5. 实验是科学探究的重要途径，下列是有关氧气性质的探究实验。 实验三
【探究一】探究氧气的物理性质。
（1）通常情况下，氧气是一种无色、无气味的气体。降温、加压会发生如下状态的改变：
过程①、②中发生的变化都是
【探究二】探究氧气的化学性质。
（2）实验一：铁丝在氧气中燃烧。实验时，铁丝下端系火柴的目的是
实验结束后，冷却到室温，打开橡胶塞时比较费力，原因是
如果在做该实验时，没观察到“火星四射”的现象，失败的原因不可能是
A. 收集的氧气太少，纯度太低 B. 铁丝表面生锈
C. 集气瓶底部没有铺一薄层细沙 D. 铁丝未绕成螺旋状
（3）实验二：木炭在氧气中燃烧后，验证产物的方法是
（4）实验三：该实验的结论是
A. 可以用铁丝代替红磷进行实验 B. 红磷需要足量 C. 试剂只与氧气反应
（5）实验一、三中都要在集气瓶中放少量的水，但其作用是不同的。实验一中水的作用是
（6）以上三个反应的相同点是
【探究一】探究氧气的物理性质。
（1）通常情况下，氧气是一种无色、无气味的气体。降温、加压会发生如下状态的改变：
过程①、②中发生的变化都是
物理
变化。【探究二】探究氧气的化学性质。
（2）实验一：铁丝在氧气中燃烧。实验时，铁丝下端系火柴的目的是
引燃铁丝
，该反应的文字表达式为铁＋氧气$\xrightarrow{点燃}$四氧化三铁
。实验结束后，冷却到室温，打开橡胶塞时比较费力，原因是
铁燃烧消耗氧气，冷却后装置内气体的压强小于外界大气压强
。如果在做该实验时，没观察到“火星四射”的现象，失败的原因不可能是
C
（填字母）。A. 收集的氧气太少，纯度太低 B. 铁丝表面生锈
C. 集气瓶底部没有铺一薄层细沙 D. 铁丝未绕成螺旋状
（3）实验二：木炭在氧气中燃烧后，验证产物的方法是
向集气瓶中倒入澄清石灰水，迅速盖上毛玻璃片，振荡，澄清石灰水变浑浊，则气体为二氧化碳
。木炭在氧气中燃烧比在空气中剧烈，说明影响燃烧剧烈程度的因素是氧气的浓度
。（4）实验三：该实验的结论是
氧气体积约占空气体积的$\frac{1}{5}$
。正确选择试剂是实验成功的关键，该实验中，试剂的选择合理的是BC
。A. 可以用铁丝代替红磷进行实验 B. 红磷需要足量 C. 试剂只与氧气反应
（5）实验一、三中都要在集气瓶中放少量的水，但其作用是不同的。实验一中水的作用是
防止高温生成物溅落瓶底，使集气瓶炸裂
。在实验一、三中，可以把水换成细沙的实验是实验一
。（6）以上三个反应的相同点是
放出热量
、有新物质生成(或都有氧气参与，合理即可)
。答案：5. (1) 物理 (2) 引燃铁丝 铁＋氧气$\xrightarrow{点燃}$四氧化三铁 铁燃烧消耗氧气，冷却后装置内气体的压强小于外界大气压强 C (3) 向集气瓶中倒入澄清石灰水，迅速盖上毛玻璃片，振荡，澄清石灰水变浑浊，则气体为二氧化碳 氧气的浓度 (4) 氧气体积约占空气体积的$\frac{1}{5}$ BC (5) 防止高温生成物溅落瓶底，使集气瓶炸裂 实验一 (6) 放出热量 有新物质生成(或都有氧气参与，合理即可)
解析：
【分析】
本题围绕氧气性质的探究实验设置问题，需结合物理变化的判断、氧气与铁丝/木炭的反应原理、空气中氧气体积测定实验的要点等知识点逐一分析：
1. （1）判断变化类型需依据是否有新物质生成，状态改变无新物质，属于物理变化；
2. （2）铁丝燃烧实验中，火柴用于引燃铁丝，反应生成四氧化三铁；实验后瓶内压强变化导致塞子难开，需分析失败原因，区分操作目的与实验现象的影响因素；
3. （3）木炭燃烧产物为二氧化碳，用澄清石灰水检验，燃烧剧烈程度与氧气浓度相关；
4. （4）实验三为红磷测氧气体积实验，结论是氧气体积约占空气1/5，试剂选择需满足只与氧气反应、足量等条件；
5. （5）集气瓶中水的作用需结合实验产物性质，铁丝燃烧的高温生成物会炸裂瓶底，可换细沙；
6. （6）三个反应的相同点可从能量变化、反应特征等角度分析。
【解析】
（1）过程①②仅为氧气的状态改变，无新物质生成，属于物理变化；
（2）铁丝下端系火柴的目的是引燃铁丝；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，文字表达式为：铁＋氧气$\xrightarrow{点燃}$四氧化三铁；实验结束后瓶内氧气被消耗，冷却后装置内气体压强小于外界大气压，故打开橡胶塞费力；实验未观察到火星四射的失败原因：A氧气纯度低、B铁丝生锈、D铁丝未绕螺旋状（未增大受热面积）均会导致失败，C选项集气瓶底铺细沙是防止炸裂，与火星四射无关，故选C；
（3）木炭燃烧产物为二氧化碳，验证方法是向集气瓶中倒入澄清石灰水，迅速盖上毛玻璃片，振荡，澄清石灰水变浑浊则证明产物为二氧化碳；木炭在氧气中燃烧更剧烈，说明影响燃烧剧烈程度的因素是氧气的浓度；
（4）实验三为红磷燃烧测定空气中氧气体积的实验，结论是氧气体积约占空气体积的$\frac{1}{5}$；试剂选择：A铁丝不能在空气中燃烧，无法代替红磷；B红磷足量才能完全消耗氧气；C试剂需只与氧气反应，故选BC；
（5）实验一中铁丝燃烧生成高温四氧化三铁，放水的作用是防止高温生成物溅落瓶底，使集气瓶炸裂；实验一的反应是固体燃烧生成固体，可将水换成细沙，实验三不能换（需水吸收五氧化二磷）；
（6）三个反应（铁燃烧、木炭燃烧、红磷燃烧）的相同点：都放出热量、都有新物质生成（或都有氧气参与反应，合理即可）。
【答案】
5. (1) 物理 (2) 引燃铁丝 铁＋氧气$\xrightarrow{点燃}$四氧化三铁 铁燃烧消耗氧气，冷却后装置内气体的压强小于外界大气压强 C (3) 向集气瓶中倒入澄清石灰水，迅速盖上毛玻璃片，振荡，澄清石灰水变浑浊，则气体为二氧化碳 氧气的浓度 (4) 氧气体积约占空气体积的$\frac{1}{5}$ BC (5) 防止高温生成物溅落瓶底，使集气瓶炸裂 实验一 (6) 放出热量 有新物质生成(或都有氧气参与，合理即可)
【知识点】
物理变化与化学变化、氧气的化学性质、空气组成的测定
【点评】
本题聚焦氧气相关的基础实验，涵盖物理变化判断、氧气反应的实验操作与原理、空气中氧气体积测定等核心知识点，注重对实验细节和原理的理解，是初中化学的典型基础实验题。
【难度系数】
0.7
本题围绕氧气性质的探究实验设置问题，需结合物理变化的判断、氧气与铁丝/木炭的反应原理、空气中氧气体积测定实验的要点等知识点逐一分析：
1. （1）判断变化类型需依据是否有新物质生成，状态改变无新物质，属于物理变化；
2. （2）铁丝燃烧实验中，火柴用于引燃铁丝，反应生成四氧化三铁；实验后瓶内压强变化导致塞子难开，需分析失败原因，区分操作目的与实验现象的影响因素；
3. （3）木炭燃烧产物为二氧化碳，用澄清石灰水检验，燃烧剧烈程度与氧气浓度相关；
4. （4）实验三为红磷测氧气体积实验，结论是氧气体积约占空气1/5，试剂选择需满足只与氧气反应、足量等条件；
5. （5）集气瓶中水的作用需结合实验产物性质，铁丝燃烧的高温生成物会炸裂瓶底，可换细沙；
6. （6）三个反应的相同点可从能量变化、反应特征等角度分析。
【解析】
（1）过程①②仅为氧气的状态改变，无新物质生成，属于物理变化；
（2）铁丝下端系火柴的目的是引燃铁丝；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，文字表达式为：铁＋氧气$\xrightarrow{点燃}$四氧化三铁；实验结束后瓶内氧气被消耗，冷却后装置内气体压强小于外界大气压，故打开橡胶塞费力；实验未观察到火星四射的失败原因：A氧气纯度低、B铁丝生锈、D铁丝未绕螺旋状（未增大受热面积）均会导致失败，C选项集气瓶底铺细沙是防止炸裂，与火星四射无关，故选C；
（3）木炭燃烧产物为二氧化碳，验证方法是向集气瓶中倒入澄清石灰水，迅速盖上毛玻璃片，振荡，澄清石灰水变浑浊则证明产物为二氧化碳；木炭在氧气中燃烧更剧烈，说明影响燃烧剧烈程度的因素是氧气的浓度；
（4）实验三为红磷燃烧测定空气中氧气体积的实验，结论是氧气体积约占空气体积的$\frac{1}{5}$；试剂选择：A铁丝不能在空气中燃烧，无法代替红磷；B红磷足量才能完全消耗氧气；C试剂需只与氧气反应，故选BC；
（5）实验一中铁丝燃烧生成高温四氧化三铁，放水的作用是防止高温生成物溅落瓶底，使集气瓶炸裂；实验一的反应是固体燃烧生成固体，可将水换成细沙，实验三不能换（需水吸收五氧化二磷）；
（6）三个反应（铁燃烧、木炭燃烧、红磷燃烧）的相同点：都放出热量、都有新物质生成（或都有氧气参与反应，合理即可）。
【答案】
5. (1) 物理 (2) 引燃铁丝 铁＋氧气$\xrightarrow{点燃}$四氧化三铁 铁燃烧消耗氧气，冷却后装置内气体的压强小于外界大气压强 C (3) 向集气瓶中倒入澄清石灰水，迅速盖上毛玻璃片，振荡，澄清石灰水变浑浊，则气体为二氧化碳 氧气的浓度 (4) 氧气体积约占空气体积的$\frac{1}{5}$ BC (5) 防止高温生成物溅落瓶底，使集气瓶炸裂 实验一 (6) 放出热量 有新物质生成(或都有氧气参与，合理即可)
【知识点】
物理变化与化学变化、氧气的化学性质、空气组成的测定
【点评】
本题聚焦氧气相关的基础实验，涵盖物理变化判断、氧气反应的实验操作与原理、空气中氧气体积测定等核心知识点，注重对实验细节和原理的理解，是初中化学的典型基础实验题。
【难度系数】
0.7