Question

【題目】某研究性學習小組在”利用燃碳法測定空氣中氧氣的體積分數”的實驗時(如圖)，發現個現象：用氫氧化鈉溶液吸收生成的二氧化碳后，進入氧氣瓶中水的體積分數仍然小于1/5。

（提出問題）是什么原因導致測量不準確呢？

（猜想與假設）他們分別作了如下猜想：

甲同學：可能是木炭取的量過少；

乙同學：可能是木炭燃燒沒有消耗完集氣瓶中的氧氣。

（探究一）

小組同學發現實驗結束后，燃燒匙中還有殘留的黑色固體，都認為_____同學的猜想不合理。

（查閱資料）木炭、棉花和蠟燭在密閉容器內燃燒停止后，殘留氧氣的體積分數分別高達14.0%，8.0%和16.0%

（進行實驗）乙同學又利用上述裝置設計了如下實驗，請你填寫下表：

實驗步驟	實驗現象	實驗討論
①將足量木炭點燃，迅速插入集氣瓶中	_____	木炭燃燒沒有消耗完集氣瓶中的氧氣
②待裝置冷卻后，將燃著的________(填“棉花”或蠟燭)再伸入集氣瓶中	_____

（實驗反思）小明從木炭燃燒產物的角度猜想還可能是生成了_____導致測量結果小于1/5；于是用注射器抽取集氣瓶內的氣體做了圖2所示的實驗，當觀察到澄清石灰水變渾濁，可證明小明的猜想成立，則該現象涉及的化學方程式為_____，該實驗中沒有觀察到氧化銅粉末變紅的原因可能是_____

（拓展遷移）若要測量“水上步行球”內空氣中二氧化碳的體積含量，利用圖3裝置，若集氣瓶中收集的“水上步行球”內空氣樣品的體積為500mL，加入足量的氫氧化鈉溶液充分振蕩后，打開止水夾后量筒中的水流入集氣瓶中5mL，則球內空氣中CO2的體積含量是_____

Answer 1

【答案】甲木炭燃燒時發出紅光，燃耗不劇烈棉花棉花繼續燃燒一氧化碳CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO+CuOCu+CO2CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O剩余的黑色氧化銅多，銅太少1%

【解析】

(1)木炭的顏色為黑色，而燃燒匙中還有殘留的黑色固體，說明木炭有剩余，故甲同學猜想錯誤；(2) 木炭在空氣中燃燒，發出紅光，燃燒不劇烈；(3)根據題目中查閱資料可知，木炭、棉花和蠟燭在密閉容器內燃燒停止后，殘留氧氣的體積分數分別高達14.0%，8.0%和16.0%，故木炭燃燒完以后，殘留氧氣體積分數為14.0%，即使剩余氧氣，氧氣體積分數也無法使蠟燭燃燒，影響實驗結論，因此選擇棉花；(4)根據表格中的實驗結論可知，只有棉花繼續燃燒，才能得出木炭燃燒沒有消耗完集氣瓶中的氧氣的結論，故填棉花繼續燃燒；(5)木炭完全燃燒生成二氧化碳，不完全燃燒時生成一氧化碳，故填一氧化碳；(6) 盛有氫氧化鈉溶液的試管中的化學反應方程式為CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；盛有灼熱氧化銅的玻璃管中化學反應方程式為 CO+CuOCu+CO2；盛有澄清石灰水試管中的化學反應方程式為CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；(7)氧化銅為黑色固體，銅為紅色固體，反應后觀察不到紅色固體出現，原因可能是生成物的量不夠，不易觀察，故填剩余的黑色氧化銅多，生成的銅太少；(8) 打開止水夾后量筒中的水流入集氣瓶中5mL，水的體積即為二氧化碳的體積，計算可得球內空氣中CO2的體積含量是1%。