化学与生活：水的组成的发现历程

【化学与生活】 水的组成的发现历程 湖北省石首市文峰中学刘涛 在很长一段时间内.人们曾认为水是组成世间万物的一种元素，不可再分。 1766年，英国的科学家卡文迪许发现将金属锌加入到硫酸中，会产生一种无色气体 这种气体与空气混合后点燃，发生威力巨大的爆炸.他将这种气体叫做“可燃空气" 同一时期，英国的科学家普利斯特里，也在研究这种“可燃空气%这种气体密度只有空 气的1/11。普利斯特里多次将这种猛烈的爆炸当作魔术在当时的欧洲贵族聚会上进行表演。 直到某一次爆炸表演结束后，他发现玻璃容器的内壁有白雾。随后通过多次反复实验，确认 这种白雾就是水。 1775年，法国科学家拉瓦锡通过实验验证空气不是一种元素，空气是一种混合物.其 中氧气约占1/5。 1776年，瑞典科学家舍勒加热硝酸钾获得了比较纯净的氧气。 1781年，卡文迪许改进了原来的实验方案.他用纯净的氧气代替空气，发现“可燃空 气”在纯氧中可以安静燃烧发出蓝色火焰。他还发现1体积氧气和2体积“可燃空气”怡好 完全反应，生成物只有水，没有别的物质。但卡文迪许未能突破传统观念的束缚.错误地用 两种气体里都含有水这种“元素”来解释所观察到的实验现象。 1782年，拉瓦锡将水蒸气通过1000多摄氏度高温金属铁管.获得了“可燃空气"和一 种黑色固体。这个变化可以表示为：铁+水高黑色固体+“可燃空气”由此他认为水不是 一种元素，而是由“可燃空气“和氧结合形成的化合物。 1787年，拉瓦锡命名这种“可燃空气”为“氢气”正式提出“氢”是一种元素秦。 1800年，英国科学家尼克尔森和卡里斯特尔用“伏打电池"”在常温下进行了水的电解实 验，获得成功.进一步证明了拉瓦锡的结论。 【同步训练】 1.科学史上有许多科学家对水的组成进行过研究。 材料1：亚里士多德的“四元素说”认为：水是一种元素。 材料2：卡文迪许发现.锊氢气与氧气的混合气点火后，有水生成：还定量研究发现：2 体积氢气和1体积氧气恰好生成1体积的水蒸气。 材料3：拉瓦锡重复卡文迪许实验也得到水，并证实水是氢气与氧气反应后的唯一产物。 他还对水进行分解实验，制得并命名了氢气，并定量称量水和氢气质量。 材料4：尼科尔森和卡里斯尔做了水的电解实验并检验了产物。 根据上述材料和已学知识，回答下列问题： (1)基干卡文迪许和拉瓦锡的实验分析，你得出的结论是什么？ (2拉瓦锡的水分解实验对后续研究有什么后示？--一一一-一-。 3检验氯气的操作方法及现象是什么？ (4)分析材料可知，选用以下哪些证据可以使人们确信水由什么组成 (填序号) A.氢气十氧气→水B.水→氢气+氧气C.水→水蒸气 2.科学观念的建立需要经历曲折的探索。在很长一段时间内，人们曾认为水是组成世间万 物的一种元素。 (1)1781年，卡文迪许用纯氧与氢气反应.生成水。推测水应该由_--种元素组成，从“合 成”的角度.证明了“水不是单一元素”。 21800年，卡莱尔和尼科尔森通过电解的方式将水分解为氢气和氧气，该反应的化学方程 式为 -，从“分解”的角度，证明了“水不是单一元素” 3.18世纪末，人们就开始了对水的组成的研究 (1)英国科学家普利斯特里把“易燃空气”（氢气）和空气混合后盛在干燥、洁净的玻璃瓶中， 当用电火花点火时发出震耳的爆鸣声，且玻璃瓶内壁上出现了液滴。不久.卡文迪许用纯氧 代替空气进行上述实验，确认所得液滴是水，该反应的化学方程式是 (2基干卡文迪许实验.可得出的关干水的组成的结论是 (填字母序号) A.水是由氢气和氧气组成的 B.水是由氢元素和氧元素组成的 C.每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的( 3后来，科学家进一步利用电解水实验（如图所示）证明水的组成.实验中得到的试管 的气体是（填“氧气”或“或氯气"”。 4.下图(1)是电解水的简易装置.（川）电解水生成气体体积与时间的关系图，试回答 下列问题： 个体积/mL a 甲 乙 12 10 A气体 量筒 8 B气体 4 水槽 2 02468 时间min I (甲管生成气体A.乙管生成气体B) (1a处连接电源（填“正极”或“负极）。 2气体B可以用带火星的木条检验.现象是」 。说明B气体具有的化学性质是 (填“可燃性“或“助燃性)。 30~10min,甲、乙两个最简内汇集的气体体积比约为 写出该实验中化学方程式 为 (4实验前在水中加入稀硫酸或氢氧化钠溶液的目的是 (5实验中得到的氢气和氧气的体积比略大干2：1的原因可能是 (填序号) A.氧气在水中溶解的比氢气多 B.氧气和电极发生了反应，消耗了氧气 C.氢气在水中溶解的此氧气多 D.氢气和电极发生了反应.消耗了氢气 参考答案 1.(1)水是由氢元素与氧元素组成的：(2反应物的总质量与生成物的总质量可能相等：(3)用 带火星的木条来检验氧气，操作方法