题目内容
4.化学课上,同学们做了人体呼出的气体使澄清石灰水变浑浊实验后,对呼出的气体中主要成分及含量非常好奇,设计了如下实验进行探究.【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在饱和NaHCO3溶液中的几乎不溶解.③白磷燃烧需要氧气,白磷燃烧所需的最低温度为40℃,燃烧现象和产物均与红磷相同.④氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳,并与二氧化碳反应生成碳酸钠和水.
【猜想与实践】猜想:呼出的气体中主要成分是N2、O2、CO2、水蒸气等.
实验Ⅰ:验证呼出的气体中含有水蒸气.
(1)实验操作:取一洁净干燥的玻璃片,对着其哈气,观察到玻璃片表面有水珠,可以判断呼出的气体中含有水蒸气.
实验Ⅱ:验证呼出的气体中含有N2、O2、CO2,并测其含量.同学们在老师的指导下设计了如右图所示装置(B是带有刻度的量气装置).
(2)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. | (不填) | 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. | 收集了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中的液面下降,B中的液面上升至最高,C中的左侧导管口有 ①气泡冒出,且液面下降,液体沿导管进入D中,D中液体为475mL | 呼出气体中含有CO2 |
| 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 | 呼出气体中含有O2,该反应的文字表达式为: ②磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷 |
| 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. | 呼出气体中含有 ③氮气. |
【实验反思】
(3)该实验设计依据的N2性质有ABC(填字母序号).
A.难溶于水 B.不能和NaOH溶液反应 C.不能燃烧,也不支持燃烧D.无色无味的气体
(4)在实验(2)的操作⑤中,未等C中的气体的冷却,就打开f止水夹读数,则所测的O2的体积分数会偏小.(填“偏大”、“不变”、或“偏小”)
分析 (1)水蒸气遇冷会凝结成小水滴;
(2)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;
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;
(3)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;
(4)根据气体受热膨胀的知识点来解答该题.
解答 解:(1)水蒸气遇到比较干冷的玻璃片时,会凝结成小水珠,对着干燥的玻璃片哈气,观察到玻璃片上有水珠,说明呼出的气体中有水蒸气,故填:玻璃片表面有水珠;
(2)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;在气体压力作用下,气体进入装置C,其中的二氧化碳被氢氧化钠溶液所吸收,故填:气泡冒出;
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;磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷;故填:磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷;
消耗了氧气、二氧化碳气体后剩余的主要是氮气,故填:氮气;
(3)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,虽然能够观察出氮气是无色气体,但是闻不到氮气的气味,所以题中所给的ABC选项是正确的,故选:ABC;
(4)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.
故填: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.
| A. | 在化学反应后其化学性质发生了改变 | |
| B. | 在化学反应后其质量减小 | |
| C. | 能改变化学反应速率 | |
| D. | 能增大生成物氧气的质量 |
| A. | 举行“地球一小时”熄灯活动 | |
| B. | 灰霾天出门戴N95专业口罩(过滤孔径在0.1微米左右) | |
| C. | 香烟烟雾颗粒的直径大多在0.1至1.0微米,提倡不吸或少吸烟 | |
| D. | 为了减小PM2.5对环境的影响,禁止家庭使用私家车 |
【提出问题】猜想I:没变质,全部是NaOH;猜想II:部分变质,既含有NaOH又含有Na2CO3:猜想Ⅲ:完全变质,全部是Na2CO3.
【查阅资料】①已知反应:BaCl2+Na2CO3=2NaCl+BaCO3↓
②部分盐溶液在常温下的pH如下:
| 盐溶液 | NaCI | Na2CO3 | BaCl2 |
| pH | 等于7 | 大于7 | 等于7 |
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| ①称取上述氢氧化钠固体样品8.0g溶于50ml,水配成溶液,向溶液中滴加氯化钡溶液至过量,充分反应后,静置. | 产生白色沉淀 | 说明久置固体中,一定含有Na2CO3(填化学式). |
| ②用玻璃棒蘸取少量①中充分反应后的上层清液滴在一小块pH试纸上,与标准比色卡对比,测出pH | pH=11 | 说明久置固体中,还一定含有NaOH (填化学式). |
【实验结论】通过实验,说明上述猜想中猜想Ⅲ是正确的.
【反思】久置的氢氧化钠变质的原因是2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O(用化学方程式表示).
【表达与交流】在实验室里氢氧化钠需要密封保存.药品密封保存的原因很多,请你写出浓盐酸需要密封保存的原因浓盐酸易挥发.