某校实验小组同学对人体吸入的空气和呼出的气体有什么不同的课题进行研究

探究环节1  收集吸入和呼出气体

【设计实验】

方案1：排水集气法                       方案2：用塑料袋收集

【提出问题】请评价比较两种方案。

                    1                                                     

【实验】用两种方法收集空气样品和呼出气体样品。

探究环节2  比较两种气体中氧气的含量

【设计实验】用              检验空气与呼出气体的样品中氧气的含量，观察燃烧的时间；

【进行实验】将燃着的细木条分别放入空气样品与呼出气体样品中。

【观察现象】有的组呼出的气体中木条先熄灭，有的组差异不明显。

请思考出现以上情况的原因可能是      2                                                  

探究环节3  比较两种气体中二氧化碳的含量

【设计实验】：用                        检验空气与呼出气体中的二氧化碳的含量；

方案1：用嘴向澄清石灰水中吹气，观察是否有浑浊出现。

方案2：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，观察是否有浑浊出现。

【提出问题】请比较两个种方案的优劣。               3                                        

方案3：用 注射器分别将空气和呼出的气体慢慢注入少量相同体积的澄清石灰水中，直至有沉淀出现。记录沉淀生成时分别注入的气体体积。

【进行实验】按方案2 进行实验

【观察现象】10s左右，呼出的气体样品中澄清石灰水变浑，空气样品无浑浊出现。

【解释与结论】用排水法收集的气体（可能有二氧化碳溶于水）能使澄清石灰水变浑，说明            

                                                      。

【进行实验】用塑料袋收集的呼出气体样品，按方案3用注射器分别抽取袋内的呼出气体样品和空气进行实验。

【观察现象】呼出的气体先使澄清石灰水变浑，两者到出现浑浊时所需气体比约为60：1.

【解释与结论】呼出气体样品中二氧化碳含量大约是空气样品中的         倍。

探究环节4  比较两种气体中水蒸气的含量

【设计实验】用对玻璃片呼气的方法检验水蒸气

【进行实验】取两块干燥的玻璃片，对着其中一块哈气，对比观察两块玻璃片发生的现象。

现象：玻璃片上有水雾出现。

【解释与结论】这是因为呼出气体中有水蒸气，在玻璃片上冷凝成液态水。

【提出问题】空气中也有水蒸气，日常生活中有时候也能观察到窗户或者汽车琉璃上有水雾出现。这个对比实验设计中存在什么问题？             4                                               

【教师演示实验】将1-3mm蓝色硅胶分别放入用塑料袋收集的两种气体中，摇动。观察颜色的变化。

【提示信息】蓝色的硅胶吸水后变成浅红色

【观察现象】呼出的气体样品中蓝色的硅胶先变成浅红色，空气中无明显变化

【解释与结论】                                                    。

探究环节5 用数字实验探究空气和呼出气体中二氧化碳和氧气的含量

【提出问题】如何准确测量出呼出气体中二氧化碳和氧气的含量？
【进行实验】利用手持技术可以较准确测量气体样品中的，二氧化碳和氧气的及水蒸气含量

测量方法：先把塑料保鲜膜袋内的空气尽量排尽，然后把三个传感器一起放入其中，开始采集数据，大约10 s后，向保鲜膜袋中缓缓吹入气体，直到袋子鼓起，扎紧袋口，继续采集数据到曲线基本平行为止。

1、水蒸汽

由于没有直接测量水蒸汽体积分数的传感器，本实验中采取测量相对湿度的方法来确定水蒸汽的含量。实验当天为阴天，空气湿度较大，实测相对湿度为75.91%。此时室内温度为22℃。向保鲜膜袋内吹入气体后，相对湿度很快上升到100%，然后又缓慢降低到95.84%。
http://s1/mw690/001fDtYegy6SUx3dYxqb0&690“对人体吸入的气体和呼出气体的成分不同”的探究一题" TITLE="关于 “对人体吸入的气体和呼出气体的成分不同”的探究一题" />请解释可能的原因                               5                                

2 、氧气

氧气传感器很灵敏，响应较快。随着气体的吹入，曲线立即开始快速下降并保持基本不变。而在停止吹入气体并扎住袋口后，曲线略有上升。

http://s2/mw690/001fDtYegy6SUx3k9RTa1&690“对人体吸入的气体和呼出气体的成分不同”的探究一题" TITLE="关于 “对人体吸入的气体和呼出气体的成分不同”的探究一题" />

在该次测量中，室内空气中氧气的体积分数为20.77%。用保鲜膜塑料袋收集正常呼出的气体，氧气的体积分数为17.17%。两者相差3.60%，这说明氧气的含量在正常呼出的气体中有了较为明显的减小，你认为明显减少的原因是                                                              

3 、二氧化碳

二氧化碳传感器采集的数据单位为ppm，转化为百分数后，室内空气中二氧化碳的体积分数为0.056%。用保鲜膜塑料袋收集正常呼出的气体，二氧化碳的体积分数为3.67%（见图3）。两者相差3.61%，即二氧化碳在正常呼出的气体中的含量与空气相比有了非常显著的增加，你认为明显增加的原因是                                         

http://s16/mw690/001fDtYegy6SUx3oL0P3f&690“对人体吸入的气体和呼出气体的成分不同”的探究一题" TITLE="关于 “对人体吸入的气体和呼出气体的成分不同”的探究一题" />

室内空气与正常呼吸方式呼出的气体含量比较

表中看出空气和呼出气体中氧气和二氧化碳的变化值大致相等，你能解释原因吗？         

             6                                                                   

参考答案（部分）

1用排水法收集的气体中水蒸气含量可能会增加，二氧化碳的含量可能变小。用塑料袋收集误差较小，但后续实验操作不方便。

2注意木条的粗细一致、同时放入、深度相同 (控制变量)。

3方案1缺少对比实验，如果向澄清石灰水中持续通入空气可能也会变浑浊。学生在讨论的基础上将方案1修改成方案3。

4这个对比实验没有控制好变量，一是两种气体的温度不同，空气是常温，而呼出的气体温度应该与人体温度相当；二是两种气体接触琉璃片时运动速率不同，呼出的气体运动的速率较快，而室内的空气相对于琉璃片来说是运动速率较小，也意味着两种气体和玻璃片接触的量不同。

5刚吹入的气体温度较高且含有水蒸气较多，有一部分水蒸气冷凝成水珠，从而导致湿度下降。

6从元素守恒角度考虑，在相面条件下，人体内呼吸消耗的氧气的体积与产生的二氧化碳的体积相等