Question

“爆竹聲聲除舊歲”說的是古人用燃燒竹節(jié)的方法使竹節(jié)內的氣體膨脹而爆鳴，以慶賀新年來到．正衡中學學習小組對竹節(jié)內氣體產生了興趣，對該氣體進行如下探究
【查閱資料】光合作用：H₂O+CO₂    

光照

葉綠素

     C₆H₁₂O₆（葡萄糖）+O₂
呼吸作用：C₆H₁₂O₆（葡萄糖）+O₂→H₂O+CO₂
【猜想與假設】根據查閱的資料，同學猜想：竹節(jié)內氣體與空氣相比，

 

含量比空氣中含量高，

 

的含量比空氣中含量低．
【進行實驗】Ⅰ、采集新鮮竹節(jié)，在竹節(jié)上劃一道口子，收集竹節(jié)內氣體：
把竹節(jié)按到水中，用圖1所示方法收集，小陸同學觀察到收集氣體時氣體外溢，她在圖1置中添加了

 

（填儀器名稱），就避免了氣體的外溢．請你將該儀器畫在圖中．
添加該儀器后，小晶同學經過思考要達到實驗目的，這個收集方法還存在缺陷，這個缺陷是

 

．
針對該收集方法存在的缺陷，小陸和小晶展開了談論，最終決定僅用

 

（填一物品名稱）就收集到了竹節(jié)內的氣體．
Ⅱ、驗證竹節(jié)內氣體與空氣成分含量的差異：
實驗操作：

實驗步驟	實驗現象
1、把燃著的小木條分別放入兩個裝有空氣和竹節(jié)內氣體的容積相同的集氣瓶中
2、在等體積的竹節(jié)內氣體和空氣中分別滴入相同滴數的同種澄清石灰水

【實驗結論】：興趣小組同學分析了實驗現象，肯定了他們對竹節(jié)內氣體中的兩種氣體含量的猜想．
測定竹節(jié)內氣體中氧氣的體積分數．
小華同學用如下方案測定如圖2選用實際容積為40mL的試管作為反應容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過導管與刻度在20mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如圖2的實驗裝置．假設此實驗能夠按照小華的設想正常進行，白磷所占體積與導管內的氣體體積忽略不計，且兩個容器間的導管足夠粗，保持空氣正常流動．請回答下列問題：
（1）連接好裝置后，打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明

 

；
（2）實驗中先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾．可觀察到注射器的活塞最終停留在14mL處，則竹節(jié)內氣體中氧氣的體積分數為

 

；
（3）若按 （2）的設計進行實驗，可能遇到問題而造成實驗失敗甚至發(fā)生危險．例如：

 

．
（4）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應直至燃燒結束，試管冷卻．可觀察到整個實驗過程中注射器活塞的具體運動情況為

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,常用氣體的收集方法,常見氣體的檢驗與除雜方法

專題：科學探究

分析：【猜想與假設】根據竹節(jié)內主要進行呼吸作用分析；
【進行實驗】根據避免氣體溢出的方法分析；根據二氧化碳的溶解性分析；根據注射器的作用分析．
Ⅱ、驗證竹節(jié)內氣體與空氣成分含量的差異：
實驗操作：根據二氧化碳的化學性質分析；
【實驗結論】（1）根據氣密性的檢查方法分析；
（2）實驗中先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾．可觀察到注射器的活塞最終停留在14mL處，則竹節(jié)內氣體中氧氣的體積分數為 0.3根據體積分數的計算方法解答；
（3）根據白磷劇烈燃燒造成的影響分析；．
（4）根據氣體的熱脹冷縮分析．

解答：解：【猜想與假設】竹節(jié)內主要進行呼吸作用，故竹節(jié)內的氣體與空氣相比，二氧化碳含量比空氣中含量高，氧氣的含量比空氣中含量低．
【進行實驗】收集氣體時氣體外溢，可在在圖1置中添加一個普通漏斗，就避免了氣體的外溢；因為二氧化碳能溶于水，此方法用排水法收集，有一部分二氧化碳溶解于水，減少了二氧化碳的含量；收集竹節(jié)內的氣體僅用注射器就可以，避免了二氧化碳溶解于水這一缺陷；
Ⅱ、驗證竹節(jié)內氣體與空氣成分含量的差異：
實驗操作：因為二氧化碳不燃燒不支持燃燒，故裝有空氣的集氣瓶內的小木條正常燃燒；裝有竹節(jié)內氣體的集氣瓶中小木條熄滅；
因為二氧化碳能夠使澄清的石灰水變渾濁，故滴入竹節(jié)內氣體的石灰水變渾濁；滴入空氣中的石灰水無明顯變化；
【實驗結論】（1）連接好裝置后，打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明 裝置不漏氣；
（2）實驗中先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾．可觀察到注射器的活塞最終停留在14mL處，則竹節(jié)內氣體中氧氣的體積分數為：

L-14mL

20mL

×100=30%；
（3）若按 （2）的設計進行實驗，可能遇到問題而造成實驗失敗甚至發(fā)生危險．例如：燃燒劇烈試管炸裂、燃燒劇烈，試管內氣壓增大，橡皮塞彈出．
（4）用酒精燈加熱白磷，白磷劇烈燃燒，試管內壓強增大，注射器向右運動，待冷卻后壓強減少注射器活塞向左運動．
故答案為：【猜想與假設】二氧化碳；氧氣；
【進行實驗】Ⅰ、漏斗；
二氧化碳能溶于水，有一部分二氧化碳溶解于水，減少了二氧化碳的含量；
Ⅱ、驗證竹節(jié)內氣體與空氣成分含量的差異：
實驗操作：

實驗步驟	實驗現象
1、把燃著的小木條分別放入兩個裝有空氣和竹節(jié)內氣體的容積相同的集氣瓶中	裝有空氣的集氣瓶內的小木條正常燃燒 裝有竹節(jié)內氣體的集氣瓶中小木條熄滅
2、在等體積的竹節(jié)內氣體和空氣中分別滴入相同滴數的同種澄清石灰水	滴入竹節(jié)內氣體的石灰水變渾濁 滴入空氣中的石灰水無明顯變化

【實驗結論】：（1）裝置不漏氣；
（2）30%；
（3）燃燒劇烈，試管內氣壓增大，橡皮塞彈出；
（4）先向右后向左．

點評：本題考查了學生的探究實驗設計能力及實驗方案的評價能力