实验04 水的组成及变化的探究-2024-2025学年初中化学教材实验大盘点（科粤版2024）

科粤版上册/第二单元 空气、物质的构成、第三单元维持生命的物质——氧气、水 实验04 水的组成及变化的探究 【提出问题】 水由什么元素组成呢？ 【实验目的】 探究水的组成及变化。 【实验原理】 水在直流电的作用下，会分解生成氢气和氧气 设计实验 1.实验装置设计 方案一 【实验仪器】 水电解器、直流电源、导线、木条、火柴 【水电解器】 方案二 【实验仪器】 废弃矿泉水瓶带有两个大头针的胶塞、直流电源、导线、木条、火柴、小试管 【简易电解水装置】 方案三 【实验仪器】 水槽1个、试管 2支、胶塞2个(中间打孔插入电极)，电 极2个，电源1个，导线2根。 【简易电解水装置】 检验生成物的方法 生成物 检验生成物的方法 氢气 用燃着的木条点燃气体，并在火焰上方罩一个干冷的烧杯，观察到火焰为淡蓝色，烧杯内壁有小水珠出现，则证明生成的气体为氢气。 氧气 进行实验 利用方案一的水电解器进行实验，实验步骤是：①电解水；②检验 产物，注意每一步骤的具体操作方式，观察并记录现象与数据。 【实验用品】 水电解器、直流电源、导线、烧杯、酒精灯、火柴、小 木条、蒸馏水、氢氧化钠溶液(或稀硫酸)等 实验示意图 实验步骤 观察与记录 1.取约100 mL的水于烧杯中，加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸,搅拌。 2.打开两支刻度管的活塞，将溶液注入电解器中至两支刻度管充满，关闭活塞，连接直流电源。 3.通电，观察并记录电极上和刻度管内的现象。 4.一段时间后，停止通电。 ①通电后，两个电极的表面出现的现象是 。 ②电解后，连接电源负极的刻度管内气体体积为 （实验读数） ，连接电源正极的刻度管内气体体积为（实验读数） ，它们的比约为 。 5.用燃着的木条靠近与电源负极相连的刻度管管口，打开活塞，在尖嘴口罩一个干冷的烧杯，观察并记录现象。 ③与电源负极相连的刻度管内气体 ，烧杯内壁出现 。 6.关闭与电源负极相连的刻度管管口活塞。用燃着的木条靠近与电源正极相连的刻度管管口，打开活塞，观察并记录现象。 ④与电源正极相连的刻度管内气体 。 实验结果与讨论 1.收集证据 正极上产生的气体是 ，负极上产生的气体是 ，V正：V负≈ 。 2.分析证据 项目 反应物 生成物 物质种类 水(H2O) 氢气(H2) 氧气(O2) 元素组成 氢元素(H) 氧元素(O) 得出结论 根据电解水生成氢气和氧气，同时结合氢气和氧气反应生成水的实 验事实，得出水是由 组成的。 反思与评价 1.电解水和煮沸水时都有气泡产生，产生气泡的原因有何不同？ 2. 以上实验中有哪些现象和数据能够说明水不是一种元素，而是由氢、氧两种元素组成的？ 1. 实验现象及分析 （1）两电极上均 ，速率快的是 极，正、负极产生气体的体积比约为 ，说明水通电分解产生 。 （2）正极产生的气体使燃着的木条 ，说明正极产生的是 。 （3）负极产生的气体能 ，火焰呈 ，说明负极产生的是 。 2. 反应的文字表达式 3. 元素种类分析 生成物中有 元素，反应前后元素的种类 (填“会”或“不会”)改变。 4. 实验结论 水由 组成。 5. 实验拓展 根据精确的实验测定，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，因此水可以表示为H2O，请写出电解水反应的符号表达式 。 【注意】 ①通电时，必须使用 电。 ②电解水实验中，水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以 。 ③两电极上产生的气体和体积比口诀：“负 正 ，负 正 ”。 【典例1】（2023·湖南益阳·中考真题）如图是通电一段时间后电解水的装置示意图。下列说法错误的是    A．产生的气体a能使带火星的木条复燃 B．产生气体b的一端电极与电源正极相连 C．水中加入少量Na2SO4可以增强其导电性 D．该实验证明水是由氢、氧两种元素组成的 【典例2】（2023·辽宁阜新·中考真题）如图为电解水实验示意图。下列说法中正确的是    A．与负极相连的试管内收集的气体是氧气 B．产生氢气和氧气的质量比为2:1 C．与正极相连的试管内收集的气体能燃烧 D．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的 【典例3】（2023·广东广州·中考真题）用电解水实验探究水的元素组成，下列说法不正确的是    A．a管和b管中气体体积比约为2：1 B．b管中的气体能使燃着的木条烧得更旺 C．该探究说明水中含有氢分子和氧分子 D．该探究的依据是化学变化前后元素种类不变 【典例4】（2022·内蒙古呼和浩特·中考真题）2022年4月16日，3名航天员在中国人自己的空间站圆满完成各项任务后返回地球。为了保障航天员在空间站的生命和健康，科学家们精心研制出最新的环境控制和生命保障系统，部分循环过程如图。下列说法不正确的是 A．水电解系统发生的反应为2H2O2H2↑+O2↑ B．X的化学式为CO2 C．图中所示的物质转化中可实现氧气的再生 D．图中所示的物质转化中，电解的水与生成的水质量相等 【典例5】（2023·四川成都·中考真题）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 【典例6】（2023·海南·中考真题）如图是电解水的实验装置，回答下列问题。 （1）a中收集到的气体是 。 （2）电解时通常会向水中加入少量氢氧化钠，其目的是 。 （3）电解水的实验可以证明水是由氢元素和氧元素组成的，得出该结论的理论依据是(从微观的角度说明) 。 【典例7】（2023·湖北恩施·中考真题）下图是电解水的简易装置，请回答下列问题。    （1）实验时常在水槽中加入少量硫酸钠或氢氧化钠的目的是 。 （2）闭合开关，通电一段时间后，甲、乙两试管内的气体体积比约为 。 （3）本实验除了能证明水是由氢、氧元素组成外，还可验证水分子的微观构成是 。 【典例8】（2023·北京·中考真题）用下图电解水实验研究水的组成。      （1）经检验a管中产生，由此得出关于水的组成的推论是 。 （2）用带火星木条检验b管中气体为的现象是 。 【典例9】（2022·山东青岛·中考真题）“追梦”学习小组走进实验室，探究“水在直流电作用下的变化”。请回答下列问题。 1．在水电解器的玻璃管中注满水，接通直流电源。一段时间后。发现两电极都有气泡产生，左右两侧玻璃管中的液面有不同程度的下降。    （1）a管中产生的气体和b管中产生的气体的体积比约为 。将带火星的木条放在a玻璃管口，打开活塞，观察到 ，说明a管中产生的气体为氧气：将燃着的木条放在b玻璃管口。打开活塞。气体燃烧，火焰呈淡蓝色，该气体是 。 （2）由上述实验可以得出：①水是由 （填元素名称）元素组成的。②化学变化不但生成新物质，还会伴随着能量的转化。在电解水的过程中，电能主要转化为 能。 （3）写出电解水的化学方程式 。 Ⅱ、实验过程中、同学们发现电解纯水速率较慢。查阅资料获知。调节电压或在水中加入少量氢氧化钠都会改变电解速率。于是他进行了多次实验，将实验数据取平均值。记录如下。 （保持其它条件不变，每次实验收集10mL氧气）    （4）该实验的目的是 。 （5）分析上表数据可得出的结论是 （写一条即可）。 【典例10】（2024·江西·中考真题）兴趣小组追寻科学家的足迹，对水进行探究。 【宏观辨识】根据实验探究水的组成 （1）水的合成：在密闭容器中将氢气和氧气的混合气体点燃，根据容器内生成的小水珠可知，水是由 组成的化合物。 （2）水的分解：电解水一段时间后（如图），观察到管a和管b中气体体积比为 ，经检验管a中的气体是 （填化学式）。 【证据推理】结合实验现象推算水分子中氢、氧原子个数比。 （3）方法一：根据相同条件下气体的体积比等于其分子的个数比，得出电解水的产物中氢、氧原子个数比为 ，进而推算出结果。 （4）方法二：已知电解水实验中氢气和氧气的体积比和正、负极产生气体的 ，可计算出水中各元素质量比，结合氢、氧原子的相对原子质量，可进一步推算出结果。 【模型构建】 （5）以分子构成的物质为例，图中“▲”表示的是 。 1．用图所示的装置进行电解水实验，有以下描述： ①向水中加入少量硫酸，能增强水的导电性 ②乙试管内产生的气体能使带火星的木条复燃 ③甲试管生成的气体能燃烧 ④甲、乙两试管内收集到的气体的体积比约为2:1 ⑤水是由氢气和氧气构成的 ⑥水是由氢元素和氧元素组成的 以上描述中正确的是 A．①②③④⑤ B．②③④ C．①②③⑥ D．①②③④⑥ 2．用下图装置进行电解水实验，下列说法不正确的是 A．实验前两支试管内应装满水 B．2中气体能使带火星木条复燃，说明水中含有氧气 C．正负两极气体的体积比为 D．实验目的是探究水的组成 3．下列关于水的实验，说法正确的是 ①用燃着的木条可区分玻璃管a、b中产生的气体   ②实验二证明水是由氢元素和氧元素组成 ③两个实验的微观本质相同  ④玻璃管b中的气体具有可燃性  ⑤两个实验都能用来验证质量守恒定律 A．①② B．②③ C．④⑤ D．②④ 4．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 5．制取蒸馏水的实验如图甲所示，电解水的实验如图乙所示。下列说法正确的是 A．乙实验中a管和b管产生的气体质量比为2：1 B．用燃着的木条检验a管中的气体观察到淡蓝色火焰 C．甲、乙两个实验中水分子的结构都会发生改变 D．甲、乙两个实验均可以用于验证水的组成 6．如图是电解水装置，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5.15mL，木条燃得更旺 体积为10.38mL，气体可燃 A．为了增强导电性可以在水中加入氢氧化钠 B．单位时间内两电极产生气泡的体积不同 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、氧元素质量比约为2：1 7．18世纪末，拉瓦锡等科学家通过实验探究得出了水的组成，化学兴趣小组的同学们也想向科学家们学习，于是在实验室设计并完成了如下实验，以探究水的组成。 （1）实验原理： （写化学方程式）。 （2）实验现象：两玻璃管内都有气泡产生，且玻璃管 （填“a”或“b”）中产生气泡的速率更快。一段时间后，将燃着的木条分别放到两个玻璃管尖嘴口处，观察到 。 （3）实验结论：水是由 组成的。 （4）问题与交流：由于氧气在水中的溶解度比氢气略大，所以电解刚开始时，正、负极收集到气体的体积比略小于1:2，但随着反应的进行，正、负极收集到气体的体积比越来越接近1:2，原因可能是 。 8．根据如图所示的实验回答下列问题。 （1）图甲是电解水的实验。与电源负极相连的是 (选填“a”或“b”)管，电解水实验可得出的结论是水是由 组成的。 （2）图乙是铁丝燃烧的改进实验。①将加热至红热的铁丝伸入盛有过氧化氢溶液的集气瓶中(如图)，铁丝不燃烧。②向集气瓶中加入少量二氧化锰，过氧化氢溶液中产生大量气泡，该反应中二氧化锰起 作用；将铁丝再次加热至红热伸入集气瓶中(如图)，观察到铁丝剧烈燃烧、 、放出大量热、有黑色固体生成。对比①②，说明影响铁丝燃烧剧烈程度的因素是 。 9．Ⅰ：研究“水”可从多角度展开 （1）水的电解：图1所示装置，电解水反应的化学方程式为 ；可用 检验A、B管中生成的气体；实验证明水是由 组成的； （2）水的用途：图2实验中，对水的主要作用分析不全面的是 （填字母）； a．a图中的水便于观察烧瓶内气压变化 b．b图中的水只提供热量 c．c图集气瓶中的水排尽空气且便于观察何时集满 d．d图中的水防止熔融物炸裂集气瓶 Ⅱ：制取氧气 （3）乙同学选用装置B制备，反应时液面应不低于 （填“m”或“n”）位置，欲收集一瓶干燥的，收集装置最好选用 （填字母序号）； （4）自制家庭简易制氧机（如图2） i：利用可以上下抽拉的线绳，实现二氧化锰与过氧化氢溶液的接触与分离，这样设计的优点是 （答一点）； ii：右瓶中水的作用是 （写一点即可）。 10．同学们在学习第四单元课题3水的电解后，在老师的指导下自己动手探究水的组成，他们依次进行了电解水、氢气燃烧的化学实验，如图所示，试回答下列问题： 步骤一 制取一瓶氧气 步骤二 干燥纯净的氢气在这瓶氧气中燃烧 图一：电解水 图二：氧气燃烧 （1）电解水时，要在水中加入一些硫酸钠的目的是 ，在图一实验装置中，电源A是 极，反应的化学方程式是 。 （2）有同学认为图二氢气燃烧的实验操作不能达到实验目的，原因是 。 （3）小明同学自己动手设计实验，探究氢气燃烧时参加化学反应的氢气和氧气体积比关系。如图是他绘制的实验数据关系图，横坐标表示氧气的体积，纵坐标表示反应后剩余气体的体积，气体体积均在同温同压下测定。试回答： .氢气燃烧时参加化学反应的氢气和氧气体积比是 ； .反应前原有氢气的体积是 升。 11．很久以前，水曾被看作是一种“元素”。直到18世纪末，人们通过对水的生成和分解实验的研究，最终认识了水的组成。如图是通过电解水来探究水的组成的实验，请根据实验提示，补全以下内容： 【实验原理】 （1） (用化学方程式表示)。 【实验方法】 在电解器玻璃管中加满水，接通直流电源，一段时间后，将燃着的木条分别靠近正、负极的两个玻璃管尖嘴口，打开活塞，放出气体。 【实验现象】 （2）①接通直流电源，观察到两电极附近均有气泡产生，一段时间后，正、负极产生的气体体积比约为1：2； ②与电源负极相连的玻璃管口观察到产生淡蓝色火焰，火焰上方罩一干而冷的烧杯，观察到烧杯内壁有小水珠生成，与电源正极相连的玻璃管口观察到 。 【实验结论】 （3） 。 【问题与交流】 （4）①为增强水的导电性，可采取的方法是什么？ 。 ②得出水的组成元素的化学依据是什么？ 。 12．利用下图所示实验装置制备常见气体，请回答有关问题： （1）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为 。若用B装置收集氧气，集满时的现象为 。若用C装置收集干燥氧气，氧气从 端(选填“a”或“b”)进入。 （2）D装置是用软塑料管自制的气体发生装置，可控制反应的发生和停止。若利用该装置制取氢气，药品加入完毕后(如图所示)，通过 操作使反应发生。 （3）E装置模拟氢氧焰实验： ①关闭止水夹K，通入氢气并点燃。为保证安全，点燃氢气之前应先 。将铁丝网放在火焰上灼烧，铁丝网只发红，不熔断。 ②打开止水夹K，通入氧气。火焰更明亮，铁丝熔断，说明燃烧的剧烈程度与氧气的 有关。 （4）F装置中将少量稀盐酸滴加到盛有碳酸钙的U形管中，可观察到脱脂棉剧烈燃烧。 ①碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式为 。 ②脱脂棉燃烧是因为Na2O2与CO2反应生成了Na2CO3和 ，且该反应释放热量。 13．电解海水制氢技术是热点前沿，我国科学家研制了全球首套海上制氢平台。化学小组同学用图示装置进行了电解水实验，相同时间后产生气体的情况如表。 序号 液体种类 电压 气体A 气体B ① 200mL蒸馏水 16V 极少 极少 ② 200mL蒸馏水 10V 5mL 2.3mL ③ 200mL蒸馏水+1.6gNaOH 16V 10mL 4.7mL （1）与玻璃管b相连的是电源 （填“正”或“负”）极。 （2）对比实验 （填序号）可知相同条件下电压大小能影响电解水反应的快慢。 （3）请写出电解水反应的化学方程式 。 14．看图回答 （1）装置甲与装置乙相比，有一个明显的优点是 。 （2）装置乙与装置甲相比，有一个明显的优点是 。 （3）电解水一段时间，A B两管水位 管下降的快，其原因是 。 （4）图甲中表明实验是未开始、刚开始还是已经进行一段时间 。 （5）在D处使用 （填“燃着的小木条”或“带火星的小木条”）进行检验，现象 。 15．2023年9月21日，航天员在中国空间站梦天实验舱进行“天宫课堂”第四课授课。航天员桂海潮在空间站点燃蜡烛，火焰形状近似球形与地面火焰不同，充分燃烧产物相同。宇航员在空间站驻留6个月的正常生活离不开氧气，某化学兴趣小组设计实验探究了宇航员的呼吸供给系统。 探究一：宇航员呼吸所需氧气是怎样获得的？ 【查阅资料】 ①人体得不到充足的氧气，大脑就会发生不可逆的损害，发生脑死亡。 ②人体吸入纯净的氧气超过24小时，会发生肺型氧中毒，最后呼吸衰竭。 猜想①：从地球直接携带氧气 猜想②：在空间站分离液态空气制取氧气 猜想③：在空间站现场制取氧气 【讨论交流】 （1）小组同学讨论后认为，上述猜想均不是最佳方案，请你分析猜想②不是最佳方案的原因 。 （2）空间站制氧气时需要考虑的一条因素是 。 探究二：空间站内氧气的来源和作用 【查阅资料】同学们上网查阅资料获悉，空间站的氧气通常是通过电解水的方式获得的。 【模拟实验】 同学们设计实验模拟空间站获得氧气的过程。 【进行实验】 （3）实验装置如图所示，在电解器玻璃管里加满水，接通直流电源一段时间后，可观察到两电极附近有气泡产生。一段时间后，a、b两玻璃管中产生的气体体积情况是 ；打开a玻璃管活塞，用燃着的木条接近玻璃尖嘴，观察到的现象是 ；电解水的化学方程式是 ； 【讨论交流】 （4）空间站内作为反应原料的水的来源是 。(写一条) 【拓展】 （5）电解水获得的氢气在空间站的处理方法是 。 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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 科粤版上册/第二单元 空气、物质的构成、第三单元维持生命的物质——氧气、水 实验04 水的组成及变化的探究 【提出问题】 水由什么元素组成呢？ 【实验目的】 探究水的组成及变化。 【实验原理】 水在直流电的作用下，会分解生成氢气和氧气 设计实验 1.实验装置设计 方案一 【实验仪器】 水电解器、直流电源、导线、木条、火柴 【水电解器】 方案二 【实验仪器】 废弃矿泉水瓶带有两个大头针的胶塞、直流电源、导线、木条、火柴、小试管 【简易电解水装置】 方案三 【实验仪器】 水槽1个、试管 2支、胶塞2个(中间打孔插入电极)，电 极2个，电源1个，导线2根。 【简易电解水装置】 检验生成物的方法 生成物 检验生成物的方法 氢气 用燃着的木条点燃气体，并在火焰上方罩一个干冷的烧杯，观察到火焰为淡蓝色，烧杯内壁有小水珠出现，则证明生成的气体为氢气。 氧气 ①火焰检验：将一根干燥的木条或蜡烛点燃，将点燃的火焰伸入氧气中，如果火焰变得更加明亮和旺盛，则说明氧气的纯度足够高。 ②用带火星的木条伸到集气瓶中，若复燃则是氧气。 注意：氧气浓度较低时带火星的木条不复燃，氧气浓度较高时复燃，能复燃说明氧气浓度较高，不能说是纯氧气。 进行实验 利用方案一的水电解器进行实验，实验步骤是：①电解水；②检验产物，注意每一步骤的具体操作方式，观察并记录现象与数据。 【实验用品】 水电解器、直流电源、导线、烧杯、酒精灯、火柴、小 木条、蒸馏水、氢氧化钠溶液(或稀硫酸)等 实验示意图 实验步骤 观察与记录 1.取约100 mL的水于烧杯中，加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，搅拌。 2.打开两支刻度管的活塞，将溶液注入电解器中至两支刻度管充满，关闭活塞，连接直流电源。 3.通电，观察并记录电极上和刻度管内的现象。 4.一段时间后，停止通电。 ①通电后，两个电极的表面出现的现象是 两个电极的表面会出现气泡，且与正极相连的电极气泡冒出的速率较慢，与负极相连的电极，气泡冒出的速率较快。 ②电解后，连接电源负极的刻度管内气体体积为 （实验读数） ，连接电源正极的刻度管内气体体积为（实验读数） ，它们的比约为2：1。 5.用燃着的木条靠近与电源负极相连的刻度管管口，打开活塞，在尖嘴口罩一个干冷的烧杯，观察并记录现象。 ③与电源负极相连的刻度管内气体 被点燃，火焰为淡蓝色 ，烧杯内壁出现 小水珠 。 6.关闭与电源负极相连的刻度管管口活塞。用燃着的木条靠近与电源正极相连的刻度管管口，打开活塞，观察并记录现象。 ④与电源正极相连的刻度管内气体 无法被点燃，但是木条火焰变得更加明亮和旺盛 。 实验结果与讨论 1.收集证据 正极上产生的气体是氧气，负极上产生的气体是氢气，V正：V负≈2：1 。 2.分析证据 项目 反应物 生成物 物质种类 水(H2O) 氢气(H2) 氧气(O2) 元素组成 氢元素(H) 氧元素(O) 得出结论 根据电解水生成氢气和氧气，同时结合氢气和氧气反应生成水的实 验事实，得出水是由氢元素和氧元素组成的。 反思与评价 1.电解水和煮沸水时都有气泡产生，产生气泡的原因有何不同？ （1）煮沸水产生气泡的原因：水被加热至沸腾时，液态水转变为气态水的过程加速，形成气泡。这个过程是物理变化。 （2）电解水产生气泡的原因：电解水时，水分子被分解，氢原子和氧原子重新组合形成新的分子，即氢气和氧气。这个过程是化学变化。 2. 以上实验中有哪些现象和数据能够说明水不是一种元素，而是由氢、氧两种元素组成的？ ‌电解过程中产生的气体‌：当水被电解时，在阳极（正电极）产生的是氧气，而在阴极（负电极）产生的是氢气。这一现象直接表明水分子在电解过程中被分解成了氢气和氧气，从而证明了水的组成元素。 ‌气体体积比‌：电解水时，产生的氢气和氧气的体积比大约为2:1。这一比例进一步证实了水的组成，因为如果水只由一种元素组成，那么它不可能在电解过程中产生不同体积比的两种气体。 ‌质量比‌：负极产生的气体（氢气）与正极产生的气体（氧气）的质量比为2:1。这一数据也是水由氢、氧两种元素组成的证据之一。 ‌化学反应前后元素的种类不变‌：根据化学反应的基本原理，化学反应前后元素的种类保持不变。因此，当水分子在电解过程中分解成氢气和氧气时，可以推断出水原本就由氢和氧两种元素组成。 1. 实验现象及分析 （1）两电极上均产生气泡，速率快的是负极，正、负极产生气体的体积比约为1:2，说明水通电分解产生气泡。 （2）正极产生的气体使燃着的木条燃烧得更旺，说明正极产生的是氧气。 （3）负极产生的气体能燃烧，火焰呈淡蓝色，说明负极产生的是氢气。 2. 反应的文字表达式 水 氢气＋氧气 通电 3. 元素种类分析 生成物中有氢、氧元素，反应前后元素的种类不会(填“会”或“不会”)改变。 4. 实验结论 水由氢元素和氧元素组成。 5. 实验拓展 根据精确的实验测定，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，因此水可以表示为H2O，请写出电解水反应的符号表达式 。H2O H2＋O2 通电 【注意】 ①通电时，必须使用直流电。 ②电解水实验中，水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性。 ③两电极上产生的气体和体积比口诀：“负氢正氧，负二正一”。 【典例1】（2023·湖南益阳·中考真题）如图是通电一段时间后电解水的装置示意图。下列说法错误的是    A．产生的气体a能使带火星的木条复燃 B．产生气体b的一端电极与电源正极相连 C．水中加入少量Na2SO4可以增强其导电性 D．该实验证明水是由氢、氧两种元素组成的 【答案】A 【解析】A、电解水“正氧负氢、氢二氧一”、产生的气体a较多，为氢气，具有可燃性，没有助燃性，不能使带火星的木条复燃，错误； B、电解水“正氧负氢、氢二氧一”，产生气体b为氧气，与电源正极相连，正确； C、硫酸钠由硫酸根离子和钠离子组成，水中加入少量Na2SO4可以增强其导电性，正确； D、电解水生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，该实验证明水是由氢、氧两种元素组成的，正确。 故选A。 【典例2】（2023·辽宁阜新·中考真题）如图为电解水实验示意图。下列说法中正确的是    A．与负极相连的试管内收集的气体是氧气 B．产生氢气和氧气的质量比为2:1 C．与正极相连的试管内收集的气体能燃烧 D．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的 【答案】D 【分析】本题主要考查电解水的实验，在电解水实验中，正极产生的气体较少，负极产生的气体较多，体积比约为1:2，正极的气体能使带火星的小木条复燃，负极的气体能燃烧，根据以上现象可推出正极产生的气体是氧气，负极产生的气体是氢气，从而得出水是由氢、氧元素组成的结论。 【解析】A.与负极相连的试管内收集的气体能燃烧是氢气，故A错误； B.产生氢气和氧气的体积比为2：1，质量比为1:8，故B错误； C.与正极相连的试管内收集的气体能能使带火星的小木条复燃是氧气，故C错误； D.通过该反的实验现象可知通电分解水生成氢气和氧气，从而说明了水是由氢元素和氧元素组成的，故D正确。 故选D 【典例3】（2023·广东广州·中考真题）用电解水实验探究水的元素组成，下列说法不正确的是    A．a管和b管中气体体积比约为2：1 B．b管中的气体能使燃着的木条烧得更旺 C．该探究说明水中含有氢分子和氧分子 D．该探究的依据是化学变化前后元素种类不变 【答案】C 【解析】A、电解水实验正极产生氧气，负极产生氢气。产生氧气和氢气的体积比为1:2。a与负极相连，b与正极相连，所以a管和b管中气体体积比约为2：1，正确； B、b管收集到的是氧气，具有助燃性，能使燃着的木条烧得更旺，正确； C、化学反应前后元素的种类不变，水通电分解生成氢气和氧气说明水由氢元素和氧元素组成，水不含有氢分子和氧分子，错误； D、该探究的依据是化学变化前后元素种类不变，从而从水分解的产物是氢气和氧气得出水由氢元素和氧元素组成，正确； 故选C。 【典例4】（2022·内蒙古呼和浩特·中考真题）2022年4月16日，3名航天员在中国人自己的空间站圆满完成各项任务后返回地球。为了保障航天员在空间站的生命和健康，科学家们精心研制出最新的环境控制和生命保障系统，部分循环过程如图。下列说法不正确的是 A．水电解系统发生的反应为2H2O2H2↑+O2↑ B．X的化学式为CO2 C．图中所示的物质转化中可实现氧气的再生 D．图中所示的物质转化中，电解的水与生成的水质量相等 【答案】D 【分析】由流程图可知，水在水电解系统中分解生成氧气和氢气，氧气供给航天员呼吸，释放出二氧化碳，所以X是CO2，氢气和二氧化碳在萨巴蒂尔反应系统中反应生成水和甲烷。 【解析】A、水电解系统中水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，化学方程式为：，选项正确； B、根据分析X为二氧化碳，化学式为CO2，选项正确； C、由流程图可知在萨巴蒂尔反应系统中又有水生成，水通电分解可产生氧气，所以实现了氧气的再生，选项正确； D、水电解系统中水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，萨巴蒂尔反应系统中氢气和二氧化碳反应生成水和甲烷，根据质量守恒定律：化学反应前后元素的质量不变，水电解系统中生成氢气的质量等于电解的水中氢元素的质量，萨巴蒂尔反应系统中生成的水和甲烷中的氢元素质量之和等于反应的氢气的质量，所以最后生成的水中氢元素的质量比电解的水中的氢元素质量少，故生成的水比电解的水质量少，选项错误。 故选D。 【典例5】（2023·四川成都·中考真题）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。 【典例6】（2023·海南·中考真题）如图是电解水的实验装置，回答下列问题。 （1）a中收集到的气体是 。 （2）电解时通常会向水中加入少量氢氧化钠，其目的是 。 （3）电解水的实验可以证明水是由氢元素和氧元素组成的，得出该结论的理论依据是(从微观的角度说明) 。 【答案】（1）氧气/O2 （2）增强水的导电性 （3）化学反应前后元素的种类不变 【解析】（1）电解水反应，正极产生氧气，负极产生氢气，且氧气与氢气的体积比为1:2，故a中收集的气体是氧气； （2）纯水的导电性很弱，电解时通常会向水中加入少量的氢氧化钠，氢氧化钠在水中可解离出自由移动的离子，目的是增强水的导电性； （3）通过该实验可以知道，电解水生成氢气和氧气，因为反应前后元素的种类不变，因此可以判断水是由氢元素和氧元素组成的。 【典例7】（2023·湖北恩施·中考真题）下图是电解水的简易装置，请回答下列问题。    （1）实验时常在水槽中加入少量硫酸钠或氢氧化钠的目的是 。 （2）闭合开关，通电一段时间后，甲、乙两试管内的气体体积比约为 。 （3）本实验除了能证明水是由氢、氧元素组成外，还可验证水分子的微观构成是 。 【答案】（1）增强导电性 （2）1:2 （3）水分子是由氢原子和氧原子构成 【解析】（1）硫酸钠（或氢氧化钠）在水中能离解成可自由移动离子，水的导电性很弱，所以实验时常在水槽中加入少量硫酸钠或氢氧化钠来增强导电性。 （2）电解水的实验中，正极产生氧气，负极产生氢气，氧气和氢气的体积比为1:2，闭合开关，通电一段时间后，甲试管与正极链接，为氧气，乙试管与负极连接为氢气，氧气和氢气的体积比约为1:2。 （3）水分子离解成氢原子和氧原子，氢原子与氢原子结合成氢分子，大量的氢分子聚集氢气，氧原子与氧原子结合成氧分子，大量的氧分子聚集氧气，该实验还可以验证水分子是由氢原子和氧原子构成。 【典例8】（2023·北京·中考真题）用下图电解水实验研究水的组成。      （1）经检验a管中产生，由此得出关于水的组成的推论是 。 （2）用带火星木条检验b管中气体为的现象是 。 【答案】（1）水中含氢元素 （2）带火星的木条复燃 【解析】（1）经检验a管中产生H2，电解水生成了氢气，氢气由氢元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，说明水中含氢元素； （2）氧气具有助燃性，故用带火星木条检验b管中气体为 O2 的现象是：带火星的木条复燃。 【典例9】（2022·山东青岛·中考真题）“追梦”学习小组走进实验室，探究“水在直流电作用下的变化”。请回答下列问题。 1．在水电解器的玻璃管中注满水，接通直流电源。一段时间后。发现两电极都有气泡产生，左右两侧玻璃管中的液面有不同程度的下降。    （1）a管中产生的气体和b管中产生的气体的体积比约为 。将带火星的木条放在a玻璃管口，打开活塞，观察到 ，说明a管中产生的气体为氧气：将燃着的木条放在b玻璃管口。打开活塞。气体燃烧，火焰呈淡蓝色，该气体是 。 （2）由上述实验可以得出：①水是由 （填元素名称）元素组成的。②化学变化不但生成新物质，还会伴随着能量的转化。在电解水的过程中，电能主要转化为 能。 （3）写出电解水的化学方程式 。 Ⅱ、实验过程中、同学们发现电解纯水速率较慢。查阅资料获知。调节电压或在水中加入少量氢氧化钠都会改变电解速率。于是他进行了多次实验，将实验数据取平均值。记录如下。 （保持其它条件不变，每次实验收集10mL氧气）    （4）该实验的目的是 。 （5）分析上表数据可得出的结论是 （写一条即可）。 【答案】（1）1:2 带火星的小木条复燃 氢气/ （2）氢、氧 化学 （3） （4）探究电压和氢氧化钠浓度对电解水速率的影响 （5）电压一定时，氢氧化钠浓度越大，电解速率越快/氢氧化钠浓度一定时，电压越大，电解速率越快 【解析】（1）电解水的过程中，可以观测到的现象是：两个电极上都有气泡产生，电源正极产生的气体体积与电源负极产生的气体体积之比约为1：2，电源正极产生的气体能使带火星的小木条复燃，具有助燃性，是氧气，电源负极产生的气体能点燃，火焰呈淡蓝色，具有可燃性，是氢气，可以速记为“正氧负氢，氧一氢二”，故填：1:2；带火星的小木条复燃；氢气## （2）水通电分解生成氢气和氧气，根据化学反应前后元素的种类不变，可得出结论：水是由氢、氧元素组成的，故填：氢、氧；在电解水的过程中，消耗电能生成氢气，氢气燃烧或重新转化为水，要释放大量的能量(化学能)，即电解水过程中电能主要转化为化学能。 （3）电解水的反应中反应物是H2O，条件是通电，生成物是H2和O2，化学方程式为，故填： （4）观察实验记录可知探究了两种氢氧化钠浓度及三个电压对电解水速率的影响，故填：探究电压和氢氧化钠浓度对电解水速率的影响； （5）观察实验记录可知，当氢氧化钠浓度一定时，电压越大，收集10mL氧气的时间越短，说明电解速率越快，当电压一定时，氢氧化钠浓度越大，收集10mL氧气的时间越短，说明电解速率越快，故填：电压一定时，氢氧化钠浓度越大，电解速率越快（或者氢氧化钠浓度一定时，电压越大，电解速率越快）。 【典例10】（2024·江西·中考真题）兴趣小组追寻科学家的足迹，对水进行探究。 【宏观辨识】根据实验探究水的组成 （1）水的合成：在密闭容器中将氢气和氧气的混合气体点燃，根据容器内生成的小水珠可知，水是由 组成的化合物。 （2）水的分解：电解水一段时间后（如图），观察到管a和管b中气体体积比为 ，经检验管a中的气体是 （填化学式）。 【证据推理】结合实验现象推算水分子中氢、氧原子个数比。 （3）方法一：根据相同条件下气体的体积比等于其分子的个数比，得出电解水的产物中氢、氧原子个数比为 ，进而推算出结果。 （4）方法二：已知电解水实验中氢气和氧气的体积比和正、负极产生气体的 ，可计算出水中各元素质量比，结合氢、氧原子的相对原子质量，可进一步推算出结果。 【模型构建】 （5）以分子构成的物质为例，图中“▲”表示的是 。 【答案】（1）氢元素和氧元素 （2） （3）/ （4）密度比/密度 （5）各元素质量比 【解析】（1）水（H2O）是由氢元素和氧元素组成的化合物。 （2）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，且氢气与氧气的体积比为2∶1。根据图象，管a与电源负极相连，产生的是氢气，管b与电源正极相连，产生的是氧气，所以管a中的气体是H2，观察到管a和管b中气体体积比为2∶1。 （3）相同条件下气体的体积比等于其分子的个数比，则电解水产生的氢分子（H2）与氧分子（O2）的个数比为2∶1，得出电解水的产物中氢、氧原子个数比为。 （4）由于，已知电解水实验中氢气和氧气的体积比，要计算出水中各元素质量比，则需要知道正、负极产生气体的密度比，故填：密度比或密度。 （5）化学式是通过元素符号及数字的组合表示物质组成，知道相对分子质量的情况下，需结合物质中各元素质量比来确定物质的化学式，故填：各元素质量比。 1．用图所示的装置进行电解水实验，有以下描述： ①向水中加入少量硫酸，能增强水的导电性 ②乙试管内产生的气体能使带火星的木条复燃 ③甲试管生成的气体能燃烧 ④甲、乙两试管内收集到的气体的体积比约为2:1 ⑤水是由氢气和氧气构成的 ⑥水是由氢元素和氧元素组成的 以上描述中正确的是 A．①②③④⑤ B．②③④ C．①②③⑥ D．①②③④⑥ 【答案】D 【解析】①纯水几乎不导电，向水中加入少量硫酸，能增强水的导电性，故说法正确； ②乙试管与电源正极相连，产生的气体为氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故说法正确； ③甲试管与电源负极相连，产生的气体是氢气，具有可燃性，产生的气体能燃烧，故说法正确； ④电解水时，与电源负极相连的玻璃管内的气体体积多，与电源正极相连的玻璃管内产生的气体体积少，且两者的体积之比大约是2：1，故说法正确； ⑤水是由水分子构成的，故说法错误； ⑥电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气分别是由氢元素和氧元素组成的，说明水是由氢元素和氧元素组成的，故说法正确； 故①②③④⑥说法正确。 故选D。 2．用下图装置进行电解水实验，下列说法不正确的是 A．实验前两支试管内应装满水 B．2中气体能使带火星木条复燃，说明水中含有氧气 C．正负两极气体的体积比为 D．实验目的是探究水的组成 【答案】B 【分析】电解水时，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氢气燃烧生成水，氧气和氢气的体积比约为1：2。 【解析】A、实验前两支试管内应装满水，选项说法正确； B、2中气体体积较小，是氧气，氧气能使带火星木条复燃，说明水中含有氧元素，而不是含有氧气，选项说法错误； C、由“正氧负氢、氢二氧一”可知，正负两极气体的体积比为1：2，选项说法正确； D、电解水生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，由质量守恒定律可知，水是由氢元素与氧元素组成的，因此实验目的是探究水的组成，选项说法正确。 故选B。 3．下列关于水的实验，说法正确的是 ①用燃着的木条可区分玻璃管a、b中产生的气体   ②实验二证明水是由氢元素和氧元素组成 ③两个实验的微观本质相同  ④玻璃管b中的气体具有可燃性  ⑤两个实验都能用来验证质量守恒定律 A．①② B．②③ C．④⑤ D．②④ 【答案】A 【解析】①电解水实验中，与电源正极相连的一端产生氧气，与电源负极相连的一端产生氢气，产生氢气与氧气的体积比约为2:1，因此实验二中a管产生的是氢气，b管产生的是氧气，氢气具有可燃性，氧气具有助燃性，因此用燃着的木条可区分玻璃管a、b中产生的气体，说法正确，符合题意； ②实验二中水通电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，根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素种类不变，由此可证明水是由氢元素和氧元素组成的，说法正确，符合题意； ③实验一水的沸腾中，水分子种类没有发生变化；实验二电解水中，水分子分裂为氢原子和氧原子，每两个氢原子结合成一个氢分子，每两个氧原子结合成一个氧分子，因此两个实验的微观本质不相同，说法错误，不符合题意； ④实验二中a管产生的是氢气，b管产生的是氧气，氢气具有可燃性，氧气具有助燃性，因此玻璃管b中的气体具有助燃性，说法错误，不符合题意； ⑤实验一水的沸腾过程中没有新物质生成，属于物理变化；实验二电解水过程中有新物质生成，属于化学变化；质量守恒定律只适用于化学变化，因此实验一不能用来验证质量守恒定律，说法错误，不符合题意； 综上说法正确的是①②，故选：A。 4．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、在电解水实验中，与电源正极相连的一端产生氧气，与电源负极相连的一端产生氢气，由图可知，b端产生的气体是用向上排空气法收集的，说明d试管中收集的是氧气，则b端是电源的正极，说法正确，不符合题意； B、电解水生成氢气和氧气，由图可知，a端产生的气体是用向下排空气法收集的，说明c试管收集到的气体是氢气，氢气具有可燃性，说法正确，不符合题意； C、电解水时，在水中加入少量的氢氧化钠可以增强导电性，说法正确，不符合题意； D、电解水生成氢气和氧气，由图可知，a端产生的气体是用向下排空气法收集的，b端产生的气体是用向上排空气法收集的，说明c中收集的是氢气，d中收集的是氧气，氢气与氧气的体积比约为2:1，说法错误，符合题意。 故选：D。 5．制取蒸馏水的实验如图甲所示，电解水的实验如图乙所示。下列说法正确的是 A．乙实验中a管和b管产生的气体质量比为2：1 B．用燃着的木条检验a管中的气体观察到淡蓝色火焰 C．甲、乙两个实验中水分子的结构都会发生改变 D．甲、乙两个实验均可以用于验证水的组成 【答案】B 【解析】A、在电解水实验中，“正氧负氢”，a管与负极相连，产生的是氢气，b管与正极相连，产生的是氧气，水通电分解生成氢气和氧气，即，则a管和b管产生的气体质量比为：4:32=1:8，不符合题意； B、由A的分析可知，a管中产生的气体是氢气，故用燃着的木条检验a管中的气体观察到：气体燃烧，发出淡蓝色火焰，符合题意； C、甲实验是制取蒸馏水，只是状态的改变，无新物质生成，属于物理变化，水分子不发生改变，乙实验中，电解水生成氢气和氧气，有新物质生成，属于化学变化，水分子发生了改变，不符合题意； D、甲实验是制取蒸馏水，只是状态的改变，无新物质生成，属于物理变化，不能用于验证水的组成，乙实验中电解水生成氢气和氧气，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，元素的种类不变，可得水是由氢元素和氧元素组成，不符合题意。 故选B。 6．如图是电解水装置，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5.15mL，木条燃得更旺 体积为10.38mL，气体可燃 A．为了增强导电性可以在水中加入氢氧化钠 B．单位时间内两电极产生气泡的体积不同 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、氧元素质量比约为2：1 【答案】D 【解析】A、水导电性弱，为了增强导电性可以在水中加入氢氧化钠，说法正确； B、相同时间内正极端的玻璃管产生气体体积为5.15mL，负极端的玻璃管产生气体体积为10.38mL，单位时间内两电极产生气泡的体积不同，说法正确； C、正极气体为氧气，负极气体为氢气，说法正确； D、负极端的玻璃管产生氢气气体体积为10.38mL，正极端的玻璃管体积为5.15mL，结合氢气、氧气的密度，计算水中氢、氧元素质量比不为2:1，说法错误； 故选：D。 7．18世纪末，拉瓦锡等科学家通过实验探究得出了水的组成，化学兴趣小组的同学们也想向科学家们学习，于是在实验室设计并完成了如下实验，以探究水的组成。 （1）实验原理： （写化学方程式）。 （2）实验现象：两玻璃管内都有气泡产生，且玻璃管 （填“a”或“b”）中产生气泡的速率更快。一段时间后，将燃着的木条分别放到两个玻璃管尖嘴口处，观察到 。 （3）实验结论：水是由 组成的。 （4）问题与交流：由于氧气在水中的溶解度比氢气略大，所以电解刚开始时，正、负极收集到气体的体积比略小于1:2，但随着反应的进行，正、负极收集到气体的体积比越来越接近1:2，原因可能是 。 【答案】（1） （2）a a管尖嘴处气体燃烧，火焰呈淡蓝色，b管尖嘴处木条燃烧更旺盛 （3）氧元素和氢元素 （4）氧气在水中的溶解达到饱和 【解析】（1）水电解生成氢气和氧气，反应的化学方程式为，故填：； （2）电解水实验中“正氧负氢，氢二氧一”，则a管中生成的是氢气，b管中生成的是氧气，则实验现象：两玻璃管内都有气泡产生，且玻璃管a中产生气泡的速率更快。一段时间后，将燃着的木条分别放到两个玻璃管尖嘴口处，观察到a管尖嘴处气体燃烧，火焰呈淡蓝色，b管尖嘴处木条燃烧更旺盛，故填：a；a管尖嘴处气体燃烧，火焰呈淡蓝色，b管尖嘴处木条燃烧更旺盛； （3）水电解生成氢气和氧气，根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素的种类不变，则该实验结论为：水是由氧元素和氢元素组成的，故填：氧元素和氢元素； （4）由于氧气在水中的溶解度比氢气略大，所以电解刚开始时，正、负极收集到气体的体积比略小于1:2，但随着反应的进行，正、负极收集到气体的体积比越来越接近1:2，原因可能是氧气在水中的溶解达到饱和，不能在溶解氧气，故填：氧气在水中的溶解达到饱和。 8．根据如图所示的实验回答下列问题。 （1）图甲是电解水的实验。与电源负极相连的是 (选填“a”或“b”)管，电解水实验可得出的结论是水是由 组成的。 （2）图乙是铁丝燃烧的改进实验。①将加热至红热的铁丝伸入盛有过氧化氢溶液的集气瓶中(如图)，铁丝不燃烧。②向集气瓶中加入少量二氧化锰，过氧化氢溶液中产生大量气泡，该反应中二氧化锰起 作用；将铁丝再次加热至红热伸入集气瓶中(如图)，观察到铁丝剧烈燃烧、 、放出大量热、有黑色固体生成。对比①②，说明影响铁丝燃烧剧烈程度的因素是 。 【答案】（1）a 氢元素和氧元素 （2）催化 火星四射 氧气的浓度 【解析】（1）由电解水实验结论“正氧负氢、氢二氧一”可知，a管中气体为氢气，b管中为氧气，故与电源负极相连的是a管；化学反应前后元素的种类不变，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，则电解水实验可得出的结论是水是由氢元素、氧元素组成的； （2）①将加热至红热的铁丝伸入盛有过氧化氢溶液的集气瓶中铁丝不燃烧。②向集气瓶中加入少量二氧化锰，过氧化氢溶液中产生大量气泡，该反应中二氧化锰起催化作用；将铁丝再次加热至红热伸入集气瓶中（如图），观察到铁丝剧烈燃烧、火星四射、放出大量热、有黑色固体生成。对比①②，说明影响铁丝燃烧剧烈程度的因素是氧气的浓度。 9．Ⅰ：研究“水”可从多角度展开 （1）水的电解：图1所示装置，电解水反应的化学方程式为 ；可用 检验A、B管中生成的气体；实验证明水是由 组成的； （2）水的用途：图2实验中，对水的主要作用分析不全面的是 （填字母）； a．a图中的水便于观察烧瓶内气压变化 b．b图中的水只提供热量 c．c图集气瓶中的水排尽空气且便于观察何时集满 d．d图中的水防止熔融物炸裂集气瓶 Ⅱ：制取氧气 （3）乙同学选用装置B制备，反应时液面应不低于 （填“m”或“n”）位置，欲收集一瓶干燥的，收集装置最好选用 （填字母序号）； （4）自制家庭简易制氧机（如图2） i：利用可以上下抽拉的线绳，实现二氧化锰与过氧化氢溶液的接触与分离，这样设计的优点是 （答一点）； ii：右瓶中水的作用是 （写一点即可）。 【答案】（1） 燃着的木条 氢元素、氧元素 （2）ab （3）m B （4）可以控制反应的进行和停止 通过观察产生气泡的快慢，监测产生氧气的气流速度 【解析】（1）水在通电条件下分解产生氢气、氧气，化学方程式为：。 水电解产物是氢气和氧气，氢气燃烧时产生淡蓝色火焰，氧气有助燃性，则可用燃着的木条检验A、B管中生成的气体，若气体被点燃产生淡蓝色火焰，说明该气体是氢气，若气体能使燃着的木条燃烧得更剧烈，说明该气体是氧气，故填：燃着的木条。 根据质量守恒定律，化学反应前后，元素种类不变。反应物只有水，生成物有氢气和氧气，氢气只含氢元素，氧气只含氧元素，证明水是由氢元素、氧元素组成的。 （2）a、a图中氧化钙和水反应生成氢氧化钙，放出大量的热，装置内气体受热膨胀，压强增大，气体逸出，烧杯中导管口产生气泡，故水的作用是反应物和便于观察瓶内气压变化，符合题意； b、b中热水可以提供热量，使铜片上白磷的温度达到着火点，且可以隔绝氧气，使水中的白磷不能与氧气充分接触，可对比得出燃烧需要与氧气充分接触，符合题意； c、c图中集气瓶中的水可将集气瓶中的空气排尽，且可以便于观察氢气何时集满，不符合题意； d、d中铁丝在氧气中燃烧，放出大量的热，水可以吸收热量，防止高温熔融物溅落，炸裂瓶底，不符合题意。 故选：ab。 （3）用装置B制备O2，则长颈漏斗需要伸入液面以下，防止生成的O2从长颈漏斗逸出，则反应时液面应不低于m位置。 氧气密度大于空气、难溶于水，可用向上排空气法或排水法收集氧气，但排水法收集到的氧气通常含有水分，欲收集一瓶干燥的O2，则收集装置最好选用B。 （4）ⅰ：物质必须接触才能发生化学反应，线绳的抽拉可实现二氧化锰与过氧化氢溶液的接触与分离，这样设计的优点是：可以控制反应的发生和停止。 ⅱ：氧气不易溶于水，氧气密度比水小，右瓶中水的作用是：通过观察产生气泡的快慢，监测产生氧气的气流速度。 10．同学们在学习第四单元课题3水的电解后，在老师的指导下自己动手探究水的组成，他们依次进行了电解水、氢气燃烧的化学实验，如图所示，试回答下列问题： 步骤一 制取一瓶氧气 步骤二 干燥纯净的氢气在这瓶氧气中燃烧 图一：电解水 图二：氧气燃烧 （1）电解水时，要在水中加入一些硫酸钠的目的是 ，在图一实验装置中，电源A是 极，反应的化学方程式是 。 （2）有同学认为图二氢气燃烧的实验操作不能达到实验目的，原因是 。 （3）小明同学自己动手设计实验，探究氢气燃烧时参加化学反应的氢气和氧气体积比关系。如图是他绘制的实验数据关系图，横坐标表示氧气的体积，纵坐标表示反应后剩余气体的体积，气体体积均在同温同压下测定。试回答： .氢气燃烧时参加化学反应的氢气和氧气体积比是 ； .反应前原有氢气的体积是 升。 【答案】（1）增强水的导电性 正 （2）用排水法收集的氧气不干燥含有水蒸气 （3） 6 【解析】（1）电解水实验中，由于纯水几乎不导电，故要在水中加入一些硫酸钠来增强水的导电性； 根据电解水的规律：正氧负氢，氢二氧一，在图一实验装置中，D试管内收集到的气体较少，是氧气，故电源A是正极；水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为：； （2）图二实验中用排水法收集的氧气不干燥含有水蒸气，无法准确验证氢气反应是否生成水，因此该实验操作不能达到实验目的； （3）横坐标表示氧气的体积，随着氧气的增加，实线表示的气体逐渐减少，说明实线表示的气体是和氧气反应完后剩余的氢气的体积； a、由图可知：氧气由1L到3L消耗了2L氧气，需要氢气消耗由4L到0L，即消耗了4升氢气，因此氢气燃烧时参加化学反应的氢气和氧气体积比是4L：2L=2：1； b、由图可知：没有氢气剩余时，二者完全反应，消耗氧气3L，根据氢气和氧气体积比是2：1，可知反应前原有氢气的体积是6升。 11．很久以前，水曾被看作是一种“元素”。直到18世纪末，人们通过对水的生成和分解实验的研究，最终认识了水的组成。如图是通过电解水来探究水的组成的实验，请根据实验提示，补全以下内容： 【实验原理】 （1） (用化学方程式表示)。 【实验方法】 在电解器玻璃管中加满水，接通直流电源，一段时间后，将燃着的木条分别靠近正、负极的两个玻璃管尖嘴口，打开活塞，放出气体。 【实验现象】 （2）①接通直流电源，观察到两电极附近均有气泡产生，一段时间后，正、负极产生的气体体积比约为1：2； ②与电源负极相连的玻璃管口观察到产生淡蓝色火焰，火焰上方罩一干而冷的烧杯，观察到烧杯内壁有小水珠生成，与电源正极相连的玻璃管口观察到 。 【实验结论】 （3） 。 【问题与交流】 （4）①为增强水的导电性，可采取的方法是什么？ 。 ②得出水的组成元素的化学依据是什么？ 。 【答案】（1） （2）燃着的木条燃烧更旺 （3）水是由氢元素和氧元素组成的 （4）在水中加入少量硫酸钠 质量守恒定律，反应前后元素种类不变 【解析】（1）水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为：； （2）电解水实验中，根据“正氧负氢”，正极产生氧气，氧气具有助燃性，负极产生氢气，氢气具有可燃性，与电源负极相连的玻璃管口观察到产生淡蓝色火焰，火焰上方罩一干而冷的烧杯，观察到烧杯内壁有小水珠生成，与电源正极相连的玻璃管口观察到燃着的木条燃烧更旺； （3）水通电分解生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则说明水是由氢元素和氧元素组成的； （4）①为增强水的导电性，可在水中加入少量硫酸钠； ②水通电分解生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则说明水是由氢元素和氧元素组成的；得出水的组成元素的化学依据是质量守恒定律，反应前后元素种类不变。 12．利用下图所示实验装置制备常见气体，请回答有关问题： （1）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为 。若用B装置收集氧气，集满时的现象为 。若用C装置收集干燥氧气，氧气从 端(选填“a”或“b”)进入。 （2）D装置是用软塑料管自制的气体发生装置，可控制反应的发生和停止。若利用该装置制取氢气，药品加入完毕后(如图所示)，通过 操作使反应发生。 （3）E装置模拟氢氧焰实验： ①关闭止水夹K，通入氢气并点燃。为保证安全，点燃氢气之前应先 。将铁丝网放在火焰上灼烧，铁丝网只发红，不熔断。 ②打开止水夹K，通入氧气。火焰更明亮，铁丝熔断，说明燃烧的剧烈程度与氧气的 有关。 （4）F装置中将少量稀盐酸滴加到盛有碳酸钙的U形管中，可观察到脱脂棉剧烈燃烧。 ①碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式为 。 ②脱脂棉燃烧是因为Na2O2与CO2反应生成了Na2CO3和 ，且该反应释放热量。 【答案】（1） 集气瓶口有气泡往外冒出 b （2）挤压软塑料管下部 （3）检验气体纯度 浓度 （4） 氧气/O2 【解析】（1）高锰酸钾在加热条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为； 氧气不易溶于水，当集满后，气体会从集气瓶逸出，水中形成气泡，所以看到集气瓶口有气泡往外冒出时，证明气体已经集满； 氧气密度比空气大，先在底部聚集，所以若用C装置收集干燥氧气，氧气从长口b进气； （2）反应发生需要固液接触，因此挤压软塑料管下部，固液可以接触反应发生； （3）①氢气属于易燃、易爆气体，氢气不纯，与空气混合遇明火会发生爆炸，因此点燃氢气前需要检验气体纯度，防止发生爆炸； ②打开止水夹K，通入氧气。火焰更明亮，铁丝熔断，说明燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关； （4）①盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为； ②根据质量守恒定律而知，生成另一种物质含有氧元素，可以支持燃烧，则生成物为氧气；脱脂棉燃烧，说明达到了脱脂棉的着火点，因此说明反应放热，温度升高，达到脱脂棉的着火点，使其燃烧。 13．电解海水制氢技术是热点前沿，我国科学家研制了全球首套海上制氢平台。化学小组同学用图示装置进行了电解水实验，相同时间后产生气体的情况如表。 序号 液体种类 电压 气体A 气体B ① 200mL蒸馏水 16V 极少 极少 ② 200mL蒸馏水 10V 5mL 2.3mL ③ 200mL蒸馏水+1.6gNaOH 16V 10mL 4.7mL （1）与玻璃管b相连的是电源 （填“正”或“负”）极。 （2）对比实验 （填序号）可知相同条件下电压大小能影响电解水反应的快慢。 （3）请写出电解水反应的化学方程式 。 【答案】（1）正 （2）①、② （3） 【解析】（1）由电解水的实验现象和结论可知，电解水时正极产生氧气，负极产生氢气，氧气和氢气的体积比为1:2，玻璃管b中气体体积较小，该气体是氧气，玻璃管b与电源的正极相连； （2）实验①②中其他条件相同，只有电压不同，产生的气体量不同，对比实验①②可知，电压大小能影响电解水反应的快慢； （3）水在通电的条件下生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为。 14．看图回答 （1）装置甲与装置乙相比，有一个明显的优点是 。 （2）装置乙与装置甲相比，有一个明显的优点是 。 （3）电解水一段时间，A B两管水位 管下降的快，其原因是 。 （4）图甲中表明实验是未开始、刚开始还是已经进行一段时间 。 （5）在D处使用 （填“燃着的小木条”或“带火星的小木条”）进行检验，现象 。 【答案】（1）装置简单 （2）能够方便检验两极产生的气体 （3）B B管产生的氢气的体积比A管产生的氧气的体积大 （4）已进行一段时间 （5）燃着的小木条 气体能燃烧，产生淡蓝色的火焰 【解析】（1）通过对比可知，装置甲有一个明显的优点，这个优点是：装置简单； （2）通过对比可知，装置乙有一个明显的优点，这个优点是：能够方便检验两极产生的气体； （3）电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，由电解水的装置可知，B试管与负极相连，收集的气体较多是氢气，A试管与正极相连，收集的气体较少为氧气。由于B管产生的氢气的体积比A管产生的氧气的体积大。所以，B水位管下降的快； （4）由电解水的装置可知，在AB中通过两管中有产生的气体，可以判断反应已进行了一段时间； （5）由电解水的装置可知，D试管产生的气体较多是氢气，具有可燃性，所以，在D处使用燃着的小木条进行检验，现象是：气体能燃烧，产生淡蓝色的火焰。 15．2023年9月21日，航天员在中国空间站梦天实验舱进行“天宫课堂”第四课授课。航天员桂海潮在空间站点燃蜡烛，火焰形状近似球形与地面火焰不同，充分燃烧产物相同。宇航员在空间站驻留6个月的正常生活离不开氧气，某化学兴趣小组设计实验探究了宇航员的呼吸供给系统。 探究一：宇航员呼吸所需氧气是怎样获得的？ 【查阅资料】 ①人体得不到充足的氧气，大脑就会发生不可逆的损害，发生脑死亡。 ②人体吸入纯净的氧气超过24小时，会发生肺型氧中毒，最后呼吸衰竭。 猜想①：从地球直接携带氧气 猜想②：在空间站分离液态空气制取氧气 猜想③：在空间站现场制取氧气 【讨论交流】 （1）小组同学讨论后认为，上述猜想均不是最佳方案，请你分析猜想②不是最佳方案的原因 。 （2）空间站制氧气时需要考虑的一条因素是 。 探究二：空间站内氧气的来源和作用 【查阅资料】同学们上网查阅资料获悉，空间站的氧气通常是通过电解水的方式获得的。 【模拟实验】 同学们设计实验模拟空间站获得氧气的过程。 【进行实验】 （3）实验装置如图所示，在电解器玻璃管里加满水，接通直流电源一段时间后，可观察到两电极附近有气泡产生。一段时间后，a、b两玻璃管中产生的气体体积情况是 ；打开a玻璃管活塞，用燃着的木条接近玻璃尖嘴，观察到的现象是 ；电解水的化学方程式是 ； 【讨论交流】 （4）空间站内作为反应原料的水的来源是 。(写一条) 【拓展】 （5）电解水获得的氢气在空间站的处理方法是 。 【答案】（1）空间站没有空气，不能从空气中分离得到氧气 （2）节约能源（其他合理答案亦可） （3）a管产生的气体和b管产生的气体体积比约为1：2 木条燃烧得更旺盛 2H2O2H2↑+O2↑ （4）直接携带或者循环再利用（其他合理答案亦可） （5）用作飞行器的燃料 【解析】（1）猜想②不是最佳方案的原因是空间站没有空气，不能从空气中分离得到氧气。 （2）空间站制氧气需要考虑的因素是节约能源、不产生废物等。 （3）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，二者的体积比为1：2，根据图示可知，玻璃管a和玻璃管b的气体体积之比为1：2。玻璃管a气体体积较少，为氧气，氧气具有助燃性，打开a玻璃管活塞，用燃着的木条接近玻璃尖嘴，观察到的现象是木条燃烧得更旺盛。水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑。 （4）空间站内作为反应原料的水的来源是直接携带、自行产生和循环再利用。 （5）氢气具有可燃性，能作燃料，故电解水获得的氢气在空间站的处理方法是用作飞行器的燃料。 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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$