Question

某課外活動小組，欲測定一待旅游開發(fā)的溶洞空氣中二氧化碳的體積分數(shù)，進行如下實驗：
（1）取樣．他們準備從溶洞的底部取樣，請你設計用集氣瓶取回一瓶空氣樣品的方法：

 

．
（2）測定．用150mL的注射器從集氣瓶中抽取100mL氣體樣品，按上圖所示的裝置進行實驗．則乙裝置中發(fā)生反應的方程式為

 

．待實驗結(jié)束后，量筒內(nèi)水的體積為99mL，此數(shù)據(jù)是

 

（填序號）的體積數(shù)．
A．二氧化碳     B．氮氣和氧氣的混合氣體   C．空氣中除二氧化碳以外的所有氣體
（3）計算．洞底空氣中二氧化碳的體積分數(shù)為

 

．
（4）為營造更好的旅游環(huán)境，讓溶洞向游客開放，你認為應該采取哪些措施來降低溶洞內(nèi)二氧化碳的含量？

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常用氣體的收集方法,二氧化碳的化學性質(zhì),書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

分析：本實驗題設計測定空氣中二氧化碳的質(zhì)量分數(shù)方案的原理、步驟、數(shù)據(jù)的采集、計算和結(jié)論．
（1）氣體的取樣不同于教材中氣體收集的一般方法，結(jié)合題目提示，該實驗用廣口瓶取樣，必須先保證廣口瓶中沒有空氣，即要先裝滿水，進入之后倒掉水，要擦干瓶內(nèi)，防止二氧化碳溶于水，才能收集氣體．
（2）石灰水是堿溶液，因此，裝置甲的作用是吸收空氣樣品中的CO₂氣體，從裝置甲導出的氣體進入裝置乙之后，會導致裝置內(nèi)氣壓增大，裝置乙中的水會沿著導管進入裝置丙；由于進入裝置乙中剩余氣體的體積約等于進入裝置丙中水的體積，裝置丙可用來粗略地的量實驗中剩余氣體的體積．
（3）剩余氣體的體積比空氣樣品少1mL，說明裝置甲吸收了1mL的CO₂，可計算出洞底空氣中CO₂的體積分數(shù)
（4）為了降低洞內(nèi)二氧化碳的含量，可以設法將它反應掉或者排除掉．

解答：解：
（1）為了防止把洞外的氣體帶到洞中，必須先將廣口瓶裝滿水，蓋上玻璃片后帶進洞中，將水倒掉，因為二氧化碳能溶于水，為了減少實驗誤差，必須要將廣口瓶內(nèi)殘留的水分擦干，然后再蓋上玻璃片，即可．
（2）石灰水是為了吸收氣體中的CO₂剩下的氣體進入裝置乙中，排水法收集，排開的水進入量筒內(nèi)，所以量筒內(nèi)的水相當于是空氣中除CO₂外的所有氣體體積．其化學方程式為：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．
（3）洞底空氣中CO₂的體積分數(shù)為

100mL-99mL

100mL

×100%=1%
（4）為了降低洞內(nèi)二氧化碳的含量，我們可以通過改善洞內(nèi)外空氣流通，來達到目的．例如可以用通風管鼓入洞外的空氣．
故答案是：
（1）將廣口瓶裝滿水，蓋上玻璃片，帶進洞中，將水倒掉，擦干瓶內(nèi)，蓋上玻璃片即可；
（2）①Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；②C
（3）1%；
（4）用通風管鼓入洞外的空氣（合理就行）．

點評：此題不是一個常規(guī)的測定氣體的質(zhì)量分數(shù)的實驗題．有利于學生在基礎知識上充分拓展思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力