Question

学习小组为了测定人体呼出的气体中CO₂的体积分数，设计如下实验：
①收集10L呼出的气体样品．
②将气体样品通入一定量的NaOH溶液，使CO₂完全反应．
③把反应后的溶液转移到烧杯中，慢慢滴入5%的稀盐酸，直到不产生气泡为止．
④测量产生的气体体积，从而计算出呼出的气体中CO₂的体积分数．
提出问题：步骤②所得溶液中溶质的成分？
同学们经过充分讨论：
甲同学认为NaOH溶液适量，溶液中溶质只有一种，为______（填化学式）；
乙同学认为NaOH溶液过量，溶液中溶质有两种，为氢氧化钠和碳酸钠；
（1）丙同学取少量步骤②所得溶液，向其中滴加几滴酚酞试液，振荡，观察溶液变红，由此认为乙同学的猜想成立．
其他同学都不同意丙同学的观点，你认为大家的理由是______；
（2）勤于思考的小明，另设计了一实验方案，探究步骤②所得溶液的成分：

实验操作及步骤	实验现象	解释与结论
加入足量______溶液， 过滤（填化学式）	______	目的是______ ______．
向滤液中滴加几滴酚酞 试液，振荡	溶液变红	乙同学的猜想是正确的．

（3）细心的同学们发现，在步骤③开始加入稀盐酸时没有气泡产生，分析得出原因是______（用化学方程式表示）；
数据分析：产生气体的体积与加入盐酸质量的关系如图：
（4）人体呼出的气体中CO₂的体积分数是______．（CO₂的密度为1.96g/L，结果保留两位小数）

Answer 1

解：碳酸钠溶液与二氧化碳可能恰好完全反应，形成碳酸钠溶液；或者氢氧化钠溶液过量，形成氢氧化钠与碳酸钠的混合溶液；
（1）丙同学取少量步骤②所得溶液，向其中滴加几滴酚酞试液，振荡，观察溶液变红，由此认为乙同学的猜想成立．
其他同学都不同意丙同学的观点，大家的理由是 碳酸钠溶液呈碱性，也能使溶液变红；
（2）勤于思考的小明，另设计了一实验方案，探究步骤②所得溶液的成分：利用碳酸根与钙离子和钡离子反应有白色沉淀

实验操作及步骤	实验现象	解释与结论
加入足量 CaCl2/BaCl2溶液， Ca（NO3）2/Ba （NO3）2溶液， 过滤（填化学式）	生成白色沉淀	目的是 除尽碳酸钠 多余．
向滤液中滴加几滴酚酞 试液，振荡	溶液变红	乙同学的猜想是正确的．

（3）细心的同学们发现，在步骤③开始加入稀盐酸时没有气泡产生，分析得出原因是 NaOH+HCl=NaCl+H₂O；
数据分析：产生气体的体积与加入盐酸质量的关系如图：（根据参与反应的稀盐酸中氯化氢的质量，根据反应的化学方程式就可求出生成二氧化碳的质量；根据二氧化碳的密度和质量可以求出二氧化碳的体积，进而求出体积分数．）
（4）人体呼出的气体中CO₂的体积分数是 1.12%．
故答案为：Na₂CO₃；（1）碳酸钠溶液呈碱性，也能使溶液变红；（2）

实验操作及步骤	实验现象	解释与结论
加入足量 CaCl2/BaCl2溶液， 过滤（填化学式） Ca（NO3）2/Ba （NO3）2	生成白色沉淀	目的是除尽Na2CO3 ．
向滤液中滴加几滴酚酞 试液，振荡	溶液变红	乙同学的猜想是正确的．

（3）NaOH+HCl=NaCl+H₂O；（4）1.12%．
分析：（1）碳酸钠溶液与二氧化碳反应会出现三种情况：其一，两溶液恰好完全反应，反应后的溶液中只含有碳酸钠；其二，碳酸钠溶液过量，反应后的溶液中除生成的氢氧化钠外还含有未反应的碳酸钠；
（2）利用碳酸根与钙离子和钡离子反应有白色沉淀；
（3）掌握氢氧化钠与盐酸反应，正确书写化学方程式．
（4）根据参与反应的稀盐酸中氯化氢的质量，根据反应的化学方程式就可求出生成二氧化碳的质量．根据二氧化碳的密度和质量可以求出二氧化碳的体积，进而求出体积分数．
点评：根据反应物的过量情况，反应会出现多种结果，据此对反应后的生成物的可能组成进行猜想