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．
同学们经过3次重复实验，确认了呼出的气体中的主要成分及其含量．
【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．

练习册系列答案
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【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NaCINa2CO3 BaCl2
pH等于7 大于7等于7
【设计方案并进行实验】请你与他们一起共同完成，并回答所给问题：
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pHpH=11说明久置固体中，还一定含有NaOH （填化学式）．
上述步骤①中，所用称量仪器的名称是天平，滴加过量BaCl2溶液的目的是除去Na2CO3．
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