Question

某校化学兴趣小组同学将一只烧杯罩在2支高低不同的燃着的蜡烛上（如图1所示），发现总是高的蜡烛先熄灭。请你同他们一起进行探究。

（提出问题）为什么高的蜡烛先熄灭？

（猜想假设）猜想1：高的蜡烛先灭是因为上部的二氧化碳浓度高；猜想2：高的蜡烛先灭是因为上部的氧气先被消耗。

（实验探究1）为了验证猜想1是否成立，冰冰同学进行了如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
将浸有澄清石灰水的滤纸条分别放在烧杯的顶部和底部，在滤纸条上滴加酚酞，变色后，用烧杯罩住点燃的高低蜡烛，观察高低滤纸条褪色顺序（实验装置如图甲所示）	_________	猜想1成立，该实验涉及的反应的化学方程式为_________

明明对冰冰的结论表示怀疑，他用图乙装置收集一瓶80%二氧化碳和20%氧气的混合气体，然后将燃着的蜡烛伸入收集的混合气体瓶中，发现_________，从而证明冰冰的结论不正确。

（实验探究2）明明为了验证猜想2，他利用手持技术实验，用O₂、CO₂传感器在烧杯顶部测量杯内两支蜡烛从点燃到全部熄灭后，杯内O₂和CO₂的浓度变化，如图丙所示，图中______（填“上方”或“下方”）的曲线表示CO₂浓度的变化。反应后剩余氧气浓度为15.65%，二氧化碳浓度为1.898%，氧气浓度明显下降，二氧化碳浓度却增大不多。

（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

上层滤纸条先褪色，下层滤纸条后褪色 Ca(OH)2+CO2 =CaCO3↓+H2O 蜡烛在瓶上部剧烈燃烧，在瓶下部很快熄灭 下方 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。（其他合理答案均给分）

【解析】

[实验探究1]根据实验结论，可推测出实验现象

实验步骤

实验现象

实验结论

将浸有澄清石灰水的滤纸条分别放在烧杯的顶部和底部，在滤纸条上滴加酚酞，变色后，用烧杯罩住点燃的高低蜡烛，观察高低滤纸条褪色顺序（实验装置如图甲所示）

上层滤纸条先褪色，下层滤纸条后褪色

猜想1成立，该实验涉及的反应的化学方程式为Ca(OH)2+CO2 =CaCO3↓+H2O

若冰冰的结论不正确，那么将燃着的蜡烛伸入收集的混合气体瓶中，会观察到蜡烛在瓶上部剧烈燃烧，在瓶下部很快熄灭。

[实验探究2]由于蜡烛燃烧会消耗氧气，生成二氧化碳，杯内CO2的浓度变化应先为变大趋势，则下方的曲线表示CO2浓度的变化。

[实验结论] 猜想2成立。

[反思评价]在D点时蜡烛全部熄灭，其原因是：

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。