实验09 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（人教版2024）

人教版2024上册/第四单元 自然界的水/实验活动2 实验09 水的组成及变化的探究 【实验目的】 1．认识水的组成。 2．了解水在通电条件下发生的变化，进一步认识分解反应。 3．进一步体会科学探究的过程和方法。 【实验仪器】 水电解器、烧杯、带尖嘴的玻璃导管、直流电源、铁架台（带滴定夹）、酒精灯、弹簧夹、导线、木条、火柴 【实验试剂】 硫酸钠溶液（或氢氧化钠溶液）、蒸馏水 【实验过程】 1．水的生成 操作图示 实验步骤 现象 分析 在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯 烧杯壁上的现象是 说明 2．水的分解 操作图示 实验步骤 现象 分析 （1）在电解器玻璃管中加满水（水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液），用导线连接电解器与电源。 （2）接通直流电源，观察玻璃管内的现象并记录。 （3）切断上述装置的电源，用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验反应中产生的气体。 玻璃管内： ； 燃着的木条： 说明 1. 水的生成实验 （1）氢气与空气（或氧气）的混合气体遇明火可能发生 。点燃氢气前一定要 。具体操作：用拇指堵住集满氢气的试管口，靠近火焰，移开拇指，如果发出 ，说明气体不纯；如果 ，说明气体较纯。 （2）反应的文字表达式： ，符号表达式： 。 （3）氢气燃烧生成水的实验说明水是由 组成的。 2. 水的分解实验 （1）水中可加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液,以 。 （2）反应的文字表达式： ，符号表达式： 。 （3）两电极上产生的气体和体积比口诀：“负 正 ，负 正 ”。 【问题讨论】 1．水在通电时发生了什么变化？生成了哪几种物质？ 。 2．哪些证据可以证明水是由氢、氧两种元素组成的？ 。 【典例1】某同学进行水的组成及变化的探究，其中操作错误的是 A．  检验氧气 B．氢气验纯 C．  点燃氢气 D．  熄灭酒精灯 【典例2】如图是电解水的实验装置，下列相关说法正确的是 A．M、N气体体积比为1：2 B．点燃N气体产生淡蓝色火焰 C．水中含有氢分子和氧分子 D．水由氢元素和氧元素组成 【典例3】下列有关水的合成与分解的实验的说法，不正确的是 A．图1烧杯内壁有水雾出现 B．图2连接正负两极的玻璃管汇集的气体体积之比为2：1 C．两个实验均发生的是化学变化 D．两个实验均可证明水是由氢元素和氧元素组成 【典例4】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 1．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．如图为电解水实验装置改进图，有关叙述不正确的是 A．该实验说明水是由氢气和氧气组成的 B．甲注射器中收集的气体可以使带火星的木条复燃 C．在水中加入少量的硫酸钠可增强水的导电性 D．甲乙注射器中收集的气体的体积比是1：2 3．化学兴趣小组为探究不同电压对电解水速率的影响，用如图装置进行多次实验，并记录不同电压下生成氢气所需时间。下列分析正确的是 A．管与电源正极相连 B．管中气体可以燃烧 C．管与管中气体质量比为 D．该实验中，电压越高电解水的速率越快 4．下列用排水法收集氢气并检验纯度时，正确的实验操作顺序是 ①用拇指堵住试管口，管口向下，靠近火焰，移开拇指  ②用排水法收集氢气  ③声音很小，表明氢气已纯净  ④听到尖锐的爆鸣声，就表明氢气不纯，需要再收集，再检验。 A．②①④③ B．①②④③ C．②①③④ D．①②③④ 5．某同学用如图装置进行电解水的实验。 (1)a中收集到的气体如何检验？ (2)电解水时，加入少量硫酸钠的目的是什么？ (3)该同学发现最终b、a两管所得气体的体积比小于1：2，请分析产生误差的可能原因是什么？ 6．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 。 7．某小同学设计如图1装置进行电解水实验。 (1)电解时，向水中加入氢氧化钠的目的是 。 (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)电解时，水分子分解示意图如图2，补全横线上的模型图。 (4)由电解水实验，得出结论：水是由 组成。 8．探究水的元素组成： (1)图一是电解水的实验装置，试管D中的气体是 ，写出该反应的文字表达式为 。 (2)图二是氢气燃烧的微观示意图，反应过程的正确顺序是 （用a、b、c表示）。 (3)以上两个实验都可以得出实验结论： 。 (4)甲同学利用图三所示的方法收集氧气并进行氢气燃烧的实验探究水的组成，乙同学认为该实验不能达到实验目的的原因是 。 9．电解水的实验装置如图所示。下列说法正确的有 。 ①实验说明水是由氢气和氧气气组成的 ②a、b管内气体的质量之比为2：1 ③b管中气体能使带火星的木条复燃 ④实验说明水中溶解了少量的氧气 ⑤电解前后元素种类不变 ⑥实验中若加入少量硫酸钠溶液可增强水的导电性 10．某化学兴趣小组自制如图所示装置探究水的组成。 步骤1：检查装置气密性，用烧杯向广口瓶中加入500mL1%的氢氧化钠（NaOH）溶液，将导线穿过橡胶塞与自制红铜电极连接，将塑料管套在红铜电极上，上端插入橡胶塞上。塞紧胶塞，将橡胶管与50mL的注射器3连接好。 步骤2：取下注射器1，用注射器3向瓶中打气，使溶液进入塑料管中，直到刚有溶液溢出再安上注射器1：取下注射器2，进行同上操作后，安装注射器2。 (1)电解水时加入氢氧化钠（NaOH）溶液的作用 。 (2)步骤3：将导线与24V的学生电源相连，打开开关，观察到的现象是 ，大约2min后注射器1与注射器2收集到的气体体积比约为 ，正极电源变黑，关闭电源。 (3)步骤4：取下注射器1，将带火星木条放在针头处，推动注射器1的活塞，木条复燃，说明注射器1中产生的气体是 。取下注射器2，点火，推动注射器2的活塞，写出该反应的符号表达式 。通过该实验得出水的组成结论。 (4)实验反思：正极电源变黑可能是因为发生了 （用符号表达式表示）。 11．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 。 12．学习小组走进实验室，探究“水在直流电作用下的变化”。 I.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 。检验b管的气体：打开活塞， 。 (2)通过上述实验可以得出：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， 能主要转化为 能。 (3)写出电解水的文字表达式 。 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：调节电源电压或在水中加入少量氢氧化钠溶液都会改变电解速率。于是他进行了多次实验，电源电压分别设定为6伏（电压的单位“伏特”，简称“伏”）、9伏、12伏，氢氧化钠溶液浓度分别为5%、10%，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） 电压 反应时间 氢氧化钠浓度 6伏 9伏 12伏 5% 26分26秒 12分14秒 7分30秒 10% 17分8秒 9分26秒 6分22秒 (4)该实验的目的是 。 (5)分析上表数据可得出的结论是 。 13．水是生命之源，人类从未停止过对水的研究。 现有同学利用如图水电解器进行电解水实验，在水电解器中加入Na2SO4的水溶液，至充满管A和管B(Na2SO4不参与反应)，通直流电一段时间后，现象如图所示： (1)水电解反应符号表达式为 。管A中产生的气体用 检验，实验过程中中间的长颈漏斗内的液面 。(填升高，降低或者不变) (2)下列说法正确的是________(填字母)。 A．水中加入Na2SO4溶液能增强导电性 B．电极N与电源正极相连 C．该过程中分子未改变，改变的是分子间的空隙 D．该实验能验证水是由氢气和氧气组成的 为证明水不是由“水元素”组成的，1785年，拉瓦锡在高温的条件下，用水蒸气与红热的铁粉反应，模拟实验装置如图所示。吹泡器吹出的气泡不断往上升，用燃着的木条去点气泡，发现气泡能被点着，同时生成四氧化三铁。 (3)该反应的符号表达式为 。 (4)实验过程中，吹泡器吹出的气泡不断往上升，说明 ，点燃气泡是产生 色火焰。 14．实验课上，同学们做了电解水的实验。 (1)实验过程中： ①在电解器玻璃管中加满水。通电，观察到玻璃管中有气泡冒出，一段时间后，a、b管内气体体积比约为 。 ②切断电源，用燃着的木条分别检验两个玻璃管中的气体，观察到 (填“a”或“b”) 中气体使木条燃烧更旺。 (2)电解水时，通常要加入少量氢氧化钠或硫酸钠，目的是 ； 一小组做电解水实验时，在水中加了氯化钠，该小组发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。这激发了他们探究的欲望。请你一起参与该小组的探究活动吧！ 【提出问题】 加入氯化钠的水通电时，石墨电极上分别生成了什么气体? 【查阅资料】 ①氯气(Cl₂)：黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，常温下 1 体积水能溶解2体积Cl2。 ②石墨电极不参与反应 【提出假设】 (3)假设1：电极上分别生成了氧气和氯气； 假设2：电极上分别生成了氢气和氧气； 假设3: 。 【设计实验】 (4)该小组仍然用如上装置来电解加了氯化钠的水。并收集两个电极上产生的气体。        实验步骤 实验现象 解释或结论 ①按照如图所示，连接好实验装置，通电一段时间后，用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体，观察气体的颜色。 a试管收集到黄绿色气体 b试管收集到无色气体。 通过对气体颜色的分析，说明假设 肯定是错误的。 ②用拇指堵住b试管， 移近点燃的      酒精灯， 松开拇指。 听到轻微爆鸣声 证明b试管中收集的气体为氢气。 【实验反思】 (5)该小组发现通电除了生成两种气体外，还生成了氢氧化钠(NaOH)，请试着写出在水中加入氯化钠吋通电发生反应的符号表达式 ； 【反思与评价】 (6)用电解水探究水的组成实验，你认为在电解水时 (选填“可以”或“不可以”) 加入少量的氯化钠，原因是 。 15．某化学兴趣小组同学在学习电解水实验时对水中增加的其他物质感到好奇。于是进行了如下探究，请回答有关问题。 【资料提示】 a．纯水每十亿个水分子中，只有约两个水分子解离成氢离子和氢氧根离子。 b．硫酸钠、硫酸、氢氧化钠、氯化钠在水中易解离出离子。离子浓度越大，导电性越好。 c．氯气是浅绿色有刺激性气味的有毒气体，可溶于水。 (1)图1中的甲应该是电源的 (填“正”或“负”)极。 (2)电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，其目的是 。 (3)从图2中可以得出的结论有 (答两点)。 【拓展探究】 氯化钠是否会增强水的导电性？ 【进行实验】 兴趣小组同学用上图1装置做了以下探究。 实验 正极 负极 I．蒸馏水通电 没有气泡 没有气泡 Ⅱ．蒸馏水中加入足量氯化钠，溶解后通电 产生明显气泡 产生明显气泡，比正极气泡更多更快 (4)结论：氯化钠 (填“能”或“不能”)增强水的导电性。 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 $$ 人教版2024上册/第四单元 自然界的水/实验活动2 实验09 水的组成及变化的探究 【实验目的】 1．认识水的组成。 2．了解水在通电条件下发生的变化，进一步认识分解反应。 3．进一步体会科学探究的过程和方法。 【实验仪器】 水电解器、烧杯、带尖嘴的玻璃导管、直流电源、铁架台（带滴定夹）、酒精灯、弹簧夹、导线、木条、火柴 【实验试剂】 硫酸钠溶液（或氢氧化钠溶液）、蒸馏水 【实验过程】 1．水的生成 操作图示 实验步骤 现象 分析 在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯 烧杯壁上的现象是 有水雾产生 说明 氢气燃烧后 有水生成 2．水的分解 操作图示 实验步骤 现象 分析 （1）在电解器玻璃管中加满水（水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液），用导线连接电解器与电源。 （2）接通直流电源，观察玻璃管内的现象并记录。 （3）切断上述装置的电源，用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验反应中产生的气体。 玻璃管内：两电极上均产生气泡,正、负极产生气体的体积比约为1∶2； 燃着的木条：正极产生的气体使木条燃烧得更旺；负极产生的气体燃烧，火焰呈淡蓝色 说明 水通电时生成了氢气和氧气 1. 水的生成实验 （1）氢气与空气（或氧气）的混合气体遇明火可能发生爆炸。点燃氢气前一定要检验氢气的纯度。具体操作：用拇指堵住集满氢气的试管口，靠近火焰，移开拇指，如果发出尖锐爆鸣声，说明气体不纯；如果声音很小，说明气体较纯。 （2）反应的文字表达式：氢气+氧气 水，符号表达式：H2＋O2 H2O。 （3）氢气燃烧生成水的实验说明水是由氢元素和氧元素组成的。 2. 水的分解实验 （1）水中可加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液,以增强导电性。 （2）反应的文字表达式： 水 氢气+氧气，符号表达式：H2O H2＋O2。 （3）两电极上产生的气体和体积比口诀：“负氢正氧，负二正一”。 【问题讨论】 1．水在通电时发生了什么变化？生成了哪几种物质？ 化学变化；生成了氢气和氧气 。 2．哪些证据可以证明水是由氢、氧两种元素组成的？ 氢气燃烧(与氧气反应)生成了水、水在通电的条件下分解生成了氢气和氧气。 【典例1】某同学进行水的组成及变化的探究，其中操作错误的是 A．  检验氧气 B．氢气验纯 C．  点燃氢气 D．  熄灭酒精灯 【答案】D 【解析】A、电解水实验中，正极产生氧气，负极产生氢气，且二者体积比为1：2，要检验氧气，则将带火星的木条放在尖嘴口，打开活塞放出气体，若木条复燃，则气体是氧气，操作正确，选项不符合题意； B、氢气验纯的操作：用拇指堵住试管口,移近酒精灯火焰,再将拇指移开，若听到轻微的“噗”声，则证明氢气很纯，可以点燃；若听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯，操作正确，选项不符合题意； C、点燃氢气的操作：在带尖嘴的金属导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色，操作正确，选项不符合题意； D、熄灭酒精灯应用灯帽盖灭，不能用嘴吹，操作错误，选项符合题意。 故选：D。 【典例2】如图是电解水的实验装置，下列相关说法正确的是 A．M、N气体体积比为1：2 B．点燃N气体产生淡蓝色火焰 C．水中含有氢分子和氧分子 D．水由氢元素和氧元素组成 【答案】D 【解析】A、在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，左管与负极相连。产生的是氢气，右管与正极相连，产生的是氧气，故M、N气体体积比为：2:1，不符合题意； B、由A的分析可知，N为氧气，氧气具有助燃性，不具有可燃性，无法被点燃，不符合题意； C、水由水分子构成，水中不含氢分子和氧分子，不符合题意； D、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，符合题意。 故选D。 【典例3】下列有关水的合成与分解的实验的说法，不正确的是 A．图1烧杯内壁有水雾出现 B．图2连接正负两极的玻璃管汇集的气体体积之比为2：1 C．两个实验均发生的是化学变化 D．两个实验均可证明水是由氢元素和氧元素组成 【答案】B 【解析】A、氢气燃烧生成水，干冷烧杯内壁有水雾出现，故A不符合题意； B、在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，故正极和负极产生的气体的体积比为1:2，故B符合题意； C、电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，两个实验中均有新物质生成，属于化学变化，故C不符合题意； D、电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据化学反应前后，元素的种类不变，均可得出水是由氢元素和氧元素组成，故D不符合题意。 故选B。 【典例4】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 【详解】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。 1．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 【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，根据质量守恒定律反应前后元素的种类和质量不变，因此两气体发质量比就是水中氢氧元素的质量比，即，故错误。 故选D。 2．如图为电解水实验装置改进图，有关叙述不正确的是 A．该实验说明水是由氢气和氧气组成的 B．甲注射器中收集的气体可以使带火星的木条复燃 C．在水中加入少量的硫酸钠可增强水的导电性 D．甲乙注射器中收集的气体的体积比是1：2 【答案】A 【解析】A、电解水生成氢气和氧气，说明水由氢、氧两种元素组成。A不正确； B、电解水生成氢气和氧气，与电源正极相连那端产生氧气，与电源负极相连那端产生氢气，氧气能使带火星木条复燃，甲注射器与电源正极端相连，收集的气体是氧气，可以使带火星的木条复燃。B正确； C、电解水时，为增强水的导电性，在水中加入少量的氢氧化钠或硫酸钠。C正确； D、电解水生成氢气和氧气，与电源正极相连那端产生氧气，与电源负极相连那端产生氢气，甲注射器与电源正极端相连，收集的气体是氧气，乙注射器与电源负极端相连，收集的气体是氢气，氢气体积是氧气体积的2倍，所以甲乙注射器中收集的气体的体积比是1：2。D正确。 故选A。 3．化学兴趣小组为探究不同电压对电解水速率的影响，用如图装置进行多次实验，并记录不同电压下生成氢气所需时间。下列分析正确的是 A．管与电源正极相连 B．管中气体可以燃烧 C．管与管中气体质量比为 D．该实验中，电压越高电解水的速率越快 【答案】D 【解析】A、电解水实验中“正氧负氢，氢二氧一”，管收集到的气体较多，是氢气，与电源负极相连，故A错误； B、b管收集到的气体较少，是氧气，氧气具有助燃性，不能燃烧，故B错误； C、电解水实验中“正氧负氢，氢二氧一”，管与管中气体体积比为2:1，质量比为1:8，故C错误； D、由图可知，收集相同体积的氢气时，电压越高，所需时间越短，则相同条件下电压越大电解水的速率越快，故D正确。 故选D。 4．下列用排水法收集氢气并检验纯度时，正确的实验操作顺序是 ①用拇指堵住试管口，管口向下，靠近火焰，移开拇指  ②用排水法收集氢气  ③声音很小，表明氢气已纯净  ④听到尖锐的爆鸣声，就表明氢气不纯，需要再收集，再检验。 A．②①④③ B．①②④③ C．②①③④ D．①②③④ 【答案】A 【解析】用排水法收集氢气并检验纯度时，用排水法收集氢气，用拇指堵住试管口，管口向下（氢气的密度比空气的小），靠近火焰，移开拇指，若听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯，需要再收集，再检验；需要再检验时，用拇指堵住试管口一会儿，等试管中的氢气的火焰熄灭后再检验，以防止发生爆炸；若声音很小，表示氢气已纯净；故正确的实验操作顺序是②①④③。 故选：A。 5．某同学用如图装置进行电解水的实验。 (1)a中收集到的气体如何检验？ (2)电解水时，加入少量硫酸钠的目的是什么？ (3)该同学发现最终b、a两管所得气体的体积比小于1：2，请分析产生误差的可能原因是什么？ 【答案】(1)把燃着的木条放到a管尖嘴处，打开活塞，气体被点燃，发出淡蓝色火焰，证明是氢气 (2)增强水的导电性 (3)相同条件下，氧气在水中的溶解能力比氢气在水中的溶解能力强 【解析】（1）a管与负极相连，产生的气体是氢气，检验氢气的方法是：把燃着的木条放到a管尖嘴处，打开活塞，气体被点燃，发出淡蓝色火焰，证明是氢气；故答案为：把燃着的木条放到a管尖嘴处，打开活塞，气体被点燃，发出淡蓝色火焰，证明是氢气； （2）纯水不导电，电解水时，常在水中加入少量硫酸钠，作用是增强水的导电性，故答案为：增强水的导电性； （3）相同条件下，氧气在水中的溶解能力比氢气在水中的溶解能力强，开始氧气比氢气溶解的多，收集到的氧气偏少；故两试管的气体体积比小于1：2；故答案为：相同条件下，氧气在水中的溶解能力比氢气在水中的溶解能力强。 6．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。 7．某小同学设计如图1装置进行电解水实验。 (1)电解时，向水中加入氢氧化钠的目的是 。 (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)电解时，水分子分解示意图如图2，补全横线上的模型图。 (4)由电解水实验，得出结论：水是由 组成。 【答案】(1)增强水的导电性 (2)木条燃烧更旺 (3) (4) 由氢元素和氧元素 【解析】（1）电解时，向水中加入氢氧化钠的目的是增强水的导电性； （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，观察到的现象是木条燃烧更旺； （3） 电解时，每2个水分子分解生成2个氢分子和1个氧分子，应该补充的模型图是； （4）由电解水实验，得出结论：水是由由氢元素和氧元素组成。 8．探究水的元素组成： (1)图一是电解水的实验装置，试管D中的气体是 ，写出该反应的文字表达式为 。 (2)图二是氢气燃烧的微观示意图，反应过程的正确顺序是 （用a、b、c表示）。 (3)以上两个实验都可以得出实验结论： 。 (4)甲同学利用图三所示的方法收集氧气并进行氢气燃烧的实验探究水的组成，乙同学认为该实验不能达到实验目的的原因是 。 【答案】(1) 氧气/ (2)acb (3)水是由氢元素和氧元素组成 (4)用排水法收集气体，集气瓶壁有水附着，无法证明氢气燃烧有水生成 【解析】（1）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，产生氢气与氧气的体积比约为2:1，故图一试管D中的气体是氧气； 水在通电条件下分解生成氢气和氧气，文字表达式为； （2）图二是氢气燃烧的微观示意图，在点燃条件下，氢分子分裂成氢原子，氧分子分裂成氧原子，氢原子、氧原子在重新组合形成水分子，故反应过程的正确顺序是acb； （3）图一实验：电解水生成氢气和氧气，图二实验：氢气在氧气中燃烧生成水，以上两个实验都可以得出实验结论：水是由氢元素和氧元素组成； （4）甲同学利用图三所示的方法收集氧气并进行氢气燃烧的实验探究水的组成，乙同学认为该实验不能达到实验目的的原因是：用排水法收集气体，集气瓶壁有水附着，无法证明氢气燃烧有水生成。 9．电解水的实验装置如图所示。下列说法正确的有 。 ①实验说明水是由氢气和氧气气组成的 ②a、b管内气体的质量之比为2：1 ③b管中气体能使带火星的木条复燃 ④实验说明水中溶解了少量的氧气 ⑤电解前后元素种类不变 ⑥实验中若加入少量硫酸钠溶液可增强水的导电性 【答案】③⑤⑥ 【解析】①电解水生成了氢气和氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，化学变化中元素的种类不变，实验说明水是由氢元素和氧元素气组成的，错误； ②水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，a、b管内气体的体积比为2：1，不是质量之比，错误； ③由电解水的实验装置图可知，b管中气体是电源的正极产生的气体是氧气，具有助燃性，能使带火星的木条复燃，正确； ④电解水生成了氢气和氧气，该实验不能说明水中溶解了少量的氧气，错误； ⑤电解水过程中有新物质生成，属于化学变化，反应前后元素种类不变，正确； ⑥硫酸钠在水中能离解成可自由移动的离子，实验中若加入少量硫酸钠溶液可增强水的导电性，正确。 故填③⑤⑥。 10．某化学兴趣小组自制如图所示装置探究水的组成。 步骤1：检查装置气密性，用烧杯向广口瓶中加入500mL1%的氢氧化钠（NaOH）溶液，将导线穿过橡胶塞与自制红铜电极连接，将塑料管套在红铜电极上，上端插入橡胶塞上。塞紧胶塞，将橡胶管与50mL的注射器3连接好。 步骤2：取下注射器1，用注射器3向瓶中打气，使溶液进入塑料管中，直到刚有溶液溢出再安上注射器1：取下注射器2，进行同上操作后，安装注射器2。 (1)电解水时加入氢氧化钠（NaOH）溶液的作用 。 (2)步骤3：将导线与24V的学生电源相连，打开开关，观察到的现象是 ，大约2min后注射器1与注射器2收集到的气体体积比约为 ，正极电源变黑，关闭电源。 (3)步骤4：取下注射器1，将带火星木条放在针头处，推动注射器1的活塞，木条复燃，说明注射器1中产生的气体是 。取下注射器2，点火，推动注射器2的活塞，写出该反应的符号表达式 。通过该实验得出水的组成结论。 (4)实验反思：正极电源变黑可能是因为发生了 （用符号表达式表示）。 【答案】(1)增强水的导电性 (2) 注射器1和2的下方针头上有气泡冒出，并且注射器1和2的活塞上升 1∶2 (3) 氧气/O2 (4) 【解析】（1）电解水时需要通电，但水的导电性较差，加入氢氧化钠（NaOH）溶液的作用是增强水的导电性。 （2）水电解时产生氢气和氧气，负极产生氢气、正极产生氧气，氢气和氧气的体积比为2∶1。将导线与24V的学生电源相连，打开开关，观察到的现象是注射器1和2的下方针头上有气泡冒出，并且注射器1和2的活塞上升。注射器1与电源正极相连，收集到的气体是氧气，注射器2与电源负极相连，收集到的气体是氢气，因此大约2min后注射器1与注射器2收集到的气体体积比约为1∶2。 （3）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃。取下注射器1，将带火星木条放在针头处，推动注射器1的活塞，木条复燃，说明注射器1中产生的气体是氧气。 注射器2与电源负极相连，收集到的气体是氢气，取下注射器2，点火，氢气燃烧生成水，反应的符号表达式为：。 （4）正极材质为铜，产生的气体是氧气，正极电源变黑可能是因为铜与氧气在通电条件下反应生成了氧化铜，该反应的符号表达式为：。 11．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。 12．学习小组走进实验室，探究“水在直流电作用下的变化”。 I.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 。检验b管的气体：打开活塞， 。 (2)通过上述实验可以得出：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， 能主要转化为 能。 (3)写出电解水的文字表达式 。 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：调节电源电压或在水中加入少量氢氧化钠溶液都会改变电解速率。于是他进行了多次实验，电源电压分别设定为6伏（电压的单位“伏特”，简称“伏”）、9伏、12伏，氢氧化钠溶液浓度分别为5%、10%，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） 电压 反应时间 氢氧化钠浓度 6伏 9伏 12伏 5% 26分26秒 12分14秒 7分30秒 10% 17分8秒 9分26秒 6分22秒 (4)该实验的目的是 。 (5)分析上表数据可得出的结论是 。 【答案】(1) 1：2 把燃着的木条放在尖嘴口，气体燃烧，产生淡蓝色火焰，证明是氢气 (2) 电 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，电解速率越快或氢氧化钠浓度一定时，电压越大，电解速率越快 【解析】（1）电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，且生成氧气和氢气的体积比为1：2，由图可知，a管与电源正极相连，收集的气体为氧气，则b管收集的气体为氢气，a管中产生的气体和b管中产生的气体的体积比约为1：2； 氢气具有可燃性，燃烧时发出淡蓝色火焰，则检验b管的气体方法为：把燃着的木条放在尖嘴口，气体燃烧，产生淡蓝色火焰，证明是氢气。 （2）电解水的条件为通电，过程中电能转化为化学能。 （3）电解水生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：。 （4）由表中内容可知，变量有氢氧化钠溶液的浓度和电源电压，则目的为探究电压和氢氧化钠浓度对电解水速率的影响。 （5）由表中内容可知，当氢氧化钠溶液浓度相同时，电压越大，反应时间越短，说明电解水的速率越快；而当电压相同时，氢氧化钠溶液浓度越大，反应时间越短，说明电解水的速率越快。 13．水是生命之源，人类从未停止过对水的研究。 现有同学利用如图水电解器进行电解水实验，在水电解器中加入Na2SO4的水溶液，至充满管A和管B(Na2SO4不参与反应)，通直流电一段时间后，现象如图所示： (1)水电解反应符号表达式为 。管A中产生的气体用 检验，实验过程中中间的长颈漏斗内的液面 。(填升高，降低或者不变) (2)下列说法正确的是________(填字母)。 A．水中加入Na2SO4溶液能增强导电性 B．电极N与电源正极相连 C．该过程中分子未改变，改变的是分子间的空隙 D．该实验能验证水是由氢气和氧气组成的 为证明水不是由“水元素”组成的，1785年，拉瓦锡在高温的条件下，用水蒸气与红热的铁粉反应，模拟实验装置如图所示。吹泡器吹出的气泡不断往上升，用燃着的木条去点气泡，发现气泡能被点着，同时生成四氧化三铁。 (3)该反应的符号表达式为 。 (4)实验过程中，吹泡器吹出的气泡不断往上升，说明 ，点燃气泡是产生 色火焰。 【答案】(1) 带火星的小木条 升高 (2)A (3) (4) 氢气的密度比空气的密度小 淡蓝 【解析】（1）水在通电条件下分解生成氢气和氧气，反应的符号表达式为：；由电解水实验结论“正氧一、负氢二”可知，管A中产生的气体为氧气，氧气具有助燃性，可用带火星的小木条检验；实验中管A、管B中都产生了气体，压强增大，则实验过程中中间的长颈漏斗内的液面升高。故填：；带火星的小木条；升高。 （2）A、为增强水的导电性，电解水时水中加入氢氧化钠、Na2SO4等。A正确； B、由电解水实验结论“正氧一、负氢二”可知，管B中产生的气体较多，为氢气，则电极N与电源负极相连。B不正确； C、该过程中有新物质生成，属于化学变化，则该过程中分子发生了改变。C不正确； D、水通电生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，该实验能验证水是由氢元素和氧元素组成的。D不正确。 综上所述：选择A。故填：A。 （3）实验过程中，用燃着的木条去点气泡，发现气泡能被点着，说明该气体为氢气，则铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，反应的符号表达式为。故填：。 （4）实验过程中，用燃着的木条去点气泡，发现气泡能被点着，说明该气体为氢气，吹泡器吹出的气泡不断往上升，说明氢气的密度比空气的密度小，点燃氢气产生淡蓝色火焰。故填：氢气的密度比空气的密度小；淡蓝。 14．实验课上，同学们做了电解水的实验。 (1)实验过程中： ①在电解器玻璃管中加满水。通电，观察到玻璃管中有气泡冒出，一段时间后，a、b管内气体体积比约为 。 ②切断电源，用燃着的木条分别检验两个玻璃管中的气体，观察到 (填“a”或“b”) 中气体使木条燃烧更旺。 (2)电解水时，通常要加入少量氢氧化钠或硫酸钠，目的是 ； 一小组做电解水实验时，在水中加了氯化钠，该小组发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。这激发了他们探究的欲望。请你一起参与该小组的探究活动吧！ 【提出问题】 加入氯化钠的水通电时，石墨电极上分别生成了什么气体? 【查阅资料】 ①氯气(Cl₂)：黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，常温下 1 体积水能溶解2体积Cl2。 ②石墨电极不参与反应 【提出假设】 (3)假设1：电极上分别生成了氧气和氯气； 假设2：电极上分别生成了氢气和氧气； 假设3: 。 【设计实验】 (4)该小组仍然用如上装置来电解加了氯化钠的水。并收集两个电极上产生的气体。        实验步骤 实验现象 解释或结论 ①按照如图所示，连接好实验装置，通电一段时间后，用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体，观察气体的颜色。 a试管收集到黄绿色气体 b试管收集到无色气体。 通过对气体颜色的分析，说明假设 肯定是错误的。 ②用拇指堵住b试管， 移近点燃的      酒精灯， 松开拇指。 听到轻微爆鸣声 证明b试管中收集的气体为氢气。 【实验反思】 (5)该小组发现通电除了生成两种气体外，还生成了氢氧化钠(NaOH)，请试着写出在水中加入氯化钠吋通电发生反应的符号表达式 ； 【反思与评价】 (6)用电解水探究水的组成实验，你认为在电解水时 (选填“可以”或“不可以”) 加入少量的氯化钠，原因是 。 【答案】(1) 1:2 a (2)增加水的导电性 (3)电极上分别生成了氢气和氯气 (4)2 (5) (6) 不可以 氯化钠参与反应，影响实验 【解析】（1）①在电解水的过程中，水分子在通电的情况下被分解成氢气和氧气。正极发生氧化反应，生成氧气，负极发生还原反应，生成氢气。正极和负极得到的气体的体积比为1:2，一段时间后，a、b管内气体体积比约为1:2。 ②氧气会让木条燃烧的更旺，a管内气体为氧气，故填a。 （2）纯水的导电性较弱，为了增强水的导电性，因此电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸。故填：增加水的导电性。 （3）根据反应前后元素种类不变，反应物中含有钠元素、氯元素、氢元素和氧元素，则生成的气体可能为氯气、氢气或氧气，结合其它猜想，假设3可能为：电极上分别生成了氢气和氯气。 （4）a试管收集到黄绿色气体，说明生成的气体中有氯气，则假设2不正确。故填：2。 （5）结合前面分析，可知氯化钠和水在通电时反应生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的符号表达式为：。 （6）由实验现象可知，电解水的实验中，若水中加入氯化钠，其中的氯化钠也参加反应生成氯气而影响实验，所以电解水时不可以加入少量的氯化钠溶液，氯化钠参与反应影响实验。故填：不可以；氯化钠参与反应，影响实验。 15．某化学兴趣小组同学在学习电解水实验时对水中增加的其他物质感到好奇。于是进行了如下探究，请回答有关问题。 【资料提示】 a．纯水每十亿个水分子中，只有约两个水分子解离成氢离子和氢氧根离子。 b．硫酸钠、硫酸、氢氧化钠、氯化钠在水中易解离出离子。离子浓度越大，导电性越好。 c．氯气是浅绿色有刺激性气味的有毒气体，可溶于水。 (1)图1中的甲应该是电源的 (填“正”或“负”)极。 (2)电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，其目的是 。 (3)从图2中可以得出的结论有 (答两点)。 【拓展探究】 氯化钠是否会增强水的导电性？ 【进行实验】 兴趣小组同学用上图1装置做了以下探究。 实验 正极 负极 I．蒸馏水通电 没有气泡 没有气泡 Ⅱ．蒸馏水中加入足量氯化钠，溶解后通电 产生明显气泡 产生明显气泡，比正极气泡更多更快 (4)结论：氯化钠 (填“能”或“不能”)增强水的导电性。 【答案】(1)负 (2)增强水的导电性 (3)相同条件下，电解水时加稀硫酸的导电性增强效果比较好 相同条件下，所加物质的溶液浓度越大，导电性(或产生的气体的速率等)不一定越好(或所加的物质溶液浓度在一定范围内，浓度越大，导电性越好等) (4)能 【解析】（1）电解水：正极产生氧气，负极产生氢气，生成氢气和氧气的体积比为2:1，则图1中甲应该是电源的负极； （2）氢氧化钠溶液、稀硫酸中存在自由移动的离子，具有导电性，则电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，其目的是增强水的导电性； （3）由图2可知：相同条件下，电解水时加稀硫酸的导电性增强效果比较好。相同条件下，所加物质的溶液浓度越大，导电性(或产生的气体的速率等)不一定越好。所加的物质溶液浓度在一定范围内，浓度越大，导电性越好等。 （4）由表格数据可知，加入氯化钠后反应明显变快，因此氯化钠能增强水的导电性。 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 $$