Question

3．為了測定人體新陳代謝呼出氣體中CO₂的體積分數(shù)，某學生課外小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置．實驗中用過量NaOH溶液吸收氣體中的CO₂，準確測量瓶Ⅰ中溶液吸收CO₂后的增重及剩余氣體的體積（實驗時只用嘴吸氣和呼氣），請?zhí)羁眨?br />（1）圖中瓶Ⅱ的作用是除去吸入空氣中的CO₂．
（2）對實驗裝置尚有如下A、B、C、D四種建議，你認為合理的是（填代號）D．
A．在E處增加CaCl₂干燥管                       
B．在F處增加CaCl₂干燥管
C．在E和F兩處增加CaCl₂干燥管              
D．不必增加干燥管
（3）將插入溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（圖中的Ⅲ），有利于提高實驗的準確度，其理由是可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的CO₂被充分吸收．
（4）實驗時先緩緩吸氣，再緩緩呼氣，反復(fù)若干次，得如下數(shù)據(jù)：瓶Ⅰ溶液增重a g，收集到的氣體體積（標準狀況）為b L，該呼出氣體中CO₂的體積分數(shù)是（列出算式）：$\frac{\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}{bL+\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}$．
（5）實驗中若猛吸猛呼，會造成不安全后果，猛吸時會把瓶1中的NaOH溶液吸入口中，猛呼時會把瓶II中的NaOH溶液吹出瓶外．

Answer 1

分析 （1）吸氣時，空氣進入錐形瓶Ⅱ，在加入呼吸口，此時空氣中的二氧化碳被錐形瓶Ⅱ中的氫氧化鈉吸收，防止呼出氣體中二氧化碳的含量測定；
（2）不需要測定吸入氣體的體積，從F中進氣，又馬上進入瓶Ⅱ，又與水接觸，從E管排出的氣體通常用排水法測量氣體的體積，含有水蒸氣又溶于水中，不影響測量結(jié)果；
（3）可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的（CO₂被充分吸收；
（4）瓶I溶液增重ag為二氧化碳的質(zhì)量，據(jù)此計算呼出氣體中二氧化碳的體積，二氧化碳的體積與收集到的氣體體積之和為呼出氣體的體積，進而計算呼出氣體中二氧化碳的體積分數(shù)；
（5）猛吸時會把瓶1中的NaOH溶液吸入口中，猛呼時會把瓶II中的NaOH溶液吹出瓶外．

解答 解：（1）吸氣時，空氣進入錐形瓶Ⅱ，在加入呼吸口，此時空氣中的二氧化碳被錐形瓶Ⅱ中的氫氧化鈉吸收，防止呼出氣體中二氧化碳的含量測定；
故答案為：除去吸入空氣中的CO₂；
（2）不需要測定吸入氣體的體積，從F中進氣，又馬上進入瓶Ⅱ，又與水接觸，從E管排出的氣體通常用排水法測量氣體的體積，含有水蒸氣又溶于水中，不影響測量結(jié)果，不需要增加干燥管，故選D，
故答案為：D；
（3）可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的CO₂被充分吸收；
故答案為：可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的CO₂被充分吸收；
（4）瓶I溶液增重ag為二氧化碳的質(zhì)量，物質(zhì)的量為 $\frac{ag}{44g/mol}$，標準狀況下二氧化碳的體積為 $\frac{ag}{44g/mol}$×22.4L/mol，呼出氣體的總體積為（bL+$\frac{ag}{44g/mol}$×22.4L/mol），呼出氣體中二氧化碳的體積分數(shù)=$\frac{\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}{bL+\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}$，
故答案為：$\frac{\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}{bL+\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}$；
（5）猛吸時會把瓶1中的NaOH溶液吸入口中，猛呼時會把瓶II中的NaOH溶液吹出瓶外，
故答案為：把瓶1中的NaOH溶液吸入口中；把瓶II中的NaOH溶液吹出瓶外．

點評 本題以人新陳代謝呼出氣體中的CO₂體積分數(shù)測定為載體，綜合考查了學生的實驗?zāi)芰Γ�是一道定性與定量相結(jié)合的實驗題，該題對于實驗知識的考查有氣體除雜、氣體干燥、如何提高實驗的準確度、實驗中應(yīng)該注意的安全問題等等，重點落腳在實驗數(shù)據(jù)的處理上，題目難度中等．