Question

1．新年联欢晚会上，老师给同学们表演了一个魔术：大烧杯中盛有一只燃着的蜡烛和一团包有过氧化钠（Na₂O₂）的棉花，将一瓶二氧化碳倒入烧杯中，蜡烛慢慢的熄灭，然后棉花突然剧烈的燃烧起来．这出乎意料的现象引起了同学们的极大兴趣，请你参与同学们的讨论和探究．
蜡烛熄灭的原因是与氧气隔绝．
【提出问题】棉花为什么会燃烧？
【提出猜想】
（1）可能是蜡烛燃烧引燃了棉花．
（2）可能是二氧化碳与过氧化钠反应生成了氧气．
（3）可能是过氧化钠与二氧化碳反应放出热量，引燃了棉花．
【实验验证】

序号	实验操作	主要实验现象	实验结论及解释
①	按下图所示装置进行实验	无现象	猜想（1）成立（填“成立”或“不成立”）
②	向盛满二氧化碳的集气瓶中加入适量的过氧化钠粉末，充分振荡，并将带火星的木条伸入集气瓶中	带火星的木条复燃	二氧化碳与过氧化 钠反应生成了氧气 猜想（2）成立
③	向盛满二氧化碳的集气瓶中加入适量二氧化碳，用手触摸瓶壁	瓶壁温度升高	猜想（3）成立

【实验结论】
（1）CO₂ 与Na₂O₂反应生成了氧气与一种化合物，化学方程式为2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
（2）通常CO₂可作灭火剂，但有些物质（如Na₂O₂）着火，不能用CO₂熄灭．

Answer 1

分析 根据燃烧的三个条件：①可燃物、②与氧气接触、③温度达到着火点．及灭火的原理，可以推断出蜡烛熄灭的原因是因为CO₂的倒入，隔绝了氧气的缘故．棉花的燃烧也需要这三个条件，因为棉花本身是可燃物，所以棉花的燃烧还需要另两个条件．那么到底是哪个条件使棉花燃烧的呢？我们可以通过如下实猜想：①②两个猜想都没有涉及到温度的问题，所以猜想③必然与温度有关．
③可能是过氧化钠与二氧化碳反应放出热量，引燃了棉花（满足温度的需要）
该如何设计这个探究实验呢？
①的探究只是认为是蜡烛点燃了棉花，与反应是否放热和是否生成氧气无关．那么我们只需要做如甲图所示的实验，把棉花放置相当长的一段时间后，看其是否燃烧．
②的猜想，向装满CO₂的集气瓶中撒入足量的过氧化钠粉末，充分震荡，并检验是否产生氧气．
③解决这个猜想，可以做如甲图所示实验，只需拿掉蜡烛就可以了，看还能不能燃烧．如果能燃烧，说明是反应放热使棉花燃烧的．

解答 解：（1）蜡烛熄灭的根本原因是烧杯中倒入二氧化碳后，与氧气隔绝；
【实验验证】
从过氧化钠和二氧化碳反应考虑：可能是过氧化钠与二氧化碳反应放出热量，引燃了棉花
【实验验证】
猜想①中探究的是：可能是蜡烛燃烧引燃了棉花．所示装置进行实验，点燃蜡烛，放置足够长（比魔术所用时间更长）时间．时间足够长，是为了保证达到蜡烛所能加热的最高温度．可以想象的出，棉花是不会燃烧的，因为蜡烛加热的温度是达不到棉花燃烧的着火点的．
猜想②向盛满二氧化碳的集气瓶中加入适量的过氧化钠粉末，充分振荡，并将带火星的木条伸入集气瓶中，带火星的木条复燃．可知二氧化碳与过氧化
钠反应生成了氧气．
猜想③拿掉蜡烛，看还能不能燃烧．或者向盛满二氧化碳的集气瓶中撒入适量过氧化钠，用手触摸瓶壁，发现瓶壁温度升高，说明反应放热，故猜想③成立．
【实验结论】
过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
故答案为：（1）与氧气隔绝．
③可能是过氧化钠与二氧化碳反应放出热量，引燃了棉花．
实验验证】

序号	实验操作	主要实验现象	实验结论及解释
①	按下图所示装置进行实验	无现象	猜想（1）成立 （填“成立”或“不成立”）
②		带火星的木条复燃	二氧化碳与过氧化 钠反应生成了氧气 猜想（2）成立
③	向盛满二氧化碳的集气瓶中加入适量过氧化钠，用手触摸瓶壁	瓶壁温度升高	猜想（3）成立

【实验结论】
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂

点评 本题的探究采用控制变量法．在化学学科的学习中，我们会发现，这种方法运用的很多，所以我们要熟练使用该方法．本题看似只是考查了燃烧的条件，实际上还考查了二氧化碳的性质，如不支持燃烧、本身不可燃、密度比空气大．也考查了氧气的性质及检验方法．