Question

甲、乙小组按图1所示实验探究蜡烛的燃烧产物，获得了不同的实验现象．

甲组：烧杯内壁有无色液滴     乙组：烧杯内壁有无色液滴，烧杯底部附着有黑色固体
【提出问题】同学们查阅教材实验，得知无色液滴是水，但黑色固体是什么呢？
【猜想】同学们猜想黑色固体的主要成分是碳，其依据是

 

．
【实验验证】利用图2所示装置，甲、乙小组的同学分别设计了以下方案进行验证．

	实验操作	实验现象
甲组	取少量该黑色固体于a中，通入空气，点燃酒精灯加热．	黑色固体燃烧，   ， b中溶液变浑浊．
乙组	取少量该黑色固体于a中，通入   ，点燃酒精灯加热．	黑色固体剧烈燃烧，发出白光，b中溶液变浑浊．

【分析与结论】
（1）实验结束时，停止通入气体，后续实验操作顺序应是（填字母序号）

 

．      
A．熄灭酒精灯，停止加热  B．将试管b移走
（2）b中的实验现象说明黑色固体燃烧生成了

 

，由此可推断猜想正确，理由是

 

．
b中变浑浊的反应符号表达式为

 

．
【反思】
（1）进一步实验发现，罩在火焰上方的烧杯位置越低，产生黑色固体越多．
【查阅资料可知】
蜡烛+氧气（足量）→二氧化碳+水；蜡烛+氧气（少量）→一氧化碳+水；…
由此推测乙组实验产生黑色固体的原因是

 

．
（2）甲、乙小组最终证明了蜡烛中一定含有

 

（填字母序号）．
A．碳、氢和氧三种元素       B．碳和氧两种元素      C．碳和氢两种元素
（3）等分子数的CO与CO₂中碳元素质量比为

 

，等质量的CO与CO₂分子数比为

 

．
（4）图3可以制取、收集O₂、CO₂：（注意活塞K₁、K₂的使用）：
①验证CO₂的操作：关闭

 

打开

 

，C中放

 

，D的作用是

 

；
②用Ⅱ图收集O₂的操作是

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,蜡烛燃烧实验,二氧化碳的检验和验满,质量守恒定律及其应用,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：【猜想】根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变解答；
【实验验证]根据碳为黑色固体，在空气和氧气中燃烧的现象解答；
【分析与结论】
（1）根据实验操作注意事项解答；
（2）根据二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊解答；
【反思】
（1）根据物质燃烧的条件解答；
（2）根据量守恒定律解答；
（3）1个一氧化碳分子中含有1个碳原子，1个二氧化碳分子中含有1个碳原子，则分子数相等的CO和CO₂中所含碳原子的个数相等，据此进行分析判断．设CO和CO₂的质量均为mg，然后根据：化合物中某元素的质量=化合物的质量×化合物中该元素的质量分数，分别算出CO和CO₂中碳元素的质量，两者相比即可得出结果．
（4）根据CO₂和H₂O发生化学反应生成碳酸，具有酸性，能使试纸变色，所以可以通过CO₂和H₂O发生化学反应使试纸变色，来验证二氧化碳的存在．根据排水法收集气体的方法及氧气的密度比水小分析解答用Ⅱ图收集O₂的操作，即先将II中盛满水，关闭K₁，打开K₂，排出原先装置中的空气；稍过一段时间，再关闭K₂，打开K₁，就可以收集到氧气了．．

解答：解：
【猜想】根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，猜想黑色固体的主要成分是碳；
【实验验证】碳为黑色固体，通入空气，点燃酒精灯加热，黑色固体燃烧，发出红光，b中溶液变浑浊．
取少量该黑色固体于a中，通入氧气，点燃酒精灯加热，黑色固体剧烈燃烧，发出白光，b中溶液变浑浊．
【分析与结论】
（1）实验结束时，停止通入气体，后续实验操作顺序应是将试管b移走，再熄灭酒精灯，停止加热；
（2）b中溶液变浑浊，说明有二氧化碳生成，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，二氧化碳中的碳元素一定来源于黑色固体，故黑色固体为碳；b中变浑浊的反应符号表达式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
【反思】
（1）烧杯位置使氧气的量减少，氧气的量烧到一定程度时，蜡烛和氧气反应生成黑色固体碳；
（2）根据量守恒定律，反应前后元素的质量不变，有水和二氧化碳生成，说明蜡烛中一定含有碳和氢两种元素；
（3）1个一氧化碳分子中含有1个碳原子，1个二氧化碳分子中含有1个碳原子，则分子数相等的CO和CO₂中所含碳原子的个数相等，则分子数相等的CO和CO₂中，碳元素的质量相等，故碳元素的质量比为1：1；设CO和CO₂的质量均为mg，CO和CO₂所含碳元素的质量比为：（mg×

碳原子的相对原子质量×碳原子的原子数

一氧化碳的相对分子质量

×100%）：（mg×

碳原子的相对原子质量×碳原子的原子数

二氧化碳的相对分子质量

×100%）=

12

28

：

12

44

=44：28=11：7；
（4）①验证CO₂和H₂O发生化学反应，因为CO₂和H₂O发生化学反应生成碳酸，具有酸性，能使蓝色石蕊试纸变红色，所以可以通过蓝色石蕊试纸变红色验证CO₂的存在，验证CO₂的操作：关闭K₁，打开K₂，C中放湿润的蓝色石蕊试纸，D的作用是盛放气体干燥剂干燥二氧化碳气体．②用Ⅱ图收集O₂的操作是：先将II中盛满水，关闭K₁，打开K₂，排出原先装置中的空气；稍过一段时间，再关闭K₂，打开K₁，就可以收集到氧气了．
．
故答案为：[猜想]根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，又因为碳为黑色固体；
[实验验证]发出红光；氧气；
[分析与结论]（1）B、A；
（2）二氧化碳；
化学反应前后元素种类不变，二氧化碳的碳元素一定来自黑色固体；
[反思]（1）烧杯位置降低使氧气的量减少，氧气的量少到一定程度时蜡烛和氧气反应产生黑色固体碳；
（2）C；
（3）1：1；11：7；
（4）①K₁；K₂；湿润的蓝色石蕊试纸；盛放气体干燥剂干燥二氧化碳气体．②先将II中盛满水，关闭K₁，打开K₂，排出原先装置中的空气；稍过一段时间，再关闭K₂，打开K₁．

点评：此题是对蜡烛燃烧实验的考查，要求学生能根据实验现象推出结论，也能根据实验结论设计实验步骤，并明确科学探究的一般过程．