Question

6．化學(xué)課上，同學(xué)們對人體呼出的氣體中的主要成分及含量非常好奇，設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)的探究．
【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難溶于飽和NaHCO₃溶液；
③氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)生成可溶性的碳酸鈉和水．
【假設(shè)與猜想】呼出的氣體中主要成分是N₂、O₂、CO₂、水蒸氣等．
【設(shè)計方案并實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)I：定性檢驗(yàn)呼出的氣體中含有CO₂、O₂和水蒸氣．

實(shí)驗(yàn)操作	主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
	澄清石灰水變渾濁	呼出的氣體中含有CO2
	燃著的蠟燭逐漸熄滅（或燃著的蠟燭并不立即熄滅、蠟燭繼續(xù)燃燒一段時間再熄滅等）	呼出的氣體中含有O2
	玻璃片上出現(xiàn)無色液滴	呼出的氣體中含有水蒸氣

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：定量測定呼出的氣體中N₂的含量．
同學(xué)們在老師的指導(dǎo)下設(shè)計了如下列圖所示裝置（B是帶刻度的量氣裝置）．

實(shí)驗(yàn)操作		主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，且C中液面下降，液體沿導(dǎo)管流入D中，D中液體為475mL．	反應(yīng)的化學(xué)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．	反應(yīng)的化學(xué)方程式為4P+5O2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P2O5．
⑤	待白磷熄滅并冷卻到室溫，打開f．	D中的液體部分進(jìn)入C中，D中剩余液體為400mL．	呼出的氣體中含有N2，且氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)為80%．

【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）該實(shí)驗(yàn)設(shè)計依據(jù)的N₂性質(zhì)有ABCD（填字母序號）．
A．不能與白磷發(fā)生反應(yīng)      B．難溶于水
C．不能和NaOH溶液反應(yīng)    D．不能燃燒，也不支持燃燒
E．無色無味的氣體          F．相同條件下，密度比空氣略小
（2）若上述實(shí)驗(yàn)所測O₂的體積分?jǐn)?shù)偏小，結(jié)合實(shí)驗(yàn)具體情況分析其可能原因是如果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(jìn)入到C中減少，D中剩余液體大于400mL，則所測O₂的體積分?jǐn)?shù)會偏小．

Answer 1

分析 【設(shè)計方案并實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)I：根據(jù)二氧化碳可使澄清的石灰水變渾濁，氧氣支持燃燒，水蒸氣遇冷凝結(jié)分析．
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：
（2）實(shí)驗(yàn)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；
④根據(jù)白磷燃燒的現(xiàn)象分析解答；
⑤白磷燃燒要消耗氧氣，從而會使C裝置中的壓強(qiáng)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(shí)驗(yàn)反思】（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程所設(shè)計的物質(zhì)及反應(yīng)條件來判斷氮?dú)獾男再|(zhì)；
（2）根據(jù)氣體受熱膨脹的知識點(diǎn)來解答該題

解答 解：【設(shè)計方案并實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)I：
二氧化碳可使澄清的石灰水變渾濁，所以呼出的氣體中含有CO₂，集氣瓶中石灰水變渾濁；
氧氣支持燃燒，所以呼出的氣體中含有O₂，集氣瓶中的蠟燭能夠繼續(xù)燃燒；
水蒸氣遇冷凝結(jié)，所以呼出的氣體中含有水蒸氣，干冷的玻璃片上有水霧．
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作	主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
	澄清石灰石變渾濁	呼出的氣體中含有CO2
	燃著的蠟燭逐漸熄滅（或燃著的蠟燭并不立即熄滅、蠟燭繼續(xù)燃燒一段時間再熄滅等）	呼出的氣體中含有O2
	干冷的玻璃片上有水霧	呼出的氣體中含有水蒸氣

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：（2）實(shí)驗(yàn)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(dǎo)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(yīng)，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；
④白磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，放出大量熱，反應(yīng)的方程式是：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
⑤白磷燃燒要消耗氧氣，從而會使C裝置中的壓強(qiáng)變小，而使D中的液體倒吸入C裝置中，是C裝置中的液面上升；
數(shù)據(jù)處理：根據(jù)將氣體鼓入C裝置后氣體體積減少了25mL可以知道該氣體為二氧化碳，而白磷燃燒后氣體體積剩余了400mL，結(jié)合氣體的性質(zhì)可以判斷出這400mL氣體為氮?dú)猓�被消耗的體積為75mL，即氧氣的體積為75mL，進(jìn)而可以求出氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)為：$\frac{400ml}{500ml}$×100%=80%，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{75ml}{500ml}$×100%=15%，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{25ml}{500ml}×$100%=5%；
【實(shí)驗(yàn)反思】（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中所接觸的物質(zhì)及反應(yīng)條件可以知道，氮?dú)獠荒苋紵�也不支持燃燒，難溶于水，并且不能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)．故選ABCD；
（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(jìn)入到C中減少，D中剩余液體大于400mL，則所測O₂的體積分?jǐn)?shù)會偏小．
故答案為：
實(shí)驗(yàn)記錄：

實(shí)驗(yàn)操作		主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，且C中液面下降，液體沿導(dǎo)管流入D中，D中液體為475mL．	反應(yīng)的化學(xué)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．	4P+5O2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P2O5．
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，且氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)為80%

實(shí)驗(yàn)反思（1）ABCD；
（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(jìn)入到C中減少，D中剩余液體大于400mL，則所測O₂的體積分?jǐn)?shù)會偏小．

點(diǎn)評 熟練掌握二氧化碳、氧氣的化學(xué)性質(zhì)，能夠根據(jù)題給的實(shí)驗(yàn)流程分析各步驟所發(fā)生的反應(yīng)或變化，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚?/p>