ｸｲｽﾞ大陸

直接聞いたわけではないし、論文発表でもないので、具体的な考察も何もないのですが、

ドボン選択肢の「二酸化炭素」は、
「炭酸飲料」のイメージを予想したものと思われます。（おっさんの思いつきでビールかも知れませんが）
　小学生は、「気体は」と言われて、すぐ「二酸化炭素」と反射的に答える子がそこそこいます。

小学生で「水の三態変化」を習ったあとだと、「氷→水→水蒸気」がすぐ出てくるのに、
空気の組成が窒素４：酸素１　だとか、
電気分解で発生するのが水素２：酸素１だとか、　「暗記」するものが増えると混乱するパターンでしょう。
　学年が進むほど「暗記した気体の名前（実験で見覚えがある）が増えていきます。

　小学生だと、水素を使うことは少ないから、イメージとして繋がらない。

あと、「ひねた中学生」だと、選択肢として「・・と・・」はアヤシイ と注目してしまう。
　「水」「二酸化炭素」が並んでるのを、「単なる数合わせ（むしろボケ）」と見てしまう罠が・・。
　（教授の意図がそんなところにないだろうとは思いますが、）
　　本当は「中途半端な４択」でなく、８択か、記述かにしてほしいですね。