Question

20．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)對蠟燭的燃燒和空氣中氧氣含量的測定進行了一系列的探究，請你參與并回答下列問題．

【發(fā)現(xiàn)問題1】點燃蠟燭，發(fā)現(xiàn)蠟燭火焰的明亮程度不一樣，是什么原因所致呢？
【猜想與假設(shè)1】猜想①：蠟燭中可燃物成分不一樣；
猜想②：蠟燭燭心棉線長短不同．
【發(fā)現(xiàn)問題2】同學(xué)們用蠟燭代替紅磷測定空氣中氧氣的含量，發(fā)現(xiàn)蠟燭熄滅后，回流到集氣瓶中的水遠小于瓶容積的$\frac{1}{5}$．是什么原因所致呢？
【猜想與假設(shè)2】猜想①：蠟燭燃燒產(chǎn)生CO₂氣體；
猜想②：裝置漏氣；
猜想③：沒有冷卻至室溫．
【實驗驗證】將蠟燭點燃后用氧氣傳感器定量測定瓶中的氧氣含量．數(shù)據(jù)如圖1．
【得出結(jié)論】此實驗中空氣中氧氣體積分數(shù)降低了5.18%．
【拓展探究】
（1）某同學(xué)用氧氣傳感器定量測定密閉條件下足量紅磷燃燒時氧氣的含量變化，如圖2，在110秒時氧氣的含量有所上升，接著再慢慢下降，最終維持在8.85%左右．請你試著解釋圖象變化的可能原因是：
①紅磷燃燒放出熱量使得氧氣體積膨脹；
②裝置漏氣，空氣進入裝置．
你對氧氣含量最終維持在　8.85%左右是怎么理解的？當裝置的氧氣含量低到8.85%時，紅磷就不能繼續(xù)燃燒而熄滅，所以氧氣的含量最終維持在8.85%左右．
（2）圖3所示裝置可用于測定空氣中氧氣的含量，其中與集氣瓶相連的壓強傳感器等電子設(shè)備能將集氣瓶內(nèi)氣體壓強精確地記錄并保持下來．圖4、圖5是用該裝置測得的紅磷和木炭分別在集氣瓶中燃燒的壓強-時間關(guān)系圖（該裝置氣密性好，p₀是集氣瓶內(nèi)初始氣壓，p和p′分別是反應(yīng)結(jié)束后恢復(fù)到室溫時集氣瓶內(nèi)的氣壓）
①反應(yīng)開始時集氣瓶中壓強瞬間變大的原因是：燃燒放熱，壓強增大．
②p=0.79p₀，p′=p₀，請解釋這一現(xiàn)象的原因：紅磷燃燒消耗氧氣，壓強減��；由于碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，雖然都消耗了氧氣，但又生成了氣體，裝置內(nèi)氣體壓強保持不變．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)1】根據(jù)影響燃燒的劇烈程度的因素來分析；
【猜想與假設(shè)2】根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題以及實驗裝置來分析可能的原因；
【得出結(jié)論】根據(jù)反應(yīng)前后氧氣含量的數(shù)據(jù)來分析；
【拓展探究】
（1）紅磷燃燒放出熱量，導(dǎo)致氧氣體積膨脹或裝置漏氣；氧氣含量過低，紅磷不能發(fā)生燃燒．
（2）根據(jù)壓強的不同原因來分析；根據(jù)木炭燃燒生成氣體來分析．

解答 解：【猜想與假設(shè)1】可能與蠟燭燭心棉線的長短有關(guān)，棉線越長，與空氣的接觸面越大，燃燒也越旺盛，故填：蠟燭燭心棉線長短不同；
【猜想與假設(shè)2】蠟燭熄滅后，進入的水的體積遠小于瓶子容積的五分之一，可能是蠟燭燃燒生成了二氧化碳，還可能是裝置漏氣或沒有冷卻至室溫，蠟燭燃燒需要一定的氧氣，故填：裝置漏氣；沒有冷卻至室溫；
【得出結(jié)論】反應(yīng)前，裝置內(nèi)空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21%，蠟燭熄滅后，瓶內(nèi)氧氣的含量為15.82%，此實驗中空氣中氧氣體積分數(shù)降低了：21%-15.82%=5.18%；故填：5.18；
【拓展探究】
（1）在110秒時氧氣的含量有所上升，接著再慢慢下降，可能是紅磷燃燒放出熱量使得氧氣體積膨脹或裝置漏氣，空氣進入裝置；故填：紅磷燃燒放出熱量使得氧氣體積膨脹；裝置漏氣，空氣進入裝置；
當裝置的氧氣含量低到8.85%時，紅磷就不能繼續(xù)燃燒而熄滅，所以氧氣的含量最終維持在8.85%左右；
（2）①反應(yīng)開始時，物質(zhì)燃燒放出大量的熱，氣體體積受熱膨脹，所以集氣瓶中壓強瞬間變大的是由燃燒放熱造成的；
②紅磷燃燒消耗氧氣，壓強減小；由于碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，雖然都消耗了氧氣，但又生成了氣體，裝置內(nèi)氣體壓強保持不變．
答案：
【猜想與假設(shè)1】蠟燭燭心棉線長短不同；
【猜想與假設(shè)2】②裝置漏氣；③沒有冷卻至室溫；
【得出結(jié)論】5.18；
【拓展研究】（1）紅磷燃燒放出熱量使得氧氣體積膨脹；裝置漏氣，空氣進入裝置；當裝置的氧氣含量低到8.85%時，紅磷就不能繼續(xù)燃燒而熄滅，所以氧氣的含量最終維持在8.85%左右．
（2）①燃燒放熱，壓強增大；②紅磷燃燒消耗氧氣，壓強減��；由于碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，雖然都消耗了氧氣，但又生成了氣體，裝置內(nèi)氣體壓強保持不變．

點評 解這類題目，主要是根據(jù)實驗現(xiàn)象總結(jié)實驗結(jié)論，根據(jù)結(jié)論得出的物質(zhì)性質(zhì)，屬基礎(chǔ)性知識考查題．