對人體呼出氣體中氮氣、氧氣、二氧化碳體積分數的測定

文章編號：1005－6629(2007)06－0011－01中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

在教九年義務教育課程標準實驗教材上冊第一單元《走進化學世界》時，學生了解人體吸入的空氣和呼出氣體有什么不同之后，很有一部分學生問了同一個問題：“人體呼出氣體中N₂，O₂，CO₂的體積分數又各為多少呢？”這是個很有趣，很值得探究的問題。本人認為用以下方法就可完成該探究內容。

1 儀器藥品、裝置及原理

1.1藥品

熱水(70～80℃)；飽和NaHCO₃溶液(600ml)，NaOH溶液(1mol/L，600ml)、白磷。

1.2裝置

1.3原理

(1)用排飽和NaHCO₃溶液的方法收集呼出的氣體500ml；

(2)將呼出的氣體通過過量的NaOH溶液，以吸收其中的CO₂；

(3)總體積減去量筒中溶液的體積即為CO₂的體積；

(4)白磷燃燒消耗的氣體體積為O₂體積，也就是量筒中被倒吸回C瓶的體積；

(5)N₂體積為量筒中剩下溶液的體積(其它氣體忽略不計)

1.4裝置的說明

(1)B瓶中裝滿飽和NaHCO₃溶液，A瓶裝少量飽和NaHCO₃溶液，C瓶中裝滿NaOH溶液；

(2)C瓶導氣管下端裝有多孔養料管，便于CO₂充分被吸收；

(3)燃燒匙伸到C瓶中的1/2處左右，且燃燒匙底部有小孔，便于漏掉其中溶液；

(4)白磷須過量；

(5)氣密性良好，所收集的氣體必須與外界壓強相等；

(6)d開關兩側的導管中注入水，以減小實驗誤差。

2體積分數的測定

(1)打開開關a、b，關閉開關c、d，用嘴通過導氣管向B瓶吹氣，并冷卻至室溫，直到收集500ml室溫氣體；

(2)關閉開關a，b，打開開關c，d，用打氣筒向A瓶中充氣，將B瓶中呼出的氣體緩緩通過C瓶中的NaOH溶液；

(3)讀出量筒中溶液的體積V1，CO₂體積為(500-V1)；

(4)關閉開關c，d，將C瓶放入燒杯中，用水浴加熱，直到白磷燃燒；

(5)等C瓶冷卻到室溫，打開開關d，d開關二邊導管都插入液面下，使c瓶氣壓和外相等。

(6)讀出量筒溶液體積V2，得O₂體積為(V1-V2)；

(7)讀出N₂的體積為：V2。

(8)同一組按上述步驟做3次；

數據列表

上組實驗各氣體的體積分數均值分別為：N₂%=79.7%、O₂%=15.12%、CO₂%=5.1%。

3結論

該實驗操作簡單，效果直觀，用數據說明了呼出氣體各成分的體積分數的不同，且該實驗的重復性較好，適宜于配合教材使用。