Question

9．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(jìn)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(diǎn)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)蠟燭很快熄滅，回流到集氣瓶中的水遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】將蠟燭點(diǎn)燃后用氧氣傳感器定量測定瓶中的氧氣含量．?dāng)?shù)據(jù)如圖1．

【得出結(jié)論】此實(shí)驗(yàn)中空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)降低了5.18%．
【深入探究】
蠟燭燃燒產(chǎn)生的CO₂可能是影響蠟燭熄滅的主要原因．請你設(shè)計(jì)方案除去集氣瓶中蠟燭燃燒生成的CO₂．在實(shí)驗(yàn)前，瓶內(nèi)加入少量的濃氫氧化鈉溶液，燃燒后振蕩集氣瓶；方案中化學(xué)方程式：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
【拓展研究】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(shí)氧氣的含量變化，如圖2，在110秒時(shí)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(jìn)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(dāng)裝置的氧氣含量低到8.85%時(shí)，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；．

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(shí)驗(yàn)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；
【深入探究】
（1）根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)以及反應(yīng)過程來分析解答；
（2）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．
磷與氧氣在點(diǎn)燃的條件下反應(yīng)生成五氧化二磷．

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(jìn)入的水的體積遠(yuǎn)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?jǐn)?shù)約為21%，蠟燭熄滅后，瓶內(nèi)氧氣的含量為15.82%，此實(shí)驗(yàn)中空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)降低了：21%-15.82%=5.18%；故填：5.18；
【深入探究】
（1）二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，故填：在實(shí)驗(yàn)前，瓶內(nèi)加入少量的濃氫氧化鈉溶液；2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（2）在110秒時(shí)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(jìn)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(jìn)入裝置；
當(dāng)裝置的氧氣含量低到8.85%時(shí)，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；故填：當(dāng)裝置的氧氣含量低到8.85%時(shí)，紅磷就不能繼續(xù)燃燒而熄滅；
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；
【深入探究】在實(shí)驗(yàn)前，瓶內(nèi)加入少量的濃氫氧化鈉溶液，燃燒后振蕩集氣瓶；2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
【拓展研究】紅磷燃燒放出熱量使得氧氣體積膨脹；裝置漏氣，空氣進(jìn)入裝置；
當(dāng)裝置的氧氣含量低到8.85%時(shí)，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；

點(diǎn)評 本題主要考查用蠟燭、紅磷測定空氣組成的實(shí)驗(yàn)原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項(xiàng)，難度稍大．