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8.（2026·苏州期中）建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。某兴趣小组建构了“两组份混合物含量测定”的思维模型：
运用该模型对“测定空气中氧气含量”进行实验探究。忽略含量很低的其他物质，空气可看成氮气和氧气组成的两组分混合物。
【原理分析】
(1)利用某种化学物质消耗氧气以测定空气中氧气的含量属于思维模型中的
【经典重现】用图1装置测定空气中氧气的含量。连接氧气传感器，点燃红磷后迅速伸入旋紧胶塞，$\ce{O_{2}}$体积分数变化的曲线如图3中曲线a所示。
(2)写出红磷燃烧的化学方程式
【改进实验1】用图2实验装置进行实验。实验步骤：①连接仪器并检查装置气密性；②接通电源，用发热电阻丝引燃足量红磷；③待红磷熄灭，选择最佳时间读数。$\ce{O_{2}}$体积分数变化的曲线如图3中曲线b所示。
(3)若实验成功，该过程中左管液面的变化情况是
【改进实验2】按图4所示装置进行实验，氧气体积分数变化的曲线如图5所示。
(4)在实验过程中，氧气体积分数变化情况为
(5)根据曲线分析选择使用铁粉进行实验的理由是
【交流反思】
(6)运用上述思维模型，选择某种化学物质消耗氧气要满足的要求有
运用该模型对“测定空气中氧气含量”进行实验探究。忽略含量很低的其他物质，空气可看成氮气和氧气组成的两组分混合物。
【原理分析】
(1)利用某种化学物质消耗氧气以测定空气中氧气的含量属于思维模型中的
反应转化
（填“分离转移”或“反应转化”）。【经典重现】用图1装置测定空气中氧气的含量。连接氧气传感器，点燃红磷后迅速伸入旋紧胶塞，$\ce{O_{2}}$体积分数变化的曲线如图3中曲线a所示。
(2)写出红磷燃烧的化学方程式
$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2P_{2}O_{5}}$
，止水夹最佳打开时间是冷却到室温
。【改进实验1】用图2实验装置进行实验。实验步骤：①连接仪器并检查装置气密性；②接通电源，用发热电阻丝引燃足量红磷；③待红磷熄灭，选择最佳时间读数。$\ce{O_{2}}$体积分数变化的曲线如图3中曲线b所示。
(3)若实验成功，该过程中左管液面的变化情况是
先下降后上升
。与图1实验相比，图2实验的优点除了实验结果更准确外，还有更环保(合理即可)
（写一点）。【改进实验2】按图4所示装置进行实验，氧气体积分数变化的曲线如图5所示。
(4)在实验过程中，氧气体积分数变化情况为
先减小后保持不变
。(5)根据曲线分析选择使用铁粉进行实验的理由是
铁粉消耗氧气更彻底,所得数据更接近于21%
。【交流反思】
(6)运用上述思维模型，选择某种化学物质消耗氧气要满足的要求有
只与氧气反应,生成物是固体等(合理即可)
。答案
8. (1)反应转化 (2)$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2P_{2}O_{5}}$ 冷却到室温 (3)先下降后上升 更环保(合理即可) (4)先减小后保持不变 (5)铁粉消耗氧气更彻底,所得数据更接近于 21% (6)只与氧气反应,生成物是固体等(合理即可)
解析:(1)在利用某种化学物质消耗氧气以测定空气中氧气含量的实验中,通过让化学物质与氧气发生化学反应,将氧气从空气中“转化”为其他物质,从而导致空气的组成发生变化,实现对氧气含量的测定,这种方法是通过化学反应将氧气的存在形式进行了改变,而不是简单地将氧气从空气中分离或转移出来,所以属于思维模型中的“反应转化”。(2)红磷燃烧生成五氧化二磷;实验中止水夹最合理的打开时间是冷却到室温时,否则气体受热膨胀,占据了一定的体积,会导致测定结果偏小。(3)实验过程中左管液面的变化情况是先下降后上升,是因为红磷燃烧放热,气体膨胀,导致液面下降,完全反应后氧气消耗,温度降低,气压减小,液面上升;较图 1 所示的实验,图 2 所示实验的优点是实验结果更准确、更环保。(4)根据图 5 可知,在实验过程中,氧气体积分数变化的情况是先减小后保持不变。(5)根据曲线分析选择使用铁粉进行实验的理由是铁粉消耗氧气更彻底,所得数据会更接近于 21%。(6)运用上述思维模型,物质只与空气中氧气反应,生成固体使得容器内气压减小,通过气压减小间接测量氧气的体积,选择某种化学物质消耗氧气要满足的要求有:只与氧气反应,生成物是固体等。
解析:(1)在利用某种化学物质消耗氧气以测定空气中氧气含量的实验中,通过让化学物质与氧气发生化学反应,将氧气从空气中“转化”为其他物质,从而导致空气的组成发生变化,实现对氧气含量的测定,这种方法是通过化学反应将氧气的存在形式进行了改变,而不是简单地将氧气从空气中分离或转移出来,所以属于思维模型中的“反应转化”。(2)红磷燃烧生成五氧化二磷;实验中止水夹最合理的打开时间是冷却到室温时,否则气体受热膨胀,占据了一定的体积,会导致测定结果偏小。(3)实验过程中左管液面的变化情况是先下降后上升,是因为红磷燃烧放热,气体膨胀,导致液面下降,完全反应后氧气消耗,温度降低,气压减小,液面上升;较图 1 所示的实验,图 2 所示实验的优点是实验结果更准确、更环保。(4)根据图 5 可知,在实验过程中,氧气体积分数变化的情况是先减小后保持不变。(5)根据曲线分析选择使用铁粉进行实验的理由是铁粉消耗氧气更彻底,所得数据会更接近于 21%。(6)运用上述思维模型,物质只与空气中氧气反应,生成固体使得容器内气压减小,通过气压减小间接测量氧气的体积,选择某种化学物质消耗氧气要满足的要求有:只与氧气反应,生成物是固体等。
解析
【分析】
本题围绕“两组份混合物含量测定”的思维模型，考查空气中氧气含量测定的相关知识。解题思路如下：(1)区分“分离转移”和“反应转化”模型，消耗氧气是化学反应转化，故为反应转化；(2)回忆红磷燃烧的化学方程式，明确止水夹打开需冷却到室温，避免热胀冷缩影响结果；(3)分析液面变化时，考虑燃烧放热的膨胀和反应后气压减小的收缩，对比装置优缺点；(4)从曲线变化判断氧气体积分数的变化；(5)对比不同实验的曲线，分析铁粉耗氧的彻底性；(6)总结选择耗氧物质的要求，需只与氧气反应且生成物为固体。
【解析】
(1) 利用化学物质消耗氧气时，通过化学反应将氧气转化为其他物质，属于“反应转化”模型，而非物理分离转移，故填反应转化。
(2) 红磷在点燃条件下与氧气反应生成五氧化二磷，化学方程式为$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2P_{2}O_{5}}$；止水夹需在装置冷却至室温后打开，防止气体受热膨胀导致测定结果偏小。
(3) 红磷燃烧放热，使左管内气体受热膨胀，液面先下降；反应结束后氧气被消耗，温度冷却，装置内气压减小，液面上升，故液面变化为先下降后上升；图2装置为密闭体系，避免了图1中点燃红磷伸入时的空气逸出，优点是更环保（合理即可）。
(4) 由曲线可知，实验过程中氧气体积分数先减小，反应完全后不再变化，故变化情况为先减小后保持不变。
(5) 曲线显示铁粉实验后氧气体积分数更接近21%，说明铁粉消耗氧气更彻底，所得数据更准确。
(6) 选择消耗氧气的物质需满足：只与空气中的氧气反应，生成物为固体，这样才能使装置内气压明显减小，准确测定氧气含量。
【答案】
(1)反应转化
(2)$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2P_{2}O_{5}}$；冷却到室温
(3)先下降后上升；更环保(合理即可)
(4)先减小后保持不变
(5)铁粉消耗氧气更彻底,所得数据更接近于21%
(6)只与氧气反应,生成物是固体等(合理即可)
【知识点】
空气中氧气含量测定，化学方程式书写，实验方案评价
【点评】
本题结合思维模型考查空气中氧气含量测定的核心知识，涵盖实验原理、操作要点、装置改进及反应物选择，注重学生实验探究能力和逻辑思维的培养，是初中化学的典型实验题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕“两组份混合物含量测定”的思维模型，考查空气中氧气含量测定的相关知识。解题思路如下：(1)区分“分离转移”和“反应转化”模型，消耗氧气是化学反应转化，故为反应转化；(2)回忆红磷燃烧的化学方程式，明确止水夹打开需冷却到室温，避免热胀冷缩影响结果；(3)分析液面变化时，考虑燃烧放热的膨胀和反应后气压减小的收缩，对比装置优缺点；(4)从曲线变化判断氧气体积分数的变化；(5)对比不同实验的曲线，分析铁粉耗氧的彻底性；(6)总结选择耗氧物质的要求，需只与氧气反应且生成物为固体。
【解析】
(1) 利用化学物质消耗氧气时，通过化学反应将氧气转化为其他物质，属于“反应转化”模型，而非物理分离转移，故填反应转化。
(2) 红磷在点燃条件下与氧气反应生成五氧化二磷，化学方程式为$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2P_{2}O_{5}}$；止水夹需在装置冷却至室温后打开，防止气体受热膨胀导致测定结果偏小。
(3) 红磷燃烧放热，使左管内气体受热膨胀，液面先下降；反应结束后氧气被消耗，温度冷却，装置内气压减小，液面上升，故液面变化为先下降后上升；图2装置为密闭体系，避免了图1中点燃红磷伸入时的空气逸出，优点是更环保（合理即可）。
(4) 由曲线可知，实验过程中氧气体积分数先减小，反应完全后不再变化，故变化情况为先减小后保持不变。
(5) 曲线显示铁粉实验后氧气体积分数更接近21%，说明铁粉消耗氧气更彻底，所得数据更准确。
(6) 选择消耗氧气的物质需满足：只与空气中的氧气反应，生成物为固体，这样才能使装置内气压明显减小，准确测定氧气含量。
【答案】
(1)反应转化
(2)$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2P_{2}O_{5}}$；冷却到室温
(3)先下降后上升；更环保(合理即可)
(4)先减小后保持不变
(5)铁粉消耗氧气更彻底,所得数据更接近于21%
(6)只与氧气反应,生成物是固体等(合理即可)
【知识点】
空气中氧气含量测定，化学方程式书写，实验方案评价
【点评】
本题结合思维模型考查空气中氧气含量测定的核心知识，涵盖实验原理、操作要点、装置改进及反应物选择，注重学生实验探究能力和逻辑思维的培养，是初中化学的典型实验题型。
【难度系数】
0.6
