Question

3．为了测定人体新陈代谢呼出气体中CO₂的体积分数，某学生课外小组设计了如图所示的实验装置．实验中用过量NaOH溶液吸收气体中的CO₂，准确测量瓶Ⅰ中溶液吸收CO₂后的增重及剩余气体的体积（实验时只用嘴吸气和呼气），请填空．
（1）图中瓶Ⅱ的作用是除去吸入空气中的CO₂．
（2）对实验装置尚有如下A、B、C、D四种建议，你认为合理的是（填代号）D．
A．在E处增加CaCl₂干燥管                       
B．在F处增加CaCl₂干燥管
C．在E和F两处增加CaCl₂干燥管              
D．不必增加干燥管
（3）将插入溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（图中的Ⅲ），有利于提高实验的准确度，其理由是可增大气体与溶液的接触面积，使气体中的CO₂被充分吸收．
（4）实验时先缓缓吸气，再缓缓呼气，反复若干次，得如下数据：瓶Ⅰ溶液增重a g，收集到的气体体积（标准状况）为b L，该呼出气体中CO₂的体积分数是（列出算式）：$\frac{\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}{bL+\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}$．
（5）实验中若猛吸猛呼，会造成不安全后果，猛吸时会把瓶1中的NaOH溶液吸入口中，猛呼时会把瓶II中的NaOH溶液吹出瓶外．

Answer 1

分析 （1）吸气时，空气进入锥形瓶Ⅱ，在加入呼吸口，此时空气中的二氧化碳被锥形瓶Ⅱ中的氢氧化钠吸收，防止呼出气体中二氧化碳的含量测定；
（2）不需要测定吸入气体的体积，从F中进气，又马上进入瓶Ⅱ，又与水接触，从E管排出的气体通常用排水法测量气体的体积，含有水蒸气又溶于水中，不影响测量结果；
（3）可增大气体与溶液的接触面积，使气体中的（CO₂被充分吸收；
（4）瓶I溶液增重ag为二氧化碳的质量，据此计算呼出气体中二氧化碳的体积，二氧化碳的体积与收集到的气体体积之和为呼出气体的体积，进而计算呼出气体中二氧化碳的体积分数；
（5）猛吸时会把瓶1中的NaOH溶液吸入口中，猛呼时会把瓶II中的NaOH溶液吹出瓶外．

解答 解：（1）吸气时，空气进入锥形瓶Ⅱ，在加入呼吸口，此时空气中的二氧化碳被锥形瓶Ⅱ中的氢氧化钠吸收，防止呼出气体中二氧化碳的含量测定；
故答案为：除去吸入空气中的CO₂；
（2）不需要测定吸入气体的体积，从F中进气，又马上进入瓶Ⅱ，又与水接触，从E管排出的气体通常用排水法测量气体的体积，含有水蒸气又溶于水中，不影响测量结果，不需要增加干燥管，故选D，
故答案为：D；
（3）可增大气体与溶液的接触面积，使气体中的CO₂被充分吸收；
故答案为：可增大气体与溶液的接触面积，使气体中的CO₂被充分吸收；
（4）瓶I溶液增重ag为二氧化碳的质量，物质的量为 $\frac{ag}{44g/mol}$，标准状况下二氧化碳的体积为 $\frac{ag}{44g/mol}$×22.4L/mol，呼出气体的总体积为（bL+$\frac{ag}{44g/mol}$×22.4L/mol），呼出气体中二氧化碳的体积分数=$\frac{\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}{bL+\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}$，
故答案为：$\frac{\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}{bL+\frac{ag}{44g/mol}×22.4L/mol}$；
（5）猛吸时会把瓶1中的NaOH溶液吸入口中，猛呼时会把瓶II中的NaOH溶液吹出瓶外，
故答案为：把瓶1中的NaOH溶液吸入口中；把瓶II中的NaOH溶液吹出瓶外．

点评 本题以人新陈代谢呼出气体中的CO₂体积分数测定为载体，综合考查了学生的实验能力，是一道定性与定量相结合的实验题，该题对于实验知识的考查有气体除杂、气体干燥、如何提高实验的准确度、实验中应该注意的安全问题等等，重点落脚在实验数据的处理上，题目难度中等．