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.

教育      2022-09-23     

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.

关键词:气体 白磷

解题思路:【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.

【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
燃着的蜡烛能够继续燃烧呼出的气体中含有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

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:[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.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:【猜想与实践】(2)玻璃片表面有一层水雾
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

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:
本题考点: 吸入空气与呼出气体的比较;常见气体的检验与除杂方法.

考点点评: 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.

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