9.(选做题)某兴趣小组的同学以测定空气中氧气的含量为课题进行了项目式探究。
【任务一】回顾拉瓦锡对空气成分的探究。
(1)二百多年前,法国化学家拉瓦锡通过用金属汞在空气中加热生成氧化汞等实验第一次明确得出空气是由组成的结论。
【任务二】利用铁锈蚀测定空气中氧气的含量。
【查阅资料】氯化钠溶液可以加快铁锈蚀。
小组同学在老师的指导下设计了如图装置进行实验。
步骤1:制作滤纸袋,在滤纸袋中加入混合均匀的铁粉和活性炭,固定在橡胶塞上,塞紧橡胶塞;
步骤2:调节右管高度,使两管液面相平,将左管液面距顶部橡胶塞底面距离记为X cm;
步骤3:当左管液面不再上升后,调节右管高度,使两管液面相平,将左管液面距顶部橡胶塞底面距离记为Y cm。
(2)步骤2先调节右管高度,使两管液面相平后再记录数据的原因是。
(3)根据上述实验测得空气中氧气的体积分数为(用含X、Y的式子表示)。
(4)该装置与教材中红磷燃烧法测定空气中氧气的含量实验装置相比,优点是。

9. (1)氮气和氧气
(2)使压强平衡,结果更准确
(3)$\frac{X-Y}{X}×100\%$
(4)误差小,更环保(合理即可)

【分析】
本题围绕测定空气中氧气含量展开，结合化学史和创新实验设计解题：
(1) 回忆拉瓦锡的经典实验结论，直接得出空气的组成；
(2) 实验中液面高度变化与压强相关，调节液面相平是为了消除压强差对体积测量的影响，保证结果准确；
(3) 明确初始空气体积和消耗氧气体积对应的高度，利用体积分数公式计算；
(4) 对比红磷燃烧法的不足，分析铁锈蚀法的优势，从环保、误差等角度思考。
【解析】
(1) 二百多年前拉瓦锡通过实验明确得出空气是由氮气和氧气组成的结论，故填氮气和氧气；
(2) 调节两管液面相平，可使装置内气体压强与外界大气压相等，避免因压强差导致测量的体积不准确，从而保证实验结果更准确；
(3) 初始时左管内空气体积对应高度为X，铁锈蚀消耗氧气，左管内压强减小，液面上升，最终液面距顶部高度为Y，则消耗氧气的体积对应高度为X-Y，因此空气中氧气的体积分数为$\frac{X-Y}{X}×100\%$；
(4) 红磷燃烧法会产生有毒的五氧化二磷，且燃烧可能不彻底，误差较大；该装置利用铁锈蚀消耗氧气，反应更完全，无需点燃，不会产生污染物，故优点是误差小、更环保（合理即可）。
【答案】
(1) 氮气和氧气
(2) 使压强平衡，结果更准确
(3) $\frac{X-Y}{X}×100\%$
(4) 误差小，更环保（合理即可）
【知识点】
空气的组成、测定空气中氧气含量、铁的锈蚀
【点评】
本题结合化学史与创新实验，考查空气中氧气含量测定的相关知识，要求学生理解实验原理，掌握体积分数计算方法，并能对比不同实验装置的优缺点，体现了实验探究的核心素养，难度适中。
【难度系数】
0.5