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12.“富氧空气”是指氧气含量高于普通空气的气体，可用于航天、医疗、炼钢等。某化学兴趣小组欲混制“富氧空气”并开展探究，进行以下实验：
实验一：混制“富氧空气”。用纯氮气及氧气，混制一瓶(集气瓶的容积为250mL)氧气体积分数为40％的“富氧空气”。先在图甲装置中装满水，再从导管
实验二：测定“富氧空气”中氧气的含量。用如图乙装置测定“富氧空气”中氧气的含量(集气瓶中“富氧空气”体积为100mL，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷)。操作如下：
Ⅰ.往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为$V_1$mL；
Ⅱ.用电点火装置点燃红磷，充分反应；
Ⅲ.打开弹簧夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体，调节两边液面在同一水平面上，读出量筒内水的体积为$V_2$mL。
回答问题：
(1)实验前，检查装置气密性的方法：
(2)用文字表达式表示出操作Ⅱ中红磷燃烧发生的化学反应：
(3)本次实验测得“富氧空气”中氧气的含量为
(4)若读取$V_1$时俯视，读取$V_2$时仰视，则测量的实验结果
实验一：混制“富氧空气”。用纯氮气及氧气，混制一瓶(集气瓶的容积为250mL)氧气体积分数为40％的“富氧空气”。先在图甲装置中装满水，再从导管
b
(填“a”或“b”)先通入氮气排出120mL水，再通入氧气排出80
mL水。实验二：测定“富氧空气”中氧气的含量。用如图乙装置测定“富氧空气”中氧气的含量(集气瓶中“富氧空气”体积为100mL，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷)。操作如下：
Ⅰ.往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为$V_1$mL；
Ⅱ.用电点火装置点燃红磷，充分反应；
Ⅲ.打开弹簧夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体，调节两边液面在同一水平面上，读出量筒内水的体积为$V_2$mL。
回答问题：
(1)实验前，检查装置气密性的方法：
连接装置，打开弹簧夹，从右侧量筒向集气瓶中注水，气球膨胀，停止注水一段时间后，若气球体积不变，说明装置气密性良好
。(2)用文字表达式表示出操作Ⅱ中红磷燃烧发生的化学反应：
红磷$+$氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷
。(3)本次实验测得“富氧空气”中氧气的含量为
$\dfrac{V_1-V_2}{100}×100\%$
(用含$V_1$、$V_2$的式子表示)。(4)若读取$V_1$时俯视，读取$V_2$时仰视，则测量的实验结果
偏大
(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。答案
12.实验一:b 80
实验二:(1)连接装置,打开弹簧夹,从右侧量筒向集气瓶中注水,气球膨胀,停止注水一段时间后,若气球体积不变,说明装置气密性良好
(2)红磷$+$氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷
(3)$\dfrac{V_1-V_2}{100}×100\%$
(4)偏大
【点拨】实验一:氮气、氧气的密度比水小,从装置中的导管b通入。需要排出水的体积为 $120\mathrm{mL}÷(1-40\%)-120\mathrm{mL}=80\mathrm{mL}$。
实验二:(3)经分析,本次实验测得“富氧空气”中氧气的含量为[(初始量筒内水的体积$-$变化后量筒内水的体积)$÷$集气瓶中“富氧空气”体积]$×100\%=\dfrac{V_1-V_2}{100}×100\%$。(4)若读取$V_1$时俯视,导致量筒内水的读数偏大,读取$V_2$时仰视,导致量筒内剩余水的读数偏小,结合(3)中的计算式,则测量的实验结果偏大。
实验二:(1)连接装置,打开弹簧夹,从右侧量筒向集气瓶中注水,气球膨胀,停止注水一段时间后,若气球体积不变,说明装置气密性良好
(2)红磷$+$氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷
(3)$\dfrac{V_1-V_2}{100}×100\%$
(4)偏大
【点拨】实验一:氮气、氧气的密度比水小,从装置中的导管b通入。需要排出水的体积为 $120\mathrm{mL}÷(1-40\%)-120\mathrm{mL}=80\mathrm{mL}$。
实验二:(3)经分析,本次实验测得“富氧空气”中氧气的含量为[(初始量筒内水的体积$-$变化后量筒内水的体积)$÷$集气瓶中“富氧空气”体积]$×100\%=\dfrac{V_1-V_2}{100}×100\%$。(4)若读取$V_1$时俯视,导致量筒内水的读数偏大,读取$V_2$时仰视,导致量筒内剩余水的读数偏小,结合(3)中的计算式,则测量的实验结果偏大。
解析
【分析】
首先梳理解题思路：1. 实验一的排水混气操作：甲装置装满水，气体密度远小于水，通入气体时必须从短导管进入，才能将水从长导管压出，因此先判断进气口；再根据富氧空气中氧气占40%，推出氮气占60%，已知通入的氮气体积为120mL，先算出富氧空气的总体积，再减去氮气体积就得到需要通入的氧气体积，也就是排出水的体积。2. 实验二的气密性检查：利用装置的气球、量筒结构，通过注水改变装置内压强，观察气球体积是否稳定判断气密性。3. 红磷燃烧的反应直接回忆基础反应的文字表达式即可。4. 氧气体积分数计算：红磷燃烧消耗氧气，进入集气瓶的水的体积等于消耗的氧气体积，也就是量筒前后的示数差，除以富氧空气的总体积就能得到氧含量。5. 误差分析：结合量筒俯视、仰视的读数偏差规律，判断V₁、V₂的测量偏差，代入计算式推导最终结果的偏差。
【解析】
实验一：甲装置中装满水，气体密度远小于水，若从长导管a通入气体，气体会直接从短导管b逸出，无法排水，因此需要从短导管b通入氮气，将水从长导管a排出。已知富氧空气中氧气体积分数为40%，则氮气的体积分数为1-40%=60%，通入的氮气体积为120mL，因此富氧空气的总体积为$\frac{120\mathrm{mL}}{60\%}=200\mathrm{mL}$，需要通入的氧气体积为200mL-120mL=80mL，即通入氧气排出80mL水。
实验二：
(1) 检查装置气密性时，连接好装置，打开弹簧夹，从右侧量筒向集气瓶中注水，装置内压强增大，气球会膨胀，停止注水后静置一段时间，若气球体积不再发生变化，说明装置气密性良好。
(2) 红磷在点燃条件下与氧气反应生成五氧化二磷，对应的文字表达式为：$\ce{红磷 + 氧气\xrightarrow{点燃} 五氧化二磷}$。
(3) 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，反应结束冷却至室温后，装置内压强小于外界大气压，打开弹簧夹，量筒中的水会流入集气瓶，进入集气瓶的水的体积等于被消耗的氧气的体积，即氧气体积为$(V_1-V_2)\mathrm{mL}$，已知集气瓶内富氧空气总体积为100mL，因此测得的氧气含量为$\frac{V_1-V_2}{100}×100\%$。
(4) 读取$V_1$时俯视，俯视读数会大于量筒内水的实际体积，导致$V_1$测量值偏大；读取$V_2$时仰视，仰视读数会小于量筒内剩余水的实际体积，导致$V_2$测量值偏小；代入计算式后，$V_1-V_2$的差值偏大，因此最终测量的实验结果偏大。
【答案】
实验一：b；80
实验二：(1)连接装置，打开弹簧夹，从右侧量筒向集气瓶中注水，气球膨胀，停止注水一段时间后，若气球体积不变，说明装置气密性良好
(2)红磷$+$氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷
(3)$\dfrac{V_1-V_2}{100}×100\%$
(4)偏大
【知识点】
排水法气体收集，空气中氧气含量测定，量筒读数误差
【点评】
本题以混制富氧空气为新情境，综合考查了气体排水法混气的操作逻辑、特殊装置的气密性检验、红磷燃烧的反应表示、氧气体积分数的定量计算以及量筒读数的误差分析，既覆盖了初中化学核心基础实验的考点，又加入了定量计算的细节考察，能够有效检验学生对测定空气中氧气含量实验原理的理解深度，解题时要注意结合装置特点推导操作逻辑，误差分析时要明确俯视、仰视对读数的具体影响再推导结果偏差。
【难度系数】
0.6
首先梳理解题思路：1. 实验一的排水混气操作：甲装置装满水，气体密度远小于水，通入气体时必须从短导管进入，才能将水从长导管压出，因此先判断进气口；再根据富氧空气中氧气占40%，推出氮气占60%，已知通入的氮气体积为120mL，先算出富氧空气的总体积，再减去氮气体积就得到需要通入的氧气体积，也就是排出水的体积。2. 实验二的气密性检查：利用装置的气球、量筒结构，通过注水改变装置内压强，观察气球体积是否稳定判断气密性。3. 红磷燃烧的反应直接回忆基础反应的文字表达式即可。4. 氧气体积分数计算：红磷燃烧消耗氧气，进入集气瓶的水的体积等于消耗的氧气体积，也就是量筒前后的示数差，除以富氧空气的总体积就能得到氧含量。5. 误差分析：结合量筒俯视、仰视的读数偏差规律，判断V₁、V₂的测量偏差，代入计算式推导最终结果的偏差。
【解析】
实验一：甲装置中装满水，气体密度远小于水，若从长导管a通入气体，气体会直接从短导管b逸出，无法排水，因此需要从短导管b通入氮气，将水从长导管a排出。已知富氧空气中氧气体积分数为40%，则氮气的体积分数为1-40%=60%，通入的氮气体积为120mL，因此富氧空气的总体积为$\frac{120\mathrm{mL}}{60\%}=200\mathrm{mL}$，需要通入的氧气体积为200mL-120mL=80mL，即通入氧气排出80mL水。
实验二：
(1) 检查装置气密性时，连接好装置，打开弹簧夹，从右侧量筒向集气瓶中注水，装置内压强增大，气球会膨胀，停止注水后静置一段时间，若气球体积不再发生变化，说明装置气密性良好。
(2) 红磷在点燃条件下与氧气反应生成五氧化二磷，对应的文字表达式为：$\ce{红磷 + 氧气\xrightarrow{点燃} 五氧化二磷}$。
(3) 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，反应结束冷却至室温后，装置内压强小于外界大气压，打开弹簧夹，量筒中的水会流入集气瓶，进入集气瓶的水的体积等于被消耗的氧气的体积，即氧气体积为$(V_1-V_2)\mathrm{mL}$，已知集气瓶内富氧空气总体积为100mL，因此测得的氧气含量为$\frac{V_1-V_2}{100}×100\%$。
(4) 读取$V_1$时俯视，俯视读数会大于量筒内水的实际体积，导致$V_1$测量值偏大；读取$V_2$时仰视，仰视读数会小于量筒内剩余水的实际体积，导致$V_2$测量值偏小；代入计算式后，$V_1-V_2$的差值偏大，因此最终测量的实验结果偏大。
【答案】
实验一：b；80
实验二：(1)连接装置，打开弹簧夹，从右侧量筒向集气瓶中注水，气球膨胀，停止注水一段时间后，若气球体积不变，说明装置气密性良好
(2)红磷$+$氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷
(3)$\dfrac{V_1-V_2}{100}×100\%$
(4)偏大
【知识点】
排水法气体收集，空气中氧气含量测定，量筒读数误差
【点评】
本题以混制富氧空气为新情境，综合考查了气体排水法混气的操作逻辑、特殊装置的气密性检验、红磷燃烧的反应表示、氧气体积分数的定量计算以及量筒读数的误差分析，既覆盖了初中化学核心基础实验的考点，又加入了定量计算的细节考察，能够有效检验学生对测定空气中氧气含量实验原理的理解深度，解题时要注意结合装置特点推导操作逻辑，误差分析时要明确俯视、仰视对读数的具体影响再推导结果偏差。
【难度系数】
0.6
