字母序號）
A．難溶于水              B．不能和NaOH溶液反應
C．無色無味的氣體        D．不能燃燒，也不支持燃燒
（6）實驗II操作⑤中，若C中氣體未完全冷卻就打開f并讀數(shù)，則所測O₂的體積分數(shù)偏�。ㄌ睢捌�小”“不變”或“偏大”）

Answer 1

分析 【猜想與實踐】（2）根據(jù)所做的實驗來判斷實驗現(xiàn)象；
實驗記錄：③向A中充氣會使液體被重新壓回B中，從而將氣體排放到C中，而其中二氧化碳可以和氫氧化鈉發(fā)生反應，可以據(jù)此解答該題；
⑤白磷燃燒要消耗氧氣，從而會使C裝置中的壓強變小，而使D中的液體倒吸入C裝置中，可以據(jù)此填空；
（4）數(shù)據(jù)處理：根據(jù)各步驟所消耗的氣體來計算，并完成解答；
【實驗反思】（5）根據(jù)實驗過程所設計的物質(zhì)及反應條件來判斷氮氣的性質(zhì)；
（6）根據(jù)氣體受熱膨脹的知識點來解答該題．

解答 解：【猜想與實踐】（2）對著玻璃呼氣會使呼出氣體中的水蒸氣遇冷而凝結(jié)成水，所以會在玻璃的表面產(chǎn)生一層水霧．
實驗記錄：③關閉b向A裝置中通入氣體，則會使A中的液體被壓入B裝置中，從而使B中的液面上升，而使B中的氣體被壓入C中，所以在C導管口會發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出，由于氣體中含有二氧化碳，所以由于二氧化碳要和氫氧化鈉反應，但是大部分氣體不會發(fā)生反應而滯留在C裝置中，將C裝置中的液體壓入D中；
⑤白磷燃燒要消耗氧氣，從而會使C裝置中的壓強變小，而使D中的液體倒吸入C裝置中，是C裝置中的液面上升；
（4）數(shù)據(jù)處理：根據(jù)將氣體鼓入C裝置后氣體體積減少了25mL可以知道該氣體為二氧化碳，而白磷燃燒后氣體體積剩余了400mL，結(jié)合氣體的性質(zhì)可以判斷出這400mL氣體為氮氣，被消耗的體積為75mL，即氧氣的體積為75mL，進而可以求出氮氣的體積分數(shù)為：$\frac{400mL}{500mL}$×100%=80%，氧氣的體積分數(shù)為：$\frac{75mL}{500mL}$×100%=15%，二氧化碳的體積分數(shù)為：$\frac{25mL}{500mL}$×100%=5%；
【實驗反思】（5）根據(jù)實驗過程中所接觸的物質(zhì)及反應條件可以知道，氮氣不能燃燒也不支持燃燒，難溶于水，并且不能和氫氧化鈉溶液反應，雖然能夠觀察出氮氣是無色氣體，但是聞不到氮氣的氣味，所以題中所給的ABD選項是正確的，故選ABD；
（6）如果C裝置沒有完全冷卻即打開止水夾f，則會由于C中溫度較高氣體受熱膨脹，而使D中液體進入到C中減少，D中剩余液體大于400mL，則所測O₂的體積分數(shù)會偏�。�
故答案為：【猜想與實踐】（2）玻璃片表面有一層水霧；
實驗記錄：

實驗操作		主要實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論及解釋
①	檢查裝置的氣密性．向裝置中加入藥品．關閉止水夾a～f	\	裝置的氣密性良好
②	打開b、c、d，向B中吹入一定量氣體后關閉d，并冷卻到室溫	B中液體進入到A中，B中液體減少500mL	收集500mL氣體
③	關閉b，打開a、e、f，用打氣筒向A中緩緩充氣，直到B中氣體剛好全部排出	A中液面下降，B中液面上升至最高，C中左側(cè)導管口有氣泡產(chǎn)生，且C中液面下降，液體沿導管流入D中，D中液體為475mL	反應的化學方程式為  CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O
④	關閉e、f，用凸透鏡聚光引燃白磷	白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出大量熱	呼出的氣體中含有O2
⑤	待白磷熄滅并冷卻到室溫，打開f	D中液體倒吸入C瓶中，C瓶中液面上升，D中剩余液體為400mL	呼出的氣體中含有N2

（4）數(shù)據(jù)處理

	N2	O2	CO2
體積/mL	400	75	25
體積分數(shù)/%	80	15	5

實驗反思（5）ABD；
（6）偏�。�

點評 熟練掌握二氧化碳、氧氣的化學性質(zhì)，能夠根據(jù)題給的實驗流程分析各步驟所發(fā)生的反應或變化，并對實驗數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚恚?/p>