3.化學(xué)課Ⅰ.同學(xué)們?yōu)檠芯咳梭w呼出氣體的主要成分及含量,設(shè)計了如下實驗。
【提出問題】呼出的氣體中有哪些主要成分?它們的體積含量是多少?
【查閱資料】
①人類進行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸,通過酶的催化作用,把糖類等有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,呼出的氣體中仍含有O
2。
②CO
2難溶于飽和的碳酸氫鈉(NaHCO
3)溶液。
③澄清石灰水的主要成分是氫氧化鈣【化學(xué)符號為Ca(OH)
2】。
④氫氧化鈉(NaOH)與氧氧化鈣的化學(xué)性質(zhì)相似,能與二氧化碳反應(yīng)生成可溶性碳酸鈉和水。
【假設(shè)與猜想】呼出的氣體中主要成分是N
2、O
2、CO
2、水蒸氣等。
【設(shè)計方案并實驗】
實驗1:某興趣小組同學(xué)設(shè)計實驗來驗證人體呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳。
(1)初始實驗:如圖所示,甲同學(xué)通過導(dǎo)管向澄清石灰水中吹氣,觀察到澄清石灰水變渾濁,于是得出結(jié)論:人體呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳。
??
經(jīng)過討論,同學(xué)們認為圖中實驗不足以得出正確結(jié)論,原因是吸入的空氣中
。
(2)改進實驗:同學(xué)們改進實驗裝置如圖所示。檢驗氣密性良好后,在A、B瓶中裝入等濃度等體積、足量的澄清石灰水。乙同學(xué)對著同一套裝置吹嘴做了相同時長、相同氣流速度的吸氣和呼氣,通過單向閥控制后的吸氣步驟和呼氣步驟氣流方向如圖所示,觀察現(xiàn)象。
①實驗時做相同時長、相同氣流速度的吸氣和呼氣動作的目的是
,便于對比實驗現(xiàn)象。
②實驗過程中若觀察到
現(xiàn)象,則說明人體呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳。
(3)數(shù)字化實驗:同學(xué)們又進行如圖實驗,把氧氣濃度、二氧化碳濃度和濕度傳感器探頭放入有少量空氣的保鮮袋中,打開儀器開始采集數(shù)據(jù),然后向袋內(nèi)呼出氣體。采集的數(shù)據(jù)如圖所示,縱坐標為某一氣體體積分數(shù)(%),橫坐標為時間(s)。
?
①能說明人體呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳的曲線是
。(填“X”、“Y”或者“Z”)
②根據(jù)圖中信息,推斷Y曲線在先上升后又略有下降的可能的原因是
。
實驗Ⅱ:定量測定呼出的氣體中主要氣體的體積含量。
同學(xué)們在老師的指導(dǎo)下設(shè)計了如圖所示裝置(B是帶刻度的量氣裝置)。
?
實驗操作 |
主要實驗現(xiàn)象 |
實驗結(jié)論及解釋 |
① |
檢查裝置的氣密性。向裝置中加入藥品,關(guān)閉止水夾a~f |
|
裝置的氣密性良好。 |
② |
打開b、c、d,向B中吹入一定量氣體后關(guān)閉d,并冷,卻到室溫。 |
B中液體進入到A中,B中液體減少500mL。 |
收集500mL氣體。 |
③ |
關(guān)閉b,打開a、e、f,用打氣筒向A中緩緩充氣,直到B中氣體剛好全部排出。 |
A中的液體部分進入B中,B中的氣體全部進入C中,C中的部分液體進入D中,D中液體為475mL。 |
呼出氣體中的二氧化碳被氫氧化鈉溶液吸收。 |
④ |
關(guān)閉e、f,用凸透鏡聚光引燃白磷。 |
白磷燃燒,主要實驗現(xiàn)象i |
呼出氣體中含有O2。 |
⑤ |
待白磷熄滅并冷卻到室溫,打開f。 |
D中的液體部分進入C中,D中的剩余液體為400mL |
實驗結(jié)論。 |
(1)主要實驗現(xiàn)象i:白磷燃燒,
。
(2)實驗結(jié)論:呼出的氣體中含有O
2,且氧氣的體積分數(shù)為
。
(3)【實驗反思】①該實驗設(shè)計依據(jù)的N
2性質(zhì)有
(填字母序號)。
A.不能與白磷發(fā)生反應(yīng)
B.難溶于水
C.不能和NaOH溶液反應(yīng)
D.不能燃燒也不支持燃燒
②若上述實驗所測O
2的體積分數(shù)偏小,結(jié)合實驗具體情況分析其可能的原因:
。