Question

11．《蠟燭的化學史》是英國科學家法拉第所著的傳世科普經(jīng)典，化學興趣小組的同學們沿著大師的足跡，結(jié)合“蠟燭的燃燒”探究相關(guān)化學問題：
探究活動一 應用蠟燭燃燒探究空氣的組成
在盛有澄清石灰水的水槽中固定一支小蠟燭，將其點燃后，用一支玻璃管（一端對口）迅速倒扣在燃著的蠟燭上（如圖Ⅲ），請完成以下實驗報告：

實驗現(xiàn)象	解釋	初步結(jié)論
（1）蠟燭逐漸熄滅，玻璃管內(nèi)澄清石灰水變渾濁	石灰水變渾濁的化學方程式Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O	空氣的組成不是單一的，原玻璃管內(nèi)氧氣的體積等于玻璃管內(nèi)氣體減小的體積
（2）玻璃管內(nèi)的液面逐漸上升一段距離	現(xiàn)象的文字說明由于玻璃罩內(nèi)的氧氣被消耗，產(chǎn)生的二氧化碳溶于水，使玻璃罩內(nèi)的壓強變小，在外界大氣壓的作用下液面升高

【實驗反思】興趣小組為了進一步驗證以上“初步結(jié)論”中“原玻璃管內(nèi)氧氣的體積等于玻璃管內(nèi)氣體減小的體積”是否準確，做了以下補充實驗：蠟燭（足量）在密閉裝置內(nèi)（如圖Ⅳ）燃燒至熄滅，用儀器測出這一過程中瓶內(nèi)氧氣含量的變化（如圖Ⅴ），如圖Ⅴ中可獲得蠟燭燃燒過程與氧氣含量變化的關(guān)系氧氣的濃度低于一定值時，蠟燭無法燃燒
結(jié)合這一補充實驗，分析以上“初步結(jié)論”中“原玻璃管內(nèi)氧氣的體積等于玻璃管內(nèi)氣體減小的體積”是否準確，并說明理由蠟燭燃燒生成二氧化碳和水，瓶內(nèi)不會只剩下二氧化碳，而且還有氧氣等氣體
探究活動二 探究蠟燭在一定體積空氣中燃燒時間的影響因素
【猜想與假設(shè)】在蠟燭足量的情況下，蠟燭在一定體積空氣中燃燒，影響其燃燒時間長短的因素可能有：蠟燭的粗細、蠟燭的高度，蠟燭的質(zhì)地…
【設(shè)計實驗】設(shè)計一個實驗探究：在一定體積空氣中，影響蠟燭燃燒時間長短的一種因素（可以是以上因素，也可以是自己提出的因素），要求：設(shè)計主要的實驗過程，體現(xiàn)所需測定的實驗數(shù)據(jù)或所需觀察的實驗現(xiàn)象．
（3）您想探究的一種影響因素氧氣的濃度
（4）實驗設(shè)計的內(nèi)容（實驗用品自選）將兩根同樣的長度的蠟燭同時分別在空氣和在純氧氣（氧氣量充足）中燃燒，記錄燃燒同樣長度的蠟燭時所用的時間，氧氣的濃度越高蠟燭燃燒所用的時間越短．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)：一般情況下，不燃燒也不支持燃燒；二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁等解答；
（2）根據(jù)玻璃罩內(nèi)的氧氣被消耗，產(chǎn)生的二氧化碳溶于水，使玻璃罩內(nèi)的壓強變小解答；
【實驗反思】根據(jù)已有的知識結(jié)合圖示進行分析，反應前氧氣的體積分數(shù)是19.56%，當氧氣的體積分數(shù)達到15.96%時，蠟燭熄滅，說明開始時瓶內(nèi)含有其他氣體，氧氣的濃度低于一定值時，蠟燭無法燃燒解答；
【設(shè)計實驗】
運用探究實驗的思路：提出問題、做出猜想或假設(shè)、設(shè)計實驗驗證猜想或假設(shè)、進行實驗、得出結(jié)論的基本步驟再結(jié)合影響燃燒現(xiàn)象的因素：氧氣的濃度、可燃物的狀態(tài)等解答．

解答 解：蠟燭燃燒后有水和二氧化碳生成，二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁，由于玻璃罩內(nèi)的氧氣被消耗，產(chǎn)生的二氧化碳溶于水，使玻璃罩內(nèi)的壓強變小，在外界大氣壓的作用下液面升高；該反應的化學方程式是Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
【實驗反思】反應前氧氣的體積分數(shù)是19.56%，說明蠟燭燃燒前裝置內(nèi)不只有氧氣，當氧氣的體積分數(shù)達到15.96%時，蠟燭熄滅，說明氧氣的濃度低于一定值時，蠟燭無法燃燒；蠟燭燃燒生成二氧化碳和水，瓶內(nèi)不會只剩下二氧化碳，而且還有氧氣等氣體．
【設(shè)計實驗】
影響燃燒現(xiàn)象的因素包括可燃物的性質(zhì)、與氧氣的接觸面積、氧氣的濃度等等，再結(jié)合探究實驗的基本步驟：做出猜想或假設(shè)、設(shè)計實驗、進行實驗、得出結(jié)論這些基本步驟進行探究．選擇可能的一個因素進行探究，故（3）探究的一種影響因素氧氣的濃度；
（4）將兩根同樣的長度的蠟燭同時分別在空氣和在純氧氣（氧氣量充足）中燃燒，記錄燃燒同樣長度的蠟燭時所用的時間，氧氣的濃度越高蠟燭燃燒所用的時間越短．
答案：

實驗現(xiàn)象	解釋	初步結(jié)論
（1）蠟燭逐漸熄滅，玻璃管內(nèi)澄清石灰水變渾濁	石灰水變渾濁的化學方程式 Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O	空氣的組成不是單一的，原玻璃管內(nèi)氧氣的體積等于玻璃管內(nèi)氣體減小的體積
（2）玻璃管內(nèi)的液面逐漸上升一段距離	現(xiàn)象的文字說明 由于玻璃罩內(nèi)的氧氣被消耗，產(chǎn)生的二氧化碳溶于水，使玻璃罩內(nèi)的壓強變小，在外界大氣壓的作用下液面升高

氧氣的濃度低于一定值時，蠟燭無法燃燒   蠟燭燃燒生成二氧化碳和水，瓶內(nèi)不會只剩下二氧化碳，而且還有氧氣等氣體
（3）氧氣的濃度
（4）將兩根同樣的長度的蠟燭同時分別在空氣和在純氧氣（氧氣量充足）中燃燒，記錄燃燒同樣長度的蠟燭時所用的時間，氧氣的濃度越高蠟燭燃燒所用的時間越短．

點評 熟練掌握蠟燭燃燒實驗的相關(guān)知識及對白煙的認識，并能設(shè)計實驗進行驗證，從而學會探究問題的一般方法，解答時要細心考慮．