Question

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溶液中的溶解能力非常小．
③CO₂与氢氧化钠溶液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：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下图所示装置（B是带有刻度的量气装置）

（1）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， 还有 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．	呼出到气体中含有O2．
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．	呼出到气体中含有N2．

（2）数据处理
请你填写呼出的气体中的主要成分的含量．

	N2	O2	CO2
体积分数（%）	80	15	5

实验反思
（1）该实验设计依据的N₂性质有

ABD

（填字母序号）
A．难溶于水              B．不能和NaOH溶液反应
C．无色无味的气体        D．不能燃烧，也不支持燃烧
（2）实验II操作⑤中，若C中气体未完全冷却就打开f并读数，则所测O₂的体积分数

偏小

（填“偏小”“不变”或“偏大”）

Answer 1

分析：（1）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；
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；
（2）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：（1）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；
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，使C装置中的液面上升；
（2）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：

400mL

500mL

×100%=80%，氧气的体积分数为：

75mL

500mL

×100%=15%，二氧化碳的体积分数为：

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，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ABD选项是正确的，故选ABD；
（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，即氧气会小于100mL．则所测O₂的体积分数会偏小．
故答案为：（1）实验记录：

	实验操作	主要实验现象	实验结论及解释
①
②
③		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	CO2+2NaOH═Na2CO3+ H2O．
④
⑤		D中液体倒吸入C瓶中，C瓶中液面上升

（2）数据处理：

	N2	O2	CO2
体积分数（%）	80	15	5

实验反思：（1）ABD；（2）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．