21. 新素养 科学探究与实践（12分）（2026·湖北武汉期中）人类对空气成分的探究经历了艰辛的过程，下面是某化学兴趣小组的同学的实验设计流程，请你参与实验。
【设计方案】测定混合物中某成分的含量，可采取不同的测定方案。空气是由多种气体组成的混合物，若要测定氧气的含量。可以设计如下两个方案。方案一：除去除氧气以外的气体，测量剩余气体的体积；方案二：除去氧气，测量氧气的体积。
【选取药品】（1）人们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，分别用铜粉、红磷等进行实验，其原理都是采用上述两方案中的
方案二
（填“方案一”或“方案二”）。
【进行实验】（2）该小组设计了如图实验装置测定空气中氧气的含量，请回答下列问题。
① 硬质玻璃管内反应的文字表达式是
铜＋氧气$\xrightarrow{加热}$氧化铜
。
② 实验中反复推拉注射器的目的是
能使铜和氧气充分接触，使氧气完全耗尽
。
③ 室温下，实验测定的数据如表（在气球完全干瘪的状态下测量注射器内气体的体积）。
根据数据计算，实验测得空气中氧气的体积分数为
19%
。
【实验分析】（3）从上述数据中可知，该实验存在一定误差。可能的原因是
ABCD
（填字母）。
A.没有反复推拉注射器活塞
B.没有冷却至室温就立即读数
C.加入铜粉的量不足
D.实验过程中装置漏气
（4）下列图像中，能够体现该实验过程中装置内物质或元素质量与加热时间关系的是
AD
（填字母）。
答案：21. (1) 方案二 (2) ① 铜＋氧气$\xrightarrow{加热}$氧化铜 ② 能使铜和氧气充分接触，使氧气完全耗尽 ③ 19% (3) ABCD (4) AD
解析:(1) 红磷或铜粉能消耗氧气，装置中的气体减少，压强减小，从而会有水或气体进入，进入的水或气体的体积为消耗的氧气的体积，则原理都是采用方案二。(2) ① 铜和氧气在加热条件下生成黑色的氧化铜，反应的文字表达式为铜＋氧气$\xrightarrow{加热}$氧化铜。② 实验中反复推拉注射器能使铜和氧气充分接触，将氧气完全耗尽。③ 由于后注射器中气体减小的体积为消耗的氧气的体积，则测得空气中氧气的体积分数为$\frac{20.0\ \mathrm{mL}-6.7\ \mathrm{mL}}{50.0\ \mathrm{mL}+20.0\ \mathrm{mL}}×100\%=19\%$。(3) 没有反复推拉注射器活塞，铜与氧气没有充分接触，反应不充分，计算结果偏小，故A正确；没有冷却至室温就立即读数，反应后注射器中气体体积偏大，计算结果偏小，故B正确；加入铜粉的量不足，未完全消耗装置内的氧气，计算结果偏小，故C正确；实验过程中装置漏气，气体进入装置，计算结果偏小，故D正确。(4) 反应过程中氮气质量不变，故A正确；铜和氧气生成氧化铜，固体质量增加，但反应结束后固体质量不会再变，故B错误；反应后气体总质量减小，但不会变为零，故C错误；氧元素质量不变，故D正确。
22. (4分)(2026·四川绵阳期中节选)化学家Tim Richard将分子结构简式像小狗的某有机物(如图所示)取名为“小狗烯”(化学式为$\ce{C_{26}H_{26}}$)。请计算：
(1)“小狗烯”的相对分子质量是
338
。
(2)“小狗烯”中碳元素和氢元素的质量比是
12：1
(填最简整数比)。
(3)16.9 g“小狗烯”中含碳元素多少克？
答案：22. (1) 338 (2) 12 : 1
(3) 解: 16.9 g “小狗烯”中碳元素的质量为$16.9\ \mathrm{g}×\frac{12×26}{338}×100\%=15.6\ \mathrm{g}$。
答:16.9 g“小狗烯”中含碳元素15.6 g。
