Question

為了測定人體新陳代謝呼出氣體中CO₂的體積分數，某學生課外小組設計了如下圖的實驗裝置．實驗中用過量NaOH溶液吸收氣體中的CO₂，準確測量瓶I中溶液吸收CO₂后的增重及剩余氣體的體積（實驗時只用嘴吸氣和呼氣），請填空：

（1）圖中瓶Ⅱ的作用是

 

．
（2）對實驗裝置尚有如下A、B、C、D四種觀點，你認為合理的是

 

．（填代號）
A．在E處增加CaCl₂干燥管　　　　　   B．在F處增加CaCl₂燥管
C．在E和F兩處增加CaCl₂干燥管　　　 D．不必增加干燥管
（3）將插入溶液的管子末端改成具有多孔的球泡（圖中的Ⅲ），有利于提高實驗的準確度，其理由是

 

．
（4）實驗時先緩緩吸氣，再緩緩呼氣，反復若干次，得如下數據：瓶I溶液增重ag，收集到的氣體體積（標準狀況）為bL，該呼出氣體中CO₂的體積分數是（列出算式）

 

．
（5）為防止實驗中若猛吸猛呼，會造成不安全后果，將實驗裝置如何改進

 

．

Answer 1

分析：（1）吸氣時，空氣進入錐形瓶Ⅱ，在加入呼吸口，此時空氣中的二氧化碳被錐形瓶Ⅱ中的氫氧化鈉吸收，防止呼出氣體中二氧化碳的含量測定；
（2）不需要測定吸入氣體的體積，從F中進氣，又馬上進入瓶Ⅱ，又與水接觸，從E管排出的氣體通常用排水法測量氣體的體積，含有水蒸氣又溶于水中，不影響測量結果；
（3）可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的（CO₂被充分吸收；
（4）瓶I溶液增重ag為二氧化碳的質量，據此計算呼出氣體中二氧化碳的體積，二氧化碳的體積與收集到的氣體體積之和為呼出氣體的體積，進而計算呼出氣體中二氧化碳的體積分數；
（5）猛吸時會把瓶1中的NaOH溶液吸人口中，猛呼時會把瓶II中的NaOH溶液吹出瓶外．

解答：解：（1）吸氣時，空氣進入錐形瓶Ⅱ，在加入呼吸口，此時空氣中的二氧化碳被錐形瓶Ⅱ中的氫氧化鈉吸收，防止呼出氣體中二氧化碳的含量測定，
故答案為：除去吸人空氣中的CO₂；
（2）不需要測定吸入氣體的體積，從F中進氣，又馬上進入瓶Ⅱ，又與水接觸，從E管排出的氣體通常用排水法測量氣體的體積，含有水蒸氣又溶于水中，不影響測量結果，不需要增加干燥管，故選D；
（3）可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的CO₂被充分吸收，故答案為：可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的CO₂被充分吸收；
（4）瓶I溶液增重ag為二氧化碳的質量，物質的量為

ag

44g/mol

，標準狀況下二氧化碳的體積為

ag

44g/mol

×22.4L/mol，呼出氣體的總體積為（bL+

ag

44g/mol

×22.4L/mol），呼出氣體中二氧化碳的體積分數為

ag 44g/mol ×22.4L/mol

bL+ ag 44g/mol ×22.4L/mol

，
故答案為：

ag 44g/mol ×22.4L/mol

bL+ ag 44g/mol ×22.4L/mol

；
（5）猛吸時會把瓶1中的NaOH溶液吸人口中，猛呼時會把瓶II中的NaOH溶液吹出瓶外，會造成不安全后果，將實驗裝置改進把ab處各放一個止水夾，
故答案為：把ab處各放一個止水夾．

點評：本題考查了實驗探究物質組成的分析應用，審題后思考清楚實驗設計的原理才是解題的關鍵．首先要考慮到吸入的氣體不能引入二氧化碳，呼出的二氧化碳要充分被吸收，題目難度中等．