Question

20．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)蠟燭的燃燒和空氣中氧氣含量的測(cè)定進(jìn)行了一系列的探究，請(qǐng)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(zhǎng)短不同．
【發(fā)現(xiàn)問題2】同學(xué)們用蠟燭代替紅磷測(cè)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(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(cè)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%．
【拓展探究】
（1）某同學(xué)用氧氣傳感器定量測(cè)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(qǐng)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(duì)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．
（2）圖3所示裝置可用于測(cè)定空氣中氧氣的含量，其中與集氣瓶相連的壓強(qiáng)傳感器等電子設(shè)備能將集氣瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)精確地記錄并保持下來．圖4、圖5是用該裝置測(cè)得的紅磷和木炭分別在集氣瓶中燃燒的壓強(qiáng)-時(shí)間關(guān)系圖（該裝置氣密性好，p₀是集氣瓶?jī)?nèi)初始?xì)鈮海琾和p′分別是反應(yīng)結(jié)束后恢復(fù)到室溫時(shí)集氣瓶?jī)?nèi)的氣壓）
①反應(yīng)開始時(shí)集氣瓶中壓強(qiáng)瞬間變大的原因是：燃燒放熱，壓強(qiáng)增大．
②p=0.79p₀，p′=p₀，請(qǐng)解釋這一現(xiàn)象的原因：紅磷燃燒消耗氧氣，壓強(qiáng)減�。挥捎谔寂c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(qiáng)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(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；
【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(qiáng)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(zhǎng)短有關(guān)，棉線越長(zhǎng)，與空氣的接觸面越大，燃燒也越旺盛，故填：蠟燭燭心棉線長(zhǎng)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?jī)?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；
【拓展探究】
（1）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；
（2）①反應(yīng)開始時(shí)，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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)保持不變．
答案：
【猜想與假設(shè)1】蠟燭燭心棉線長(zhǎng)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(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．
（2）①燃燒放熱，壓強(qiáng)增大；②紅磷燃燒消耗氧氣，壓強(qiáng)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(qiáng)保持不變．

點(diǎn)評(píng) 解這類題目，主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)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(shí)考查題．