实验03对人体吸入空气和呼出气体的探究

【同步实验课】对人体吸入空气和呼出气体的探究01实验梳理01实验梳理02实验点拨03典例分析04对点训练【实验目的】1．探究人体吸入空气和呼出气体成分的不同。2．培养学生动手能力及科学探究思维。3．学会科学探究的方法，填写探究（或实验）报告。【实验仪器】集气瓶、水槽、胶头滴管、火柴、吸管、玻璃片【实验试剂】水、澄清石灰水【实验步骤】（1）：收集两瓶空气样品取两个空集气瓶，用玻璃片将瓶口盖好（2）：用排水法收集两瓶呼出气体的样品①用两个集气瓶装满水，倒放入水中，将吸管小心插入集气瓶中，吹气②在瓶中充满气体后，用玻璃片盖住瓶口，从水中取出正放于桌上（3）：比较空气与人体呼出气体中氧气的含量将燃着的木条分别插入一个盛空气的集气瓶和一个盛呼出气体的集气瓶中（4）：比较空气与人体呼出气体中二氧化碳的含量向一瓶空气样品和一瓶呼出气体的样品中各滴入相同滴数的澄清石灰水，振荡（5）：比较空气与人体呼出气体中水蒸气的含量取两块干燥的玻璃片，对着其中一块哈气【实验记录】实验步骤实验现象实验分析或结论（2）：用排水法收集两瓶呼出气体的样品集气瓶中的水逐渐被排出人呼出的气体不溶于水瓶内充满无色的气体呼出的气体的密度大于空气（3）：比较空气与人体呼出气体中氧气的含量空气：木条继续燃烧；呼出气体：木条熄灭呼出的气体中，氧气的含量比空气中低（4）：比较空气与人体呼出气体中二氧化碳的含量空气：无明显变化；呼出气体：澄清石灰水变浑浊呼出的气体中，二氧化碳的含量比空气中高（5）：比较空气与人体呼出气体中水蒸气的含量哈气的玻璃片：出现水珠；放在空气中的玻璃片：无明显变化呼出的气体中，水蒸气的含量比空气中高1.排水法收集气体（1）适宜用排水法收集的气体，应该不（或难）溶于水，且不与水反应。（2）用排水法收集气体时，应先将集气瓶盛满水，并用玻璃片先盖住瓶口的一小部分，然后推动玻璃片将瓶口全部盖住，把盛满水的瓶子连同玻璃片一起倒立在水槽内。当集气瓶内的水被完全排出时，在水下立即用玻璃片将集气瓶的瓶口盖好，然后取出放在实验桌上。【注意】（1）与集气瓶配套使用的玻璃片一般是毛玻璃，使用时应将玻璃片的毛面向下（填“上”或“下”）盖好集气瓶。（2）吹气换气时不要倒吸集气瓶内的水。（3）若收集的气体密度大于空气，瓶口朝上（填“上”或“下”）正（填“正”或“倒”）放在实验桌上。若收集的气体密度小于空气，瓶口朝下（填“上”或“下”）倒（填“正”或“倒”）放在实验桌上。2.对照实验指其他条件都相同，只有一个条件不同的实验。该探究实验在比较空气和人体呼出的气体中氧气、二氧化碳、水蒸气的含量时，都采用了对照实验的方法。人体吸入的空气和呼出的气体中所含氧气、二氧化碳、水蒸气的多少氧气的含量二氧化碳的含量水蒸气的含量吸入的空气相对多相对少相对少呼出的气体相对少相对多相对多【注意】人体呼出的气体中含量最多的不是二氧化碳，是氮气。【典例01】小明在探究人体吸入空气和呼出气体有何不同时，“将呼出气体通入澄清石灰水”属于科学探究的哪一环节（）A．提出问题 B．进行实验 C．猜想与假设 D．得出结论【答案】B【详解】“将呼出气体通入澄清石灰水”是探究呼出气体和澄清石灰水反应的现象，进而判断生成的物质的特点，属于科学探究的进行实验。故选：B。【典例02】用排水法收集一瓶人体呼出的气体的操作顺序为（）①把盛满水的集气瓶连同玻璃片一起倒立在水槽内②在水下立即用玻璃片将集气瓶的瓶口盖好，然后取出集气瓶放在桌上③将集气瓶盛满水，用玻璃片先盖住瓶口的一部分，然后推动玻璃片将瓶口全部盖住④将饮水管小心地插入集气瓶内，并向集气瓶内缓缓吹气，直到集气瓶充满呼出的气体A．①②③④B．②③①④C．③①④②D．④③②①【答案】C【详解】用排水法收集一瓶人体呼出的气体，首先将集气瓶盛满水，用玻璃片先盖住瓶口的一部分，然后推动玻璃片将瓶口全部盖住，将集气瓶内空气排尽，然后把盛满水的集气瓶连同玻璃片一起倒立在水槽内，将饮水管小心地插入集气瓶内，并向集气瓶内缓缓吹气，直到集气瓶充满呼出的气体，然后在水下立即用玻璃片将集气瓶的瓶口盖好，然后取出集气瓶放在桌上。故操作顺序为：③①④②。故选：C。【典例03】下列有关人体吸入空气和呼出气体的叙述错误的是（）A．呼出气体中仍有氮气B．都是无色气体，但成分比例不同C．利用带火星的小木条，可比较二者的氧气含量D．呼出气体和吸入空气相比，氧气含量少，二氧化碳含量多【答案】C【详解】A、氮气不参与呼吸作用，因此呼出气体中含有氮气，正确；B、都是无色气体，呼吸过程中发生气体交换，成分比例不同，正确；C、人体吸入和呼出的空气中含有氧气，但是不能使带火星的木条复燃，应该用燃着的木条比较氧气含量，选项错误；D、吸入空气后氧气被人体吸收并发生气体交换生成二氧化碳，呼出气体和吸入气体相比，氧气明显减少，二氧化碳明显增多，正确。故选：C。【典例04】为探究人体呼出的气体与空气组成的差别，按图1所示进行实验，将呼出气体吹入食品保鲜袋内（袋内含少量空气），采集二氧化碳、水蒸气、氧气的体积分数如图2所示，下列说法不正确的是（）A．图2中表示氧气体积分数变化的是曲线XB．呼出气体中二氧化碳含量比空气中的高C．图2中Y体积分数在60s后逐渐减小的原因是水蒸气冷凝D．200s时没有被采集数据的其他所有气体的总体积分数为23.34%【答案】D【分析】按图1所示进行实验，将呼出气体吹入食品保鲜袋内（袋内含少量空气），采集二氧化碳、水蒸气、氧气的体积分数，采集的数据经处理得到图2，由于呼出气体中二氧化碳增多和水蒸气增多，氧气减少，表示二氧化碳体积分数变化的是Z，表示水蒸气体积分数变化的是Y，表示氧气体积分数变化的是X。【详解】A、呼吸作用消耗氧气，因此，随着呼吸作用的进行，氧气体积分数减小，因此图2中表示氧气体积分数变化的是曲线X，故A不符合题意；B、由于呼吸作用产生二氧化碳，所以实验过程中二氧化碳的体积分数变大，即呼出气体中二氧化碳含量比空气中的高，故B不符合题意；C、Y的体积分数在60s后逐渐减小的原因是水蒸气冷凝，故C不符合题意；D、200s时没有被采集数据的其他所有气体的总体积分数为1－17.17%－3.67%－2.50%=76.68%，故D符合题意；故选：D。1．（2023秋·辽宁葫芦岛·九年级统考期末）将呼出的气体与空气相比较，含量明显降低的是（）A．稀有气体 B．水蒸气 C．氧气 D．二氧化碳【答案】C【详解】人体呼吸时把空气中的氧气转化为二氧化碳，同时从体内带出水蒸气，呼出的气体与空气相比较，二氧化碳和水蒸气含量增加，氧气含量减少，稀有气体不参与反应，含量不变。故选：C。2．（2023·广东珠海·统考一模）擦玻璃时，人们常向玻璃上哈气，这样会擦得更干净。这说明与空气相比，人体呼出的气体中含有较多的（）A．氮气 B．一氧化碳 C．二氧化碳 D．水蒸气【答案】D【详解】呼出的气体与吸入空气相比，具有“两多一少”的特点，即与吸入的空气相比，二氧化碳、水蒸气含量增加，氧气含量减少；向玻璃上哈气时，会看到玻璃上变模糊，再擦会更干净，说明人呼出的气体中含有较多的水蒸气。故选：D。3．（2023·全国·九年级假期作业）下列对吸入空气和呼出气体的探究描述中错误的是（）A．用排水集气法收集呼出气体 B．呼出气体中含量最多的是氮气C．用澄清石灰水检验氧气的含量 D．空气中二氧化碳含量比呼出气体中的少【答案】C【详解】A、呼出气体不易溶于水，用呼出气体收集呼出气体，该选项描述正确；B、空气中含量最多的气体为氮气，氮气不被人体吸收，则呼出气体中含量最多的是氮气，该选项描述正确；C、氧气不能使澄清石灰水比浑浊，则不能用澄清石灰水检验氧气的含量，该选项描述不正确；D、呼吸作用消耗氧气，生成二氧化碳气体，则空气中二氧化碳含量比呼出气体中的少，该选项描述正确。故选：C。4．（2023秋·九年级课时练习）某同学在进行“对人体吸入的空气和呼出的气体的探究”实验中有错误的是（）A．用排水法收集呼出的气体 B．用澄清的石灰水比较二氧化碳的含量C．用带火星的木条比较氧气的含量 D．用玻璃片来比较水蒸气的含量【答案】C【详解】A、人呼吸时把空气中的氧气转化为二氧化碳，同时从体内带出水蒸气，由于呼出气体中主要含有二氧化碳、氮气和氧气等，氮气不溶于水，氧气不易溶于水，且都不与水反应，二氧化碳在水中的溶解度很低，少量二氧化碳溶于水几乎可以忽略不计，生成的碳酸也是很不稳定很容易分解生成水和二氧化碳，所以对实验结果没有明显影响，所以可以使用排水法收集，故A正确；B、二氧化碳能够使澄清石灰水变浑浊，所以用澄清的石灰水可以比较二氧化碳的含量，呼出气体能使澄清石灰水变浑浊，空气不能使澄清石灰水变浑浊，说明呼出气体中二氧化碳含量比吸入空气中高，故B正确；C、不能用带火星的木条比较氧气的含量，因为带火星的木条在吸入的空气和呼出的气体中均不会复燃，氧气具有助燃性，应该用燃着的木条来检验氧气的含量，燃着的木条在吸入空气中可以正常燃烧，在呼出气体中会熄灭，说明吸入空气中氧气的含量比呼出气体中高，故C错误；D、水蒸气遇冷凝结成水雾，可用玻璃片来比较水蒸气的含量，故D正确；故选：C。5．（2023秋·九年级课时练习）区分一瓶空气和一瓶人呼出的气体，下列方案中不能成功的是（）A．分别闻两瓶气体的气味 B．向其中分别插入燃着的小木条C．向其中分别滴入等量的澄清石灰水 D．将点燃的蜡烛分别伸入两个集气瓶中【答案】A【详解】A、空气和呼出气体都是无色无味的气体，则不能通过闻两瓶气体的气味区分空气和呼出气体，故不能区分；B、由于空气中氧气含量高于呼出气体中氧气含量，则可以通过燃着的小木条区分，在空气中继续燃烧一会再熄灭，而在呼出气体中则熄灭，故能区分；C、由于呼出气体中二氧化碳的含量高于空气中二氧化碳含量，则可以通过滴加等量的澄清石灰水，在呼出气体中澄清石灰水变浑浊，而在空气中则无明显变化，故能区分；D、由于空气中氧气含量高于呼出气体中氧气含量，则可以通过点燃的蜡烛区分，在空气中继续燃烧一会再熄灭，而在呼出气体中则熄灭，故能区分；故选：A。6．（2023秋·安徽滁州·九年级校联考期末）空气质量意味着生活质量。下表为某同学测量的呼吸前后气体组成的实验数据(相同状况下)，下列说法不正确的是（）物质吸入空气(体积分数/%)呼出空气(体积分数/%)氮气7875氧气2116二氧化碳4水蒸气abA．本实验中，水蒸气的体积分数a<bB．人的呼吸作用会消耗氧气，产生二氧化碳与水蒸气C．呼出气体的总体积与吸入空气的总体积相等D．通常情况下，氮气的化学性质不活泼，在呼吸前后体积几乎无变化【答案】C【详解】A、呼吸作用消耗O2产生CO2和H2O，呼出气体中水蒸气的体积分数大于吸入气体中水蒸气的体积分数，故选项A说法正确；B、人的呼吸作用会消耗氧气，产生二氧化碳与水蒸气，故选项B说法正确；C、人的呼吸作用会消耗氧气，产生二氧化碳与水蒸气，气体总体积增大，所以呼出气体的总体积大于吸入空气的总体积，故选项C说法不正确；D、通常情况下氮气的化学性质不活泼，且氮气不参与呼吸作用，在呼吸前后体积几乎无变化，呼出空气中氮气体积分数变小，是因为气体总体积增大，故选项D说法正确。故选：C。7．（2023秋·全国·九年级假期作业）下列是某化学学习小组在“人吸入的空气和呼出的气体中有什么不同”的探究活动中提出的一些说法，其中错误的是（）A．证明呼出的气体含二氧化碳多的证据是：呼出的气体能使澄清石灰水变浑浊B．判断呼出的气体含氮气的依据是：空气中含有氮气，而氮气不为人体吸收C．证明呼出的气体含水蒸气多的证据是：呼出的气体在玻璃片上结下水珠D．证明呼出的气体含氧气的证据是：呼出的气体能使木条燃烧更旺【答案】D【详解】A、使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳，呼出的气体使石灰水出现浑浊，证明呼出的气体比空气中的二氧化碳含量高．此项说法正确，不合题意；B、判断呼出的气体含氮气的依据是：空气中含有氮气，而氮气不为人体吸收，说法正确，不合题意；C、呼出的气体中含有较多的水蒸气，能在玻璃片上结下水珠，此项说法正确，不合题意；D、呼出的气体能使燃着的木条燃烧不旺，甚至熄灭，说明呼出的气体中氧气的含量变少，故此项说法错误，符合题意；故选：D。8．（2023秋·九年级课时练习）小组同学欲探究“操场与教室空气中二氧化碳含量的差异”，下列说法错误的是（）A．将集气瓶装满水，到操场倒掉后盖上玻璃片，收集操场空气样本B．原理是利用化学反应将混合气体中的某一种气体反应完全并粗略测定其含量C．实验需要控制的变量只有气体样品的体积D．教室空气中二氧化碳的含量更高一些，因此课间应加强通风【答案】C【详解】A、采集一瓶气体样品可先将集气瓶装满水，在指定环境中倒掉，重新盖上玻璃片即可收集一瓶气体样本，说法正确；B、探究“操场与教室空气中二氧化碳含量的差异”，原理是利用化学反应将混合气体中的某一种气体反应完全并粗略测定其含量，说法正确；C、本实验需要控制变量，除探究要素不同之外，其它条件都应该是相同的，控制的变量不只有气体样品的体积，还有加入试剂的体积等，说法错误；D、人员密集的教室空气中二氧化碳含量通常比操场空气中二氧化碳含量的高，因此课间应加强通风，说法正确。故选：C。9．（2023秋·九年级课时练习）课外小组的同学利用如图所示装置探究人体吸入的空气和呼出气体有什么不同，下列说法错误的是（）A．该实验是为了探究两种气体中二氧化碳含量不同B．实验所用木条的粗细、长短应该相同C．实验中空气中的木条正常燃烧，呼出气体中的木条很快熄灭D．该实验的结论是呼出气体中氧气含量更少【答案】A【详解】A、该实验是为了探究两种气体中氧气含量不同，此选项错误；B、该实验为对比实验，实验所用木条的粗细、长短应该相同，此选项正确；C、氧气支持燃烧，所以该实验中空气中的木条正常燃烧，呼出气体中的木条很快熄灭，此选项正确；D、该实验的结论是呼出气体中氧气含量更少，此选项正确。故选：A。10．（2023·江苏南京·模拟预测）实验小组利用图1装置测定塑料袋中氧气和二氧化碳的浓度。塑料袋中充有空气，一段时间后压瘪塑料袋，向瘪塑料袋中吹入一定量的呼出气体。测定结果如图2。下列说法不正确的是（）A．35s时开始向塑料袋中吹气B．曲线②表示二氧化碳浓度的变化C．80s时氧气的浓度比二氧化碳的低D．可证明呼出气体中氧气的浓度比空气中的低【答案】C【详解】A、35s时二氧化碳的浓度开始上升，氧气浓度开始下降，说明35s时开始向塑料袋中吹气，故选项说法正确；B、由图可知，曲线②表示二氧化碳浓度的变化，故选项说法正确；C、由图可知，80s时氧气的浓度约为18%，二氧化碳的浓度为25000×0.0001%=2.5%，所以氧气的浓度比二氧化碳的高，故选项说法不正确；D、由图可知，空气中氧气的含量约为21%，80s时氧气的浓度约为18%，所以呼出气体中氧气的浓度比空气中的低，故选项说法正确。故选：C。11．（2023秋·安徽滁州·九年级校考期末）为了证明人呼出的气体中含有CO2且能有效排除空气中CO2的干扰，某学生设计了如图所示的实验装置。A、B中均放入足量的澄清石灰水后进行实验。下列说法不正确的是（）A．可以根据A中的澄清石灰水比B中的澄清石灰水更浑浊验证人呼出气体比吸入气体中的二氧化碳的含量高B．A瓶作用是除去被人体吸入的空气中CO2C．C瓶作用防止人在吸气时将澄清石灰水吸入嘴中(安全瓶)D．B瓶作用是检验人呼出的气体中是否含有CO2【答案】A【详解】A、可以根据B中的澄清石灰水比A中的澄清石灰水更浑浊验证人呼出气体比吸入气体中的二氧化碳的含量高，故A错误；B、A瓶作用是除去被人体吸入的空气中CO2，故B正确；C、C瓶作用防止人在吸气时将澄清石灰水吸入嘴中（安全瓶），故C正确；D、B瓶作用是检验人呼出的气体中是否含有CO2，故D正确。故选：A。12．（2023秋·九年级课时练习）如图1所示，向袋内缓缓吹气，用传感器采集O2、CO2、湿度（测水蒸气）相关数据如图2所示。纵坐标均为某气体体积分数（%），横坐标均为时间（s）。据图回答，下列说法不正确的是（）A．表示二氧化碳变化的曲线是XB．通过实验探究，呼出气体中氧气的含量比吸入空气中的氧气含量降低C．根据图示可知呼出气体中不含有氧气D．Y曲线60s之后逐渐下降，可推测保鲜袋中可能出现的现象是保鲜袋内壁有水雾产生【答案】C【详解】A、由于空气中二氧化碳的体积分数为0.036%，随着呼吸作用的进行，二氧化碳的浓度逐渐增大，曲线X表示二氧化碳；空气中氧气的体积分数约为20.77%，随着呼吸作用的进行，氧气的含量逐渐降低，则Z表示氧气；Y曲线表示随着呼吸作用的进行，含量增大，60s后含量下降，Y曲线表示水蒸气，故A正确，不符合题意；B、呼吸作用是消耗氧气，呼出二氧化碳和水蒸气，空气中氧气的体积分数约为20.77%，随着呼吸作用的进行，氧气的含量逐渐降低，则Z表示氧气；通过实验探究，呼出气体中氧气的含量比吸入空气中的氧气含量降低，故B正确，不符合题意；C、由图可知，Z表示氧气，则Z中呼出气体中约含有17.17%的氧气，故C错误，符合题意；D、温度降低，水蒸气会冷凝成水滴，所以Y曲线60s之后逐渐下降是因为水蒸气冷凝组成的，可推测保鲜袋中可能出现的现象是保鲜袋内壁有水雾产生，故D正确，不符合题意；故选：C。13．（2023·全