16. (24 分) 新趋势 项目式探究 同学们对身边的空气质量开启了项目式学习的探究之旅。
任务一:查阅空气质量日报
空气质量指数(简称 AQI)是定量描述空气质量状况的指数,其范围和对应的空气质量级别分别是0~50(优)、51~100(良)、101~200(轻度污染)、201~300(中度污染)和大于300(严重污染)。某日我市空气质量数据如下表:

(1)该日我市空气质量属于国家空气质量标准的级,首要污染物是。
任务二:探究沙尘对空气中氧气体积分数的影响
【资料收集】
①发热贴发热原理:铁粉与氧气反应生锈,放热,其中辅助成分不与氧气反应。
②铁锈为红色固体且不能被磁铁吸引。
【装置设计】同学们将图1重新设计(如图2),利用生活中常见的发热贴欲测定沙尘天气中空气中氧气的含量。

【进行实验】
(2)用集气瓶(有效容积为 500 mL)取空气样品,塞紧胶塞,观察到温度计的示数明显增大;待冷却到室温,打开弹簧夹,观察到量筒内水面下降了90 mL,由此可知该空气样品中氧气的体积分数约为。
【得出结论】
(3)沙尘会导致空气中氧气的体积分数减少,请猜测其可能的原因是。
【表达与交流】
(4)生活中,减少沙尘天气出现可采用措施。
【反思评价】
(5)图1中反应的文字表达式为,该反应的基本反应类型是反应。与图1相比,图2的优点是。
(6)为证明图2中发热贴与氧气发生了反应,可在反应后进行的简单实验操作是。
(7)结合图1和图2,在测定空气中氧气体积分数的实验中,选择的依据是(答一点)。

(1)优 PM₁₀ (2)18% (3)沙尘天气时,空气中的可吸入颗粒会增多,所以使得氧气的含量减少 (4)植树造林(合理即可) (5)红磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷 化合 测量结果准确,操作简便 (6)观察发热贴颜色,若为红色固体说明已反应(或用磁铁吸引,若不能被吸引则证明已反应) (7)一定条件下能与空气中氧气反应,同时生成物不能是气体
解析:(1)根据空气质量数据表可知,该日空气质量指数为48,大于0小于50,处于优级;空气质量指数为48,其中PM₁₀的指数为30,所以首要污染物是PM₁₀。
(2)用集气瓶取空气样品后,塞紧胶塞,发热贴和空气中氧气反应后,观察到温度计的示数明显增大;待冷却到室温,打开弹簧夹,此时集气瓶内压强小于外界大气压,在大气压的作用下,量筒中的水会进入集气瓶内,消耗多少氧气,就会进入多少水,所以集气瓶中氧气的体积为90 mL,则样品中氧气的体积分数为$\dfrac{90\ \mathrm{mL}}{500\ \mathrm{mL}}×100\%=18\%$。
(3)沙尘天气时,空气中的可吸入颗粒物会增多,所以使得氧气的含量减少。
(4)干旱少雨、气温偏高是沙尘形成的气候原因,乱垦滥伐使植被破坏、土地沙漠化迅速扩展是沙尘形成的人为原因,在生活中我们可以大量植树造林,减少土地沙漠化。
(5)图1中反应为红磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷,反应的文字表达式为红磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷;该反应中反应物有两种,生成物只有一种,符合两种或两种以上的物质反应生成一种物质,属于化合反应;与图1相比,图2是一个密闭体系,避免了点燃红磷时集气瓶内空气受热逸出,同时操作也比较方便。
(6)根据资料可知,铁粉与氧气反应后生成的铁锈为红色固体,且不能被磁铁吸引;为证明图2中发热贴与氧气发生了反应,可在反应后进行的简单实验操作是观察发热贴颜色,若为红色固体说明已反应,或者用磁铁吸引,若不能被吸引起则证明已反应。
(7)结合图1和图2,在测定空气中氧气体积分数的实验中,实验原理是通过物质与空气中氧气反应,从而改变装置内压强,利用压强差,使水进入装置内,所以在选择除氧剂时,选择在一定条件下能与空气中氧气反应,同时生成物不能是气体的物质。