17. (22 分)某化学兴趣小组探究燃烧与灭火的原理时,进行如下实验:点燃两支蜡烛,分别在蜡烛上扣上大小一样的烧杯。

(1)实验现象:a 中澄清石灰水,b中内壁出现,说明蜡烛燃烧生成了二氧化碳和水,烧杯中蜡烛一段时间后都熄灭。
第一单元
(2)问题1:蜡烛熄灭是因为氧气耗尽吗?
利用氧气传感器测定蜡烛在某密闭容器内燃烧过程中氧气浓度的变化,如图所示:

①据图分析,蜡烛熄灭的时间是。$t_2$~$t_3\ \mathrm{s}$氧气浓度变化的主要原因是。
②由此实验得出的结论是。
(3)问题2:是二氧化碳浓度增加使蜡烛熄灭吗?
资料:二氧化碳可溶于水且与水反应。
小组同学将燃着的蜡烛伸入二氧化碳与氧气体积比为$4:1$的混合气体中,发现蜡烛先是正常燃烧而后才慢慢熄灭,并未出现立即熄灭的情况,说明二氧化碳浓度增加不是使蜡烛熄灭的原因。

①如图 1 所示,先往 250 mL 装满液体的集气瓶中通入氧气,待观察到量筒内液体体积为mL 时,改换烧杯接液体,再通入二氧化碳至液体完全排出,获得混合气体。图中植物油的作用是。
②某同学认为图 1 装置收集到的混合气体体积比存在误差,应该选图 2,你觉得产生误差的原因是。
学霸015

17.(1)变浑浊 无色液滴 (2)①t₂ s 水蒸气冷凝为液体 ②蜡烛熄灭不是因为氧气耗尽 (3)①50 形成液封,防止二氧化碳溶于水 ②导管伸入量筒过长(合理即可)
解析:(1)根据结论可知,蜡烛燃烧生成了水和二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,水使干冷的小烧杯内壁出现无色液滴。(2)①t₂ s时氧气的体积分数最小,所以不再消耗氧气,说明蜡烛熄灭了,t₂~t₃ s氧气的体积分数增大,而氧气的体积不再改变,所以只能是其他气体体积减小使氧气体积分数增大,而蜡烛熄灭后容器内温度降低,使水蒸气冷凝,导致容器内水蒸气体积减小,则氧气体积分数增大;②由图可知,t₂ s时蜡烛熄灭,此时氧气仍有剩余,由此实验得出蜡烛熄灭不是因为氧气耗尽。(3)①根据题干信息可知,二氧化碳与氧气的体积比为4:1,则250 mL气体中含有200 mL二氧化碳和50 mL氧气,进入集气瓶中氧气的体积和排出水的体积相同,所以观察到量筒内液体体积为50 mL时,再改换烧杯通入二氧化碳至液体完全排出获得混合气体;二氧化碳能溶于水而难溶于植物油,所以在水面上方加一层植物油可以防止二氧化碳溶于水;②图1和图2比较,图1中导管伸入量筒过长,当水没过导管会导致量筒段的压强逐渐增大,而撤走量筒后恢复到大气压,集气瓶中收集的气体体积会变大,导致又有一部分水被排出,使收集的氧气偏多。

【分析】
本题围绕燃烧与灭火原理展开探究，需结合蜡烛燃烧产物的检验、氧气浓度变化图像、气体收集的实验设计来分析。(1)根据蜡烛燃烧生成CO₂和H₂O，利用CO₂使澄清石灰水变浑浊、H₂O遇冷形成液滴的性质解答；(2)通过氧气浓度变化图像，找到蜡烛熄灭的时间点，分析t₂~t₃氧气浓度变化的原因，进而得出蜡烛熄灭的原因；(3)根据混合气体体积比计算所需氧气的体积，结合二氧化碳的溶解性分析植物油的作用，再对比装置找出误差原因。
【解析】
(1)蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此a中澄清石灰水变浑浊；水蒸气遇冷的烧杯内壁凝结成无色液滴，故b中内壁出现无色液滴。
(2)①由氧气浓度变化图可知，t₂ s时氧气浓度降至最低，蜡烛停止燃烧，故蜡烛熄灭时间是t₂ s；t₂~t₃ s蜡烛熄灭后，容器内温度降低，水蒸气冷凝为液体，容器内气体总体积减小，氧气的体积分数增大，因此氧气浓度变化的主要原因是水蒸气冷凝为液体。
②t₂ s时蜡烛熄灭，但此时氧气仍有剩余，说明蜡烛熄灭不是因为氧气耗尽。
(3)①要收集CO₂与O₂体积比为4:1的混合气体，总气体体积为250 mL，则氧气的体积为250 mL×(1/(4+1))=50 mL，因此通入氧气时，待量筒内液体体积为50 mL时，改换烧杯通二氧化碳至液体完全排出；二氧化碳能溶于水，植物油可形成液封，防止二氧化碳溶于水，保证收集气体的体积准确。
②图1中导管伸入量筒过长，当水没过导管后，量筒段压强变化会导致收集的气体体积出现误差，如撤走量筒后集气瓶内压强变化，使排出水的体积偏差，导致混合气体体积比有误差。
【答案】
(1)变浑浊；无色液滴
(2)①t₂ s；水蒸气冷凝为液体 ②蜡烛熄灭不是因为氧气耗尽
(3)①50；形成液封，防止二氧化碳溶于水 ②导管伸入量筒过长(合理即可)
【知识点】
燃烧与灭火原理；二氧化碳的检验；气体的收集
【点评】
本题为探究性实验题，结合实验现象、图像分析和实验设计，考查学生对燃烧条件、气体性质的理解与应用，需学生具备提取信息、分析实验的能力，是中等难度的探究题。
【难度系数】
0.6