Question

20．某化學興趣小組的同學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備能將集氣瓶內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-時間關系圖（該裝置氣密性好，p₀是集氣瓶內初始氣壓，p和p′分別是反應結束后恢復到室溫時集氣瓶內的氣壓）
①反應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��；由于碳與氧氣反應生成二氧化碳，雖然都消耗了氧氣，但又生成了氣體，裝置內氣體壓強保持不變．

Answer 1

分析 【猜想與假設1】根據(jù)影響燃燒的劇烈程度的因素來分析；
【猜想與假設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；
【得出結論】根據(jù)反應前后氧氣含量的數(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1】可能與蠟燭燭心棉線的長短有關，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；
【得出結論】反應前，裝置內空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21%，蠟燭熄滅后，瓶內氧氣的含量為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反應開始時，物質燃燒放出大量的熱，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；由于碳與氧氣反應生成二氧化碳，雖然都消耗了氧氣，但又生成了氣體，裝置內氣體壓強保持不變．
答案：
【猜想與假設1】蠟燭燭心棉線長短不同；
【猜想與假設2】②裝置漏氣；③沒有冷卻至室溫；
【得出結論】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�。挥捎谔寂c氧氣反應生成二氧化碳，雖然都消耗了氧氣，但又生成了氣體，裝置內氣體壓強保持不變．

點評 解這類題目，主要是根據(jù)實驗現(xiàn)象總結實驗結論，根據(jù)結論得出的物質性質，屬基礎性知識考查題．