三、实验探究题(本题共3小题,共18分)
16.学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
资料:①相同的温度和体积下,气体压强与分子数成正比。
②相同的温度和压强下,气体体积与分子数成正比。
【史料研究】

二百多年前,化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理,采用图1装置测出氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$。
(1)加热时,曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末,玻璃钟罩内的现象是汞液面上升,产生该现象的原因是。
【设计与实验】
设计并利用装置测空气中氧气含量。
(2)主要步骤如下,正确的顺序为(填序号)。
①弹簧夹夹紧胶皮管
②红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子
④在集气瓶中加入少量水,将水面上方空间分成5等份
【优化与实验】
同学们利用装置多次实验,水面均未上升到刻度“1”。经讨论后,分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验,记录并处理数据如图4、图5。
(3)图4中氧气含量从8.05％上升到9.26％,原因可能是。
(4)根据图5中相关信息计算白磷消耗的氧气占空气体积的(精确到0.01％)。
【反思与交流】
(5)图2实验水面未达到刻度“1”,原因是红磷燃烧不能将氧气消耗完,当氧气浓度下降到一定程度,不支持红磷继续燃烧,所以氧气消耗不完。

16. (1) 汞与氧气反应，导致钟罩内气体体积减少，内部气压减小 (2) ④①③② (3) 反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀 (4) 19.37%

【分析】
本题围绕“测定空气里氧气含量”的实验展开，需结合实验原理、操作步骤、误差分析及数据计算来解题：
1. 第(1)题：根据汞与氧气的反应，结合气体压强与分子数的关系，分析液面上升的原因；
2. 第(2)题：回忆测定空气中氧气含量的标准操作流程，排序实验步骤；
3. 第(3)题：从温度变化对气体状态的影响，分析氧气含量上升的原因；
4. 第(4)题：结合图5数据，通过初始与剩余氧气含量的差值计算消耗氧气的占比。
【解析】
(1) 加热时，曲颈甑内的汞与玻璃钟罩内的氧气反应生成红色氧化汞固体，消耗了钟罩内的氧气，使钟罩内气体的分子数减少。根据资料“相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比”，钟罩内气体压强减小，小于外界大气压，在外界大气压的作用下，汞液面上升。
(2) 测定空气中氧气含量的正确步骤为：先在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份（④）；再用弹簧夹夹紧胶皮管，防止燃烧时气体逸出（①）；接着点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子（③）；待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹（②）。故顺序为④①③②。
(3) 图4中氧气含量上升，是因为反应结束后装置温度逐渐下降，气体冷却后混合均匀，使得测量的氧气含量更接近真实值，因此从8.05%上升到9.26%。
(4) 根据图5数据，初始氧气含量约为20%，剩余氧气含量约为0.63%，则白磷消耗的氧气占空气体积的百分比为：20% - 0.63% = 19.37%。
【答案】
(1) 汞与氧气反应，导致钟罩内气体体积减少，内部气压减小；
(2) ④①③②；
(3) 反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀；
(4) 19.37%
【知识点】
测定空气中氧气含量、气体压强与分子数的关系、实验操作步骤排序
【点评】
本题综合考查了测定空气中氧气含量的实验原理、操作、误差分析及数据计算，需要学生掌握实验核心逻辑，理解气体压强变化的本质，同时具备数据分析能力，是对实验探究能力的全面考查。
【难度系数】
0.5