Question

【題目】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的實驗后，對呼出的氣體中主要成分及含量非常好奇，設(shè)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。

【猜想與實驗】

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）實驗操作如圖所示。

（2）觀察到的現(xiàn)象為________，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，并測定其含量。

同學們在老師的指導下設(shè)計了如下圖所示裝置（B是帶刻度的量氣裝置）。

（1）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(guān)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(guān)閉d，并冷卻到室溫。	B中液體進入到A中，B中液體減少500 mL。	收集500 mL氣體。
③	關(guān)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。	________，D中液體為475 mL。	反應(yīng)的化學方程式為________。
④	關(guān)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中剩余液體為400 mL。	呼出的氣體中含有N2。

（2）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)/%

同學們經(jīng)過3次重復實驗，確認了呼出氣體中的主要成分及其含量。

【實驗反思】

（1）該實驗設(shè)計依據(jù)的N2性質(zhì)有 （填字母序號）。

A．難溶于水 B．不能和NaOH溶液反應(yīng)

C．無色無味的氣體 D．不能燃燒，也不支持燃燒

（2）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) （填“偏小”、“不變”或“偏大”）。

Answer 1

【答案】

實驗I：（2）玻璃片上有水霧（或小水珠）生成

實驗II：（1）③實驗現(xiàn)象：

A中的液體部分進入B中，B中的氣體全部進入C中，C中的液體部分進入D中。

③實驗結(jié)論及解釋：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O．

⑤D中的液體部分進入C中。

（2）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】（1）ABD；（2）偏�。�

【解析】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(yīng)，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；

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】（1）根據(jù)實驗過程所設(shè)計的物質(zhì)及反應(yīng)條件來判斷氮氣的性質(zhì)；

（2）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(guān)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，但是大部分氣體不會發(fā)生反應(yīng)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；

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：

×100%=80%，氧氣的體積分數(shù)為：

×100%=15%，二氧化碳的體積分數(shù)為：

×100%=5%；

【實驗反思】（1）根據(jù)實驗過程中所接觸的物質(zhì)及反應(yīng)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(yīng)，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；

（2）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，即氧氣會小于100mL．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：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(guān)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(guān)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(guān)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(yīng)的化學方程式為 CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O．
④	關(guān)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．

數(shù)據(jù)處理（2）

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

實驗反思（1）ABD；

（2）偏小．