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17. 新趋势 数字化实验 空气是人类赖以生存的宝贵资源，空气的成分其实经历了很长时间的研究。了解空气相关知识后，我们要学会保护空气，保卫蓝天。
（1）空气中气体体积分数排第二位的名称是
（2）空气成分的测定：现在我们可以利用图甲装置测定空气中氧气的含量并结合现代传感器技术，测得过程中容器内气体压强、温度、氧气浓度的变化趋势如图乙所示。t₂时打开止水夹，最终集气瓶中水平面大约上升至刻度
（3）图丙是某地PM₂.₅来源分布图。据此，下列措施对减少PM₂.₅效果最不明显的是
A. 减少汽车的数量
B. 用风能与太阳能发电替代燃煤发电
C. 减少工业生产中二氧化碳的排放
（4）实验反思与再探究：
【实验探究1】利用红磷测定空气中氧气含量时，使用氧气浓度传感器测得反应后装置内氧气浓度为8.85%，实验误差比较大，于是小明利用铁丝生锈的实验（装置如图丁）测定氧气含量，通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%。
【交流与讨论】与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点是
【实验探究2】探究1实验时间较长，为了加快反应速率，小明通过查阅资料，利用铁粉、碳粉、氯化钠等物质又进行了实验（装置如图戊），8 min后测得的数据如表：
请计算出空气中氧气含量：
（5）通过上述几个测定空气中氧气含量的实验可以看出，选择
（1）空气中气体体积分数排第二位的名称是
氧气
。（2）空气成分的测定：现在我们可以利用图甲装置测定空气中氧气的含量并结合现代传感器技术，测得过程中容器内气体压强、温度、氧气浓度的变化趋势如图乙所示。t₂时打开止水夹，最终集气瓶中水平面大约上升至刻度
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处。结合曲线，解释AB段气体压强变化的原因是红磷燃烧放热导致气压增大的幅度大于氧气消耗导致气压减小的幅度
。（3）图丙是某地PM₂.₅来源分布图。据此，下列措施对减少PM₂.₅效果最不明显的是
C
（填字母）。A. 减少汽车的数量
B. 用风能与太阳能发电替代燃煤发电
C. 减少工业生产中二氧化碳的排放
（4）实验反思与再探究：
【实验探究1】利用红磷测定空气中氧气含量时，使用氧气浓度传感器测得反应后装置内氧气浓度为8.85%，实验误差比较大，于是小明利用铁丝生锈的实验（装置如图丁）测定氧气含量，通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%。
【交流与讨论】与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点是
实验结果更准确
。【实验探究2】探究1实验时间较长，为了加快反应速率，小明通过查阅资料，利用铁粉、碳粉、氯化钠等物质又进行了实验（装置如图戊），8 min后测得的数据如表：
请计算出空气中氧气含量：
20.2%
（计算结果精确至0.1%）。（5）通过上述几个测定空气中氧气含量的实验可以看出，选择
铁粉、碳粉、氯化钠等物质
（填物质名称）进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差。答案
（1）氧气 （2）1 红磷燃烧放热导致气压增大的幅度大于氧气消耗导致气压减小的幅度 （3）C （4）【交流与讨论】实验结果更准确 【实验探究2】20.2% （5）铁粉、碳粉、氯化钠等物质
解析:(1) 空气中气体体积分数排第二位的是氧气。(4)【实验探究2】空气中氧气含量是$\frac{90.0\ \mathrm{mL}-63.6\ \mathrm{mL}}{131\ \mathrm{mL}}×100\%\approx20.2\%$。(5) 通过上述几个测定空气中氧气含量的实验可以看出,选择铁粉、碳粉、氯化钠等物质进行实验,可较为快速地完成实验并减小实验误差。
解析:(1) 空气中气体体积分数排第二位的是氧气。(4)【实验探究2】空气中氧气含量是$\frac{90.0\ \mathrm{mL}-63.6\ \mathrm{mL}}{131\ \mathrm{mL}}×100\%\approx20.2\%$。(5) 通过上述几个测定空气中氧气含量的实验可以看出,选择铁粉、碳粉、氯化钠等物质进行实验,可较为快速地完成实验并减小实验误差。
解析
【分析】
本题围绕空气的相关知识展开，分多小问考查基础知识点与实验分析：
1. 第（1）问需回忆空气各成分的体积分数，确定排第二位的气体；
2. 第（2）问结合空气中氧气约占1/5的体积，分析测定实验中水位上升的刻度，再根据红磷燃烧的放热与氧气消耗对压强的影响，解释AB段压强变化；
3. 第（3）问明确PM₂.₅的来源，判断减少二氧化碳排放对其影响；
4. 第（4）问对比不同测氧含量实验的优缺点，再通过数据计算氧气含量；
5. 第（5）问总结能快速完成实验且误差小的实验物质。
【解析】
（1）空气中各成分体积分数：氮气约78%，氧气约21%，排第二位的是氧气；
（2）测定空气中氧气含量时，氧气约占空气体积的1/5，因此打开止水夹后，集气瓶中水平面上升至刻度1处；AB段红磷燃烧放热，使装置内气体受热膨胀，压强增大，该增大幅度超过氧气消耗导致的压强减小幅度，故气体压强增大；
（3）PM₂.₅主要来源于化石燃料燃烧、工业排放、汽车尾气等，二氧化碳不属于PM₂.₅，减少工业生产中二氧化碳的排放对减少PM₂.₅效果最不明显，选C；
（4）铁丝生锈能更彻底消耗装置内的氧气，因此测定结果更准确；计算氧气含量：空气总体积为131 mL，消耗氧气的体积为90.0 mL - 63.6 mL = 26.4 mL，故氧气含量为$\frac{26.4\ \mathrm{mL}}{131\ \mathrm{mL}}×100\%≈20.2\%$；
（5）根据实验可知，铁粉、碳粉、氯化钠等物质组成的混合物，能较为快速地完成实验并减小误差。
【答案】
（1）氧气
（2）1；红磷燃烧放热导致气压增大的幅度大于氧气消耗导致气压减小的幅度
（3）C
（4）【交流与讨论】实验结果更准确；【实验探究2】20.2%
（5）铁粉、碳粉、氯化钠等物质
【知识点】
空气的成分及体积分数；空气中氧气含量的测定；空气污染与防治
【点评】
本题结合数字化实验考查空气相关知识，涵盖基础记忆、实验分析、数据计算等内容，注重对实验原理的理解与应用，是化学学科中与生活联系紧密的基础题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕空气的相关知识展开，分多小问考查基础知识点与实验分析：
1. 第（1）问需回忆空气各成分的体积分数，确定排第二位的气体；
2. 第（2）问结合空气中氧气约占1/5的体积，分析测定实验中水位上升的刻度，再根据红磷燃烧的放热与氧气消耗对压强的影响，解释AB段压强变化；
3. 第（3）问明确PM₂.₅的来源，判断减少二氧化碳排放对其影响；
4. 第（4）问对比不同测氧含量实验的优缺点，再通过数据计算氧气含量；
5. 第（5）问总结能快速完成实验且误差小的实验物质。
【解析】
（1）空气中各成分体积分数：氮气约78%，氧气约21%，排第二位的是氧气；
（2）测定空气中氧气含量时，氧气约占空气体积的1/5，因此打开止水夹后，集气瓶中水平面上升至刻度1处；AB段红磷燃烧放热，使装置内气体受热膨胀，压强增大，该增大幅度超过氧气消耗导致的压强减小幅度，故气体压强增大；
（3）PM₂.₅主要来源于化石燃料燃烧、工业排放、汽车尾气等，二氧化碳不属于PM₂.₅，减少工业生产中二氧化碳的排放对减少PM₂.₅效果最不明显，选C；
（4）铁丝生锈能更彻底消耗装置内的氧气，因此测定结果更准确；计算氧气含量：空气总体积为131 mL，消耗氧气的体积为90.0 mL - 63.6 mL = 26.4 mL，故氧气含量为$\frac{26.4\ \mathrm{mL}}{131\ \mathrm{mL}}×100\%≈20.2\%$；
（5）根据实验可知，铁粉、碳粉、氯化钠等物质组成的混合物，能较为快速地完成实验并减小误差。
【答案】
（1）氧气
（2）1；红磷燃烧放热导致气压增大的幅度大于氧气消耗导致气压减小的幅度
（3）C
（4）【交流与讨论】实验结果更准确；【实验探究2】20.2%
（5）铁粉、碳粉、氯化钠等物质
【知识点】
空气的成分及体积分数；空气中氧气含量的测定；空气污染与防治
【点评】
本题结合数字化实验考查空气相关知识，涵盖基础记忆、实验分析、数据计算等内容，注重对实验原理的理解与应用，是化学学科中与生活联系紧密的基础题型。
【难度系数】
0.6
