Question

“爆竹声声除旧岁”说的是古人用燃烧竹节的方法使竹节内的气体膨胀而爆鸣，以庆贺新年来到．正衡中学学习小组对竹节内气体产生了兴趣，对该气体进行如下探究
【查阅资料】光合作用：H₂O+CO₂    

光照

叶绿素

     C₆H₁₂O₆（葡萄糖）+O₂
呼吸作用：C₆H₁₂O₆（葡萄糖）+O₂→H₂O+CO₂
【猜想与假设】根据查阅的资料，同学猜想：竹节内气体与空气相比，

 

含量比空气中含量高，

 

的含量比空气中含量低．
【进行实验】Ⅰ、采集新鲜竹节，在竹节上划一道口子，收集竹节内气体：
把竹节按到水中，用图1所示方法收集，小陆同学观察到收集气体时气体外溢，她在图1置中添加了

 

（填仪器名称），就避免了气体的外溢．请你将该仪器画在图中．
添加该仪器后，小晶同学经过思考要达到实验目的，这个收集方法还存在缺陷，这个缺陷是

 

．
针对该收集方法存在的缺陷，小陆和小晶展开了谈论，最终决定仅用

 

（填一物品名称）就收集到了竹节内的气体．
Ⅱ、验证竹节内气体与空气成分含量的差异：
实验操作：

实验步骤	实验现象
1、把燃着的小木条分别放入两个装有空气和竹节内气体的容积相同的集气瓶中
2、在等体积的竹节内气体和空气中分别滴入相同滴数的同种澄清石灰水

【实验结论】：兴趣小组同学分析了实验现象，肯定了他们对竹节内气体中的两种气体含量的猜想．
测定竹节内气体中氧气的体积分数．
小华同学用如下方案测定如图2选用实际容积为40mL的试管作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与刻度在20mL且润滑性很好的针筒注射器组成如图2的实验装置．假设此实验能够按照小华的设想正常进行，白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，且两个容器间的导管足够粗，保持空气正常流动．请回答下列问题：
（1）连接好装置后，打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明

 

；
（2）实验中先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹．可观察到注射器的活塞最终停留在14mL处，则竹节内气体中氧气的体积分数为

 

；
（3）若按 （2）的设计进行实验，可能遇到问题而造成实验失败甚至发生危险．例如：

 

．
（4）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却．可观察到整个实验过程中注射器活塞的具体运动情况为

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常用气体的收集方法,常见气体的检验与除杂方法

专题：科学探究

分析：【猜想与假设】根据竹节内主要进行呼吸作用分析；
【进行实验】根据避免气体溢出的方法分析；根据二氧化碳的溶解性分析；根据注射器的作用分析．
Ⅱ、验证竹节内气体与空气成分含量的差异：
实验操作：根据二氧化碳的化学性质分析；
【实验结论】（1）根据气密性的检查方法分析；
（2）实验中先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹．可观察到注射器的活塞最终停留在14mL处，则竹节内气体中氧气的体积分数为 0.3根据体积分数的计算方法解答；
（3）根据白磷剧烈燃烧造成的影响分析；．
（4）根据气体的热胀冷缩分析．

解答：解：【猜想与假设】竹节内主要进行呼吸作用，故竹节内的气体与空气相比，二氧化碳含量比空气中含量高，氧气的含量比空气中含量低．
【进行实验】收集气体时气体外溢，可在在图1置中添加一个普通漏斗，就避免了气体的外溢；因为二氧化碳能溶于水，此方法用排水法收集，有一部分二氧化碳溶解于水，减少了二氧化碳的含量；收集竹节内的气体仅用注射器就可以，避免了二氧化碳溶解于水这一缺陷；
Ⅱ、验证竹节内气体与空气成分含量的差异：
实验操作：因为二氧化碳不燃烧不支持燃烧，故装有空气的集气瓶内的小木条正常燃烧；装有竹节内气体的集气瓶中小木条熄灭；
因为二氧化碳能够使澄清的石灰水变浑浊，故滴入竹节内气体的石灰水变浑浊；滴入空气中的石灰水无明显变化；
【实验结论】（1）连接好装置后，打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明 装置不漏气；
（2）实验中先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹．可观察到注射器的活塞最终停留在14mL处，则竹节内气体中氧气的体积分数为：

L-14mL

20mL

×100=30%；
（3）若按 （2）的设计进行实验，可能遇到问题而造成实验失败甚至发生危险．例如：燃烧剧烈试管炸裂、燃烧剧烈，试管内气压增大，橡皮塞弹出．
（4）用酒精灯加热白磷，白磷剧烈燃烧，试管内压强增大，注射器向右运动，待冷却后压强减少注射器活塞向左运动．
故答案为：【猜想与假设】二氧化碳；氧气；
【进行实验】Ⅰ、漏斗；
二氧化碳能溶于水，有一部分二氧化碳溶解于水，减少了二氧化碳的含量；
Ⅱ、验证竹节内气体与空气成分含量的差异：
实验操作：

实验步骤	实验现象
1、把燃着的小木条分别放入两个装有空气和竹节内气体的容积相同的集气瓶中	装有空气的集气瓶内的小木条正常燃烧 装有竹节内气体的集气瓶中小木条熄灭
2、在等体积的竹节内气体和空气中分别滴入相同滴数的同种澄清石灰水	滴入竹节内气体的石灰水变浑浊 滴入空气中的石灰水无明显变化

【实验结论】：（1）装置不漏气；
（2）30%；
（3）燃烧剧烈，试管内气压增大，橡皮塞弹出；
（4）先向右后向左．

点评：本题考查了学生的探究实验设计能力及实验方案的评价能力