Question

某家用飲水機（見圖）通過電熱使水加熱到95℃時，飲水機從加熱狀態自動切換到保溫狀態，如水溫降到85℃時，則重新加熱，使水溫重新上升到95℃。如此反復，使水溫始終維持在一定范圍內。根據飲水機工作過程，請你回答以下問題：

（1）若水中含有少量硝酸鹽，反復加熱，會使其中的部分硝酸根離子轉化為亞硝酸根離子（NO₂^-），在此過程中氮元素的化合價如何變化？         
（2）反復加熱，會導致水中的溶解氧越來越少。你認為長期飲用這種水，是否會導致人體缺氧？請作出判斷并說明理由。                                  
（3）其實飲水機在加熱時，并不是對整桶水進行加熱的，只是對飲水機內熱水箱中的那部分水加熱。為了比較“切斷電源8小時后一次加熱至95℃”和“8小時內保溫狀態下反復加熱”兩種情況下消耗的電能多少，在沒有電能表的情況下，除本題提供的信息外，還需測量哪兩個或三個量？       、         、（         ）。（飲水機部分技術指標見右表）

Answer 1

（1）從＋５到＋３ （2）否 人通過呼吸運動吸入空氣中的氧氣   （3）水從室溫上升到95℃所需的加熱時間　　水從85℃上升到95℃所需的加熱時間    開始保溫到下次加熱的時間

試題分析：硝酸根離子（NO₃^-）中的氮元素的化合價是+5，到亞硝酸（NO₂^-）的化合價是+3。人類獲得氧主要是靠呼吸，而不是利用水中的溶解氧。要比較省電情況，就是要比較一段時間內消耗的電能。如果一次性把水加熱到95℃，只要測出加熱時間，利用加熱功率就可以求出消耗的電能。8小時內保溫狀態下反復加熱消耗的電能，需要測出8小時內加熱時間和保溫的時間，根據加熱和保溫功率來算出消耗的電能。在測量時，真時間一定的，只要測出加熱時間即可，只要測出兩個時間即可。