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【实验探究】探究菜窖中的二氧化碳含量

化学小组准备对对学校菜窖内CO₂的含量进行如下实验探究：

【查阅资料】⑴菜窖中由于长期密封不透气，菜窖蔬菜细胞呼吸作用消耗氧气，则释放出二氧化碳；所以常常人进去之前，需要先用点燃的蜡烛试验，如果灭掉就先要通气一会再进去；

⑵当空气中CO₂的体积分数达到1%，就会使人感到气闷、头昏、心悸；当达到4-5%使人感到气喘、头痛、眩晕；当达到10%时，使人神志不清，呼吸逐渐停止，以致死亡。

⑶氢氧化钠易溶于水，浓NaOH溶液能吸收大量的二氧化碳气体。

【设计方案】第二小组回忆测到空气中氧气含量的化学实验，足量的红磷在空气中充分燃烧消耗其中的氧气生成五氧化二磷固体，使密封容器内压强减小。于是他们借鉴了测定空气中氧气含量的实验探究方法，用碱溶液完全除去从菜窖内取出的气体样品中的CO₂，设计实验如右图所示：

【实验与事实】用注射器向集气瓶内注入适量NaOH溶液，振荡，充分反应后，打开止水夹．观察到烧杯内的水倒流，最后瓶内的液体体积大约占集气瓶容积的1/10．

【结论与解释】第三小组根据实验现象，从而得出他们的结论与解释，并提出一些安全知识与防护措施：

⑴菜窖内CO₂含量约为10%，这时如果人冒然进入就会容易发生危险；

⑵菜窖内CO₂的含量过高，其原因之一是CO₂具有密度比空气要大的物理性质；

⑶进入久未开启的菜窖或干涸的深井之前，应先作灯火试验。

【反思与评价】实验中用NaOH溶液比用石灰水更合理些，这说明氢氧化钠易溶于水而氢氧化钙微溶于水，这样氢氧化钠能将密封容器内的二氧化碳全部吸收干净，以提高该实验探究的准确性。

【拓展与迁移】：

⑴如果室内CO₂含量过高，会使人感到气闷，此时解决CO₂含量过高的简单措施应该是立即打开门窗，加快空气对流通过通风来稀释室内空气中的二氧化碳浓度。

　⑵如果生活中出现二氧化碳中毒事故，应采取的急救安全措施是要让中毒者迅速脱离毒区，并呼吸新鲜空气，必要时可用高压氧治疗。

十一、【课外拓展】碳足迹

“碳足迹”是指企业机构、活动、产品或个人通过交通运输、食品生产和消费以及各类生产过程等引起的温室气体排放的集合，通常所有温室气体排放采用二氧化碳当量来表示。

碳足迹标示着一个人或者团体的“碳耗用量”，是测量某个国家和地区的人口因每日消耗能源而产生的二氧化碳排放对环境影响的一种指标。这里的“碳”则是石油、煤炭、木材等由碳元素组成的自然资源。人们消耗的能源越多，“碳”耗用就越多，导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得越多，那么“碳足迹”就越大，反之“碳足迹”就越小。通过植树造林种草来补偿碳足迹，这是因为绿色植物能通过光合作用吸收二氧化碳。

碳足迹的计算包括一切用于电力、建设、运输等方面的能源以及我们所使用的消耗品。低碳生活、低碳技术及低碳经济已成为当今社会的热门话题，其基本理念就是节能减排。

十二、【家庭小实验】对比实验模拟温室效应

化学小组想设计一个简易可靠的实验方案，来模拟研究CO₂浓度增加是否增强地球“温室效应”。特邀你参与完成他们的探究过程：

【探究主题】通过实验比较太阳光照射下四种常见气体的温室效应强度，探究影响大气“温室效应”的因素。

【探究过程】：

⑴兴趣小组制备四种常见气体各500mL：①用集气瓶装满一瓶空气；②采用排水法收集从医学液氮瓶中放出氮气；③实验室制取CO₂，并验证瓶中已充满了CO₂；④实验室制取氧气。

⑵将温度传感器分别插入4个集气瓶中，连接好如图所示的装置，放在相互不遮光的室外太阳光下照射，以确保地表和光照条件相同，在规定实验时间内（北京时间12：00-14：00）同步打开数据采集器。

⑶兴趣小组采用数据采集器，每5min记录4种气体在太阳光照射的温度变化数据，绘出气体温度与时间之间的变化关系曲线如图2所示。

【讨论反思】该小组同学认为根据该模拟实验的目的，认为该实验没有模拟地球生态系统，实验使用了纯净的二氧化碳等气体。

【归纳结论】从气体温度与时间之间的变化关系曲线可发现：实验大部分时间内4瓶气体的温度由高到低的顺序为二氧化碳＞空气＞氮气＞氧气。CO₂浓度不断升高会增强地球表面的“温室效应”，二氧化碳等气体是全球温室效应的罪魁祸首。