题目内容
6.化学课上,同学们对人体呼出的气体中的主要成分及含量非常好奇,设计了如下实验进行相关的探究.【提出问题】呼出的气体中有哪些主要成分?它们的含量是多少?
【查阅资料】①呼出的气体中仍含有O2;
②CO2难溶于饱和NaHCO3溶液;
③氢氧化钠能与二氧化碳反应生成可溶性的碳酸钠和水.
【假设与猜想】呼出的气体中主要成分是N2、O2、CO2、水蒸气等.
【设计方案并实验】实验I:定性检验呼出的气体中含有CO2、O2和水蒸气.
| 实验操作 | 主要实验现象 | 实验结论 |
| 澄清石灰水变浑浊 | 呼出的气体中含有CO2 | |
| 燃着的蜡烛逐渐熄灭(或燃着的蜡烛并不立即熄灭、蜡烛继续燃烧一段时间再熄灭等) | 呼出的气体中含有O2 | |
| 玻璃片上出现无色液滴 | 呼出的气体中含有水蒸气 |
同学们在老师的指导下设计了如下列图所示装置(B是带刻度的量气装置).
| 实验操作 | 主要实验现象 | 实验结论及解释 | |
| ① | 检查装置的气密性. 向装置中加入药品. 关闭止水夹a~f. | 装置的气密性良好. | |
| ② | 打开b、c、d,向B中吹入一定量气体后关闭d,并冷却到室温. | B中液体进入到A中,B中液体减少500mL. | 收集500mL气体. |
| ③ | 关闭b,打开a、e、f,用打气筒向A中缓缓充气,直到B中气体刚好全部排出. | A中液面下降,B中液面上升至最高,C中左侧导管口有气泡产生,且C中液面下降,液体沿导管流入D中,D中液体为475mL. | 反应的化学方程式为CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O. |
| ④ | 关闭e、f,用凸透镜聚光引燃白磷. | 白磷燃烧,产生大量白烟,放出大量热. | 反应的化学方程式为4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5. |
| ⑤ | 待白磷熄灭并冷却到室温,打开f. | D中的液体部分进入C中,D中剩余液体为400mL. | 呼出的气体中含有N2,且氮气的体积分数为80%. |
(1)该实验设计依据的N2性质有ABCD(填字母序号).
A.不能与白磷发生反应 B.难溶于水
C.不能和NaOH溶液反应 D.不能燃烧,也不支持燃烧
E.无色无味的气体 F.相同条件下,密度比空气略小
(2)若上述实验所测O2的体积分数偏小,结合实验具体情况分析其可能原因是如果C装置没有完全冷却即打开止水夹f,则会由于C中温度较高气体受热膨胀,而使D中液体进入到C中减少,D中剩余液体大于400mL,则所测O2的体积分数会偏小.
分析 【设计方案并实验】实验I:根据二氧化碳可使澄清的石灰水变浑浊,氧气支持燃烧,水蒸气遇冷凝结分析.
实验Ⅱ:
(2)实验记录:③向A中充气会使液体被重新压回B中,从而将气体排放到C中,而其中二氧化碳可以和氢氧化钠发生反应,可以据此解答该题;
④根据白磷燃烧的现象分析解答;
⑤白磷燃烧要消耗氧气,从而会使C装置中的压强变小,而使D中的液体倒吸入C装置中,可以据此填空;
数据处理:根据各步骤所消耗的气体来计算,并完成解答;
【实验反思】(1)根据实验过程所设计的物质及反应条件来判断氮气的性质;
(2)根据气体受热膨胀的知识点来解答该题
解答 解:【设计方案并实验】实验I:
二氧化碳可使澄清的石灰水变浑浊,所以呼出的气体中含有CO2,集气瓶中石灰水变浑浊;
氧气支持燃烧,所以呼出的气体中含有O2,集气瓶中的蜡烛能够继续燃烧;
水蒸气遇冷凝结,所以呼出的气体中含有水蒸气,干冷的玻璃片上有水雾.
故答案为:
| 实验操作 | 主要实验现象 | 实验结论 |
| 澄清石灰石变浑浊 | 呼出的气体中含有CO2 | |
| 燃着的蜡烛逐渐熄灭(或燃着的蜡烛并不立即熄灭、蜡烛继续燃烧一段时间再熄灭等) | 呼出的气体中含有O2 | |
| 干冷的玻璃片上有水雾 | 呼出的气体中含有水蒸气 |
④白磷燃烧产生大量白烟,放出大量热,反应的方程式是:4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5.
⑤白磷燃烧要消耗氧气,从而会使C装置中的压强变小,而使D中的液体倒吸入C装置中,是C装置中的液面上升;
数据处理:根据将气体鼓入C装置后气体体积减少了25mL可以知道该气体为二氧化碳,而白磷燃烧后气体体积剩余了400mL,结合气体的性质可以判断出这400mL气体为氮气,被消耗的体积为75mL,即氧气的体积为75mL,进而可以求出氮气的体积分数为:$\frac{400ml}{500ml}$×100%=80%,氧气的体积分数为:$\frac{75ml}{500ml}$×100%=15%,二氧化碳的体积分数为:$\frac{25ml}{500ml}×$100%=5%;
【实验反思】(1)根据实验过程中所接触的物质及反应条件可以知道,氮气不能燃烧也不支持燃烧,难溶于水,并且不能和氢氧化钠溶液反应.故选ABCD;
(2)如果C装置没有完全冷却即打开止水夹f,则会由于C中温度较高气体受热膨胀,而使D中液体进入到C中减少,D中剩余液体大于400mL,则所测O2的体积分数会偏小.
故答案为:
实验记录:
| 实验操作 | 主要实验现象 | 实验结论及解释 | |
| ① | 检查装置的气密性.向装置中加入药品.关闭止水夹a~f. | \ | 装置的气密性良好. |
| ② | 打开b、c、d,向B中吹入一定量气体后关闭d,并冷却到室温. | B中液体进入到A中,B中液体减少500mL. | 收集500mL气体. |
| ③ | 关闭b,打开a、e、f,用打气筒向A中缓缓充气,直到B中气体刚好全部排出. | A中液面下降,B中液面上升至最高,C中左侧导管口有气泡产生,且C中液面下降,液体沿导管流入D中,D中液体为475mL. | 反应的化学方程式为CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O. |
| ④ | 关闭e、f,用凸透镜聚光引燃白磷. | 白磷燃烧,产生大量白烟,放出大量热. | 4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5. |
| ⑤ | 待白磷熄灭并冷却到室温,打开f. | D中液体倒吸入C瓶中,C瓶中液面上升,D中剩余液体为400mL. | 呼出的气体中含有N2,且氮气的体积分数为80% |
(2)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400mL,则所测O2的体积分数会偏小.
点评 熟练掌握二氧化碳、氧气的化学性质,能够根据题给的实验流程分析各步骤所发生的反应或变化,并对实验数据进行适当的处理.
练习册系列答案
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