Question

（2010?海滄區質檢）某校初三化學興趣小組在教師指導下“粗略測定竹節內二氧化碳體積分數”．方案如下：
[資料信息]某種氣體的體積分數=（某種氣體的體積/混合氣體的總體積）×100%
[材料準備]新鮮完整竹節（若干）、實驗室常用化學儀器、藥品
[實驗步驟]如圖：
ⅰ．取一竹節，豎直浸沒于水中，在竹節上端鉆一小孔，用注射器從小孔向竹節內慢慢注入1-2mL濃氫氧化鈉溶液；
ⅱ．用拇指（戴橡膠手套）堵住上端小孔，取出竹節，用力振蕩；
ⅲ．再將竹節浸沒于水中，松開拇指數秒鐘；
ⅳ．取出竹節，再在另一端鉆一小孔，收集竹節內液體，測出其體積為L₃；
ⅴ．將竹節重新浸沒于水中，至水充滿竹節后取出，測出竹節內水的體積為L₄；
ⅵ．另取竹節重復操作，記錄數據（如下表）

組 別	①	②	③	④	⑤
竹節中CO2的體積/mL	2.6	5.9	4.2	5.6	6.2
竹節中氣體總體積/mL	82	137	135	195	195
竹節中CO2的體積含量/%	3.71	4.31		2.87	3.10

（1）步驟ⅰ中，發生反應的化學反應方程式為

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

；
（2）步驟ⅳ中，“再在另一端鉆一小孔”的目的是

在大氣壓的作用下，便于取出竹節內的液體

；
（3）步驟ⅳ、ⅴ中，測出L₃、L₄需用到的化學儀器是

量筒

；L₃、L₄的關系是L₃

＜

L₄（填“＞”“=”或“＜”）；
（4）上表空格中的數據是

3.11

；
[實驗結論]（5）竹節中CO₂的平均體積分數

大于

（填“大于”或“小于”）空氣中CO₂的體積分數．
[實驗拓展]（6）小聰認為，如果只比較竹節內CO₂與空氣中CO₂體積分數的大小，進行簡單的實驗就能達到目的．小聰的實驗方案可能是

用注射器分別抽取等體積的竹節和空氣中氣體，然后再繼續分別抽取等體積的氫氧化鈉溶液，振蕩，讀取注射器的示數就能夠比較二者二氧化碳的體積分數大小

（寫出實驗操作、現象、結論）．
（7）興趣小組在教師指導下還粗略測定出竹節內O₂的體積分數在10%-12.5% 范圍內．據此，興趣小組推測“竹節中CO₂和O₂的體積分數不同于空氣”的原因可能與植物的光合作用有關．

Answer 1

分析：（1）根據二氧化碳和氫氧化鈉反應產生碳酸鈉和水寫出反應的方程式；
（2）根據兩端開孔，能夠在大氣壓的作用下，便于取出竹節內的液體分析；
（3）根據測量體積使用量筒分析；L₃是二氧化碳溶于氫氧化鈉溶液得到的溶液，而L₄是竹節的容積，即竹節內氣體的總體積分析；
（4）根據信息某種氣體的體積分數=（某種氣體的體積/混合氣體的總體積）×100%進行計算即可；
（5）根據表格數據和空氣中二氧化碳的含量0.03%比較即可；
（6）根據二氧化碳能夠和氫氧化鈉溶液反應，二氧化碳的含量大，則氣體體積減小的就多，因此可以用注射器抽取等體積的氣體和等體積的氫氧化鈉混合后，由于二氧化碳的含量不同，則注射器的讀數就不同進行比較．

解答：解：（1）二氧化碳和氫氧化鈉反應產生碳酸鈉和水，故反應的方程式為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（2）在另一端開孔，能夠在大氣壓的作用下，便于取出竹節內的液體；
（3）測量體積要使用量筒；L₄是竹節的容積，即竹節內氣體的總體積；L₃是二氧化碳溶于氫氧化鈉溶液得到的溶液，由于竹節內還有其它的氣體，因此其體積小于L₄；
（4）某種氣體的體積分數=（某種氣體的體積/混合氣體的總體積）×100%=

4.2mL

135mL

×100%=3.11%；
（5）空氣中二氧化碳的含量0.03%，而表格測定的二氧化碳的含量均大于0.03%；
（6）比較竹節內CO₂與空氣中CO₂體積分數的大小，可以用注射器分別抽取等體積的竹節和空氣中氣體，然后再繼續分別抽取等體積的氫氧化鈉溶液，振蕩，讀取注射器的示數就能夠比較二者二氧化碳的體積分數大小；
故答案為：（1）2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；（2）在大氣壓的作用下，便于取出竹節內的液體；
（3）量筒；＜；  （4）3.11；（5）大于；（6）用注射器分別抽取等體積的竹節和空氣中氣體，然后再繼續分別抽取等體積的氫氧化鈉溶液，振蕩，讀取注射器的示數就能夠比較二者二氧化碳的體積分數大小．

點評：此題是對竹子內氣體的測定的實驗探究，涉及到樣品的取用方法、測定方法、數據的處理、比較等，是一道結合課本知識的綜合性實驗探究題．