某化学小组对人体吸入的空气和呼出气体进行了如下实验探究。
(提出问题)人体吸入的空气与呼出气体组成有什么不同?
(资料) ①白磷着火点约 40℃ ; ②通常条件下,氢氧化钠溶液与白磷不反应,氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳气体。
(实验操作)实验一:(如图 1 )
( 1 )检查好装置气密性后装入试剂,医用输液袋中收集 VmL 空气。
( 2 )打开弹簧夹 _____ ,缓慢将袋中空气全部排入锥形瓶中,读出量筒内收集到液体 V 1 mL 。由此测得空气中 _____ 的体积为 _____ mL 。
( 3 )关闭弹簧夹 K 1 、 K 2 ,再用 _____ 方法(填具体操作),使燃烧匙内的白磷迅速燃烧,反应的文字表达式为 _____ 。充分反应后,冷却至室温,打开 K 2 ,量筒内剩余液体为 V 2 mL 。由此测得氧气在空气中所占的体积分数可表示为 _____ 。
实验二:(如图 2 )
( 4 )把测定氧气、二氧化碳、水蒸气的传感器放入食品保鲜袋,然后向袋内呼出气体。采集的数据经处理如图 3 所示,表示氧气体积分数变化的 _____ 。(填 “ X ”、“ Y ”或“ Z ”)。 Y 的体积分数在 60s 之后逐渐减小的原因是 _____ 。
(数据处理)( 5 )实验二中, 200s 时没有被采集数据的其他所有气体的总体积分数为 _____ % 。
(评价与反思)( 6 )由实验二分析,人体呼出气体与空气相比,组成上的差异是 _____ 。
K 1 、 K 2 二氧化碳 V ﹣ V 1 向烧杯中加入热水(热水温度大于 40 ℃) 磷 +氧气 五氧化二磷 ×100% X 水蒸气冷凝 76.66 呼出气体中所含的氧气的含量比人体吸入空气中氧气含量低,二氧化碳的含量比人体吸入空气中的二氧化碳多
【详解】
( 2 )打开弹簧夹 K 1 、 K 2 ;缓慢将袋中的空气全部排入锥形瓶中。读出量筒中液体体积为 V 1 mL ,氢氧化钠溶液易与二氧化碳反应生成可以溶于水的碳酸钠和水,锥形瓶中氢氧化钠溶液的作用是吸收气体中的二氧化碳,减少的液体体积等于二氧化碳体积,二氧化碳的体积为 V ﹣ V 1 ;
( 3 )关闭弹簧夹 K 1 、 K 2 ,再向烧杯中加入热水(热水温度大于 40 ℃),以促使白磷迅速燃烧;磷和氧气点燃生成五氧化二磷,磷+氧气 五氧化二磷;红磷燃烧消耗氧气,待瓶中气体冷却至室温,打开 K 2 ,量筒中的水倒吸,读出量筒中液体体积为 V 2 mL ,反应消耗的氧气体积为 V 1 - V 2 ,测定出的气体成分在空气中所占的体积分数可表示为 ×100% ;
( 4 )由于呼出气体中二氧化碳增多和水蒸气增多,氧气减少。把氧气、二氧化碳、水蒸气(测湿度)探头放入袋中,开始采集数据(如图 1 ),然后向袋内吹入气体,采集的数据经处理得到图 3 ,表示氧气体积分数变化的是 X , Y 的体积分数在 60s 后逐渐减小的原因是水蒸气冷凝;
( 5 )由图示可知: 200s 时未采集数据的所有气体,总体积分数 =100% - 17.17% - 3.67% - 2.50%=76.66% ;
( 6 )人体的新陈代谢需要消耗氧气,同时产生二氧化碳,因此呼出气体中所含的氧气的含量比人体吸入空气中氧气含量低,二氧化碳的含量比人体吸入空气中的二氧化碳多。
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