为测定空气中氧气的含量，科学兴趣小组设计了如图1 所示的创新实验装置。选用一个量程足够大且活塞与筒壁间润滑效果很好的针筒注射器连接一个50mL 的试管，将足量的铜丝放入试管，塞紧橡皮塞并夹紧弹簧夹。用酒精灯加热铜丝，充分加热后移去酒精灯，等到试管冷却到室温后松开弹簧夹，观察现象。（提示：中间连接的橡胶管内空气体积忽略不计）

1. 为测定空气中氧气的含量，科学兴趣小组设计了如图1 所示的创新实验装置。选用一个量程足够大且活塞与筒壁间润滑效果很好的针筒注射器连接一个50mL 的试管，将足量的铜丝放入试管，塞紧橡皮塞并夹紧弹簧夹。用酒精灯加热铜丝，充分加热后移去酒精灯，等到试管冷却到室温后松开弹簧夹，观察现象。（提示：中间连接的橡胶管内空气体积忽略不计）

(1) 与图2教材中实验相比，图1实验的优点有（写出1点即可）。

(2) 实验前，该兴趣小组同学打开弹簧夹，将注射器活塞从 20mL 刻度处推至 17mL 处，然后松开活塞，观察到活塞返回至 20mL 刻度处。该操作的主要目的是。

(3) 充分加热后移去酒精灯，等到试管冷却到室温后松开弹簧夹。若实验结果符合预期，则观察到的实验现象是。

(4) 为了更精准直观地测定空气中氧气的含量，同学们又设计了如图3 所示的实验：利用传感器技术定时测定装置内的压强、温度和氧气浓度；装置内的压强（X 曲线）、温度（Y 曲线）和氧气浓度（Z曲线）变化趋势如图4所示。请结合Y、Z两条曲线，解释图4中AB段压强变化的原因：。

【考点】

空气的成分及探究; 氧气与碳、磷、硫、铁等物质的反应现象;

【答案】

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实验探究题普通

1. 为了帮助同学们更好地理解测定空气中氧气含量的实验原理。老师利用传感器技术测定了实验装置内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势如图所示。

(1) 集气瓶中水除了吸热降温以外，还有作用。

(2) X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示的变化趋势。

(3) 结合Y、Z两条曲线，解释AB段压强变化的原因，造成CD段变化的操作是。

实验探究题普通

2. 利用如图甲所示的装置测定空气中氧气的含量。（装置气密性良好；白磷足量；用凸透镜聚光照射使白磷燃烧）。

甲

(1) 【实验原理】以下是某学习小组建立的解决“测量混合气体中某种气体成分体积分数”类问题的思维模型：

实验中属于“转化或吸收待测气体，减小体系内压强”这思维模型环节的步骤是____；（用字母表示）

A. 塞紧瓶塞并关闭弹簧夹 B. 凸透镜照射使白磷燃烧 C. 打开弹簧夹让水进入集气瓶

(2) 【药品替换】某小组同学选择含铁粉的食品脱氧剂（常温下可直接与氧气反应）替换白磷进行实验，最后得到了理想的实验效果。用氧气传感器测得用两种不同药品做实验时集气瓶中氧气的体积分数，并得到随时间的变化曲线如图乙所示。

乙

根据图乙信息说明替换药品后实验的优势为，从而提高了实验结果的精确度；

(3) 【装置改进】在替换药品的基础上，同学们还对装置进行了优化；如图丙，锥形瓶的体积 $\text{[math]}$ ；在量筒中加入体积为 $\text{[math]}$ 的红墨水，导管的一端浸入量筒液面以下；将食品脱氧剂平铺在拱型支架上，放入锥形瓶中，并迅速塞紧塞子，使瓶中导管末端伸入维形瓶底部；数小时后，待量筒液面不再下降，读出量筒读数为 $\text{[math]}$ ；

丙

则空气中氧气的体积分数可用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示为。

实验探究题普通

3. 研习小组设计了图示实验装置，完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定（注：装置中注射器活塞与内壁摩擦忽略不计）。实验步骤：

①检查装置气密性；

②将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞紧塞子，白磷不燃烧；

③打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子，白磷仍然不能燃烧；

④打开K₁和K₂ ，通过注射器从b管抽出80℃的热水，当瓶中液面刚低于燃烧匙底部时，立即关闭K₁、K₂ ，发现瓶中白磷燃烧，读取此时注射器中水量为V₁毫升；

⑤待整个装置冷却至室温时，打开……，待注射器中示数稳定后，读取剩余水量V₂毫升。（1）白磷燃烧会产生大量白烟，白烟的成分是____。

(1) 实验步骤③和④进行对照，说明白磷燃烧需要。

(2) 步骤⑤中“……”处内容是(选填“K₁”“K₂”或“K₂、K₂”）。

(3) 多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数却远大于21%，原因是。

实验探究题普通