4. 下图为测定空气中氧气含量的实验，回答下列问题。

(1) 上述实验中，反应的文字表达式为。
(2) 实验时，铜粉过量的目的是；（填“能”或“不能”）用木炭代替铜粉进行相同的实验。
(3) 实验中气球的作用是。
(4) 根据下表提供的实验数据，完成下表。

(5) 实验结束后，玻璃管中剩余的气体主要是；由该实验可知，此气体具有的化学性质是。
(6) 实验完毕，待冷却至室温后，应先将气球内的气体全部挤出再读数，否则会使测得的实验结果（填“偏大”“偏小”或“无影响”），原因是。

4.(1)铜＋氧气$\xrightarrow{\Delta}$氧化铜
(2)耗尽硬质玻璃管中的氧气 不能
(3)调节装置的压强
(4)16%
(5)$\ce{N_{2}}$ 不活泼，在加热条件下不与铜粉反应
(6)偏大 气球内含有气体时会导致反应后读取的注射器数值偏小，从而导致结果偏大(合理即可)

【分析】
本题围绕测定空气中氧气含量的实验展开，需结合实验原理、药品选择依据、装置作用、数据计算及误差分析逐一解决问题。解题时，先明确实验核心是消耗氧气形成压强差，再针对每个问题对应知识点分析：(1) 回忆铜与氧气加热反应的文字表达式；(2) 从药品需完全消耗氧气且不生成气体的角度分析铜过量的目的和木炭能否替代；(3) 结合装置内压强变化分析气球作用；(4) 根据氧气体积分数计算公式计算；(5) 结合空气成分和氮气性质分析；(6) 从气体体积对压强差的影响分析误差。
【解析】
(1) 铜在加热条件下与氧气反应生成氧化铜，文字表达式为：铜＋氧气$\xrightarrow{\Delta}$氧化铜；
(2) 铜粉过量可确保硬质玻璃管中的氧气被完全耗尽；木炭燃烧生成二氧化碳气体，装置内压强无明显变化，无法测定氧气含量，故不能用木炭代替；
(3) 加热时装置内气体受热膨胀，气球可调节装置压强，防止压强过大；
(4) 假设实验数据为反应前总体积25mL，反应后剩余气体21mL，氧气体积为4mL，氧气的体积分数=$\frac{4mL}{25mL}×100\%=16\%$；
(5) 空气主要成分为氮气和氧气，氧气被消耗后，剩余气体主要是氮气；氮气在加热条件下不与铜反应，化学性质不活泼；
(6) 若气球内气体未全部挤出，反应后读取的注射器数值会偏小，导致计算出的氧气体积偏大，测得结果偏大。
【答案】
(1)铜＋氧气$\xrightarrow{\Delta}$氧化铜；(2)耗尽硬质玻璃管中的氧气；不能；(3)调节装置的压强；(4)16%；(5)$\ce{N_{2}}$；不活泼，在加热条件下不与铜粉反应；(6)偏大；气球内含有气体时会导致反应后读取的注射器数值偏小，从而导致结果偏大(合理即可)
【知识点】
空气中氧气含量的测定、氮气的性质、化学实验误差分析
【点评】
本题是测定空气中氧气含量的经典基础实验题，全面考查实验原理、药品选择、装置作用、数据计算及误差分析，侧重学生对实验核心逻辑的理解，属于初中化学实验的核心考点。
【难度系数】
0.7

5.空气属于（填“纯净物”或“混合物”）。空气成分中，体积分数最大的气体是。用微观示意图表示空气的主要成分（已知在同温同压下，气体的体积之比等于分子个数之比），下图中最合理的是（填字母）。

○—氧原子
●—氮原子

5.混合物 氮气 C

【分析】首先，判断物质类别：纯净物由一种物质组成，混合物由多种物质组成，空气含氮气、氧气等多种物质，属于混合物；空气成分中体积分数最大的是氮气；根据同温同压下气体体积之比等于分子个数之比，空气主要成分氮气（N₂）和氧气（O₂）的体积比约为4:1，需据此结合微观示意图的分子个数比、分子分布判断选项。
【解析】空气由氮气、氧气等多种物质组成，因此属于混合物；空气中体积分数最大的气体是氮气（约占空气体积的78%）；空气的主要成分为氮气和氧气，同温同压下气体体积比等于分子个数比，故氮气与氧气的分子个数比约为4:1。分析选项：A中分子聚集在容器底部，不符合气体均匀分布的特点，错误；B中氮分子和氧分子个数比约为11:3≈3.7:1，不符合4:1的比例，错误；C中氮分子个数约12，氧分子个数约3，个数比为4:1，且分子均匀分布，符合空气组成，正确；D中氮分子和氧分子个数比约为5:1，不符合比例，错误。
【答案】混合物 氮气 C
【知识点】物质的分类、空气的组成、微观粒子与宏观现象的关系
【点评】本题结合微观示意图考查空气的相关知识，需掌握纯净物与混合物的判断、空气的体积分数，以及同温同压下气体体积与分子个数的关系，难度适中。
【难度系数】0.5

6.[跨学科实践]为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，科学兴趣小组对课本实验进行了创新性的改进。
【实验步骤】
①取一根玻璃管，用橡皮塞将一端密封。
②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，水滴的下端标为A，弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，脱氧剂的上端标为O(如图甲所示)。
③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中，静置至水滴不再移动时，水滴的右端标为B(如图乙所示)。

④用刻度尺测量出AO段和AB段的长度$[l(AO)$和$l(AB)]$，并计算出AB与AO段长度的比值$[\dfrac{l(AB)}{l(AO)}]$，将数据记录在表格中。
⑤洗涤、干燥实验装置，重复上述实验。

【得出结论】根据表格中的实验数据，可知空气中氧气的含量为(用百分数表示)。
【思考讨论】
(1)实验步骤③中，将食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中的目的是。
(2)实验步骤②中，如果玻璃管内的脱氧剂粉末分布不够紧密，会使实验结果偏大，其原因是。

6.【得出结论】20.94%
【思考讨论】(1)增大接触面积，使氧气被脱氧剂粉末充分吸收
(2)粉末分布不紧密会使空气混入粉末缝隙内，造成初始空气体积的测量值偏小，导致实验结果偏大

【分析】
本题利用食品脱氧剂消耗玻璃管内的氧气，使管内压强减小，水滴移动，移动的AB段对应消耗氧气的体积，AO段对应玻璃管内初始空气的总体积（玻璃管均匀，体积与长度成正比），因此氧气含量为AB与AO长度的比值乘以100%。分析实验操作目的和误差时，需结合反应充分性、体积测量准确性的逻辑：平铺粉末可增大脱氧剂与氧气的接触面积，保证反应完全；粉末不紧密时，缝隙残留空气会导致初始空气体积测量值偏小，进而使计算结果偏大。
【解析】
【得出结论】由于玻璃管粗细均匀，空气体积与长度成正比，消耗氧气的体积等于AB段长度对应的体积，空气总体积等于AO段长度对应的体积，因此空气中氧气含量为$\dfrac{l(AB)}{l(AO)} × 100\%$，结合实验数据可知结果为20.94%。
【思考讨论】
(1) 将食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中，能增大脱氧剂与氧气的接触面积，使氧气被脱氧剂粉末充分吸收，保证反应完全，提高实验精确度。
(2) 若脱氧剂粉末分布不紧密，粉末缝隙内会混入空气，导致测量初始空气体积时，AO段对应的实际空气体积比测量值大，即初始空气体积的测量值偏小，计算时用偏小的AO段长度作为分母，会使比值$\dfrac{l(AB)}{l(AO)}$偏大，最终实验结果偏大。
【答案】
【得出结论】20.94%
【思考讨论】(1)增大接触面积，使氧气被脱氧剂粉末充分吸收；(2)粉末分布不紧密会使空气混入粉末缝隙内，造成初始空气体积的测量值偏小，导致实验结果偏大
【知识点】
空气中氧气含量测定、实验误差分析
【点评】
本题为跨学科实践题，通过对课本实验的改进，考查学生对空气中氧气含量测定原理的理解，以及实验操作目的、误差分析的能力，注重培养学生的实验探究与分析能力，是化学实验基础的典型考查题型。
【难度系数】
0.5