5. 空气是地球上宝贵的自然资源，人类对空气的认识经历了漫长的研究和探索过程。请回答下列问题：
(1)18世纪70年代，拉瓦锡通过定量实验证明了空气是混合物。空气中含量最多的气体是 ()
A. 氮气 B. 氧气
C. 二氧化碳 D. 水
(2)随着科技的发展，空气中各成分的应用越来越广泛。下列用途主要利用其物理性质的是 ()
A. 氮气——充氮包装
B. 氧气——医疗急救
C. 稀有气体——霓虹灯
D. 二氧化碳——灭火
(3)如图所示为测定空气中氧气含量的改进实验装置(夹持装置已省略)，对该实验认识正确的是 ()

A. 现象:实验过程中,红磷燃烧,产生大量白雾
B. 推论:实验后,玻璃管中剩余气体具有可燃性
C. 分析:红磷的用量不会影响实验结果
D. 评价:用改进装置实验,能减少对空气的污染

5.(1)A
(2)C
(3)D

【分析】
本题围绕空气的相关基础知识设置3个小题，解题思路如下：
1. 第(1)题：回忆空气各成分的体积分数，判断含量最多的气体；
2. 第(2)题：明确物理性质与化学性质的区别，逐一分析选项中用途对应的性质类型；
3. 第(3)题：结合测定空气中氧气含量的实验原理、现象、注意事项，分析改进装置的特点，判断各选项的正误。
【解析】
(1) 空气的成分按体积计算，氮气约占78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%，其他气体和杂质约占0.03%，因此空气中含量最多的气体是氮气，对应选项A。
(2) 物理性质是不需要通过化学变化就能表现的性质：
A选项：氮气充氮包装，利用氮气化学性质不活泼（化学性质），错误；
B选项：氧气医疗急救，利用氧气能供给呼吸（化学性质），错误；
C选项：稀有气体做霓虹灯，利用稀有气体通电时发出不同颜色的光，无需化学变化，属于物理性质，正确；
D选项：二氧化碳灭火，利用其密度比空气大（物理性质）、不燃烧也不支持燃烧（化学性质），不只是物理性质，错误；
因此选C。
(3) 结合测定空气中氧气含量的实验分析：
A选项：红磷燃烧产生大量白烟（固体小颗粒），不是白雾（小液滴），错误；
B选项：实验后剩余气体主要是氮气，氮气不具有可燃性，错误；
C选项：红磷需足量才能完全消耗玻璃管内的氧气，若红磷不足会导致测定结果偏小，影响实验，错误；
D选项：改进装置通过电热棒点燃红磷，无需打开装置，避免五氧化二磷逸散，减少空气污染，正确；
因此选D。
【答案】
5.(1)A；(2)C；(3)D
【知识点】
空气的成分及含量、物理性质与化学性质的判断、空气中氧气含量的测定
【点评】
本题聚焦空气的核心基础知识点，涵盖成分、性质及实验探究，难度适中，注重对基础知识的理解与应用，改进实验的评价体现了实验优化的思路，有助于巩固学生的实验分析能力。
【难度系数】
0.8

6. 空气中含有多少氧气呢？某化学学习小组开展测定空气里氧气含量的探究活动。
【资料】①红磷的着火点是240 ℃，白磷的着火点是40 ℃。
②相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。
③相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。
【史料研究】

二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，通过实验和分析，得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。
(1)加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是，产生该现象的原因是。
【设计与实验】
设计并利用图2所示装置测定空气中氧气的含量。

(2)主要的实验步骤如下(装置气密性良好)，正确的顺序为(填序号)。
①用弹簧夹夹紧乳胶管
②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧橡胶塞
④在集气瓶中加入少量水，将水面上方的空间分成5等份
(3)实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是。
【优化与实验】
同学们利用图2所示装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”处。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3所示装置进行实验，记录并处理数据(分别如图4、图5所示)。


图4 氧气含量随时间变化图
(4)图4中，氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是。
(5)图5中，BC段压强增大，原因是。

图5 压强随时间变化图
【反思与交流】
(6)上述实验中，汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境不友好。结合实验原理和试剂弊端，可选择的替代试剂有(写一种)。

6.(1)汞的液面上升 汞与氧气反应,玻璃钟罩内的气体减少,气压减小
(2)④①③②
(3)氮气
(4)反应结束后,温度下降,气体逐渐混合均匀(或温度下降,水蒸气变成液态,氧气含量增大)
(5)反应刚开始,温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大
(6)铜粉(合理即可)

【分析】
本题围绕测定空气里氧气含量的实验展开，需结合实验原理、操作逻辑、现象分析等逐一解决问题：
1. 第(1)问：拉瓦锡实验中，汞与氧气反应消耗钟罩内氧气，使罩内气压小于外界大气压，外界大气压将汞压入钟罩，因此液面上升，核心是气压差的形成。
2. 第(2)问：测定氧气含量的步骤需遵循“准备装置→形成密闭体系→点燃可燃物→冷却后测体积”的逻辑，按此顺序排列即可。
3. 第(3)问：空气主要由氮气和氧气组成，氧气被消耗后，剩余气体主要为氮气。
4. 第(4)问：氧气含量上升，是反应结束后温度下降，气体混合均匀或水蒸气液化，使氧气占比相对增大。
5. 第(5)问：BC段压强增大，是白磷燃烧初期放热，温度升高对压强的增大作用超过氧气消耗导致的压强减小作用。
6. 第(6)问：替代试剂需能与氧气反应且产物环保，铜粉符合要求。
【解析】
(1) 加热时汞与氧气反应，玻璃钟罩内氧气被消耗，气体量减少，气压小于外界大气压，因此汞的液面上升；故现象为汞的液面上升，原因是汞与氧气反应，玻璃钟罩内的气体减少，气压减小。
(2) 测定空气中氧气含量的正确步骤：先在集气瓶中加水并标记刻度（④），用弹簧夹夹紧乳胶管形成密闭体系（①），点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧橡胶塞（③），待红磷熄灭并冷却至室温后打开弹簧夹（②），故顺序为④①③②。
(3) 空气的主要成分是氮气和氧气，氧气被消耗后，剩余气体的主要成分是氮气。
(4) 图4中氧气含量上升，是因为反应结束后装置内温度下降，气体逐渐混合均匀（或温度下降，水蒸气变成液态，氧气的体积占比相对增大），导致测得的氧气含量上升。
(5) 图5中BC段压强增大，是因为白磷燃烧刚开始时，反应放热使装置内温度升高，温度升高对压强的增大影响超过了氧气被消耗导致的压强减小影响，整体压强增大。
(6) 替代试剂需能与氧气反应且产物环保，铜粉加热时可与氧气反应生成氧化铜，且相对汞、白磷更安全，故可选铜粉（合理即可）。
【答案】
(1) 汞的液面上升；汞与氧气反应，玻璃钟罩内的气体减少，气压减小
(2) ④①③②
(3) 氮气
(4) 反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀（或温度下降，水蒸气变成液态，氧气含量增大）
(5) 反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大
(6) 铜粉（合理即可）
【知识点】
空气的组成、空气中氧气含量的测定、化学实验试剂的选择
【点评】
本题以测定空气里氧气含量的探究为载体，融合经典实验与改进实验，全面考查学生对实验原理、操作步骤、现象分析及实验优化的理解，体现了化学实验的绿色化理念，是初中化学的重点探究题型。
【难度系数】
0.6