2.4 水的组成和净化（第一课时）（分层练习）-【上好课】2024-2025学年九年级化学上册同步精品课堂（沪教版2024）

2.4 水的组成和净化（第一课时） 1．下列有关地球上水的分布、循环、利用的说法中正确的是（　　）  A．陆地淡水约占地球总水量的96.5% B．水是生物生存所需的最基本的物质之一 C．人类直接利用最多的是海洋水 D．水循环的环节只有蒸发和降水 【答案】B 【解析】A.海水占全球总储水量的96.53%，淡水只约占全球水储量的2.53%，故A错误； B.水是一切生命赖以生存的重要物质基础，故B正确； C.人类直接利用的是淡水，故C错误； D.水循环涉及降水、蒸发、地表和地下径流，水汽输送等，故D错误。 故选：B。 2．（2024·湖北襄阳·模拟）2024年3月22日是第三十二届“世界水日”，我国纪念2024年“世界水日”“中国水周”活动主题为“精打细算用好水资源，从严从细管好水资源”。下列措施或做法不符合该主题的是（　　）  A．家庭使用节水器具 B．自动喷淋浇灌园林 C．工业废水灌溉农田 D．生活提倡“一水多用” 【答案】C 【解析】A、家庭使用节水器具，可以节约用水，故选项符合该主题； B、自动喷淋浇灌园林，可以节约用水，故选项符合该主题； C、工业废水中含有大量有害物质，直接灌溉农田，会造成水体和土壤污染，故选项不符合该主题； D、生活提倡“一水多用”，可以节约用水，故选项符合该主题； 故选：C。 3．（2024·四川泸州·中考真题）在《关于公布四川省水利厅2023年度四川省实行最严格水资源管理制度考核结果的公告》中，泸州被评为优秀。下列做法符合水资源保护的是（　　）   A．废旧电池深埋地下处理 B．生活中的垃圾分类回收处理 C．工业废水直接排入江河 D．过度施用化肥使水体富营养化 【答案】B 【解析】A、把废旧电池深埋处理，会污染地下水体和土壤，故做法不符合理念； B、分类回收处理生活中的垃圾，可以节约资源，减少水体污染，故做法符合理念； C、让工业废水直接排入江河中，工业废水中含有多种废物，如果直接排放，对天然水体的污染很重，故做法不符合理念； D、大量营养元素进入水体中会导致水体富营养化，造成水体污染，故做法不符合理念。 故选：B。 4．（2024·湖南·中考真题）2024年5月1日，我国节约用水行政法规《节约用水条例》正式实施。下列行为不利于节约用水的是（　　）   A．工业用水重复使用 B．洗手后不随手关水龙头 C．生活中用淘米水浇花 D．园林用水采用节水灌溉方式 【答案】B 【解析】A、工业用水重复使用，可以节约水资源，故A不符合题意； B、洗手后不随手关水龙头，会浪费水资源，不利于节约用水，故B符合题意； C、生活中用淘米水浇花，可以一水多用，有利于节约用水，故C不符合题意； D、园林用水采用节水灌溉方式，有利于节约用水，故D符合题意； 故选：B。 5．（2024·江苏宿迁·二模）有关如图所示实验的说法不正确的是（　　）   A．电解水时常加入少量稀硫酸以增强水的导电性 B．纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量 C．a管与b管收集的气体质量比为1：2 D．两个实验均可证明水的组成 【答案】C 【分析】电解水时，与电源负极相连的玻璃管内的气体体积多，是氢气；与电源正极相连的玻璃管内产生的气体体积少，是氧气；且两者的体积之比大约是2：1，可简记为：正氧负氢、氢二氧一；氢气燃烧生成水。 【解析】A、纯水几乎不导电，实验时向水中加入少量的稀硫酸可以增强水的导电性，故选项说法正确； B、纯净的氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量，故选项说法正确； C、正极（a管）和负极（b管）产生的气体的体积比（而不是质量比）为1﹕2，故选项说法错误 D、电解水生成氢气和氧气，氢气燃烧生成水，都说明水由氢元素和氧元素组成，故选项说法正确。 故选：C。 6．（2024·河南漯河·一模）下列有关水的沸腾实验和电解水实验的说法正确的是（　　）   A．实验1中观察到玻璃片上有水雾生成，证明发生了化学反应 B．实验2中a、b管产生气体的质量比为2：1 C．两个实验都能说明水是由氢、氧元素组成的 D．实验1中水分子种类不变，实验2中水分子种类改变 【答案】D 【解析】A、水沸腾过程中水由液态变为气态，然后水蒸气遇冷凝结形成水雾，该过程没有生成新物质，没有发生化学反应，A选项错误； B、电解水实验中，正极产生的气体是氧气，负极产生的气体是氢气，氢气与氧气的体积比为2∶1，而质量比为1∶8。由图可知，a管连接电源负极，则a管产生的气体是氢气，b管连接电源正极，则b管产生气体是氧气，所以实验2中a、b管产生气体的质量比为1∶8，B选项错误； C、水沸腾过程中水由液态变为气态，不能证明水是由氢、氧元素组成的。电解水实验中，水分解生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素种类不变，说明水是由氢、氧元素组成的，C选项错误； D、水沸腾过程中水由液态变为气态，水分子种类没有改变。电解水实验中，水分解生成氢气、氧气，水分子种类发生改变，D选项正确。 故选：D。 7．如图是电解水的装置示意图，下列说法不正确的是（　　）   A．b端是电源的正极 B．c试管收集的气体有可燃性 C．电解水时，在水中加入少量氢氧化钠可以增强水的导电性 D．试管c中收集的气体与试管d中收集的气体的质量比约为2:1 【答案】D 【解析】A、b端产生的气体是用向上排空气法收集的，是氧气，电解水正极产生的是氧气，故正确； B、c试管收集到的气体是氢气，氢气具有可燃性，故正确； C、电解水时，在水中加入少量的氢氧化钠可以增强导电性，正确； D、c中收集的是氢气，d中收集的是氧气，两种气体的体积比是2:1，故错误。 故选：D。 8．（2024·湖南邵阳·三模）地球是一个美丽的“水球”，表面约 71%被水覆盖，淡水仅占总水量的 2.5%；其余是海水或咸水，海水淡化是解决人类淡水资源短缺的有效措施。全球海水淡化水用途如图1所示。 海水淡化技术主要有热分离法和膜分离法，热分离法利用蒸发和冷凝分离水与非挥发性物质，能耗大，成本高；膜分离法利用薄膜的选择透过性实现海水淡化，但现有薄膜的水通量低，应用受到限制，有科学家提出，给石墨烯“打上”许多特定大小的孔，制成单层纳米孔二维薄膜。可进行海水淡化。石墨烯海水淡化膜工作原理如图2所示。 依据上文，回答下列问题。 (1)全球海水淡化水用途中灌溉用水仅占2%市政用水则占到了 62%主要原因是： 。 (2)地球表面约 71%被水覆盖，人类仍面临缺水危机原因是： 。 (3)石墨烯海水淡化膜允许 通过。 【答案】(1)热分离法能耗大、成本高，膜分离法效率低，只能优先满足生活用水 (2)地表水绝大部分为海水或咸水，可供利用的淡水资源缺乏 (3)水分子 【解析】（1）根据短文内容分析可知，热分离法能耗大、成本高，膜分离法效率低，只能优先满足生活用水，所以全球海水淡化水用途中灌溉用水仅占2%市政用水则占到了 62%。故填：热分离法能耗大、成本高，膜分离法效率低，只能优先满足生活用水。 （2）根据短文内容分析可知，地表水绝大部分为海水或咸水，淡水仅占总水量的 2.5%，可供利用的淡水资源缺乏。所以地球表面约 71%被水覆盖，人类仍面临缺水危机。故填：地表水绝大部分为海水或咸水，可供利用的淡水资源缺乏。 （3）根据石墨烯海水淡化膜工作原理图可知，石墨烯海水淡化膜只允许水分子通过。故填：水分子。 1．（2024·湖南长沙·中考真题）今年5月1日，我国首部《节约用水条例》正式施行。下列做法正确的是 A．园林浇灌采用大水浸灌 B．洗手接洗手液时不关水龙头（　　）  C．工业用水不重复利用 D．家庭使用节水器具，如节水型洗衣机 【答案】D 【解析】A、园林浇灌采用大水浸灌，浪费水资源，做法错误； B、洗手接洗手液时不关水龙头，浪费水资源，做法错误； C、工业用水不重复利用，浪费水资源，做法错误； D、家庭使用节水器具，如节水型洗衣机，节约用水，做法正确； 故选：D。 2．图1是电解水的装置，图2是甲、乙试管中收集到的气体体积与时间的关系图。若甲试管中生成气体N，下列说法不正确的是（　　）  A．a应接电源正极 B．气体M能使带火星的木条复燃 C．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的 D．8min时产生的H2和O2的体积比是2:1 【答案】B 【解析】A、由电解水实验结论"正氧一、负氢二"可知，甲中的气体体积较小，连接的是电源的正极，故选项说法正确； B、M气体的体积较大，是氢气，氢气没有助燃性，不能使带火星的木条复燃，故选项说法错误； C、水在通电条件下生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的，故选项说法正确； D、由图2可知，8s时产生的H2和O2的体积比是10mL：5mL＝2：1，故选项说法正确； 故选：B。 3．电解水，反应一段时间后，用燃着的木条检验生成的气体，记录的现象如下表。相关说法错误的是（　　）  两电极 正极端的玻璃管 负极端的玻璃管 现象 有气泡 体积为，木条燃得更旺 体积为，气体燃烧 A．通电前应将玻璃管内空气排尽 B．两电极产生气泡的速率不相同 C．正极气体为氧气，负极气体为氢气 D．结合气体密度可计算水中氢、氧原子个数比 【答案】D 【解析】A、为了实验准确，通电前应将玻璃管内空气排尽，故选项正确； B、正、负极均能观察到由无色气泡产生，负极产生的是氢气，体积更多，速率更快；正极产生的是氧气，体积更少，速率更慢；故选项正确； C、电解水实验中，与正极相连的试管产生的是氧气，与负极相连的试管产生的是氢气，故选项正确； D、正负极收集的气体体积比5.15mL：10.38mL1：2，结合气体密度可计算气体的质量，但是不知道H、O原子的实际质量，不能计算出氢、氧原子个数比，故选项错误； 故选：D。 4．在下列实验操作与对应的关系中，正确的是（　　）  A．点燃氢气前，一定要先检验氢气的纯度——防止发生爆炸 B．铁丝在氧气中燃烧时，集气瓶底部放少量水——使实验现象更加明显 C．用过氧化氢制氧气时，向过氧化氢溶液中加入少量MnO2——产生更多的氧气 D．向试管里加入固体粉末时，把盛有药品的药匙（或纸槽）伸到试管底部——防止药品沾在管口和试管内壁上 【答案】AD 【解析】A、氢气具有可燃性，所以点燃前必须验纯，防止发生爆炸；实验操作和目的对应关系正确； B、铁丝在氧气中燃烧时，集气瓶底部放少量水，目的为防止熔化的溅落物炸裂瓶底，而不是使实验现象更加明显，实验操作和目的对应关系错误； C、用过氧化氢制氧气时，加入少量二氧化锰，是为了加快生成氧气速度，而不是为了产生更多的氧气；实验操作和目的对应关系错误； D、向试管里加入固体粉末时，把盛有药品的药匙（或纸槽）伸到试管底部——防止药品沾在管口和试管内壁上；实验操作和目的对应关系正确。 故选：AD。 5．化学实验课上，同学们正在开展电解水的实验探究，请你一同参与。 【提出问题】水在直流电下的变化如何？ 【进行实验】同学们按照教材中的装置(如图1)进行了实验： 【收集证据】同学们观察到电极附近有气泡产生，若一段时间后a中收集到10mL气体，则此时b中应该大约收集到了 mL气体。切断电源，打开b管顶端的活塞，在管口放置一根燃着的木条，会观察到 。 【得出结论】（1）水通直流后发生分解生成氢气和氧气，写出该反应的文字表达式 。 （2）水是由 组成的。 【讨论分析】实验时，老师在水中加入了少量氢氧化钠，目的是 。 【拓展延伸】同学们又查阅到了如下资料 a.旧版教材中，电解水的实验装置如图2所示。 b.氢氧化钠是一种强碱，具有腐蚀性。 c.给含有氯化钠的水通电，会发生如下反应：。 请你分析思考：和图2的装置相比，现行教材(图1)装置的优点是 (任意写一点)。进行实验时， (填“能”或“不能”)将氢氧化钠换为氯化钠。 【总结交流】化学是以实验为基础的科学，通过上述实验的分析对比，归纳出在改进实验时需考虑的因素 。(任意写一点) 【答案】 20 气体被点燃 氢、氧元素 增强水的导电性 操作时手不用接触碱性液体，较安全（其他答案合理即可） 不能 安全（不影响实验结果等合理即可） 【收集证据】电解水正极产生氧气，负极产生氢气，两者的体积比约为1：2；图中可知，b管产生气体较多，体积应是a管的两倍，故填：20； b管气体是氢气，具有可燃性，会被燃着的木条点燃，故填：气体被点燃； 【得出结论】水电解会生成氢气和氧气，故填： ； 化学反应前后元素种类不变，反应后有氢元素和氧元素，反应前也应该有，故水是由氢元素和氧元素组成的，故填：氢、氧元素； 【拓展延伸】图2 装置需要将试管倒扣在导电的水中，会接触到水，且导线在能导电的水中，碱的腐蚀性和用电安全都不如图1，故填：操作时手不用接触碱性液体，较安全（其他答案合理即可）； 【总结交流】实验改进需要考虑安全和不能改变结果，用氯化钠会导致生成的气体改变无法得出水的组成的结论，故填：安全（不影响实验结果等合理即可）。 6．利用注射器模拟电解水实验装置(如图1所示)。烧杯中盛有蒸馏水，加入氢氧化钠是为了增强导电性，接通电源。 (1)检验负极产生的气体时，观察到的现象为 。 (2)下列实验也能证明水是由氢元素和氧元素组成的是___________。(填字母序号) A．水的净化 B．氢气在氧气中燃烧 C．水的蒸发 D．氢气和氧化铜反应生成铜和水 (3)为研究影响电解水反应速率的因素，利用12V直流电源进行了相关实验探究，数据如下： 编号 温度(℃) NaOH溶液浓度 负极产生的气体体积(mL) 正极产生的气体体积(mL) 电解时间(s) a 20 2% 20 9.8 54.0 b 20 5% 20 9.8 36.2 c 30 2% 20 9.9 x d 30 5% 20 9.9 35.4 ①比较实验a和实验b，可得到的结论是 。 ②分析四组实验数据，实验c的电解时间“x”可能是 。(填字母序号) A．32.4　　　B．35.2　　　C．50.2　　　D．55.6 ③某同学在做完上述分组实验后，发现电解水反应速率最快的是实验d．他想在此基础上进一步探究更快速电解水的途径，通过查阅资料，他发现当其他条件不变时，增大直流电的电压也能加快电解水的反应速率，则以下措施可行的是 (填字母序号)。 A．温度：10℃，NaOH溶液浓度：5%，电压：12V B．温度：20℃，NaOH溶液浓度：5%，电压：12V C．温度：30℃，NaOH溶液浓度：5%，电压：15V 【答案】(1)气体燃烧，产生淡蓝色火焰 (2)BD (3) 相同温度，氢氧化钠溶液浓度越高，电解水的速率越快 C C 【解析】（1）电解水，“正氧负氢，氧一氢二”，负极产生的是氢气，用燃着的木条检验氢气，可观察到气体燃烧，产生淡蓝色火焰； （2）A、水的净化是除水中的杂质，不能验证水的组成，故A错误； B、氢气和氧气点燃条件下反应生成水，依据反应前后元素不变，可得出水是由氢、氧元素组成的，故B正确； C、水的蒸发属于物理变化，不能验证水的组成，故C错误； D、氢气和氧化铜反应生成铜和水，故依据反应前后元素不变，可得出水是由氢、氧元素组成的，故D正确； 故选BD； （3）①分析实验a和b，温度都为20℃，产生20mL氢气，5%溶液电解需要36.2s，2%的溶液电解时间o为54.0s，故得到的结论是：温度相同，溶液浓度越高，电解水的速率越快； ②由于温度相同，溶液浓度越高，电解水的速率越快，溶液浓度相同，温度越高，电解水的速率越快；分析实验b，温度都20℃，产生20mL氢气，2%溶液电解需要54.0s，实验d温度为30℃，5%的溶液电解时间为35.4s，所以实验c的电解时间“x”应在35.4～54.0之间，故选C； ③由于温度相同，溶液浓度越高，电解水的速率越快，溶液浓度相同，温度越高，电解水的速率越快，所以发现电解水反应速率最快的是第d组实验；要讨论当其他条件不变时，增大直流电的电压也能加快电解水的反应速率，所以变量应为直流电的电压，故选C。 1．实验小组同学利用下图装置进行电解水实验，观察到正、负极产生气体体积比小于理论值1：2。实验研究了影响气体体积比的因素，结果见下表。下列说法错误的是（　　）  A．正极产生的气体是O2 B．对比①④或②③，说明石墨电极可能不利于O2的获取 C．正、负极气体体积比小于1：2可能与H2和O2在水中的溶解性有关 D．电极材料相同时，使用NaOH溶液的实验效果均优于Na2SO4溶液 【答案】D 【解析】A、电解水实验中，正极产生的是，负极产生的是，该选项说法正确； B、对比①④或②③，其他条件相同时，使用铂丝电极比使用石墨电极，正、负极产生的气体体积比大，说明石墨电极可能不利于的获取，该选项说法正确； C、难溶于水，不易溶于水，正极产生的是，负极产生的是，正、负极气体体积比小于1：2可能与和在水中的溶解性有关，该选项说法正确； D、分析表格中③④可知，某一时间段内，使用溶液的实验效果优于NaOH溶液，该选项说法错误； 故选：D。 2．（2024·四川成都·二模）在完成“电解水实验”时，发现该反应速率较慢，且氢气与氧气的体积比很难达到理论值。为探究电解水时所需NaOH溶液的最佳浓度，在图1所示装置中分别注入不同溶质质量分数的NaOH溶液，在相同电压下电解3min，电解时NaOH的质量不发生变化，产生氢气和氧气的体积如图2所示。下列说法正确的是（　　）  A．上述反应中分子的种类和数目都不变 B．a管中产生的气体能支持燃烧，b管中产生的气体能燃烧 C．该实验中氢氧化钠溶液的浓度越大，产生气体的速率越快 D．电解质量分数为14%的NaOH溶液所产生的氢气、氧气体积比最接近理论值 【答案】D 【解析】A、水在通电过程中生成氢气和氧气，分子种类、数目发生变化，故A错误； B、图1所示电解水实验中，管a产生的气体比管b产生的多，则管a产生的气体为氢气、管b产生的气体为氧气，即管a中的气体能够燃烧、管b中产生的气体能支持燃烧，故B错误； C、由图2可知，电解质量分数为20%的NaOH溶液比电解质量分数为18%的NaOH溶液产生的气体体积少，该结果说明实验中氢氧化钠溶液的浓度越大，产生气体的速率不一定越快，故C错误； D、电解水时产生的氢气和氧气的理论体积比为2：1，而由图2可知，电解质量分数为14%的NaOH溶液所产生的氢气、氧气体积比最接近理论值，故D正确。 故选：D。 3．海水制氢分直接制氢和间接制氢两种技术路线。目前多采用先淡化后制氢的间接制氢技术，该工艺流程复杂且成本高昂。中国工程院院士谢和平团队研制出了海水直接制氢新技术。该技术彻底隔绝了海水中的离子，实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的高效海水原位直接电解制氢，破解了有害腐蚀这一困扰海水电解制氢领域的最大难题。 根据上文，回答下列问题： (1)海水电解制氢最大的难题是 。 (2)隔膜2的作用是 。 (3)海水原位直接电解制氢中，A电极应与电源的 极相连。 (4)海水原位电解制氢消耗的是_____。 A．海水中的水 B．海水中的阳离子 C．海水中的阴离子 D．海水中的水、阳离子、阴离子共同参与 (5)海水原位电解制氢技术的优点是 (写1条)。 【答案】(1)海水对设备具有较强腐蚀 (2)隔绝了海水中的离子 (3)正 (4)A (5)高效（合理答案即可） 【解析】（1）根据“破解了有害腐蚀这一困扰海水电解制氢领域半个世纪的难题”可知，海水电解制氢最大的难题是海水对设备具有较强腐蚀，故填：海水对设备具有较强腐蚀； （2）根据“该技术彻底隔绝了海水中的离子”可推测，隔膜2的作用是隔绝了海水中的离子，故填：隔绝了海水中的离子； （3）电解水中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，A电极端产生的气体为氧气，则A电极应与电源的正极相连，故填：正； （4）海水原位电解制氢的原理与电解水原理相同，即水通电分解生成氢气和氧气。 A、根据上述分析，海水原位电解制氢消耗的是海水中的水，故A正确； B、根据上述分析，海水原位电解未消耗海水中的阳离子，故B错误； C、根据上述分析，海水原位电解未消耗海水中的阴离子，故C错误； D、根据上述分析，海水原位电解制氢消耗的是海水中的水，故D错误； 故选A。 （5）根据文中“目前多采用先淡化后制氢的间接制氢技术，该工艺流程复杂且成本高昂。中国工程院院士谢和平团队研制出了海水直接制氢新技术。该技术彻底隔绝了海水中的离子，实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的高效海水原位直接电解制氢，破解了有害腐蚀这一困扰海水电解制氢领域的最大难题。”可知，海水原位电解制氢技术的优点是：工艺流程较简单且成本较低、无副反应、无额外能耗、高效、且破解了有害腐蚀等优点，故填：高效（或工艺流程较简单、或成本较低等合理答案均可）。 4．（2024·海南省直辖县级单位·一模）人类的日常生活和工农业生产离不开水。为探究水的组成及变化，某小组同学设计下图装置进行电解水实验，先在电解器玻璃管里加满水（含少量），再接通直流电源。 已知：水中加入的只起增强导电性作用，本身不参与反应。回答下列问题： (1)图一中甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为 。 (2)切断电源后，用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是 。 (3)电解纯水速率较慢，为探究不同电压和不同浓度溶液对电解水速率的影响，小组同学进行多次实验，测得产生氢气所需时间如图二： ①电解溶质质量分数为的溶液时，改变电压对电解水速率的影响是 。 ②上述实验中，电解水速率最快的条件是 。 【答案】(1)2：1 (2)燃着的木条燃烧更旺 (3) 随着电压的增大，电解水速率加快 10%NaOH溶液、12V电压 【解析】（1）电解水实验中，根据正氧负氢，氧一氢二，甲管与电源的负极相连，产生的是氢气，乙管与电源的正极相连，产生的是氧气，故甲（氢气）、乙（氧气）两支玻璃管中生成气体的体积比约为2：1，故填：2：1； （2）在电解水实验中，“正氧负氢”，乙管与正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，故切断电源后，用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是：燃着的木条燃烧的更旺，故填：燃着的木条燃烧更旺； （3）①由图可知，电解溶质质量分数为5%的NaOH溶液时，改变电压对电解水速率的影响是：相同条件下，电压越大，电解水所用时间越短，说明相同条件下，电压越大，电解水速率越快，故填：随着电压的增大，电解水速率加快； ②由图可知，当电压为12V，10%氢氧化钠溶液时，所需时间最小，则说明反应速率最快，故填：10%NaOH溶液、12V电压。 5．人类逐水而居，文明傍水而生。 (1)电解水可以得到H2和O2，H2在O2中燃烧可以生成水，这两个实验说明水是由 （填元素符号）组成的，其理论依据是 。 (2)图-1实验开始前，向电解器中加水前，电解器玻璃管a、b两端的活塞应 （填“打开”或“关闭”）；图-1实验中，接通直流电源后，观察到两个电极上均有气泡产生，且玻璃管 （填“a”或“b”）中产生气泡速率较快，一段时间后，玻璃管a、b中产生的气体体积比约为 。 (3)电解水过程中，为了促进水的分解，必须施加超电压。同时，较高的电压会产生大量的气泡，影响气体体积的观测。在室温下，改变直流电压进行实验，数据如图-2所示。当电源电压为0-1.5V时，无法产生气体的原因是 。依据图-2分析，使用 V直流电压作为电源最为合适。 【答案】(1) H、O 反应前后元素种类不变 (2) 打开 a 2:1 (3) 没有达到分解所需要的最低电压 8.5-9.5 【解析】（1）电解水可以得到H2和O2，H2在O2中燃烧可以生成水，氢气和氧气分别是由氢元素和氧元素组成的，这两个实验说明水是由氢元素和氧元素组成的，其理论依据是反应前后元素种类不变； （2）图-1实验开始前，向电解器中加水前，电解器玻璃管a、b两端的活塞应打开，由电解水时“正氧负氢，氢二氧一”可知，接通直流电源后，观察到两个电极上均有气泡产生，且玻璃管a中产生气泡速率较快，一段时间后，玻璃管a、b中产生的气体体积比约为2:1； （3）当电源电压为0-1.5V时，无法产生气体的原因是没有达到分解所需要的最低电压；依据图-2分析，使用8.5-9.5V直流电压时产生的速率最快，9.5V以上速率会减慢，因此8.5-9.5V作为电源最为合适。 6．化学小组用如图实验装置（气密性良好）探究影响电解水反应快慢的因素。 【进行实验】20℃时，在不同条件下进行实验，数据记录如下： 组别 实验 液体种类 电压/V 时间/min V氢气/mL V氧气/mL Ⅰ ① 200mL蒸馏水 2 45 0 0 ② 200mL蒸馏水 10 45 极少 极少 ③ 200mL蒸馏水 16 45 5 2.5 Ⅱ ④ 200mL蒸馏水滴浓硫酸 16 88 10 4.9 ⑤ 200mL蒸馏水滴浓硫酸 16 68 10 4.9 ⑥ 200mL蒸馏水滴浓硫酸 16 52 10 4.9 Ⅲ ⑦ 200mL蒸馏水氢氧化钠 10 3.0 10 4.9 ⑧ 200mL蒸馏水氢氧化钠 x 2.6 10 4.9 ⑨ 200mL蒸馏水氢氧化钠 10 2.0 10 5.0 【解释与结论】 (1)电解水的符号表达式为 。 (2)与电源正极相连的玻璃管内产生的气体是 。 (3)Ⅲ组实验⑧中的 。 (4)对比实验②⑦，可得出的结论是 。 (5)Ⅱ组实验的目的是 。 (6)通过本实验得出，影响电解水反应快慢的因素有 。 【实验拓展】 (7)表中部分数据氢气与氧气的体积比略大于2∶1，从物质性质角度分析可能的原因是 。 (8)实验测得V（氢气）∶V（氧气）=1∶2，要确定水分子中氢氧原子个数比，还需要的数据有 （填序号）。 a．水的相对分子质量 b．氢气、氧气的密度 c．氢原子、氧原子的质量 【答案】(1) (2)O2 (3)10 (4)在200mL蒸馏水中加入0.8gNaOH，可以加快电解的速率 (5)证明加入的H2SO4的量越多，电解的速率越快 (6)电压、NaOH的用量、H2SO4的用量 (7)①氧气、氢气在水中的溶解度不同造成的，由于氧气的溶解度比氢气的稍大些，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；②电极的氧化造成的，当使用金属电极进行实验时，由于氧气的化学性质比较活泼，所以有可能有一部分氧气在电极处，与电极发生了反应，使氧气损耗了一部分，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；③电极产生副反应等造成的 (8)bc 【详解】（1）水在通电的情况下，反应生成氢气和氧气，电解水的符号表达式为。 （2）电解水反应中与电源正极相连的玻璃管内产生的气体是氧气。 （3）Ⅲ组实验中⑦⑧⑨为对比实验，故⑧中电压不变，则。 （4）对比实验②⑦，两组实验的电压不变，实验⑦中添加了0.8gNaOH，3min就产生了大量的气体，说明了在200mL蒸馏水中加入0.8gNaOH，可以加快电解的速率。 （5）Ⅱ组实验④⑤⑥对比实验中电压不变，只改变H2SO4的用量，产生相同的氢气体积，氧气体积，所用的时间不同，可得出的结论是加入的H2SO4的量越多，电解的速率越快。 （6）Ⅰ组实验证明了电压越大，水电解的速率越快；II组实验证明加入的H2SO4的量越多，电解的速率越快；Ⅲ组实验证明加入的NaOH的量越多，电解的速率越快；通过本实验得出，影响电解水反应快慢的因素有：电压，NaOH的用量，H2SO4的用量。 （7）表中部分数据氢气与氧气的体积比略大于2：1，主要原因如下三个：①氧气、氢气在水中的溶解度不同造成的，由于氧气的溶解度比氢气的稍大些，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；②电极的氧化造成的，当使用金属电极进行实验时，由于氧气的化学性质比较活泼，所以有可能有一部分氧气在电极处，与电极发生了反应，使氧气损耗了一部分，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；③电极产生副反应等造成的。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.4 水的组成和净化（第一课时） 1．下列有关地球上水的分布、循环、利用的说法中正确的是（　　）  A．陆地淡水约占地球总水量的96.5% B．水是生物生存所需的最基本的物质之一 C．人类直接利用最多的是海洋水 D．水循环的环节只有蒸发和降水 2．（2024·湖北襄阳·模拟）2024年3月22日是第三十二届“世界水日”，我国纪念2024年“世界水日”“中国水周”活动主题为“精打细算用好水资源，从严从细管好水资源”。下列措施或做法不符合该主题的是（　　）  A．家庭使用节水器具 B．自动喷淋浇灌园林 C．工业废水灌溉农田 D．生活提倡“一水多用” 3．（2024·四川泸州·中考真题）在《关于公布四川省水利厅2023年度四川省实行最严格水资源管理制度考核结果的公告》中，泸州被评为优秀。下列做法符合水资源保护的是（　　）   A．废旧电池深埋地下处理 B．生活中的垃圾分类回收处理 C．工业废水直接排入江河 D．过度施用化肥使水体富营养化 4．（2024·湖南·中考真题）2024年5月1日，我国节约用水行政法规《节约用水条例》正式实施。下列行为不利于节约用水的是（　　）   A．工业用水重复使用 B．洗手后不随手关水龙头 C．生活中用淘米水浇花 D．园林用水采用节水灌溉方式 5．（2024·江苏宿迁·二模）有关如图所示实验的说法不正确的是（　　）   A．电解水时常加入少量稀硫酸以增强水的导电性 B．纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量 C．a管与b管收集的气体质量比为1：2 D．两个实验均可证明水的组成 6．（2024·河南漯河·一模）下列有关水的沸腾实验和电解水实验的说法正确的是（　　）   A．实验1中观察到玻璃片上有水雾生成，证明发生了化学反应 B．实验2中a、b管产生气体的质量比为2：1 C．两个实验都能说明水是由氢、氧元素组成的 D．实验1中水分子种类不变，实验2中水分子种类改变 7．如图是电解水的装置示意图，下列说法不正确的是（　　）   A．b端是电源的正极 B．c试管收集的气体有可燃性 C．电解水时，在水中加入少量氢氧化钠可以增强水的导电性 D．试管c中收集的气体与试管d中收集的气体的质量比约为2:1 8．（2024·湖南邵阳·三模）地球是一个美丽的“水球”，表面约 71%被水覆盖，淡水仅占总水量的 2.5%；其余是海水或咸水，海水淡化是解决人类淡水资源短缺的有效措施。全球海水淡化水用途如图1所示。 海水淡化技术主要有热分离法和膜分离法，热分离法利用蒸发和冷凝分离水与非挥发性物质，能耗大，成本高；膜分离法利用薄膜的选择透过性实现海水淡化，但现有薄膜的水通量低，应用受到限制，有科学家提出，给石墨烯“打上”许多特定大小的孔，制成单层纳米孔二维薄膜。可进行海水淡化。石墨烯海水淡化膜工作原理如图2所示。 依据上文，回答下列问题。 (1)全球海水淡化水用途中灌溉用水仅占2%市政用水则占到了 62%主要原因是： 。 (2)地球表面约 71%被水覆盖，人类仍面临缺水危机原因是： 。 (3)石墨烯海水淡化膜允许 通过。 1．（2024·湖南长沙·中考真题）今年5月1日，我国首部《节约用水条例》正式施行。下列做法正确的是 A．园林浇灌采用大水浸灌 B．洗手接洗手液时不关水龙头（　　）  C．工业用水不重复利用 D．家庭使用节水器具，如节水型洗衣机 2．图1是电解水的装置，图2是甲、乙试管中收集到的气体体积与时间的关系图。若甲试管中生成气体N，下列说法不正确的是（　　）  A．a应接电源正极 B．气体M能使带火星的木条复燃 C．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的 D．8min时产生的H2和O2的体积比是2:1 3．电解水，反应一段时间后，用燃着的木条检验生成的气体，记录的现象如下表。相关说法错误的是（　　）  两电极 正极端的玻璃管 负极端的玻璃管 现象 有气泡 体积为，木条燃得更旺 体积为，气体燃烧 A．通电前应将玻璃管内空气排尽 B．两电极产生气泡的速率不相同 C．正极气体为氧气，负极气体为氢气 D．结合气体密度可计算水中氢、氧原子个数比 4．在下列实验操作与对应的关系中，正确的是（　　）  A．点燃氢气前，一定要先检验氢气的纯度——防止发生爆炸 B．铁丝在氧气中燃烧时，集气瓶底部放少量水——使实验现象更加明显 C．用过氧化氢制氧气时，向过氧化氢溶液中加入少量MnO2——产生更多的氧气 D．向试管里加入固体粉末时，把盛有药品的药匙（或纸槽）伸到试管底部——防止药品沾在管口和试管内壁上 5．化学实验课上，同学们正在开展电解水的实验探究，请你一同参与。 【提出问题】水在直流电下的变化如何？ 【进行实验】同学们按照教材中的装置(如图1)进行了实验： 【收集证据】同学们观察到电极附近有气泡产生，若一段时间后a中收集到10mL气体，则此时b中应该大约收集到了 mL气体。切断电源，打开b管顶端的活塞，在管口放置一根燃着的木条，会观察到 。 【得出结论】（1）水通直流后发生分解生成氢气和氧气，写出该反应的文字表达式 。 （2）水是由 组成的。 【讨论分析】实验时，老师在水中加入了少量氢氧化钠，目的是 。 【拓展延伸】同学们又查阅到了如下资料 a.旧版教材中，电解水的实验装置如图2所示。 b.氢氧化钠是一种强碱，具有腐蚀性。 c.给含有氯化钠的水通电，会发生如下反应：。 请你分析思考：和图2的装置相比，现行教材(图1)装置的优点是 (任意写一点)。进行实验时， (填“能”或“不能”)将氢氧化钠换为氯化钠。 【总结交流】化学是以实验为基础的科学，通过上述实验的分析对比，归纳出在改进实验时需考虑的因素 。(任意写一点) 6．利用注射器模拟电解水实验装置(如图1所示)。烧杯中盛有蒸馏水，加入氢氧化钠是为了增强导电性，接通电源。 (1)检验负极产生的气体时，观察到的现象为 。 (2)下列实验也能证明水是由氢元素和氧元素组成的是___________。(填字母序号) A．水的净化 B．氢气在氧气中燃烧 C．水的蒸发 D．氢气和氧化铜反应生成铜和水 (3)为研究影响电解水反应速率的因素，利用12V直流电源进行了相关实验探究，数据如下： 编号 温度(℃) NaOH溶液浓度 负极产生的气体体积(mL) 正极产生的气体体积(mL) 电解时间(s) a 20 2% 20 9.8 54.0 b 20 5% 20 9.8 36.2 c 30 2% 20 9.9 x d 30 5% 20 9.9 35.4 ①比较实验a和实验b，可得到的结论是 。 ②分析四组实验数据，实验c的电解时间“x”可能是 。(填字母序号) A．32.4　　　B．35.2　　　C．50.2　　　D．55.6 ③某同学在做完上述分组实验后，发现电解水反应速率最快的是实验d．他想在此基础上进一步探究更快速电解水的途径，通过查阅资料，他发现当其他条件不变时，增大直流电的电压也能加快电解水的反应速率，则以下措施可行的是 (填字母序号)。 A．温度：10℃，NaOH溶液浓度：5%，电压：12V B．温度：20℃，NaOH溶液浓度：5%，电压：12V C．温度：30℃，NaOH溶液浓度：5%，电压：15V 1．实验小组同学利用下图装置进行电解水实验，观察到正、负极产生气体体积比小于理论值1：2。实验研究了影响气体体积比的因素，结果见下表。下列说法错误的是（　　）  A．正极产生的气体是O2 B．对比①④或②③，说明石墨电极可能不利于O2的获取 C．正、负极气体体积比小于1：2可能与H2和O2在水中的溶解性有关 D．电极材料相同时，使用NaOH溶液的实验效果均优于Na2SO4溶液 2．（2024·四川成都·二模）在完成“电解水实验”时，发现该反应速率较慢，且氢气与氧气的体积比很难达到理论值。为探究电解水时所需NaOH溶液的最佳浓度，在图1所示装置中分别注入不同溶质质量分数的NaOH溶液，在相同电压下电解3min，电解时NaOH的质量不发生变化，产生氢气和氧气的体积如图2所示。下列说法正确的是（　　）  A．上述反应中分子的种类和数目都不变 B．a管中产生的气体能支持燃烧，b管中产生的气体能燃烧 C．该实验中氢氧化钠溶液的浓度越大，产生气体的速率越快 D．电解质量分数为14%的NaOH溶液所产生的氢气、氧气体积比最接近理论值 3．海水制氢分直接制氢和间接制氢两种技术路线。目前多采用先淡化后制氢的间接制氢技术，该工艺流程复杂且成本高昂。中国工程院院士谢和平团队研制出了海水直接制氢新技术。该技术彻底隔绝了海水中的离子，实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的高效海水原位直接电解制氢，破解了有害腐蚀这一困扰海水电解制氢领域的最大难题。 根据上文，回答下列问题： (1)海水电解制氢最大的难题是 。 (2)隔膜2的作用是 。 (3)海水原位直接电解制氢中，A电极应与电源的 极相连。 (4)海水原位电解制氢消耗的是_____。 A．海水中的水 B．海水中的阳离子 C．海水中的阴离子 D．海水中的水、阳离子、阴离子共同参与 (5)海水原位电解制氢技术的优点是 (写1条)。 4．（2024·海南省直辖县级单位·一模）人类的生活和工农业生产离不开水。为探究水的组成及变化，某小组同学设计下图装置进行电解水实验，先在电解器玻璃管里加满水（含少量），再接通直流电源。 已知：水中加入的只起增强导电性作用，本身不参与反应。回答下列问题： (1)图一中甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为 。 (2)切断电源后，用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是 。 (3)电解纯水速率较慢，为探究不同电压和不同浓度溶液对电解水速率的影响，小组同学进行多次实验，测得产生氢气所需时间如图二： ①电解溶质质量分数为的溶液时，改变电压对电解水速率的影响是 。 ②上述实验中，电解水速率最快的条件是 。 5．人类逐水而居，文明傍水而生。 (1)电解水可以得到H2和O2，H2在O2中燃烧可以生成水，这两个实验说明水是由 （填元素符号）组成的，其理论依据是 。 (2)图-1实验开始前，向电解器中加水前，电解器玻璃管a、b两端的活塞应 （填“打开”或“关闭”）；图-1实验中，接通直流电源后，观察到两个电极上均有气泡产生，且玻璃管 （填“a”或“b”）中产生气泡速率较快，一段时间后，玻璃管a、b中产生的气体体积比约为 。 (3)电解水过程中，为了促进水的分解，必须施加超电压。同时，较高的电压会产生大量的气泡，影响气体体积的观测。在室温下，改变直流电压进行实验，数据如图-2所示。当电源电压为0-1.5V时，无法产生气体的原因是 。依据图-2分析，使用 V直流电压作为电源最为合适。 6．化学小组用如图实验装置（气密性良好）探究影响电解水反应快慢的因素。 【进行实验】20℃时，在不同条件下进行实验，数据记录如下： 组别 实验 液体种类 电压/V 时间/min V氢气/mL V氧气/mL Ⅰ ① 200mL蒸馏水 2 45 0 0 ② 200mL蒸馏水 10 45 极少 极少 ③ 200mL蒸馏水 16 45 5 2.5 Ⅱ ④ 200mL蒸馏水滴浓硫酸 16 88 10 4.9 ⑤ 200mL蒸馏水滴浓硫酸 16 68 10 4.9 ⑥ 200mL蒸馏水滴浓硫酸 16 52 10 4.9 Ⅲ ⑦ 200mL蒸馏水氢氧化钠 10 3.0 10 4.9 ⑧ 200mL蒸馏水氢氧化钠 x 2.6 10 4.9 ⑨ 200mL蒸馏水氢氧化钠 10 2.0 10 5.0 【解释与结论】 (1)电解水的符号表达式为 。 (2)与电源正极相连的玻璃管内产生的气体是 。 (3)Ⅲ组实验⑧中的 。 (4)对比实验②⑦，可得出的结论是 。 (5)Ⅱ组实验的目的是 。 (6)通过本实验得出，影响电解水反应快慢的因素有 。 【实验拓展】 (7)表中部分数据氢气与氧气的体积比略大于2∶1，从物质性质角度分析可能的原因是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 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