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11.《蜡烛的化学史》是英国科学家法拉第所著的传世科普经典,化学兴趣小组的同学们沿着大师的足迹,结合“蜡烛的燃烧”探究相关化学问题:
探究活动一 应用蜡烛燃烧探究空气的组成
在盛有澄清石灰水的水槽中固定一支小蜡烛,将其点燃后,用一支玻璃管(一端对口)迅速倒扣在燃着的蜡烛上(如图Ⅲ),请完成以下实验报告:
实验现象解释初步结论
(1)蜡烛逐渐熄灭,玻璃管内澄清石灰水变浑浊石灰水变浑浊的化学方程式Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O空气的组成不是单一的,原玻璃管内氧气的体积等于玻璃管内气体减小的体积
(2)玻璃管内的液面逐渐上升一段距离现象的文字说明由于玻璃罩内的氧气被消耗,产生的二氧化碳溶于水,使玻璃罩内的压强变小,在外界大气压的作用下液面升高

【实验反思】兴趣小组为了进一步验证以上“初步结论”中“原玻璃管内氧气的体积等于玻璃管内气体减小的体积”是否准确,做了以下补充实验:蜡烛(足量)在密闭装置内(如图Ⅳ)燃烧至熄灭,用仪器测出这一过程中瓶内氧气含量的变化(如图Ⅴ),如图Ⅴ中可获得蜡烛燃烧过程与氧气含量变化的关系氧气的浓度低于一定值时,蜡烛无法燃烧
结合这一补充实验,分析以上“初步结论”中“原玻璃管内氧气的体积等于玻璃管内气体减小的体积”是否准确,并说明理由蜡烛燃烧生成二氧化碳和水,瓶内不会只剩下二氧化碳,而且还有氧气等气体
探究活动二 探究蜡烛在一定体积空气中燃烧时间的影响因素
【猜想与假设】在蜡烛足量的情况下,蜡烛在一定体积空气中燃烧,影响其燃烧时间长短的因素可能有:蜡烛的粗细、蜡烛的高度,蜡烛的质地…
【设计实验】设计一个实验探究:在一定体积空气中,影响蜡烛燃烧时间长短的一种因素(可以是以上因素,也可以是自己提出的因素),要求:设计主要的实验过程,体现所需测定的实验数据或所需观察的实验现象.
(3)您想探究的一种影响因素氧气的浓度
(4)实验设计的内容(实验用品自选)将两根同样的长度的蜡烛同时分别在空气和在纯氧气(氧气量充足)中燃烧,记录燃烧同样长度的蜡烛时所用的时间,氧气的浓度越高蜡烛燃烧所用的时间越短.

分析 (1)根据二氧化碳的性质:一般情况下,不燃烧也不支持燃烧;二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊等解答;
(2)根据玻璃罩内的氧气被消耗,产生的二氧化碳溶于水,使玻璃罩内的压强变小解答;
【实验反思】根据已有的知识结合图示进行分析,反应前氧气的体积分数是19.56%,当氧气的体积分数达到15.96%时,蜡烛熄灭,说明开始时瓶内含有其他气体,氧气的浓度低于一定值时,蜡烛无法燃烧解答;
【设计实验】
运用探究实验的思路:提出问题、做出猜想或假设、设计实验验证猜想或假设、进行实验、得出结论的基本步骤再结合影响燃烧现象的因素:氧气的浓度、可燃物的状态等解答.

解答 解:蜡烛燃烧后有水和二氧化碳生成,二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊,由于玻璃罩内的氧气被消耗,产生的二氧化碳溶于水,使玻璃罩内的压强变小,在外界大气压的作用下液面升高;该反应的化学方程式是Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O.
【实验反思】反应前氧气的体积分数是19.56%,说明蜡烛燃烧前装置内不只有氧气,当氧气的体积分数达到15.96%时,蜡烛熄灭,说明氧气的浓度低于一定值时,蜡烛无法燃烧;蜡烛燃烧生成二氧化碳和水,瓶内不会只剩下二氧化碳,而且还有氧气等气体.
【设计实验】
影响燃烧现象的因素包括可燃物的性质、与氧气的接触面积、氧气的浓度等等,再结合探究实验的基本步骤:做出猜想或假设、设计实验、进行实验、得出结论这些基本步骤进行探究.选择可能的一个因素进行探究,故(3)探究的一种影响因素氧气的浓度;
(4)将两根同样的长度的蜡烛同时分别在空气和在纯氧气(氧气量充足)中燃烧,记录燃烧同样长度的蜡烛时所用的时间,氧气的浓度越高蜡烛燃烧所用的时间越短.
答案:

实验现象解释初步结论
(1)蜡烛逐渐熄灭,玻璃管内澄清石灰水变浑浊石灰水变浑浊的化学方程式 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O空气的组成不是单一的,原玻璃管内氧气的体积等于玻璃管内气体减小的体积
(2)玻璃管内的液面逐渐上升一段距离现象的文字说明 由于玻璃罩内的氧气被消耗,产生的二氧化碳溶于水,使玻璃罩内的压强变小,在外界大气压的作用下液面升高
氧气的浓度低于一定值时,蜡烛无法燃烧   蜡烛燃烧生成二氧化碳和水,瓶内不会只剩下二氧化碳,而且还有氧气等气体
(3)氧气的浓度
(4)将两根同样的长度的蜡烛同时分别在空气和在纯氧气(氧气量充足)中燃烧,记录燃烧同样长度的蜡烛时所用的时间,氧气的浓度越高蜡烛燃烧所用的时间越短.

点评 熟练掌握蜡烛燃烧实验的相关知识及对白烟的认识,并能设计实验进行验证,从而学会探究问题的一般方法,解答时要细心考虑.

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