Question

某校初三化学兴趣小组在教师指导下“粗略测定竹节内二氧化碳体积分数”．方案如下：
[资料信息]某种气体的体积分数=（某种气体的体积/混合气体的总体积）×100%
[材料准备]新鲜完整竹节（若干）、实验室常用化学仪器、药品
[实验步骤]如图：
ⅰ．取一竹节，竖直浸没于水中，在竹节上端钻一小孔，用注射器从小孔向竹节内慢慢注入1-2mL浓氢氧化钠溶液；
ⅱ．用拇指（戴橡胶手套）堵住上端小孔，取出竹节，用力振荡；
ⅲ．再将竹节浸没于水中，松开拇指数秒钟；
ⅳ．取出竹节，再在另一端钻一小孔，收集竹节内液体，测出其体积为L₃；
ⅴ．将竹节重新浸没于水中，至水充满竹节后取出，测出竹节内水的体积为L₄；
ⅵ．另取竹节重复操作，记录数据（如下表）

组 别	①	②	③	④	⑤
竹节中CO2的体积/mL	2.6	5.9	4.2	5.6	6.2
竹节中气体总体积/mL	82	137	135	195	195
竹节中CO2的体积含量/%	3.71	4.31		2.87	3.10

（1）步骤ⅰ中，发生反应的化学反应方程式为______；
（2）步骤ⅳ中，“再在另一端钻一小孔”的目的是______；
（3）步骤ⅳ、ⅴ中，测出L₃、L₄需用到的化学仪器是______；L₃、L₄的关系是L₃______L₄（填“＞”“=”或“＜”）；
（4）上表空格中的数据是______；
[实验结论]（5）竹节中CO₂的平均体积分数______（填“大于”或“小于”）空气中CO₂的体积分数．
[实验拓展]（6）小聪认为，如果只比较竹节内CO₂与空气中CO₂体积分数的大小，进行简单的实验就能达到目的．小聪的实验方案可能是______（写出实验操作、现象、结论）．
（7）兴趣小组在教师指导下还粗略测定出竹节内O₂的体积分数在10%-12.5% 范围内．据此，兴趣小组推测“竹节中CO₂和O₂的体积分数不同于空气”的原因可能与植物的光合作用有关．

Answer 1

解：（1）二氧化碳和氢氧化钠反应产生碳酸钠和水，故反应的方程式为：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（2）在另一端开孔，能够在大气压的作用下，便于取出竹节内的液体；
（3）测量体积要使用量筒；L₄是竹节的容积，即竹节内气体的总体积；L₃是二氧化碳溶于氢氧化钠溶液得到的溶液，由于竹节内还有其它的气体，因此其体积小于L₄；
（4）某种气体的体积分数=（某种气体的体积/混合气体的总体积）×100%=×100%=3.11%；
（5）空气中二氧化碳的含量0.03%，而表格测定的二氧化碳的含量均大于0.03%；
（6）比较竹节内CO₂与空气中CO₂体积分数的大小，可以用注射器分别抽取等体积的竹节和空气中气体，然后再继续分别抽取等体积的氢氧化钠溶液，振荡，读取注射器的示数就能够比较二者二氧化碳的体积分数大小；
故答案为：（1）2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；（2）在大气压的作用下，便于取出竹节内的液体；
（3）量筒；＜； （4）3.11；（5）大于；（6）用注射器分别抽取等体积的竹节和空气中气体，然后再继续分别抽取等体积的氢氧化钠溶液，振荡，读取注射器的示数就能够比较二者二氧化碳的体积分数大小．
分析：（1）根据二氧化碳和氢氧化钠反应产生碳酸钠和水写出反应的方程式；
（2）根据两端开孔，能够在大气压的作用下，便于取出竹节内的液体分析；
（3）根据测量体积使用量筒分析；L₃是二氧化碳溶于氢氧化钠溶液得到的溶液，而L₄是竹节的容积，即竹节内气体的总体积分析；
（4）根据信息某种气体的体积分数=（某种气体的体积/混合气体的总体积）×100%进行计算即可；
（5）根据表格数据和空气中二氧化碳的含量0.03%比较即可；
（6）根据二氧化碳能够和氢氧化钠溶液反应，二氧化碳的含量大，则气体体积减小的就多，因此可以用注射器抽取等体积的气体和等体积的氢氧化钠混合后，由于二氧化碳的含量不同，则注射器的读数就不同进行比较．
点评：此题是对竹子内气体的测定的实验探究，涉及到样品的取用方法、测定方法、数据的处理、比较等，是一道结合课本知识的综合性实验探究题．