Question

某化学兴趣小组在实验室做课外探究实验。如图所示，他们将一只烧杯罩在2支燃着的高低不同的蜡烛上，发现总是高的蜡烛先熄灭，请你随他们一起探究。

[提出问题]为什么高的蜡烛先熄灭?

[猜想假设]猜想1:__________________。

猜想2:上部的氧气被消耗。

[实验验证1]为了验证猜想1是否正确，小明同学进行了如下实验:

步骤	现象	结论
将浸有澄清石灰水的滤纸分别放在烧杯的顶部和底部，在滤纸上滴加酚酞溶液，变色后，用烧杯罩住点燃的高低蜡烛，观察高低滤纸褪色顺序。	____________________	烧杯上层二氧化碳浓度较高，高蜡烛先熄灭与二氧化碳浓度过高有关。涉及到的化学方程式是______________

[实验分析]小红对小明的结论表示怀疑，她用如图1装置收集一瓶80%二氧化碳与20%氧气的混合气体，最右边的仪器名称是____________；将燃着的短蜡烛自上而下缓慢伸入收集的混合气体瓶中，发现____________，从而证明小明的结论不正确。

[实验验证2]为了验证猜想2，小红利用手持技术实验，用氧气、二氧化碳传感器在烧杯顶部测量烧杯内两支蜡烛从点燃到全部熄灭后，烧杯内氧气和二氧化碳的浓度变化，如图2所示。剩余氧气浓度15. 65%，二氧化碳浓度1. 898%。二氧化碳浓度增大不多，而氧气浓度明显下降。

[实验结论]____________________________________________。

[反思评价]根据图2中上面一条曲线(装置内氧气浓度)变化分析，在__________(填 “A”“B”“C”或“D” )点时蜡烛全部熄灭；请解释曲线AB段、BC段、CD段变化的原因。

AB段:_______________________________。

BC段:_______________________________。

CD段:_______________________________。

Answer

上层的二氧化碳浓度高 上层滤纸先褪色 量筒 蜡烛在装置上部剧烈燃烧，在下部很快熄灭 猜想2成立 D 上部蜡烛燃烧导致氧气浓度越来越低，到B点时刚好浓度不足，上部蜡烛熄灭 二氧化碳密度比空气大，上部二氧化碳逐渐下沉，再加上下部蜡烛燃烧生成新的二氧化碳，把氧气挤到上部，所以氧气浓度越来越大，直到C点，下部氧气全部赶到上部，此时氧气浓度达到阶段最大 下部蜡烛不断燃烧，不断消耗上部氧气，所以氧气浓度越来越低，直到D点氧气浓度不足以支持蜡烛燃烧，蜡烛熄灭

【解析】

[猜想假设]

上层蜡烛熄灭，原因可能是没有与氧气接触，所以猜想1: 上层的二氧化碳浓度高。

[实验验证1]

将浸有澄清石灰水的滤纸分别放在烧杯的顶部和底部，在滤纸上滴加酚酞溶液，变色后，用烧杯罩住点燃的高低蜡烛，观察到上层滤纸先褪色，说明烧杯上层二氧化碳浓度较高，高蜡烛先熄灭与二氧化碳浓度过高有关。涉及到的化学方程式是。

[实验分析]

用如图1装置收集一瓶80%二氧化碳与20%氧气的混合气体，最右边的仪器名称是量筒；将燃着的短蜡烛自上而下缓慢伸入收集的混合气体瓶中，发现蜡烛在装置上部剧烈燃烧，在下部很快熄灭，从而证明小明的结论不正确。

[实验结论]

由手持技术实验数据分析，烧杯顶部二氧化碳浓度增大不多，而氧气浓度明显下降。原因是氧气被消耗，所以得出结论猜想2成立。

[反思评价]

蜡烛燃烧消耗氧气，产生二氧化碳，氧气的浓度不断改变，蜡烛全部熄灭，反应停止，氧气和二氧化碳浓度趋向平稳，故选D。

曲线AB段、BC段、CD段变化的原因分别是：

AB段:上部蜡烛燃烧导致氧气浓度越来越低，到B点时刚好浓度不足，上部蜡烛熄灭。

BC段:二氧化碳密度比空气大，上部二氧化碳逐渐下沉，再加上下部蜡烛燃烧生成新的二氧化碳，把氧气挤到上部，所以氧气浓度越来越大，直到C点，下部氧气全部赶到上部，此时氧气浓度达到阶段最大。

CD段: 下部蜡烛不断燃烧，不断消耗上部氧气，所以氧气浓度越来越低，直到D点氧气浓度不足以支持蜡烛燃烧，蜡烛熄灭。