专项5 水的组成与净化-人教版九年级上册期末专项（初中化学）

原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 专项 5 水的组成与净化 1．水在净化过程中。单一操作相对净化程度较高的是（ ） A．沉降 B．过滤 C．用活性炭吸附 D．蒸馏 2．下图做法中，没有．．利用过滤原理的是（ ） A． 晾衣服 B． 装纱窗 C． 捞饺子 D． 沥茶水 3．城市因水而灵动，广州因珠江而秀美。下列关于水的说法错误的是（ ） A．水的硬度较大时可用过滤的方法降低水的硬度 B．水中有异味时可加入活性炭除味 C．水质浑浊时可加入明矾使悬浮杂质沉降除去 D．自来水通过蒸馏可以变成纯净水 4．习总书记在推进南水北调后续工程高质量发展座谈会上强调：“水是生存之本，文明之源， 要坚持节水优先，抓好水污染的防治工作”。下列有关水的说法正确的是（ ） A．电解水时，负极产生的是氢气 B．天然水经过自来水厂净化得到的是纯净物 C．水蒸气遇冷凝结成水，说明水分子体积变小 D．实验室的废水和废液可以直接排入下水道 5．同学们在实验室模拟水厂净化工艺，将采集的劳动公园湖水净化成自来水，终制成蒸馏水， 实验流程如图所示： （1）图 1中操作Ⅰ加入明矾作用是 ，将固液分离的方法是 。 （2）图 1中操作Ⅱ加入 可除去水中色素异味等杂质。图 2家用净水器中也加入该 物质，为了达到较好的净化效果，液体 A应该从 端通入（填“a”或“b”）。 （3）图 1中操作Ⅲ可以得到净化程度较高的蒸馏水，操作Ⅲ的名称是 ，实验时， 除了向烧瓶中加入液体 B，还需要加入少量的碎瓷片，其作用是 。 6．河水净化的主要步骤如图所示，有关说法不正确的是（ ） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 A．步骤Ⅰ可加入明矾加速杂质沉降 B．试剂M可以是活性炭 C．最后净化的水为纯净水 D．步骤Ⅲ属于化学变化 7．十八世纪科学史上最辉煌的成就之一是科学家们在合成了水的基础上还分解了水。有关电 解水的实验说法正确的是（ ） A．氧气的检验是应用了氧气的可燃性 B．反应前后水分子没有发生变化 C．依据生成氢气和氧气的体积比可确定水的化学式 D．依据氢气、氧气的元素组成可推断水的元素组成 8．水是永远值得探究的物质，人类从未停止过对水的研究。 （1）“生命吸管”是一种便携式户外净水装置，其主要部件及作用如图 1所示。 ①活性炭可去除异味、色素等，是因为其具有 性。 ②使用“生命吸管”时，水应从 （填“A”或“B”）处进入其中。 （2）1782年，拉瓦锡用如图 2所示装置研究水的组成。他将水置于容器 A中加热，使水蒸气 通过红热的空心铁管（EF），在出口处（K）收集全部生成的气体；冷却至室温，测得铁管质 量增加。 ①通过拉瓦锡的实验，可以得出有关水的结论是 （填字母）。 a.水由氢、氧两种元素组成 b.一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成 ②后经证实，铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，写出该反应的化学方程 式： 。 9．2023年“中国水周”的活动主题为“强化依法治水携手共护母亲河”。 （1）化学为航空航天领域的发展提供强有力的支撑。中国空间站已经全面建成。小华查阅资 料得知我国空间站中的氧气主要来自水的电解。于是小华设计了如图 1所示装置进行电解水的 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 实验，在实验中， （填“C”或“D”）试管收集的是氧气，电解水的化学方程式 。 图 1 图 2 图 3 （2）暑假期间，小华随父母乘车到万平口景区游玩。 ①途经日照水库，他想知道水库里的水是硬水还是软水，于是从水库取样带回家，向水样中加 入 进行检验。 ②小华用如图 2所示装置处理从水库取回的水，下列叙述正确的是 （填写字母标 号）。 A．可以降低水的硬度 B．能起到杀菌消毒的作用 C．活性炭可以除去水中的色素和异味 D．该过程中发生的变化是物理变化 ③小华到达万平口后取一瓶海水带回化学实验室，用如图 3所示的装置蒸馏海水，下列说法正 确的是 （填写字母标号）。 A．实验时，冷凝管进、出水的方向：a进 b出 B．锥形瓶中能收集到高浓度的氯化钠溶液 C．装置中温度计的位置不对，水银球应该插入液态水中 D．陶土网的作用是使蒸馏烧瓶均匀受热，碎瓷片的作用是防止液体加热时暴沸 （3）高铁酸钾（K2FeO4）是一种绿色环保、高效的水处理剂，它与水反应的化学方程式为 2 4 2 3 24K FeO +10H O=4Fe OH +8X+3O （ ） 则 X的化学式为 。 10．“生命吸管”是一种户外净水装置，其将湖水转变为饮用水的过程如图所示。 （1）过滤棉的作用是 。 （2）活性炭可以除去水中的色素和异味，是利用了活性炭的 性。 （3）“离子交换树脂”发生的反应之一是： 2 22NaR+CaCl =CaR +2NaCl ，生成的 CaR2会附着在“生 命吸管”内，据此分析离子交换树脂的作用是 。 （4）二氧化氯是新一代饮用水的消毒剂，下图是利用氯气和亚氯酸钠（NaClO2）反应生成二 氧化氯的微观示意图。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 上图表示的化学方程式为 。 11．水是生态之基、生产之要、生命之源。 （1）目前许多学校安装了直饮水机，其主要工作流程如图。 ①甲图中紫外灯管照射的作用是 。向所得的开水中加入少量肥皂水， 充分振荡后观察到的现象是 。 ②已知粒径：小卵石石英砂>活性炭，乙图中活性炭应放置在 （选填“a”或“b”）层。 正确放置后，用此装置充分净化少量山泉水，理论上可得到的“水”是 。 A．无泥沙的水 B．无颜色、无气味的水 C．不含钙镁离子的水 （2）保护环境从我做起。下列做法利于环境保护的是 （填字母）。 A．实验室含酸废水未经处理直接倒入铁质下水道 B．生活污水未经处理直接排放 C．收集家里废旧金属至回收站，再利用 12．某课外小组的同学想通过实验探究水的组成，请你一起参与探究过程，并填写下列空白。 【做出猜想】水中含有氢元素和氧元素。 【设计并进行实验】小组同学合作制作了如图所示的简易电解水装置。 （1）实验前往水中加入氢氧化钠的目的是 。 （2）B试管中收集到的气体是 ，燃烧会产生 色的火焰。 （3）写出氢气与氧气反应的化学方程式 。 【得出结论】通过实验得到的结论为水是由 组成的。 【反思与评价】 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 （1）研究物质组成的方法是：根据化学反应前后 不变的原理，设计实验让物质参与一 个化学反应，通过分析反应物或生成物的元素组成进一步确定该物质的组成。 （2）在实验过程中，某同学发现刚开始的一段时间内阴、阳两极产生的气体体积之比大于 2:1， 其可能原因是 。 13．水是生命之源。某小组以“水”为主题开展如下探究。 Ⅰ认识水的净化： 利用膜技术可以高效净水，部分过程如图 1所示。 （1）图 1中微滤膜和超滤膜的作用类似于 操作（填操作名称）中的 （填实验用品）。 （2）经过超滤膜后得到的净化水属于 （填“混合物”或“纯净物”）。 Ⅱ认识水的电解： （3）用图 2装置电解水的反应是 （填化学方程式），a、b两管中所得气体的质 量比约为 （填最简整数比）。 Ⅲ探究电解水速率的影响因素： 以收集 20 mL氢气为标准，进行 a~e组电解水实验，得到如下数据。 实验序号 a b c d e 温度/℃ 15 15 15 30 45 外加电压/V 6 9 12 6 6 氧气/mL 9.9 10.0 9.5 9.6 9.7 时间/s 23.4 15.0 46.2 35.4 （4）上述实验探究的电解水速率的影响因素是 、 。 （5）实验 a的空缺数据可能是_________。（填标号） A．37.5 B．54.5 C．16.0 D．13.0 （6）实验 d生成氢气的体积与反应时间的关系如图 3所示。请在图中补画另外 2组相同电压 下进行的实验的结果 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 专项 5 水的组成与净化 答案解析 1．【答案】D 【解析】A.沉降是将不溶物沉淀，故 A错误； B.过滤是将固体和液体分离，除去不溶物，故 B错误； C.活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味，故 C错误； D.蒸馏得到的是纯净水，净化程度最高，故 D正确。 故选 D。 2．【答案】A 【分析】过滤用于分离水溶液中有不溶于水的固体，在过滤的过程中，固体颗粒直径大于滤纸 的孔隙，不能透过滤纸，留在了滤纸上。 【解析】A.晾衣服利用的是水分在阳光照射时温度升高和空气流动的作用下加快水分的蒸发， 没有用到过滤的原理，A选项正确，符合题意； B.装纱窗，纱窗孔隙小，比纱窗孔隙大的物质挡在外面，利用到了过滤的原理，B选项不正确， 不符合题意； C.捞饺子，饺子大小比漏勺的孔隙大，留在了漏勺中，利用到了过滤的原理，C选项不正确， 不符合题意； D.沥茶水，茶叶大小比茶漏的孔隙大，留在了茶漏中，利用到了过滤的原理，D选项不正确， 不符合题意。故选 A。 3．【答案】A 【解析】A.经过滤纸过滤后的水只能除去水中的不溶性杂质，不能除去水中的可溶性杂质，得 到的水为混合物，不是纯净水，故选项说法错误； B.活性炭具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，故选项说法正确； C.明矾是混凝剂，可以吸附水中悬浮的杂质变成沉淀，加快沉降的速率，故选项说法正确； D.蒸馏可以将水中的杂质全部除去，得到纯净水，故选项说法正确。 故选 A。 4．【答案】A 【解析】A.电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比约为 2:1，正确； 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 B.天然水经过自来水厂净化只能除去水中的不溶性杂质、色素和异味，不能除去水中可溶性的 杂质和微生物，天然水经过自来水厂净化后得到的是混合物，错误； C.分子间有间隔，气体的分子间间隔最大，液体的分子间间隔其次，固体的分子间间隔最小， 所以水蒸气遇冷凝结水分子间的间隔变小，不是水分子体积变小，错误； D.实验室的废水和废液直接排入下水道，会污染水源，应处理后再排放，错误。 故选 A。 5．【答案】（1）吸附水中不溶性杂质，加速沉降 过滤 （2）活性炭 b （3）蒸馏 防止液体暴沸 【解析】（1）图 1中操作Ⅰ加入明矾，明矾能在水中形成絮状物吸附水中不溶性杂质，加速沉 降；过滤能将固液分离； （2）活性炭具有疏松多孔的结构，能够吸附水中的色素和异味，故填：活性炭； 为了达到较好的净化效果，应从下端导入水，故填 b； （3）蒸馏可以得到蒸馏水；在烧瓶中加入少量的碎瓷片可以起到防止液体暴沸的作用。 6．【答案】C 【解析】A.步骤Ⅰ可加入明矾，明矾溶于水形成的胶状物具有吸附性，可吸附水中悬浮的杂质， 并加速其沉降，故 A说法正确； B.活性炭具有吸附性，可以吸附色素和异味，步骤Ⅱ吸附过程中的试剂M是活性炭，可除去色 素和异味，故 B说法正确； C.该流程只除去水中的难溶性杂质，色素、异味和微生物，得到的水中仍含有可溶性杂质，不 属于纯净水，故 C说法不正确； D.步骤Ⅲ中的液氯的作用为杀菌消毒，过程中有新物质生成，属于化学变化，故 D说法正确； 故选 C。 7．【答案】D 【解析】A.氧气的检验是应用了氧气的助燃性，氧气不具有可燃性，故选项说法错误； B.电解水实验中水分子反应后转化为氢分子与氧分子，反应前后发生变化，故选项说法错误； C.依据反应生成的氢气和氧气的体积比无法确定水的化学式，故选项说法错误； D.氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，实验中水通电后分解产生氢气与氧气，则可以说明 水是由氢、氧元素组成的，故选项说法正确。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 故选 D。 8．【答案】（1）吸附 B （2） a 2 3 4 23Fe+4H O Fe O +4H 高温 【解析】（1）①活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，能吸附异味和色素； ②使用“生命吸管”时，水应从 B处进入其中，使水和各层物质充分接触，净化效果更好； （2）①根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，反应物中含有铁元素、氧元素、氢元 素，故水是由氢、氧两种元素组成，不能确定水分子的构成，故选 a； ②铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，该反应的化学方程式为： 2 3 4 23Fe+4H O Fe O +4H 高温 。 9．【答案】（1）C 2 2 22H O 2H +O  通电 （2）肥皂水 CD D （3）KOH 【解析】（1）电解水的结论“正 1负 2，正氧负氢”，根据图可知 C管与 D管产生气体体积比 为 1:2，则 C管产生的是氧气； 水在通电条件下生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为 2 2 22H O 2H +O  通电 ； （2）①区分硬水和软水的方法滴加肥皂水，若泡沫多、浮渣少，则为软水，反之，则为硬水； ②A.该装置只能除去水中的难溶性杂质、色素和异味，不能除去水中的可溶性钙、镁化合物， 因此硬水经过该装置后不能转化成软水，故说法错误 B.装置中的小卵石和石英砂起过滤作用，可以除去水中的难溶性杂质，活性炭具有吸附性，能 除去水中的色素和异味，但无法进行消毒杀菌，故说法错误； C.活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味，因此该装置能除去水中的色素和异味，故说 法正确； D.该简易净水器净化水的过程中没有新物质生成，发生的属于物理变化，故说法正确； 故选 CD； ③A.冷凝水进水方向是 b进水 a出水，故选项错误； B.加热海水至沸腾，只有水会变成水蒸气，所以锥形瓶中只能收集到水，故选项错误； C.温度计的水银球应在蒸馏烧瓶的支管口处，故选项错误； D.陶土网的作用是使蒸馏烧瓶均匀受热，碎瓷片的作用是防止加热时出现暴沸，故选项正确； 故选 D； （3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类、原子数目不变。根据化学方程式 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 2 4 2 3 24K FeO +10H O=4Fe OH +8X+3O （ ） ，反应前 8个 K，4个 Fe，20个 H，26个 O，反应后 4 个 Fe，12个 H，18个 O，因此 8X中含有 8个 K，8个 H和 8个 O，则 X中含有 1个 K，1 个 H和 1个 O，X为 KOH。 10．【答案】（1）除去水中的难溶性固体杂质 （2）吸附 （3）除去水中的钙离子，降低 水的硬度 （4）Cl2+2NaClO2=2ClO2+2NaCl 【解析】（1）生命吸管中过滤棉的作用是除去水中的难溶性固体杂质，故填：除去水中的难 溶性固体杂质； （2）活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味，故填：吸附； （3）由“离子交换树脂”中的反应可知，生成的 CaR2会附着在生命吸管内，因此离子交换树脂 的作用是除去水中的钙离子，降低水的硬度，故填：除去水中的钙离子，降低水的硬度； （4）由反应的微观示意图可知，氯气和亚氯酸钠（NaClO2）反应生成二氧化氯和氯化钠，反 应的化学方程式为 Cl2+2NaClO2=2ClO2+2NaCl，故填：Cl2+2NaClO2=2ClO2+2NaCl。 11．【答案】（1）杀菌消毒 产生大量泡沫 b AB/BA （2）C 【解析】（1）①自来水经过碳罐吸附、超滤膜过滤，水中含有微生物，①甲图中紫外灯管照 射的作用是杀菌消毒。向所得的开水中加入少量肥皂水，所得开水是软水，充分振荡后观察到 的现象：产生大量泡沫。 ②已知粒径：小卵石石英砂>活性炭，小卵石、石英砂起到过滤作用，活性炭起到吸附作用， 乙图中活性炭应放置在 b层。 A.小卵石、石英石起到过滤作用，得到无泥沙的水，符合题意； B.活性炭有吸附性，可以吸附颜色、气味，得到无色、无味的水，符合题意； C.过滤、吸附不能除去水中可溶性钙、镁化合物，不能得到不含钙、镁离子的水，不符合题意； 答案：AB。 （2）A.铁与酸反应化学反应，实验室含酸废水未经处理不能直接倒入铁质下水道，防止酸腐 蚀下水道，不利于环境保护； B.生活污水未经处理直接排放，污染水体资源，不利于环境保护； C.收集家里废旧金属至回收站，再利用，节约资源，有利于保护环境； 答案：C。 12．【答案】增强水的导电性 氢气/ 2H 淡蓝 2 2 22H +O 2H O 点燃 氢元素和氧元 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 素 元素种类 氧气比氢气更易溶于水，一部分氧气溶于水 【解析】[设计并进行实验]：（1）纯水不导电，所以需要向水中加入适量氢氧化钠，以增强 水的导电性，故填增强水的导电性； （2）电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，且氢气和氧气的体积比为 2:1；根据图示，B 试管连接电源负极，所以 B试管内为氢气，故填氢气或 2H ；氢气燃烧时产生淡蓝色火焰，故 填淡蓝； （3）氢气在氧气中燃烧生成水，其化学方程式为 2 2 22H +O 2H O 点燃 ，故填 2 2 22H +O 2H O 点燃 ； [得出结论]：电解水过程中，水在通电条件下生成氢气和氧气，而氢气是由氢元素组成的，氧 气是由氧元素组成的，说明水中含有氢元素和氧元素，故填氢元素和氧元素； [反思与评价]：（1）化学反应遵守质量守恒定律，在化学反应前后元素种类保持不变，所以 可利用化学反应前后元素种类不变的原理，设计实验让物质参与一个化学反应，通过分析反应 物或生成物的元素组成进一步确定该物质的组成。故填元素种类； （2）氧气不易溶于水，氢气难溶于水，所以氧气比氢气更易溶于水，导致生成的氧气有一部 分溶于水中，使得阴、阳两极产生的气体体积之比大于 2∶1。故填氧气比氢气更易溶于水， 一部分氧气溶于水。 13．【答案】（1）过滤 滤纸 （2）混合物 （3） 2 2 22H O 2H +O  通电 8:1 （4）温度 外加电压 （5）B （6） 【解析】（1）由图可知，图 1中微滤膜和超滤膜可将不同颗粒大小的物质分离，故其作用类 似于过滤操作中的滤纸； （2）由图可知，经过超滤膜后得到的净化水中还含有离子，属于混合物； （3）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： 2 2 22H O 2H +O  通电 ； 在电解水实验中，“正氧负氢”，试管 a与正极相连，产生的是氧气，试管 b与负极相连，产生 的是氢气，故 a、b两管中所得气体的质量比约为：32:4=8:1； （4）由表可知，上述实验探究的电解水速率的影响因素是：温度、外加电压； 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 6 （5）实验 b、c中，外加电压不同，其他因素相同，且电压越大，收集等体积氢气所需时间越 短，故实验 a处的数据大于 23.4，实验 d、e中，温度不同，其他因素相同，且温度越高，收 集等体积氢气所需时间越短，故实验 a处的数据大于 46.2。 故选 B； （6）实验 a、d、e中，外加电压相同，温度不同，且温度越高，收集等体积的氢气所需时间 越短，即反应速率越快，故图为： 。