空氣是一種重要的資源，人類的生產生活離不開空氣，對于空氣的研究人類從未停止。
研究一、從空氣中獲得氮氣，進行氨氣的合成
氨氣是一種重要的化學物質，可用于制造硝酸和氮肥。工業合成氨氣的流程如圖1所示，在鐵觸媒作用下，用體積比為1：3的氮氣和氫氣合成氨氣，當容器中氨的含量不再發生變化時（平衡時），測得氨氣的含量分別與溫度和壓強的關系如圖2所示。

（1）N₂是合成氨氣的重要原料。工業上可從空氣中獲得N₂，該方法是利用空氣中各成分的

沸點

沸點

不同將空氣成分進行分離。
（2）從“合成塔”中出來的氣體是

混合物

混合物

（填“純凈物”或“混合物”）。
（3）按下列條件進行合成氨氣反應，平衡時氨氣的含量最高的是

C

C

（填字母序號）。
A．200大氣壓、300℃
B．200大氣壓、500℃
C．400大氣壓、300℃
D．400大氣壓、500℃
研究二、三個實驗小組同學分別利用不同的方法測定空氣中氧氣含量
A組實驗：利用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量
圖3是利用氣壓傳感器測定紅磷燃燒時集氣瓶內氣壓變化的實驗裝置；圖4是集氣瓶內氣壓的變化情況。
（4）用酒精燈點燃燃燒匙中過量的紅磷。該反應的化學方程式是

4P+5O₂

點燃

2P₂O₅

4P+5O₂

點燃

2P₂O₅

。
（5）點燃燃燒匙內的紅磷后，立即伸入集氣瓶中并把橡皮塞塞緊。待紅磷熄滅并冷卻后，打開止水夾。下列有關圖4的分析不正確的是

D

D

。
A．BC段氣壓增大的主要原因是燃燒放熱
B．CD段氣壓減小的主要原因是集氣瓶內氧氣不斷被消耗且瓶內溫度逐漸冷卻
C．DE段氣壓增大的主要原因是燒杯中的水進入集氣瓶
D．若用木炭代替紅磷完成此實驗，集氣瓶內氣壓變化趨勢與圖4基本一致
（6）經多次實驗發現，當反應停止并恢復至室溫，用氧氣濃度傳感器測得集氣瓶內始終有8%左右的氧氣殘留，但實際實驗中倒吸入瓶內的水的體積能達到理論值（五分之一），其可能的操作原因是

點燃紅磷伸入集氣瓶太慢

點燃紅磷伸入集氣瓶太慢

。
B組實驗：加熱銅粉測定空氣中氧氣含量
圖5是銅粉與氧氣加熱生成氧化銅實驗裝置：
（7）實驗的主要實驗步驟如下：
①組裝裝置，檢查裝置的氣密性；
②向試管中加入足量的銅粉，銅粉要足量的原因是

消耗盡裝置中的氧氣

消耗盡裝置中的氧氣

；
③點燃酒精燈，不停地抽拉注射器的活塞，充分反應后停止加熱。
（8）實驗開始時，若注射器活塞前沿停在35mL的刻度線上，實驗結束并等到具支試管冷卻后觀察，活塞前沿約停在

8

8

mL的刻度線上。若實驗過程中沒有不斷推拉注射器，則可能導致測定的氧氣的體積分數

偏小

偏小

（填“偏大”“偏小”“不變”）。
（9）裝置中小氣球的作用是

防止裝置內壓強驟增，沖開橡皮塞

防止裝置內壓強驟增，沖開橡皮塞

。
C組實驗：用鐵生銹原理測定空氣中氧氣含量
圖6是利用鐵粉生銹消耗空氣中的氧氣和水，測定空氣中氧氣含量實驗，實驗數據如表：

測量項目	實驗前燒杯中水的體積	實驗后燒杯中剩余水的體積	集氣瓶和導管的容積
體積/mL	80.0	49.0	150.0

（10）根據表中數據，計算實驗測得的空氣中氧氣的體積分數是

20.7%

20.7%

（計算結果精確到0.1%），相比較A組實驗，該方法測定結果更精確。