Question

學習小組為了測定人體呼出的氣體中CO₂的體積分數，設計如下實驗：
①收集10L呼出的氣體樣品．
②將氣體樣品通入一定量的NaOH溶液，使CO₂完全反應．
③把反應后的溶液轉移到燒杯中，慢慢滴入5%的稀鹽酸，直到不產生氣泡為止．
④測量產生的氣體體積，從而計算出呼出的氣體中CO₂的體積分數．
提出問題：步驟②所得溶液中溶質的成分？
同學們經過充分討論：
甲同學認為NaOH溶液適量，溶液中溶質只有一種，為______（填化學式）；
乙同學認為NaOH溶液過量，溶液中溶質有兩種，為氫氧化鈉和碳酸鈉；
（1）丙同學取少量步驟②所得溶液，向其中滴加幾滴酚酞試液，振蕩，觀察溶液變紅，由此認為乙同學的猜想成立．
其他同學都不同意丙同學的觀點，你認為大家的理由是______；
（2）勤于思考的小明，另設計了一實驗方案，探究步驟②所得溶液的成分：

實驗操作及步驟	實驗現象	解釋與結論
加入足量______溶液， 過濾（填化學式）	______	目的是______ ______．
向濾液中滴加幾滴酚酞 試液，振蕩	溶液變紅	乙同學的猜想是正確的．

（3）細心的同學們發現，在步驟③開始加入稀鹽酸時沒有氣泡產生，分析得出原因是______（用化學方程式表示）；
數據分析：產生氣體的體積與加入鹽酸質量的關系如圖：
（4）人體呼出的氣體中CO₂的體積分數是______．（CO₂的密度為1.96g/L，結果保留兩位小數）

Answer 1

解：碳酸鈉溶液與二氧化碳可能恰好完全反應，形成碳酸鈉溶液；或者氫氧化鈉溶液過量，形成氫氧化鈉與碳酸鈉的混合溶液；
（1）丙同學取少量步驟②所得溶液，向其中滴加幾滴酚酞試液，振蕩，觀察溶液變紅，由此認為乙同學的猜想成立．
其他同學都不同意丙同學的觀點，大家的理由是 碳酸鈉溶液呈堿性，也能使溶液變紅；
（2）勤于思考的小明，另設計了一實驗方案，探究步驟②所得溶液的成分：利用碳酸根與鈣離子和鋇離子反應有白色沉淀

實驗操作及步驟	實驗現象	解釋與結論
加入足量 CaCl2/BaCl2溶液， Ca（NO3）2/Ba （NO3）2溶液， 過濾（填化學式）	生成白色沉淀	目的是 除盡碳酸鈉 多余．
向濾液中滴加幾滴酚酞 試液，振蕩	溶液變紅	乙同學的猜想是正確的．

（3）細心的同學們發現，在步驟③開始加入稀鹽酸時沒有氣泡產生，分析得出原因是 NaOH+HCl=NaCl+H₂O；
數據分析：產生氣體的體積與加入鹽酸質量的關系如圖：（根據參與反應的稀鹽酸中氯化氫的質量，根據反應的化學方程式就可求出生成二氧化碳的質量；根據二氧化碳的密度和質量可以求出二氧化碳的體積，進而求出體積分數．）
（4）人體呼出的氣體中CO₂的體積分數是 1.12%．
故答案為：Na₂CO₃；（1）碳酸鈉溶液呈堿性，也能使溶液變紅；（2）

實驗操作及步驟	實驗現象	解釋與結論
加入足量 CaCl2/BaCl2溶液， 過濾（填化學式） Ca（NO3）2/Ba （NO3）2	生成白色沉淀	目的是除盡Na2CO3 ．
向濾液中滴加幾滴酚酞 試液，振蕩	溶液變紅	乙同學的猜想是正確的．

（3）NaOH+HCl=NaCl+H₂O；（4）1.12%．
分析：（1）碳酸鈉溶液與二氧化碳反應會出現三種情況：其一，兩溶液恰好完全反應，反應后的溶液中只含有碳酸鈉；其二，碳酸鈉溶液過量，反應后的溶液中除生成的氫氧化鈉外還含有未反應的碳酸鈉；
（2）利用碳酸根與鈣離子和鋇離子反應有白色沉淀；
（3）掌握氫氧化鈉與鹽酸反應，正確書寫化學方程式．
（4）根據參與反應的稀鹽酸中氯化氫的質量，根據反應的化學方程式就可求出生成二氧化碳的質量．根據二氧化碳的密度和質量可以求出二氧化碳的體積，進而求出體積分數．
點評：根據反應物的過量情況，反應會出現多種結果，據此對反應后的生成物的可能組成進行猜想