Question

20．化學(xué)課上，同學(xué)們做了人體呼出的氣體使澄清石灰水變渾濁實(shí)驗(yàn)后，對(duì)呼出的氣體中主要成分及含量非常好奇，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究．
【提出問(wèn)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�。�
【猜想與實(shí)踐】
猜想：呼出的氣體中主要成分是N₂、O₂、CO₂、水蒸氣等．
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：驗(yàn)證呼出的氣體中含有水蒸氣．
（1）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)II：驗(yàn)證呼出的氣體中含有N₂、O₂、CO₂，并測(cè)其含量．同學(xué)們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下設(shè)計(jì)了如圖2所示裝置（B是帶有刻度的量氣裝置）

	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(kāi)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(kāi)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)到化學(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	呼出到氣體中含有O2
⑤	待白磷熄滅并冷卻到室溫，打開(kāi)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(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)/g

同學(xué)們經(jīng)過(guò)3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了呼出的氣體中的主要成分及其含量
【實(shí)驗(yàn)反思】
（5）該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)依據(jù)的N₂性質(zhì)有ABD（填字母序號(hào)）
A．難溶于水              B．不能和NaOH溶液反應(yīng)
C．無(wú)色無(wú)味的氣體        D．不能燃燒，也不支持燃燒
（6）實(shí)驗(yàn)II操作⑤中，若C中氣體未完全冷卻就打開(kāi)f并讀數(shù)，則所測(cè)O₂的體積分?jǐn)?shù)偏�。ㄌ睢捌�小”“不變”或“偏大”）

Answer 1

分析 【猜想與實(shí)踐】（2）根據(jù)所做的實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；
實(shí)驗(yàn)記錄：③向A中充氣會(huì)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(huì)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；
（4）數(shù)據(jù)處理：根據(jù)各步驟所消耗的氣體來(lái)計(jì)算，并完成解答；
【實(shí)驗(yàn)反思】（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程所設(shè)計(jì)的物質(zhì)及反應(yīng)條件來(lái)判斷氮?dú)獾男再|(zhì)；
（6）根據(jù)氣體受熱膨脹的知識(shí)點(diǎn)來(lái)解答該題．

解答 解：【猜想與實(shí)踐】（2）對(duì)著玻璃呼氣會(huì)使呼出氣體中的水蒸氣遇冷而凝結(jié)成水，所以會(huì)在玻璃的表面產(chǎn)生一層水霧．
實(shí)驗(yàn)記錄：③關(guān)閉b向A裝置中通入氣體，則會(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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；
（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?dú)�，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】（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)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)，雖然能夠觀察出氮?dú)馐菬o(wú)色氣體，但是聞不到氮?dú)獾臍馕�，所以題中所給的ABD選項(xiàng)是正確的，故選ABD；
（6）如果C裝置沒(méi)有完全冷卻即打開(kāi)止水夾f，則會(huì)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(cè)O₂的體積分?jǐn)?shù)會(huì)偏�。�
故答案為：【猜想與實(shí)踐】（2）玻璃片表面有一層水霧；
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(kāi)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(kāi)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	呼出的氣體中含有O2
⑤	待白磷熄滅并冷卻到室溫，打開(kāi)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?jǐn)?shù)/%	80	15	5

實(shí)驗(yàn)反思（5）ABD；
（6）偏�。�

點(diǎn)評(píng) 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(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚?/p>