Question

人體呼出氣體中含有N₂、O₂、CO₂、水蒸氣等多種成分．某課外學習小組利用如圖裝置測定N₂、O₂、CO₂的百分含量（忽略水蒸氣等微量成分）．其中B是帶刻度的量氣裝置．

試驗步驟：
①先檢驗裝置的氣密性．在向裝置中裝入藥品（如圖所示），其中C瓶溶液上方為100ml已除盡CO₂的空氣（N₂和O₂的體積比為4/1）．
②打開止水夾b、c、d，關閉止水夾e，向B瓶吹氣后關閉d，并冷卻到室溫，收集到V₁ml氣體．
③關閉b，打開止水夾a、c、e、f，用打氣筒向A瓶中緩緩充氣，直到B中氣體剛好全部排出，此時量筒中液面讀數為V₂ml．
④關閉e、f，降低燃燒匙的高度，用電火花引燃紅磷．
⑤等C瓶冷卻到室溫，打開f₁最終量筒液面讀數為V₃ml．
回答下列問題：
（1）A、B中裝飽和NaHCO₃而不能裝飽和Na₂CO₃溶液的原因是

 

（2）C裝置中紅磷要過量的目的是

 

．
（3）反應結束后，C瓶溶液中含有溶質的化學式為

 

（4）利用上述數據計算人體呼出氣體中氧氣所占體積百分數為

 

，CO₂所占體積百分數為

 

（5）步驟⑤中C瓶還未冷卻到室溫就打開止水夾讀數，這樣會使所測氧氣體積分數

 

（填“偏大”或“偏小”）．
（6）嚴格按①～⑤進行試驗后測得數據仍有一定誤差，可能的原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）依據二氧化碳和碳酸鈉溶液發生反應分析；
（2）紅磷燃燒消耗氧氣；
（3）裝置C中是氫氧化鈉溶液，吸收二氧化碳反應生成碳酸鈉，紅磷燃燒生成的五氧化二磷在溶液中反應生成磷酸鈉；
（4）分析實驗過程可知，V₁為呼入的氣體體積，V₂為除凈二氧化碳的呼入氣體，V₃為氮氣的體積，依據氣體體積變化計算氧氣和二氧化碳的體積分數；
（5）依據氣體受熱膨脹分析判斷；
（6）依據讀數時，壓強不同產生的誤差，裝置中的氣體未被全部趕出，氧氣和氮氣可逆少量溶解．

解答：解：（1）A、B中裝飽和NaHCO₃而不能裝飽和Na₂CO₃溶液的原因是二氧化碳和碳酸鈉溶液反應，碳酸氫鈉不吸收二氧化碳能降低二氧化碳溶解度，
故答案為：Na₂CO₃能夠吸收CO₂；
（2）C裝置中紅磷是為了燃燒消耗呼入氣體中的氧氣來測定氣體體積分數，要過量的目的是耗盡其中的氧氣，故答案為：耗盡其中的氧氣；
（3）裝置C中是氫氧化鈉溶液，吸收二氧化碳反應生成碳酸鈉，紅磷燃燒生成的五氧化二磷在溶液中反應生成磷酸鈉，所以溶液中溶質為NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄，
故答案為：NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄；
（4）分析實驗過程可知，V₁為呼入的氣體體積，V₂為除凈二氧化碳的呼入氣體，V₃為氮氣的體積，C裝置中溶液上方為100ml已除盡CO₂的空氣（N₂和O₂的體積比為4/1），氮氣為80ml，氧氣20ml；依據氣體體積變化計算氧氣和二氧化碳的體積分數；
呼入氧氣的體積分數=

V2-V3-20

V1

×100%，二氧化碳的體積分數=

V1-V2

V1

×100%，
故答案為：

V2-V3-20

V1

×100%；

V1-V2

V1

×100%；
（5）步驟⑤中C瓶還未冷卻到室溫就打開止水夾讀數，這樣會使所測氧氣體積分數，如果C裝置沒有完全冷卻即打開止水夾f，則會由于C中溫度較高氣體受熱膨脹，而使D中液體進入到C中減少，D中剩余液體大于增大，則所測O₂的體積分數會偏小．
故答案為：偏小；
（6）嚴格按①～⑤進行試驗后測得數據仍有一定誤差，壓強不同產生的誤差，裝置中的氣體未被全部趕出，氧氣和氮氣可逆少量溶解，測量讀數時，各裝置中液面不在同一水平面上，壓強差會造成體積的誤差；未考慮導管中殘存氣體對測定結果的影響；極少量的氧氣、氮氣溶解，
故答案為：測量讀數時，各裝置中液面不在同一水平面上，壓強差會造成體積的誤差；未考慮導管中殘存氣體對測定結果的影響；極少量的氧氣、氮氣溶解．

點評：本題考查了物質組成的實驗探究和實驗設計方法，實驗過程中的氣體體積變化分析是解題關鍵，題目難度中等．