Question

人体呼出气体中含有N₂、O₂、CO₂、水蒸气等多种成分．某课外学习小组利用如图装置测定N₂、O₂、CO₂的百分含量（忽略水蒸气等微量成分）．其中B是带刻度的量气装置．

试验步骤：
①先检验装置的气密性．在向装置中装入药品（如图所示），其中C瓶溶液上方为100ml已除尽CO₂的空气（N₂和O₂的体积比为4/1）．
②打开止水夹b、c、d，关闭止水夹e，向B瓶吹气后关闭d，并冷却到室温，收集到V₁ml气体．
③关闭b，打开止水夹a、c、e、f，用打气筒向A瓶中缓缓充气，直到B中气体刚好全部排出，此时量筒中液面读数为V₂ml．
④关闭e、f，降低燃烧匙的高度，用电火花引燃红磷．
⑤等C瓶冷却到室温，打开f₁最终量筒液面读数为V₃ml．
回答下列问题：
（1）A、B中装饱和NaHCO₃而不能装饱和Na₂CO₃溶液的原因是

 

（2）C装置中红磷要过量的目的是

 

．
（3）反应结束后，C瓶溶液中含有溶质的化学式为

 

（4）利用上述数据计算人体呼出气体中氧气所占体积百分数为

 

，CO₂所占体积百分数为

 

（5）步骤⑤中C瓶还未冷却到室温就打开止水夹读数，这样会使所测氧气体积分数

 

（填“偏大”或“偏小”）．
（6）严格按①～⑤进行试验后测得数据仍有一定误差，可能的原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）依据二氧化碳和碳酸钠溶液发生反应分析；
（2）红磷燃烧消耗氧气；
（3）装置C中是氢氧化钠溶液，吸收二氧化碳反应生成碳酸钠，红磷燃烧生成的五氧化二磷在溶液中反应生成磷酸钠；
（4）分析实验过程可知，V₁为呼入的气体体积，V₂为除净二氧化碳的呼入气体，V₃为氮气的体积，依据气体体积变化计算氧气和二氧化碳的体积分数；
（5）依据气体受热膨胀分析判断；
（6）依据读数时，压强不同产生的误差，装置中的气体未被全部赶出，氧气和氮气可逆少量溶解．

解答：解：（1）A、B中装饱和NaHCO₃而不能装饱和Na₂CO₃溶液的原因是二氧化碳和碳酸钠溶液反应，碳酸氢钠不吸收二氧化碳能降低二氧化碳溶解度，
故答案为：Na₂CO₃能够吸收CO₂；
（2）C装置中红磷是为了燃烧消耗呼入气体中的氧气来测定气体体积分数，要过量的目的是耗尽其中的氧气，故答案为：耗尽其中的氧气；
（3）装置C中是氢氧化钠溶液，吸收二氧化碳反应生成碳酸钠，红磷燃烧生成的五氧化二磷在溶液中反应生成磷酸钠，所以溶液中溶质为NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄，
故答案为：NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄；
（4）分析实验过程可知，V₁为呼入的气体体积，V₂为除净二氧化碳的呼入气体，V₃为氮气的体积，C装置中溶液上方为100ml已除尽CO₂的空气（N₂和O₂的体积比为4/1），氮气为80ml，氧气20ml；依据气体体积变化计算氧气和二氧化碳的体积分数；
呼入氧气的体积分数=

V2-V3-20

V1

×100%，二氧化碳的体积分数=

V1-V2

V1

×100%，
故答案为：

V2-V3-20

V1

×100%；

V1-V2

V1

×100%；
（5）步骤⑤中C瓶还未冷却到室温就打开止水夹读数，这样会使所测氧气体积分数，如果C装置没有完全冷却即打开止水夹f，则会由于C中温度较高气体受热膨胀，而使D中液体进入到C中减少，D中剩余液体大于增大，则所测O₂的体积分数会偏小．
故答案为：偏小；
（6）严格按①～⑤进行试验后测得数据仍有一定误差，压强不同产生的误差，装置中的气体未被全部赶出，氧气和氮气可逆少量溶解，测量读数时，各装置中液面不在同一水平面上，压强差会造成体积的误差；未考虑导管中残存气体对测定结果的影响；极少量的氧气、氮气溶解，
故答案为：测量读数时，各装置中液面不在同一水平面上，压强差会造成体积的误差；未考虑导管中残存气体对测定结果的影响；极少量的氧气、氮气溶解．

点评：本题考查了物质组成的实验探究和实验设计方法，实验过程中的气体体积变化分析是解题关键，题目难度中等．