题目内容
在建筑火灾中,高温、有毒有害烟气是危及人员生命安全的第一大敌。建筑火灾的消防教育中常提及“要往低处逃生”,该策略是否合理呢?
研究人员通过蜡烛在亚克力密闭容器中燃烧模拟建筑火灾的场景,实验中蜡烛(含烛台)高度设计及放置位置(见图1)。在亚克力圆筒形容器壁垂直方向开3列小孔用于放置传感器。每列3个小孔,共9个。?是氧气传感器、?是二氧化碳传感器、?是温度传感器(见图2)。
图1蜡烛位置图
图2 传感器放置![]()
本实验实时测量不同高度的蜡 烛同时在封闭容器内燃烧到熄灭的过程中,使用手持技术测量容器内不同高度的氧气含量、二氧化碳浓度、温度的变化,并呈现相应的曲线图像(见下图),为火灾烟流实验提供定量数据支持,进而分析火灾逃生策略的合理性。
O2含量-时间曲线![]()
CO2浓度—时间曲线![]()
温度—时间曲线![]()
依据文章内容回答下列问题。
(1)依据O2含量-时间曲线分析,图像中曲线先快速下降的原因_____。请再从微观角度解释曲线又升高的原因_________ 。
(2)燃烧产生的热烟气和毒气,相同温度下其运动路径与二氧化碳的运动相似,由CO2浓度—时间曲线可知,建筑火灾中,二氧化碳气体和烟气迅速往高处逸散,其原因是________(填序号) 。
A.二氧化碳密度小于空气
B.高处蜡烛燃烧更充分,生成的二氧化碳气体多
C.蜡烛燃烧放热导致了容器内的空气温度上升,随着高温气流上升,二氧化碳气体也往上升。
(3)据图温度—时间曲线分析,在建筑物发生火灾时,建筑内不同高度的温度有何差异________ 。
(4)通过以上分析,可知建筑物火灾时“往低处逃生”________(填“合理”或“不合理”)。
科学探究和证据推理是化学学科的核心素养。化学兴趣小组对“测定空气中氧气的含量”实验进行探究,并基于证据进行推理分析。
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I.用红磷测定空气中氧气的含量
(1)写出红磷在空气中燃烧的化学方程式:___________。
(2)某同学利用图1所示装置进行实验,步骤如下:
①用弹簧夹夹紧胶皮管;
②点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入瓶中并塞紧瓶塞;
③___________;
④观察并记录水面的变化情况。
多次实验发现,集气瓶内水平面上升始终小于1/5。
Ⅱ.用镁条测定空气中氧气的含量
(3)某同学进行图2所示实验时发现,产物中有少许黄色固体。
(提出问题)黄色固体是什么呢?
(查阅资料)①氧化镁为白色固体;
②镁能与空气中的___________反应生成黄色的氮化镁(Mg3N2)固体;
③氮化镁可与水反应生成氨气。
(做出猜想)黄色固体为Mg3N2
(实验过程)进行图4所示实验:取燃烧产物于烧杯B中,加入适量水,然后用大烧杯罩住小烧杯A和B。
(实验结论)观察到的现象是___________,据此可推断燃烧产物中含氮化镁(Mg3N2)。
(反思交流)进行图2所示实验时,在确保规范操作的前提下,该同学所测得的空气中氧气的体积分数___________(填“大于”“小于”或“等于”)1/5。
Ⅲ.用铁粉测定空气中氧气的含量
(4)某同学利用铁生锈的原理,用铁粉测定空气中氧气的含量,实验装置如图3所示。当烧杯中不再有水进入集气瓶时,该同学停止实验。实验开始和结束时所采集的数据如下表:
实验前的体积 | 实验后的体积 | |
集气瓶内空气 | 烧杯内水 | 烧杯内剩余水 |
250mL | 180.0mL | 129.5mL |
①铁生锈的原理是铁与空气中的___________发生反应。
②实验时该同学不是将铁粉堆在瓶底,而是将铁粉撒在浸润了氯化钠溶液的滤纸条上,再将滤纸条贴在集气瓶内壁,其目的是___________。
③该同学所测得的空气中氧气的体积分数为___________(精确到0.1%)。
④与红磷燃烧法相比,用该法测定空气中氧气含量的主要优点是___________。
Ⅳ.拓展应用
(5)取2.4g镁条在足量O2和N2的混合气体中完全燃烧,所得固体质量为a g,则a的取值范围是3.3<a<___________。
小雪同学学习了氧气的相关知识后,对所学知识进行总结,下列四个图象是他总结反映对应实验过程中相关量的变化,其中正确的是( )
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A.一定质量木炭在足量氧气中燃烧 | B.加热一定量的高锰酸钾制取氧气 | C.用相等量的氯酸钾来制取氧气 | D.过氧化氢和二氧化锰制取氧气 |