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
实验Ⅱ：定量测定呼出的气体中N2的含量．
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%．
【实验反思】
（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
实验Ⅱ：（2）实验记录：③关闭b向A装置中通入气体，则会使A中的液体被压入B装置中，从而使B中的液面上升，而使B中的气体被压入C中，所以在C导管口会发现有气泡冒出，由于气体中含有二氧化碳，所以由于二氧化碳要和氢氧化钠反应，但是大部分气体不会发生反应而滞留在C装置中，将C装置中的液体压入D中；
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%
实验反思（1）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．

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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