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【题目】某化学兴趣小组在实验室做探究实验。如图所示,他们将一只烧杯罩在两支燃着的高低不同的蜡烛上,发现总是高的蜡烛先灭,他们进行了探究。

(查询资料)1.空气的成份按体积计算,大约是:氮气78%,氧气21%,二氧化碳0.03%。2.石灰水能使无色酚酞变红色,碳酸钙不能使无色酚酞变红色。

(提出问题)为什么高的蜡烛先灭?

(猜想假设)猜想1:高的先灭是因为_____。

猜想2:高的先灭是因为上部的氧气被消耗。

(实验验证一)为了验证猜想1是否正确,小明同学进行了如下实验。

步骤

现象

结论

将浸有澄清石灰水的滤纸分别放在烧杯的顶部和底部,在滤纸上滴加酚酞,变色后,用烧杯罩住点燃的高低蜡烛,观察高低滤纸褪色顺序(如图)

上面的酚酞溶液先褪色,下面的后褪色

烧杯上层二氧化碳浓度较高,高蜡烛先熄灭与二氧化碳浓度过高有关。涉及到的化学方程式:_____

小红却对小明的结论表示怀疑,她收集一瓶80%二氧化碳与20%氧气的混合气体,小红将燃着的蜡烛伸入收集的混合气体中,发现_____,从而证明小明的结论不正确。

(实验验证二)为了验证猜想2,小红利用手持技术实验,用氧气、二氧化碳传感器在测量烧杯内两支蜡烛从点燃到全部熄灭后,杯内氧气和二氧化碳的浓度变化,剩余氧气浓度15.65%,二氧化碳浓度1.898%。二氧化碳浓度增大不多,而氧气浓度明显下降。燃烧前后氧气浓度变化如图所示。

(实验结论)_____。

(反思评价)根据图中曲线(装置内氧气浓度)变化分析,在_____(填“A、B、C、D”)点时蜡烛全部熄灭;请解释曲线AB段、BC段、CD段变化原因。

AB段_____;BC段_____;CD段_____。

【答案】蜡烛燃烧产生热的二氧化碳气体,密度小聚集在上面 蜡烛持续燃烧一段时间 蜡烛熄灭是由氧气含量低导致的 D 蜡烛燃烧,导致上面氧气含量降低至上面蜡烛熄灭 上面气体冷却,密度增大而下降,下面含氧量高的气体上升 下面蜡烛持续燃烧导致装置内氧气含量逐渐下降,至下面蜡烛熄灭

【解析】

探究将一只烧杯罩在两支燃着的高低不同的蜡烛上,高的蜡烛先灭的原因。

提出问题:为什么高的蜡烛先灭?

猜想假设:

猜想1:高的先灭是因为蜡烛燃烧产生热的二氧化碳气体,密度小聚集在上面,高处的二氧化碳浓度较高。

猜想2:高的先灭是因为上部的氧气被消耗。

实验验证一,小明同学的实验:

步骤:将浸有澄清石灰水的滤纸分别放在烧杯的顶部和底部,在滤纸上滴加酚酞,变色后,用烧杯罩住点燃的高低蜡烛,观察高低滤纸褪色顺序

现象:上面的酚酞溶液先褪色,下面的后褪色

结论:烧杯上层二氧化碳浓度较高,高蜡烛先熄灭与二氧化碳浓度过高有关。该实验过程中二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,氢氧化钙消耗,溶液不再呈碱性,红色试纸变成无色。反应的化学方程式为。

小红却对小明的结论表示怀疑,她收集一瓶80%二氧化碳与20%氧气的混合气体,小红将燃着的蜡烛伸入收集的混合气体中,发现蜡烛持续燃烧一段时间,从而证明小明的结论不正确。

实验验证二:

根据题干中小红同学的实验设计和实验数据的记录进行分析,则有:

实验结论:蜡烛熄灭是由氧气含量低导致的。

反思评价:

根据图中曲线(装置内氧气浓度)变化分析,在D点时蜡烛全部熄灭;

图中曲线AB段、BC段、CD段变化原因分别为:

AB段:蜡烛燃烧,导致上面氧气含量降低至上面蜡烛熄灭;

BC段:上面气体冷却,密度增大而下降,下面含氧量高的气体上升;

CD段:下面蜡烛持续燃烧导致装置内氧气含量逐渐下降,至下面蜡烛熄灭。

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