专题4：水的性质与组成 课题3：水的组成-【寒假分层作业】2025年八年级化学寒假培优练（上海专用）

课题3 水的组成 内容早知道 ☛第一层 巩固提升练（2大考点） 考点一 探究水的组成 考点二 水的组成探究的微观解释 ☛第二层 能力提升练 ☛第三层 拓展突破练 探究水的组成⭐积累与运用 1、 合成水：纯净的氢气可以在空气或氧气里安静地燃烧，火焰呈淡蓝色，生成水，并放出大量的热。该反应的文字表达式为氢气+氧气水，氢气的化学式为H2，氧气的化学式为O2，水的化学式为H2O。 2、 如右图所示，点燃纯净的氢气，并用干燥的烧杯罩在火焰上方，可观察到烧杯内壁有水雾出现，由此可以得出结论：水是由氢元素与氧元素组成。 3、 像氢气在氧气中燃烧生成水那样，化学上把由一种叫做化合反应。化合反应的特点是多变一。 4、 分解水：在水电解器中装满水，两端分别连接直流电源的正、负极。当接通直流电后，可以观察到电极上产生气泡，过一段时间发现玻璃管中的水减少了，两支玻璃管的上方聚集了无色气体，其中连接负极的一端产生的气体比连接正极一端产生的气体多，其体积比约为2：1。将燃着的木条分别放在两支玻璃管的尖嘴口，发现体积大的气体不能助燃，本身却能燃烧，并产生淡蓝色火焰，该气体是氢气；体积小的气体能使燃着的木条复燃，可以证明它是氧气。 5、 水在直流电的作用下发生分解，发生反应的文字表示式为水氢气+氧气。 6、 像水的分解那样，化学上把一种物质发生反应生成多种物质的反应叫做分解反应。分解反应的特点是一变多。 7、 通过氢气燃烧和电姐水两个实验，可以证明水是由氢元素和氧元素组成的化合物。 1．在电解水的实验中，对观察到的实验现象描述正确的是（ ） A．与电源正极相连的试管内有气泡产生，而与电源负极相连的试管内则没有 B．与电源负极相连的试管内汇集的气体可使带有火星的木条复燃 C．与电源正极相连的试管内汇集的气体移近火焰时，气体能够燃烧，火焰呈淡蓝色 D．与电源正、负极相连的试管内汇集的气体体积比约为1：2 【答案】D 【详解】A、电解水时，正极产生氢气，负极产生氧气，则两个试管中均有气泡产生，该选项描述不正确； B、与电源负极相连的试管内收集的为氢气，氢气具有可燃性，但不是助燃性，不能使带火星的木条复燃，该选项描述不正确； C、与电源正极相连的试管内收集的为氧气，氧气具有助燃性，不具有助燃性，该选项描述不正确； D、电解水时，生成的氧气和氢气的体积比为：1：2，则与电源正、负极相连的试管内汇集的气体体积比约为 1：2，该选项描述正确。 故选D。 2．电解水实验如图。下列说法正确的是（ ） A．试管2中得到H2 B．产生H2与O2的体积比约为1：2 C．该实验说明水是由H2和O2组成的 D．可用带有火星的木条检验生成的O2 【答案】D 【详解】A、试管2与电源正极相连，产生的是氧气，故A错误； B、电解水实验中，正极产生氧气，负极产生氢气，产生的H2和O2的体积比为2：1，故B错误； C、水通电后生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，故该实验说明水是由氢、氧元素组成，水是纯净物，水中不含有氢气和氧气，故C错误； D、氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则可用带火星的木条检验生成的O2，故D正确。 故选D。 3．变色眼镜既可矫正视力，又可像墨镜一样遮挡刺眼的阳光。其反应原理之一是：，该反应的基本反应类型是（ ） A．化合反应 B．分解反应 C．氧化反应 D．其他反应 【答案】B 【详解】该反应中反应物为一种，生成物为两种，符合“一变多”，属于分解反应； 故选B。 4．下列反应属于分解反应的是（ ） A．碳+氧气二氧化碳 B．石蜡+氧气二氧化碳+水 C．水氧气+氢气 D．铁+氧气四氧化三铁 【答案】C 【分析】分解反应是指由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。 【详解】A、该反应是由两种物质反应生成一种新物质，属于化合反应，不符合题意； B、该反应的反应物和生成物均有两种，不属于分解反应，不符合题意； C、该反应是由一种物质生成两种物质的反应，属于分解反应，符合题意； D、该反应是由两种物质反应生成一种新物质，属于化合反应，不符合题意。 故选C。 5．如图是电解水的装置示意图，下列说法不正确的是（ ） A．试管c中收集的气体与试管d中收集的气体的体积比约为2：1 B．c试管收集的气体有可燃性 C．该实验说明水由氢元素和氧元素组成 D．电解水时，在水中加入少量氢氧化钠可以增加氢气的质量 【答案】D 【详解】A、由图可知，试管c中收集的气体用向下排空气法收集，则该气体是氢气，试管d中收集的气体用向上排空气法收集，则该气体是氧气，产生氢气和氧气的体积比约为2：1，故选项说法正确； B、由图可知，试管c中收集的气体是氢气，具有可燃性，故选项说法正确； C、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，所以该实验说明水由氢元素和氧元素组成，故选项说法正确； D、纯水的导电性很弱，电解水时，在水中加入少量氢氧化钠可以增强水的导电性，但不能增加氢气的质量，故选项说法错误； 故选：D。 6．雷放电时，空气中有极少数的氧气会转化成臭氧，这个变化可表示为：O2O3，下列说法正确的是（ ） ①这个变化是物理变化 ②这个变化是化学变化 ③与是不同种物质 ④这是分解反应 A． ①③ B．①④ C．②③ D．②③ 【答案】C 【详解】①在这个变化中，氧气转化为臭氧，有新物质生成，所以这个变化不是物理变化，①错误； ②因为氧气转化为臭氧有新物质生成，所以这个变化是化学变化，②正确； ③O2和O3的分子构成不同，是不同种物质，③正确； ④分解反应是一种物质生成多种物质的反应，这里是氧气转化为臭氧，生成物只有一种，不是分解反应，④错误； 故选：C。 7．根据以下实验回答问题： （1）从微观角度分析，实验1和实验2的本质区别是__________； （2）能得出水是由氢元素和氧元素组成的实验是__________。（填“实验1”或“实验2”） （3）电解水反应的文字表达式是__________；基本反应类型属于__________反应。 （4）b玻璃管内的气体可以用燃着的木条检验，现象是__________；该气体为__________；理论上a、b玻璃管内产生的气体的体积比是__________。 【答案】（1）水分子种类是否改变 （2）实验2 （3） 水氧气+氢气 分解 （4） 木条燃烧得更旺 氧气/O2 2 ：1 【详解】（1）实验1是水的蒸发，水发生物理变化，分子本身不变；实验2是水的电解，水发生了化学变化，分子本身发生改变，它们本质区别是水分子种类是否改变； （2）水通过电解发生分解反应产生氧气和氧气，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，得出水是由氢元素和氧元素组成的实验是：实验2； （3）电解水生成氢气和氧气，反应的文字表达式是：水氧气+氢气；该反应是由一种物质生成两种物质的反应，属于分解反应； （4）b玻璃管内的气体可以用燃着的木条检验，现象是：木条燃烧更旺；该气体为：氧气（O2）；水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，a 管与电源的负极相连，b 管与电源正极相连，理论上a、b玻璃管内产生的气体的体积比是：2：1。 8．根据图示实验，回答下列问题。 （1）实验前同学们向水中加少量氢氧化钠溶液的目的是__________。能否用蔗糖溶液替换氢氧化钠溶液__________（填“能”或“不能”）。 （2）电解时观察到的现象有两个电极上都有气泡产生，切断电源打开活塞a，将带有火星的木条置于玻璃管尖嘴口，观察到的现象是__________。 （3）反应结束后，若a管收集到5mL气体，则理论上b管收集到的气体体积为__________mL，实际上测得b管收集到的气体体积大于理论值，其原因可能是__________（答一条）。 （4）电解水的反应属于__________（填基本反应类型）反应。电解水中发生改变的粒子是__________（填名称），这个实验说明了水由__________组成，电解水过程__________（填“释放”或“吸收”）能量。 （5）点燃氢气并检验燃烧产物的方法也能验证水的组成，装置如图所示。实验点燃氢气前需要__________，氢气燃烧产生__________色火焰，说明氢气有__________性，烧杯壁上出现__________，证明了水的组成。氢气燃烧的文字表达式为__________。 （6）关于氢气液化的过程说法正确的是__________（填序号）。 a.氢分子的体积变小    b.氢分子间的间隔变小    c.氢分子的数目变少 【答案】（1） 增强水的导电性 不能 （2）木条复燃 （3） 10 氢气比氧气更难溶于水（或氧气与电极反应等，答案合理即可） （4） 分解 水分子 氢元素和氧元素 吸收 （5） 验纯 淡蓝 可燃 水雾（或水珠） 氢气+氧气水 （6）b 【详解】（1）纯水几乎不导电，向水中加少量氢氧化钠溶液的目的是增强水的导电性；氢氧化钠溶于水生成自由移动的钠离子和氢氧根离子，氢氧化钠溶液能导电，蔗糖溶于水后，蔗糖以分子的形式存在于水中，不能形成自由移动的离子，因此蔗糖溶液很难导电，所以不能用蔗糖溶液替换氢氧化钠溶液。故填：增强水的导电性；不能。 （2）与活塞a相连玻璃管内产生气体较少，该气体为氧气，氧气具有助燃性，切断电源打开活塞a，将带有火星的木条置于玻璃管尖嘴口，观察到的现象是木条复燃。故填：木条复燃。 （3）a管收集的是氧气，b管收集的是氢气，氧气与氢气的体积比约为1：2，反应结束后，若a管收集到5mL气体，则理论上b管收集到的气体体积为10mL；实际上测得b管收集到的气体体积大于理论值，其原因可有氢气比氧气更难溶于水、氧气与电极反应等。故填：10；氢气比氧气更难溶于水（或氧气与电极反应等，答案合理即可）。 （4）电解水生成氢气和氧气，该反应为一种物质生成多种物质的反应，基本反应类型属于分解反应；电解水中水分子分解为氢原子和氧原子，氢原子再重新结合成氢分子，氧原子再重新结合成氧分子，电解水中发生改变的粒子是水分子；电解水生成氢气和氧气，根据化学反应前后元素种类不变，该实验说明水由氢元素和氧元素组成；当水被电解时，需要提供外部电能来驱动这个反应，所以电解水过程吸收能量。故填：分解；水分子；氢元素和氧元素；吸收。 （5）氢气具有可燃性，实验点燃氢气前需要验纯；氢气燃烧产生淡蓝色火焰，说明氢气有可燃性，烧杯壁上出现水雾，证明了水的组成；氢气与氧气在点燃条件下反应生成水，该反应文字表达式为：。故填：验纯；淡蓝；可燃；水雾（或水珠）；。 （6）氢气液化是氢气由气态变为液态，该过程属于物理变化，所以氢气液化过程氢分子的体积不变，氢分子间的间隔变小，氢分子的数目不变。故填：b。 9．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20mL氢气所需时间。下列分析错误的是（ ） A．点燃a管气体产生淡蓝色火焰 B．该实验说明水中含有氢分子和氧分子 C．a管与b管中生成气体分子个数比为1：1 D．实验中电压越高电解水的速率越快 【答案】BC 【详解】A、点燃a管气体（氢气），氢气燃烧产生淡蓝色火焰，该选项说法正确； B、电解水生成氢气和氧气，说明水由氢元素和氧元素组成，不能证明水中含有氢分子和氧分子，该选项说法错误； C、a管与b管中生成气体分子个数比为2：1，该选项说法错误； D、由提供信息可知，实验中电压越高电解水的速率越快，该选项说法正确； 故选：BC。 10．用如图所示的装置进行水的电解实验，以下描述中正确的个数是（ ） ①甲试管内产生的气体能使带火星木条复燃； ②乙试管内产生的气体能燃烧，且燃烧时发出淡蓝色火焰； ③甲试管内收集到的气体与乙试管内收集到的气体的体积比为2：1。 A．0个 B．1个 C．2个 D．3个 【答案】C 【详解】电解水实验的过程中，正极产生的是氧气，负极产生的氢气，而且氧气体积和氢气的体积比为1：2，故甲试管产生的是氧气，乙试管产生的是氢气，①甲试管内产生的氧气能使带火星木条复燃，正确；②乙试管内产生的氢气能燃烧，且燃烧时发出淡蓝色火焰，正确；③甲试管内收集到的气体与乙试管内收集到的气体的体积比为1：2，错误，因此①②正确。 故选：C。 11．回答下列问题 （1）下图是电解水的示意图，能使带火星木条复燃的气体是玻璃管__________（填“a”或“b”）中的气体，此玻璃管连接电源的__________极，对应图像中的气体__________（填“M”或者“N”）。该反应涉及到的能量转化是 能转化为__________能。电解水的文字表达式为__________，该反应的反应类型是__________。 （2）下图是点燃气体，能燃烧的气体是玻璃管__________（填“a”或“b”）中的气体，燃烧时火焰呈淡蓝色，用手触摸烧杯，烧杯发烫，说明该反应__________（填“放出”或“吸收”）热量。该反应的文字表达式为__________，反应类型为__________。 【答案】（1） a 正 N 电 化学 水氢气+氧气 分解反应 （2） b 放出 氢气+氧气水 化合反应 【详解】（1）氧气具有助燃性，能使带火星木条复燃的气体是氧气，依据正氧负氢，氢二氧一，可知，a中的气体为氧气； 氧气连接电源的正极； 正氧负氢，氢二氧一，则N为氧气； 水电解产生氢气和氧气，故为电能转化为化学能； 水电解产生氢气和氧气，文字表达式为：水氢气+氧气； 该反应为一种反应物分解产生两种物质，属于分解反应； （2）由上述分析可知，b管为氢气，具有可燃性； 用手触摸烧杯，烧杯发烫，说明该反应放热； 氢气燃烧生成水，文字达式为：氢气+氧气水； 该反应为两种反应物产生一种反应物，属于化合反应。 12．2024年奥运会在巴黎举行，奥运会的主题是“平等、水、和谐”。水是生命之源，人类从未停止过对水的研究。 【水的组成探究】 Ⅰ．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1所示。 （1）实验过程中，吹泡器吹出的气泡不断往上升，说明该气体密度比空气__________，点燃气泡时产生__________色火焰。 Ⅱ．同学利用如下水电解器进行电解水实验，在水电解器中加入硫酸钠（Na2SO4）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，观察到如图2所示现象： （2）若管A中有5气体，则管B中有__________mL气体，电解水过程中长颈漏斗内的液面__________。（填“升高”或“降低”或“不变”） （3）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．该过程中分子种类未改变 D．该实验能验证水是由氢气和氧气组成的 （4）由该实验得出结论：水是由__________组成。 【答案】（1） 小 淡蓝 （2） 10 升高 （3）A （4）氢元素、氧元素 【详解】（1）拉瓦锡在高温的条件下，用水蒸气与红热的铁粉反应，产生氢气，则实验过程中，吹泡器吹出的气泡不断往上升，说明该气体密度比空气小； 点燃气泡时产生淡蓝色火焰； （2）水在通电条件下分解生成氢气与氧气，产生的氢气与氧气的体积比为2:1，A管产生气体比B管少，故A管气体为氧气，B管气体为氢气，故管B中气体体积为5mL×2=10mL； 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； （3） A、纯水的导电性很弱，水中加入Na2SO4溶液能增强导电性，说法正确； 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，说法错误； 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，说法错误； 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，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，该实验能验证水是由氢元素和氧元素组成的，说法错误； 故选：A； （4）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，化学反应前后元素种类不变，该实验能验证水是由氢元素和氧元素组成的； 13．下列图像能正确反映其对应操作中各量变化关系的是（ ） A．图1：利用红磷燃烧测定空气中氧气的含量 B．图2：加热试管中一定量高锰酸钾固体 C．图3：电解水时生成H2和O2的质量与时间的关系 D．图4：在少量二氧化锰中加入过氧化氢溶液 【答案】B 【详解】A、红磷燃烧消耗氧气，氧气约占空气总体积的五分之一，因此最终气体体积减小至原气体体积的五分之四，故选项不正确； B、反应物试管中含有空气，空气中含有氧气，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应进行，氧气质量增大，完全反应后氧气质量不再变化，故选项正确； C、电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气体积比为2：1，不是质量关系，故选项不正确。 D、过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，随着反应过氧化氢质量的增大，不断产生氧气，故选项不正确。 故选：B。 14．水是生命之源，是“永远值得探究的物质”，人类从未停止过对水的研究。 【提出问题】水是由什么组成的？ 【查阅资料】通过点燃氢气和电解水的实验方法均可证明水的组成。 【经典回顾】 （1）1783年，拉瓦锡利用如图1所示装置探究水的组成。 往A杯中滴加少量的水，水通过灼热的铁管时发生汽化，水蒸气与灼热的铁反应，生成一种黑色固体四氧化三铁和“可燃空气”，将气体通过放在冷水中的铜管，在B装置中收集到纯净的“可燃空气”。最终拉瓦锡证明了水的组成。 ①将气体通过放在冷水中的铜管，目的是__________； ②将B装置收集到的“可燃空气”在氧气中点燃，生成了水。“可燃空气”是一种气体单质，其名称为氢气。写出水蒸气与灼热的铁反应的文字表达式__________。 （2）1800年，英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气，后人不断研究和改进该实验。现有某兴趣小组的同学设计了如图2所示实验来探究水的组成。 【实验步骤】 ①先用大注射器抽取一定量的硫酸钠溶液，从A中的圆孔注入； ②用两个橡胶帽塞住右边两个出气口，用带针头的小注射器分别在出气口1和2处抽气，液面上升，直至水充满正负两极； ③接通电源，待C中气体体积达到最大刻度时，关闭电源，仔细观察实验装置中的现象； ④分别用带针头的注射器抽取气体并检验。 【交流与反思】 I.步骤①，在水中加入硫酸钠溶液的作用是__________。 II.步骤②的目的是__________。 III.步骤③中的现象：两极上均有气泡出现，B、C两电极上产生的气体体积比约为__________，并且A中液面__________（填“上升”或“下降”）。 IV.步骤④中检验C中气体的方法是__________。 【总结交流】以上实验都可以得出结论：水是由__________、__________组成的。 【答案】（1） 降低温度，除去气体中的水蒸气 铁+水蒸气四氧化三铁+氢气 （2） 增强水的导电性 排尽BC中的空气 1：2 上升 点燃用注射器从C中抽取的气体，气体燃烧，发出淡蓝色火焰，说明是氢气 氢元素 氧元素 【详解】（1）①该实验中，水蒸气参与了反应，故将气体通过放在冷水中的铜管，目的是降低温度，除去气体中的水蒸气； ②铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，该反应的文字表达式为：铁+水蒸气四氧化三铁+氢气； （2）交流与反思：I.纯水不导电，步骤①，在水中加入硫酸钠溶液的作用是：增强水的导电性； II.步骤②中用两个橡胶帽塞住右边两个出气口，用带针头的小注射器分别在出气口1和2处抽气，液面上升，直至水充满正负两极，目的是：排尽BC中的空气； III.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，B管与正极相连，产生的是氧气，C管与负极相连，产生的是氢气，故B、C两电极上产生的气体体积比约为1：2； 该反应生成了气体，装置内压强增大，故A中液面上升； IV.由以上分析可知，C管中产生的气体是氢气，氢气具有可燃性，故步骤④中检验C中气体的方法是：点燃用注射器从C中抽取的气体，气体燃烧，发出淡蓝色火焰，说明是氢气； 总结交流：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。 15．人们对于物质组成与构成的认识经历了曲折的过程。自古以来，人们认为水是组成世间万物的一种元素，不可再分。 （1）18世纪中叶，英国化学家普里斯特利用锌加入稀硫酸中制得“可燃空气”，将少量“可燃空气”与空气通入铁质容器混合点燃，能产生剧烈的爆鸣，并产生水雾。该“可燃空气”应该是__________。 （2）1781年，英国化学家卡文迪什加热汞煅灰（HgO）后得到了一种液态金属单质和一种气体——“脱燃素空气”，蜡烛在这种气体中燃烧更明亮。请写出卡文迪什制得“脱燃素空气”的文字表达式__________。 （3）卡文迪什认为普里斯特利的实验并不能证明水的组成，于是用“脱燃素空气”代替空气重做了实验，目的是__________。 （4）1783年，法国化学家拉瓦锡将水加热成蒸气通过高温的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少，铁管的质量增加，经研究证明铁转化为四氧化三铁，装置如图1所示。其反应原理为__________（写文字表达式）。至此，水不是单一元素物质，而是由氢、氧两种元素组成的观点得到了化学界公认。 1800年，英国化学家尼科尔森通过伏打电池在常温下对水进行通电分解，得到氢气和氧气，再次确认了水的组成。某同学在实验室模拟了尼科尔森用电分解水的实验如图2所示，得到不同电极的电解结果如下表所示。 表：不同电极在相同条件下的电解结果（以气柱高度表示电解产生的气体体积） 电极 时间 H2体积 O2体积 V（H2）∶V（O2） 多孔碳棒 4'28" 66 25 2.6∶1 镀镍回形针 2'22" 66 31 2.1∶1 铜丝 2'15" 66 33 2：1 已知多孔碳棒使用一段时间后会因质量减少而需更换。 （5）结合图表信息回答，用多孔碳棒作电极时，氢气和氧气的体积比总是大于2∶1的原因可能是__________。 （6）在整个发现过程中，科学家利用了“分合”思想证明了水的组成。下面实验中属于“分”思想的是__________（填字母）。 a.氢气燃烧实验             b.铁管实验                 c.水通电实验 【答案】（1）氢气 （2） （3）防止空气中的水蒸气干扰实验 （4）铁+水蒸气四氧化三铁+氢气 （5）碳和氧气发生了反应 （6）bc 【详解】（1）锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，则该“可燃空气”是氢气； （2）加热汞煅灰（HgO）后得到了一种液态金属单质和一种气体——“脱燃素空气”，即氧化汞在加热条件下分解生成汞和氧气，文字表达式为：氧化汞氧气+汞； （3）由于该实验是想证明生成的液体是水，而空气中含有水蒸气，所以卡文迪什认为普里斯特利的实验并不能证明水的组成，于是用“脱燃素空气”代替空气重做了实验，目的是防止空气中的水蒸气干扰实验； （4）由题干信息可知，该反应为水蒸气与铁在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，文字表达式为：铁+水蒸气四氧化三铁+氢气； （5）结合图表信息，用多孔碳棒作电极时，氢气和氧气的体积比总是大于2:1的原因可能是碳和氧气发生了反应，使得氧气质量偏少，体积偏小； （6）a、氢气在氧气中燃烧生成水，该实验是将氢元素与氧元素结合，来证明水的组成，不符合题意； b、铁管实验的原理是水蒸气与铁在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，该实验是将氢元素和氧元素分开，来证明水的组成，符合题意； c、水在通电条件下分解生成氢气和氧气，该实验是将氢元素和氧元素分开，来证明水的组成，符合题意。 故选：bc。 16．2023年10月31日，神舟十六号载人飞船回收舱顺利返回，航天员在中国空间站完成各项任务，因此，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？ （1）目前空间站已实现电解水制氧，写出反应的文字表达式__________，该反应的基本反应类型是__________反应。若用电解装置分解水如图，气体b为__________（写化学式）。请在图2中画出理论上负极（﹣）上产生的气体体积随时间变化的曲线变化图__________。 （2）将电解水产生的氧气通入图3的装置测量产生氧气体积，量筒应和集气瓶导管口__________（填“a”或“b”）连接，则另一端通入产生的氧气。集气瓶中原本有的空气对最后测定的氧气体积数据__________（填“有”或“没有”）影响。 （3）电解纯水速率较慢，调节电压或改变氢氧化钠溶液浓度都会改变电解速率。于是他们进行了多次实验，将实验数据的平均值记录如表。（保持其他条件不变，每次实验收集10mL氧气） 电压 氢氧化钠 溶液浓度 6V 9V 12V 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 实验时常在水中加入NaOH的目的是__________；上述实验中，电解水速率最快的条件是__________。 【答案】（1） 水氢气+氧气 分解 氢气/H2 （2） b 没有 （3） 增强导电性 电压12V，10%的氢氧化钠溶液 【详解】（1）水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，该反应的文字表达式为：水氢气+氧气，该反应的反应物为一种，生成物为两种，符合“一变多”的特点，属于分解反应。 在电解水实验中，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，二者的体积比为1：2，由图示可知，气体b体积较大，应为氢气。电解水的过程中，负极产生气体的速率比正极产生气体的速率快，且负极气体体积是正极气体体积的二倍，故理论上负极气体的曲线图为。 （2）将电解水产生的氧气通入图3的装置测量产生氧气体积，为方便将水排出，氧气应从短导管进入，即从a通入，则量筒应和集气瓶导管口b连接。排出水的体积即为收集氧气的体积，集气瓶中原本有的空气对最后测定的氧气体积没有影响。 （3）实验时常在水中加入NaOH的目的是增强导电性。由表中数据可知，电解水速率最快的条件是电压12V，10%的氢氧化钠溶液。 水的组成探究的微观解释 ⭐积累与运用 1、 研究表明，在水电解生成氢气和氧气的过程中，水分子分成氢原子和氧原子，两个氢原子结合成一个氢分子，许多氢分子聚集为氢气；两个氧原子结合成一个氧原子，许多氧分子聚集为氧气。 2、通过对水的合成和分解的微观分析可知，在化学变化中，反应物的分子可以分成原子，而原子又会重新组合成新的分子。 17．如图是电解水过程中水分子分解的微观示意图，从中获得的信息正确的是（ ） A．水由两个氢原子和一个氧原子构成 B．水分解后生成氢气和氧气的分子个数比为2：1 C．水分解过程中，分子的种类不变 D．水分解过程中，原子的数目改变 【答案】B 【详解】A、水是水分子构成，一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，错误； B、水分解后生成氢气和氧气的分子数比为2：1，正确； C、水分解过程中，分子的种类发生了改变，生成了氢分子和氧分子，错误； D、水分解过程中，原子的种类和数目没有发生改变，正确； 故选B。 18．如图是电解水的微观示意图，化学反应前后水分子种类__________，构成水分子的氢原子和氧原子种类__________，组成水的元素种类__________。（填“改变”或“不变”） 【答案】 改变 不变 不变 【详解】由电解水的微观示意图可知，化学反应前后水分子种类改变（2个水分子分解生成2个氢分子和1个氧分子），构成水分子的氢原子和氧原子种类不变，组成水的元素种类不变，故填：改变；不变；不变。 19．图1、图2分别是电解水实验探究水的组成的简易装置和其反应的微观示意图。图1中，通电一段时间后，、试管内产生气体的体积比为__________；图2中正确的排列顺序为__________，该实验的结论是__________。 【答案】 1：2 ②③① 水是由氢元素和氧元素组成的 【详解】由图1电解水实验装置，A管与电源的正极相连，收集到的气体是氧气，B管与电源负极相连，收集到的气体是氢气，氧气与氢气的体积比为1：2； 从微观角度解释电解水的变化实质是：在通电条件下，水分子破裂成氢原子和氧原子，氢原子结合生成氢分子，氧原子结合生成氧分子，故正确的排列顺序为②③①； 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，化学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。 20．下图是电解水和水蒸发的简易装置图。认真观察A、B两装置，回答下列问题。 （1）电解一段时间后，若b试管中产生3mL气体，则a试管中产生气体约为__________mL，试管__________（填“a”或“b”）中产生的气体使燃着的木条燃烧更旺。 （2）电解水反应的文字表达式是__________，该化学反应的基本反应类型是__________反应。 （3）下图是水分子在一定条件下分解的示意图，从中获得的信息不正确的是__________。 A．一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成 B．水分解后生成氢气和氧气的分子数之比为2∶1 C．水分解过程中，分子的种类不变 D．水分解过程中，原子的数目不变 （4）用分子和原子的观点分析比较A装置和B装置在实验过程中水的变化情况__________。 【答案】（1） 6 b （2） 水氢气＋氧气 分解 （3）C （4）A中发生的是化学变化，水分子改变，变成了氢分子和氧分子，B中发生的是物理变化，水分子没有改变，分子间间隔发生了变化 【详解】（1）水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，a、b两试管理论上得到的气体体积比为2:1，若b试管中产生3mL气体，则a试管中产生气体约为：2×3mL=6mL，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，试管b内的气体体积较小，该气体是氧气，能使燃着的木条燃烧更旺； （2）电解水生成氢气和氧气，文字表达式是水氢气＋氧气，该反应是由一种物质生成两种物质的反应，属于分解反应； （3）A、根据图示可知， 一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，说法正确，不符合题意； B、 根据图示可知，水分解后生成氢气和氧气的分子数之比为2：1，说法正确，不符合题意； C、 根据图示可知，水分解过程中，分子的种类改变，说法错误，符合题意； D、根据图示可知， 水分解过程中，原子的数目不变，说法正确，不符合题意。 故选C。 （4）比较A装置和B装置在实验过程中水的变化情况：A装置是电解水，其中发生的是化学变化，B装置，其中是蒸发生的是物理变化，A装置中水分子分解为氢原子和氧原子，氢原子和氧原子组合成新的分子，B装置中，水分子没有改变，水分子间间隔发生了变化。 21．建立宏观与微观的联系是学习化学的重要方法。请根据图示回答下列问题： （1）图1为水蒸气液化的微观示意图，该变化属于__________（选填“物理”或“化学”）变化。 （2）图2为电解水的微观示意图。该反应的文字表达式为__________，该反应的基本反应类型是__________。 （3）从微观视角解释图1、图2所示两个变化的本质区别__________。 【答案】（1）物理 （2） 水氢气十氧气 分解反应 （3）图1中分子种类没有改变，分子间的间隙发生改变，而图2中分子种类发生了改变，变成新的分子 【详解】（1）水蒸气液化，只是分子间的间隔发生改变，分子本身没有发生改变，即没有新物质生成，该变化属于物理变化； （2）水通电分解生成氢气和氧气，该反应的文字表达式为：水氢气+氧气； 该反应是一种物质生成两种物质，符合“一变多”的特点，属于分解反应； （3）从微观视角解释，图1、图2的本质区别是：1中水分子本身没有改变，只是分子间隔变小，发生了物理变化；2水分子变为氢分子和氧分子，分子种类发生了改变，发生了化学变化。 22．如图是电解水的简易装置和微观示意图。 （1）B管内气体燃烧产生__________火焰，点燃该气体之前要进行__________操作。B管内产生气体和A管内产生气体体积比约为__________。 （2）图2微粒变化按照顺序①②③是电解水的微观实质，发生变化的微粒是__________，反应中最小的微粒是__________。其中①和③中属于混合物的是__________。该反应的文字表达式为__________，反应的基本类型是__________。 （3）若微粒变化的先后顺序是③②①，则该反应的文字表达式为__________，由此可以推断氢气被视为“理想能源”的最大优点是__________。 【答案】（1） 淡蓝色 检验气体（或氢气）的纯度 2：l （2） 水分子 氢原子、氧原子 ③ 水氢气+氧气 分解反应 （3） 氢气+氧气水 燃烧的产物是水，不污染环境 【详解】（1）B管与电源负极相连，收集到的是氢气，氢气燃烧产生淡蓝色火焰； 点燃氢气前要检验氢气的纯度，以免发生爆炸； 电解水正氧负氢，氢二氧一，故B管内产生气体和A管内产生气体体积比约为2:1； （2）图2说明在通电条件下，水分子破裂成氢原子和氧原子，氢原子重新结合成氢分子，氧原子重新结合成氧分子，所以发生变化的是水分子，变化中最小的微粒是氢原子和氧原子； ①是由一种分子构成的，属于纯净物，③是由不同种分子构成的属于混合物； 该反应为水通电生成氢气和氧气，文字表达式为：水氢气+氧气； 反应符合一变多，属于分解反应； （3）微粒变化的先后顺序是③②①，即氢气与氧气反应生成水，文字表达式为：氢气+氧气水； 氢气燃烧只生成水，清洁无污染，所以氢气被视为“理想能源”。 23．某同学制作了如图所示的简易电解水装置进行家庭小实验（注：该装置气密性良好，且反应一段时间后停止通电，A、B管内液面均高于图中D线），请根据要求回答问题。 （1）闭合开关后观察到A、B管内的现象是__________，C管中的现象是__________。 （2）电解一段时间后，若A管收集到10mL气体，理论上B管会收集到__________mL气体。 （3）下图为水电解过程的微观结构示意图，请写出3条能从图中得到的信息。 ①物质组成方面__________； ②反应类型方面__________； ③微观变化方面__________。 【答案】（1） 电极附近出现气泡，一段时间后，A管和B管内气体体积比约为1:2 液面上升 （2）20 （3） 水由氢元素和氧元素组成 水的电解反应是分解反应 化学变化中，分子可以分成原子，原子又重新结合成新的分子（合理即可） 【详解】（1）闭合开关后，电路接通，水开始被电解放出氢气和氧气，A管连接电源正极产生氧气，B管产生氢气，故观察到电极上出现气泡，一段时间后，管A和管B中所收集的气体体积比约为1:2；水不断被分解而放出氢气和氧气，产生的气体使A、B管内压强增大，将管内液体压至连通器的C管内，故观察到C管液面上升； （2）电解水正、负极气体的体积比为1:2，A极收集的是氧气，收集到10mL气体，理论上B极氢气的体积应为20mL气体； （3）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，说明了水由氢、氧元素组成； ②该反应有一种物质生成了两种物质，属于分解反应； ③由微粒的变化可知，化学变化中，分子可以分成原子，原子又重新结合成新的分子。 24．某小组同学以水为研究对象，开展了针对水的项目式学习。 【任务一】探究水的组成 小组同学用如图所示的装置进行电解水实验。 （1）关闭活塞并接通电源，一段时间后，A管内液面下降8mL时、B管内液面和中间漏斗内液面的变化情况是__________（填字母）。 A．B管内液面下降8mL，漏斗内液面下降 B．B管内液面下降16mL，漏斗内液面上升 C．B管内液面下降16mL，漏斗内液面不变 D．B管内液面下降4mL，漏斗内液面上升 【任务二】微观探析水的构成 （2）以“”表示氢原子，以“”表示氧原子，以“”表示水分子，请在下面的方框中绘制出电解水的微观结构示意图（注意保持反应前后的原子个数、种类不变）。 【答案】（1）B （2） 【详解】（1）电解水时“正氧负氢、氢二氧一”，A管与电源的正极相连，则A中生成的是氧气，B管与电源的负极相连，则B中生成的是氢气，生成氧气和氢气的体积比为1:2，若A管内液面下降8mL，则B管内液面下降16mL，由于反应生成了气体，使装置内压强增大，可观察到漏斗内液面上升，故选B； （2）电解水反应的微观实质是一个水分子分解生成两个氢原子和一个氧原子，两个氢原子结合生成一个氢分子，两个氧原子结合生成一个氧分子，则电解水的微观结构示意图为。 25．航天员在太空生活需要氧气和水。氧气和水的相互转化，体现了“合”与“分”的思想。 “合”的思想 （1）液氢和液氧反应产生的能量可为返回舱返回提供动力，该反应的微观示意图如下： ①该化学反应的基本类型是__________反应； ②返回舱返回的动力采用液氢作为能源的优点是__________（写一条即可）； “分”的思想 （2）航天员在空间站生活所需氧气主要通过电解水获得，该化学反应文字表达式是__________； “合”与“分”的思想 （3）通过以上事实，证明了水是由__________组成。 【答案】（1） 化合 热值高、燃烧产物是水，无污染等 （2）水氢气+氧气 （3）氢、氧元素 【详解】（1）①由反应的微观示意图可知，氢气和氧气在点燃的条件下生成水，该反应符合“多变一“的特点，属于化合反应； ②返回舱返回的动力采用液氢作为能源的优点是热值高、燃烧产物是水，无污染等； （2）航天员在空间站生活所需氧气主要通过电解水获得，即水通电分解生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：水氢气+氧气； （3）水通电分解生成氢气和氧气，氢气在氧气中燃烧生成水，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，可得出水是由氢、氧两种元素组成。 1．为了节能环保，2024巴黎奥运会期间，巴黎市投放使用了氢能源出租车。氢能源出租车的结构示意图如图所示，已知氢气在氧气中燃烧会生成水．下列有关说法不正确的是（ ） A．氢燃料电池车对环境无污染 B．氧气是该燃料电池的助燃剂 C．氢气和氧气都可以用作燃料 D．反应的文字表达式为：氢气+氧气水 【答案】C 【详解】A、氢气燃烧生成水，则氢燃料电池车对环境无污染，该选项说法正确； B、氧气具有助燃性，为助燃剂，该选项说法正确； C、氧气具有助燃性，而不具有可燃性，氧气不能作燃料，该选项说法不正确； D、氢气燃烧生成水，反应的文字表达式为：氢气+氧气水，该选项说法正确。 故选C。 2．科学家用通电的方法使水分解，从而证明了水的组成。 【查阅资料】无水硫酸铜遇水变蓝 （1）图甲是电解水实验装置。图中a管中电极应连接电源的__________（填“正极”或“负极”）。 （2）把水注入水电解装置中，接通电源，此时可以观察到的现象是__________。 （3）写出电解水反应的文字表达式__________。 （4）科学家还用点燃氢气，通过证明燃烧产物的方法，证实了水的组成。电解水产生的氢气中会混有水蒸气，首先将其缓缓地通过装有足量无水硫酸铜的仪器c，在导管口d处点燃，然后把盛有冷水的烧杯置于如图乙所示的位置。实验过程中可以观察到的现象是__________、__________、__________。 （5）点燃氢气等可燃性气体前要__________。 【实验改进】电解纯水速率较慢，实验时常在水中加入少量NaOH溶液增强导电性，NaOH本身不参与反应。为探究不同电压和不同浓度NaOH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20mL氢气所需时间如图所示。 （6）由图可知，上述实验中，电解水速率最快的条件是：NaOH溶液浓度为__________（填“5%”或“10%”），电压为__________（填“6V”“9V”或“12V”）。请你根据图像信息，归纳电压、NaOH溶液浓度与电解水速率的关系__________。 【反思评价】 （7）同学们不但探究了水的组成，得出正确结论水由__________组成，还对“科学探究与创新意识”的素养有了更深刻的认识和体会！ 【答案】（1）负极 （2）电极上有气泡产生，玻璃管中的水逐渐减少，一段时间后玻璃管上方聚集了无色的气体，a玻璃管中的气体与b玻璃管中的气体的体积比约为2:1 （3）水氢气+氧气 （4） 导管d处产生淡蓝色火焰 c中无水硫酸铜变蓝 烧杯底部附着小水珠 （5）验纯 （6） 10% 12V 浓度越浓，电压越高时，电解水的速率越快 （7）氢元素和氧元素/H和O 【详解】（1）由电解水时“正氧负氢、氢二氧一”可知，电解水实验中电源正极和负极产生气体的体积比约为1:2，图中a管中气体较多，电极应连接电源的负极； （2）把水注入水电解装置中，接通电源，可以观察到的现象是电极上有气泡产生，玻璃管中的水逐渐减少，一段时间后玻璃管上方聚集了无色的气体，a玻璃管中的气体与b玻璃管中的气体的体积比约为2:1； （3）水电解生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：水氢气+氧气； （4）实验过程中用无水硫酸铜检验并除去气体中少量的水，然后点燃氢气，氢气燃烧产生淡蓝色火焰，生成的水遇到温度低的烧杯，在烧杯底部会凝结成液态水，故实验过程中可观察到的实验现象是导管d处产生淡蓝色火焰，c中无水硫酸铜变蓝，烧杯底部附着小水珠； （5）氢气具有可燃性，与空气混合遇明火易发生爆炸，则点燃氢气等可燃性气体前要验纯； （6）由图2可知，氢氧化钠浓度为10%、电压为12V时，反应时间最短，则反应速率最快，根据图像信息，可知，浓度越浓，电压越高时，电解水的速率越快； （7）水电解生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，则水是由氢元素和氧元素组成的。 3．如图为的转化和利用。下列说法不正确的是（ ） A．转化①中水分子间的间隔变大 B．转化②中产生O2、H2体积比为1:2 C．转化③的反应类型为分解反应 D．转化④是自然界中氧循环的关键途径 【答案】C 【详解】A、转化①，水由液态变为气态，水分子间的间隔变大，A选项正确； B、转化②，电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，氧气与氢气的体积比约为1∶2，B选项正确； C、分解反应由一种物质反应生成两种或两种以上物质。转化③，H2O、C在高温条件下反应生成CO、H2，由两种物质反应生成两种物质，不属于分解反应，C选项错误； D、转化④是光合作用，将H2O、CO2转化为葡萄糖，并释放出氧气，是自然界中氧循环的关键途径，D选项正确。 故选：C。 4．如图1是水的电解实验装置图，学习小组用水电解器进行实验，并测定两管产生气体的体积，四组同学的实验数据记录如表： 氧气体积 氢气体积 终止实验时硫酸钠的质量分数 甲 80 160 乙 180 90 丙 140 280 丁 200 100 （1）在做水的电解实验时，由于纯水几乎不导电，因此用硫酸钠溶液做实验才能成功。现用浓度为的硫酸钠溶液通电来测定水的组成，实验中硫酸钠不发生分解，上表是四组同学各自实验后获得的数据，只有一组数据最为合理，你认为是__________（填“甲”“乙”“丙”或“丁”）组同学的数据。由图判断实验时与a管相连接的是电源的__________极。 （2）将带有火星的木条放在b管口，慢慢打开活塞，观察到__________。 （3）如图2为水的电解微观示意图，则下列分析正确的是__________（填序号）。 A．图中代表水分子 B．水分子中含有两种更小的粒子 C．水分子由氢分子和氧分子构成 D．水由氢气和氧气组成 【答案】（1） 丙 负 （2）带有火星的木条复燃 （3）B 【详解】（1）水通电分解，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，丙组数据最为合理，是因为生成氢气和氧气体积比是2：1，且随着反应进行，溶液中水的质量减小，硫酸钠质量不变，因此硫酸钠质量分数增大；由图判断实验时,与a管中产生的气体体积较大，与之相连接的是电源的负极； （2）b管中产生的气体体积较小，其中的气体是氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，将带有火星的木条放在b管口，慢慢打开活塞，b管产生的气体是氧气，故观察到带有火星的木条复燃； （3） A、图中表示该分子是由2个氧原子构成，代表氧分子，错误； B、根据水的电解微观示意图，水分子中含有两种更小的粒子，即氢原子和氧原子，正确； C、水的电解微观示意图，水分子由氢原子和氧原子构成，错误； D、水通电分解生成氢气和氧气，氧气是由氧元素组成，氢气是由氢元素组成，化学反应中元素的种类不变，水由氢元素和氧元素组成，错误。 故选B。 5．（2024·山东淄博）实验课上，同学们进行了电解水的实验，并对电解水过程中产生的“异常现象展开了系列的探究活动。 活动一：同学们用如图所示的装置进行实验， （1）电解水时，通常要在水中加入少量氢氧化钠或硫酸钠，其目的是__________。 （2）电解水的文字表达式为__________；基本反应类型是__________。 （3）玻璃管a中产生的气体是__________，玻璃管b中产生的气体是__________，能使带火星的木条复燃的是__________管中的气体，能燃烧发出淡蓝色火焰的是__________管中的气体；a、b中所产生气体的体积比为__________。 （4）该实验说明，在化学变化中分子__________，而原子__________（填“可分、不可分”）。 活动二：实验时，小红在水中加入了氯化钠，发现与电源正极相连的电极上产生了黄绿色气体，负极产生了无色气体。 【查阅资料】氯气（Cl2）是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体。 【提出问题】两极产生的气体分别是什么？ 【实验探究】 （5） 实验步骤 实验现象 实验结论 将一张白纸衬在正极玻璃管后 __________ 该气体为氯气 将燃着的木条放在负极玻璃管尖嘴口处，打开活塞 气体燃烧，产生淡蓝色火焰 __________ 【反思评价】 （6）电解水时__________（填“可以”或“不可以”）加入氯化钠，原因是__________。 【答案】（1）增强水的导电性 （2） 水氢气+氧气 分解反应 （3） 氢气 氧气 b a 2:1 （4） 可分 不可分 （5） 气体为黄绿色 氢气 （6） 不可以 会产生有毒的氯气 【详解】（1）电解水时，通常要在水中加入少量氢氧化钠或硫酸钠，其目的是增强水的导电性； （2）水在通电条件下分解生成氢气和氧气，文字表达式为：水氢气+氧气；该反应符合“一变多”的特点，属于基本反应类型中的分解反应； （3）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，则玻璃管a中产生的气体是氢气，玻璃管b中产生的气体是氧气； 氧气具有助燃性，因此能使带火星的木条复燃的是b管中的气体；氢气具有可燃性，因此能燃烧发出淡蓝色火焰的是a管中的气体； a、b中所产生气体的体积比为2:1； （4）该实验说明，在化学变化中分子可分，而原子不可分； （5）根据实验结论该气体为氯气，已知氯气是黄绿色气体，则将一张白纸衬在正极玻璃管后，观察到气体为黄绿色，说明该气体为氯气； 将燃着的木条放在负极玻璃管尖嘴口处，打开活塞，观察到气体燃烧，产生淡蓝色火焰，说明该气体为氢气； （6）电解水时不可以加入氯化钠，原因是会产生有毒的氯气。 6．实验课上，实验小组的同学们正在进行“水的组成”的探究，请你参与。 【提出问题】水是由什么元素组成的？ 【进行实验】同学们按照教材中的装置（图甲所示）进行实验。 【收集证据】 （1）同学们观察到电极附近有__________产生，一段时间后，正、负极分别产生的气体体积比约为__________。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，会观察到气体燃烧，产生__________色的火焰。 【讨论分析】 （2）与b管相连的电极为__________极。实验时，老师向水中加入了少量氢氧化钠溶液，目的是__________。与图乙装置（电解水的简易装置）相比，教材装置（图甲）的优点是__________（写一点）。 （3）我国科学家已研究出在新型高效光催化剂作用下利用太阳能分解水制氢气的方法。水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观示意图如图：（“”表示氢原子，“”表示氧原子，“”表示催化剂），则水分解的微观过程的正确顺序是__________（填序号）。 【得出结论】 （4）该反应的文字表达式是__________，本实验得出的结论是__________。 【总结交流】 （5）化学是一门以实验为基础的科学。通过上述实验的分析对比，归纳2条在改进实验时需考虑的因素__________、__________。 【答案】（1） 气泡 1:2 淡蓝 （2） 负 增强水的导电性 玻璃管上有刻度，测量结果更准确 （3）①④②⑤③ （4） 水是由氢、氧元素组成 （5） 改进实验要更易于操作 改进实验要具备更高的准确性 【详解】（1）电解水生成氢气和氧气，则可观察到电极附近有气泡产生； 由于正极产生氧气，负极产生氢气，且生成的氧气和氢气的体积比为1：2，则一段时间后，正、负极分别产生的气体体积比约为1：2； 由图可知，b管收集的气体较多，则收集的气体为氢气，氢气具有可燃性，燃烧时产生淡蓝色火焰； （2）由于正极产生氧气，负极产生氢气，且生成的氧气和氢气的体积比为1：2，b管产生气体多，故b管产生的是氢气，故与b管相连的电极为负极； 纯水不导电，向水中加入了少量氢氧化钠溶液，目的是增强水的导电性； 教材装置中玻璃管上有刻度，测量结果更准确； （3）电解水的微观过程为水分子分解为氢原子和氧原子，氢原子重新组合成氢分子、氧原子重新组合成氧分子，则顺序为①④②⑤③； （4）水在通电条件下生成氢气与氧气，该反应的文字表达式为：水氢气+氧气； 该实验说明水是由氢元素与氧元素组成的； （5）在改进实验时，实验要更易于操作，有更高的准确性等。 7．中国空间站技术新突破！中国空间站水资源闭合度超95%，氧气资源100%再生，实现了由“补给式”向“再生式”的根本转换。化学小组的同学们在老师的带领下，利用假期时间来到了科技馆，对空间站里空气成分和氧气再生原理进行了学习实践。 任务一：了解空间站内氧气来源 【咨询专家】同学们通过数字化平台向航天专家进行了咨询，了解到空间站内的氧气来自水电解系统。 【小组交流】同学们交流后认为： （1）尿处理系统主要是除去尿液中的__________。 （2）利用水电解系统产生的氧气补充空气中被宇航员呼吸消耗的氧气，使空间站内空气中氧气的体积分数保持在__________%左右。 （3）空间站内的空气成分与地球上空气成分不完全一样，例如__________（写一条）。 任务二：模拟空间站制取氧气 【模拟实验】 （4）同学们设计了实验方案，模拟空间站电解制氧的过程。 实验装置 实验步骤 实验现象 ①在电解器玻璃管中加满水，接通直流电源。 a、b管内均有气泡产生，且__________ ②一段时间后，切断电源，用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验电解反应中产生的气体。 a、b管尖嘴口的现象分别是__________ 【分析原理】 （5）同学们分析上述实验的原理，认为接通电源后发生反应的文字表达式为__________。 【反思评价】 同学们发现实验过程中测得a管内气体的体积与理论值相比偏小，他们继续查阅图书资料，找到了如图所示的数据图像： （6）他们分析产生上述偏差的原因可能是__________。 任务三：总结提升成果分享 【总结提升】 （7）有同学认为空间站的水可以采用“补给式”从地球向太空运输，但同学们对这一方案进行了反驳，理由是 （写一条）。 【成果分享】同学们通过各种方式，学到了空间站里氧气再生的知识。在学习实践的成果报告中，同学们阐述了空间站的水和氧气由“补给式”向“再生式”根本转换的许多价值。 【答案】（1）杂质 （2）21 （3）空间站内的空气中氢气含量较高 （4） 玻璃管a、b内气体的体积比约为1：2 a尖嘴口木条燃烧得更旺，b尖嘴口气体燃烧，产生淡蓝色火焰，放出热量 （5）水氢气+氧气 （6）一定温度下，氧气在水的溶解度大于氢气在水的溶解度 （7）氢气和氧气在一定条件下可以反应生成水 【详解】（1）尿处理系统主要是除去尿液中的杂质，使其成为可以饮用的纯净水； （2）在空气中，氧气的体积分数为21%，利用水电解系统产生的氧气补充空气中被宇航员呼吸消耗的氧气，使空间站内空气中氧气的体积分数保持在21%左右； （3）空间站内的空气成分与地球上空气成分不完全一样，水通电生成氢气和氧气，所以空间站内的空气中氢气含量较高； （4）①水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，实验现象：两个电极附近均有气泡产生，一段时间后，玻璃管a、b内气体的体积比约为2：1； ②管a与正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，现象是：燃着的木条燃烧的更旺；管b与负极相连，产生的是氢气，氢气具有可燃性，观察到：气体燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量； （5）水通电分解生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：水氢气+氧气； （6）同学们发现实验过程中测得a管内气体的体积与理论值相比偏小，是因为一定温度下，氧气在水的溶解度大于氢气在水的溶解度； （7）有同学认为空间站的水可以采用“补给式”从地球向太空运输，但同学们对这一方案进行了反驳，是因为氢气和氧气在一定条件下可以反应生成水，可实现水的再生。 8．老子言：水善利万物而不争，水是人类的宝贵资源。化学小组在学完水的相关知识后，查阅了很多资料，对水进行深入的学习。 【查阅资料】 1.“生命吸管”可直接将污水净化为饮用水； 2.电压、温度及氢氧化钠的浓度都会影响电解水的速率； 3.通常状况下，相同体积的水所溶解的氧气比氢气多。 任务一、初步认识生活中的水 （1）图1是我国“国家节水标志”。谈谈你对该标志的理解或由此获得的启示__________。 （2）图2为“生命吸管”及其净水过程，其②中活性炭的主要作用是__________（填字母）。 A．去除有害菌和部分病毒 B．吸附杂质 C．除去较大的不溶性杂质 任务二、探究水的组成 【进行实验】化学小组连接好实验装置（如图3） ②活性表①过滤棉 （3）检查装置气密性：关闭装置两侧活塞，向长颈漏斗中持续注水，若观察到__________（填字母）现象，说明气密性良好。 （4）在电解器玻璃管中加满水，通常还要加入少量氢氧化钠，其目的是为了__________（“增强”或“减弱”）导电性 （5）接通直流电源，反应一段时间后切断电源，将燃着的木条放在b管口，观察到的现象为__________。 任务三、研究影响电解水反应速率的因素 为研究影响电解水反应速率的因素，某兴趣小组利用如图装置进行实验，记录如下： 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 电压/V 8 8 8 12 12 12 温度/℃ 10 10 30 10 10 30 溶液浓度/% 2.5 5.0 5.0 2.5 5.0 5.0 电解时间/s 1366 753 464 703 x 237 a极气体的体积/ 18.7 18.7 19.7 19.7 20 20 b极气体的体积/ 9.3 9.3 9.8 9.8 9.9 9.9 （6）实验2和3研究的影响电解水反应速率的因素是__________。 （7）分析六组实验数据，实验⑤的电解时间“x”可能是__________（填字母序号）。 A．710 B．740 C．395 D．235 （8）阿伏伽德罗定律指出：在同温同压下，气体体积比等于气体分子个数比，据此请先说明电解水实验中产生氢气和氧气体积比的理论值，再结合资料分析上表数据与理论值产生偏差的原因__________。 【答案】（1）生活中要注重节约用水 （2）B （3）a （4）增强 （5）木条燃烧更旺 （6）温度 （7）C （8）理论值应为2:1，实验数据产生偏差的原因是b管中的氧气比a管中氢气易溶于水 【详解】（1）图1是我国“国家节水标志”，由此获得的启示是生活中要注重节约用水； （2）活性炭具有吸附性，②中活性炭的主要作用是吸附杂质，故选B； （3）检查装置气密性：关闭装置两侧活塞，向长颈漏斗中持续注水，若观察到玻璃管中有气体生成，说明气密性良好，故选a； （4）在电解器玻璃管中加满水，通常还要加入少量氢氧化钠，其目的是为了增强导电性； （5）在电解水实验中，“正氧负氢”，b管与电源正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，所以将燃着的木条放在b管口，可观察到木条燃烧更旺； （6）实验2和3的温度不同，研究的影响电解水反应速率的因素是温度； （7）实验⑤的NaOH溶液浓度比实验④大，实验⑤的温度比实验⑥的温度低，实验⑤的电解时间应位于实验④和实验⑥之间，则“x”可能是395，故选：C； （8）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，理论值应为2:1，实验数据氢气与氧气的体积比大于2：1，产生偏差的原因是b管中的氧气比a管中氢气易溶于水。 9．（新概念——形式创新 化学链燃烧）水是生命之源，塑造了人类的历史。请你参与以“生命之源——水”为主题的学习。 （1）节水：节约用水的举措有__________（写一条）。 （2）用水：很多化学实验都要用到水，但作用各不相同。细铁丝燃烧实验中水的作用是__________ 。 （3）净水：“生命吸管”户外净水器如图1所示。“超滤膜”可除去难溶性杂质，其工作原理与__________（填操作名称）操作类似。椰壳活性炭可以消除异味、色素，是利用了其__________性。 （4）探水：人类对水的组成探索不断发展。 ①18世纪末，英国化学家普里斯特利把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，氢气燃烧，发出震耳的爆鸣声。氢气燃烧的文字表达式为 。 ②电解水实验装置如图2所示。通电一段时间后，试管A、B内产生气体的体积比约为 ，电解水反应的文字表达式为 。 ③由电解水实验可得出的结论是 。图3是探究物质组成的两种思路。电解水实验是通过 （填“甲”或“乙”）思路推测水的组成的。 【答案】（1）淘米水浇花（合理即可） （2）防止产生的高温熔融物溅落使集气体瓶炸裂 （3） 过滤 吸附 （4） 氢气+氧气水 1:2 水氢气+氧气 水是由氢元素和氧元素组成的 乙 【详解】（1）节约用水的举措很多，如用淘米水浇花等。 （2）细铁丝燃烧实验中为防止产生的高温熔融物溅落使集气体瓶炸裂，预先在集气瓶中装少量的水。 （3）“超滤膜”可除去难溶性杂质，其工作原理与过滤操作相似；因为活性炭具有吸附性，故能消除异味、色素。 （4）氢气燃烧生成了水，该反应的文字表达式是氢气是：氢气+氧气水；由电解水时“正氧负氢，氢二氧一”和实验的装置可知，实验中得到氧气的试管是A，得到氢气的是试管B,，故试管A、B内产生气体的体积比约为1:2，该反应的文字表达式是：水氢气+氧气；氢气由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，由质量守恒可知反应前后元素的种类不变，可得出的关于水的组成的结论是：水是由氢元素和氧元素组成的。电解水实验是通过水分解生成氢气和氧气推测水的能成，故电解水实验是通过图3是的乙思路推测水的组成的。 1．（新应用——技术创新 固态储氢技术）（2024·山东潍坊）“固态氢能”是利用固体与氢气作用储存氢气的技术。“绿电”与“绿氢”转化示意图如图。下列说法正确的是（ ） A．绿氢是利用风能、太阳能、煤等可再生能源发电，再电解水生产氢气 B．氢气被合金材料吸收贮存为氢化物，氢气分子的化学性质发生了改变 C．电解水制氢是将电能转化为化学能，产生“”的一端连接电源的正极 D．使用绿色电力可以减少二氧化碳等温室气体排放 【答案】BD 【详解】A、煤属于不可再生能源，故说法错误； B、氢气被合金材料吸收贮存为氢化物，氢气分子发生了变化，化学性质也发生了改变，故说法正确； C、表示氢气，电解水制氢是将电能转化为化学能，产生“”的一端连接电源的负极，故说法错误； D、绿色电力可以由风能、太阳能转化而来，可以减少二氧化碳等温室气体排放，故说法正确。 故选BD。 2．（新材料——催化创新 催化分解制氢）用“氧缺位铁酸铜（CuFe2O4-x）”作催化剂，利用太阳能分解H2O制H2，利于能源转型其转化如图所示。下列说法错误的是（ ） A．该化学反应基本类型为分解反应 B．“氧缺位铁酸铜”在化学反应前后质量和性质没有改变 C．该化学反应中最小的微粒是原子 D．该反应制取的氢能既减少对石油等能源的依赖又利于环保 【答案】B 【详解】A、该反应为水在太阳能和氧缺位铁酸铜的催化作用下分解生成氢气和氧气，符合“一变多”的特点，属于分解反应，说法正确，不符合题意； B、“氧缺位铁酸铜”作为该反应的催化剂，其质量和化学性质在化学反应前后没有改变，说法错误，符合题意； C、原子是化学变化中的最小微粒，说法正确，不符合题意； D、该反应用“氧缺位铁酸铜”作催化剂，利用太阳能分解H2O制H2，既减少对石油等能源的依赖又利于环保，说法正确，不符合题意。 故选：B。 3．（新模式——项目创新 项目化学习水的组成）某化学兴趣小组以“水的组成”为主题开展项目式学习。 【任务一】认识科学家探究水的组成的历史 材料1：1781年，普里斯特利在干冷的玻璃瓶中装入“易燃空气”和空气的混合气，然后用电火花引爆，发现瓶壁有水珠。受传统观念的影响他坚持认为水是一种元素。 材料2：1800年，英国化学家尼科尔森利用伏打电池对水进行通电，发现两极都有气泡产生，并发现负极上产生的气体体积恰好是正极的两倍。 （1）材料1中所提到的“易燃空气”是__________（填符号），英国化学家尼科尔森电解水正极上产生的气体是__________（填名称）。 【任务二】探究影响水电解的因素 （2）如图2所示，先用燕尾夹夹紧医用软管﹐将注射器竖直向下浸入水中，若观察到__________（填“a”、“b”或“c”）现象﹐说明气密性良好。 （3）实验1探究加入不同物质对电解效果的影响：电解时向纯水中加入其他物质是为了__________。向水杯中分别加入等量的浓度为12%的碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钾和氢氧化钠溶液进行实验，通电相同时间，读取并记录数据，重复实验三次，计算产生氢气的速率如图3所示，由此得出结论__________。 【实验2】 （4）探究不同电极材料对电解效果的影响：将下列电极连接电源正、负极，打开开关，测定产生氢气的速率（cm3/s）如下表，最佳电极材料是__________。 电极材料 铁丝 铜丝 铁镍合金 石墨 产生氢气的速率平均值 0.0160 0.0210 0.0144 0.0030 （5）选择电极材料还需考虑的因素有__________。 （6）你认为还有哪些因素会影响电解水的速率，请根据你的猜想设计实验方案。 【答案】（1） H2 氧气 （2）b （3） 增强水的导电性 其他条件相同时，加入氢氧化钠电解效果最好 （4）铜丝 （5）电极与溶液中的物质不反应 （6）影响因素是温度 实验方案：向上述实验装置的水杯中分别加入20℃和30℃，等量的浓度为12%氢氧化钠溶液进行实验，通电相同时间，读取并记录数据，重复实验三次，计算氢气产生速率。 【详解】（1）在干冷的玻璃瓶中装入“易燃空气”和空气的混合气，然后用电火花引爆，发现瓶壁有水珠，说明燃烧生成了水，氢气燃烧生成水，故材料1中所提到的“易燃空气”是H2； 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，英国化学家尼科尔森利用伏打电池对水进行通电，发现两极都有气泡产生，并发现负极上产生的气体体积恰好是正极的两倍，则正极上产生的气体是氧气； （2）如图2所示，先用燕尾夹夹紧医用软管﹐将注射器竖直向下浸入水中，如果装置气密性良好，管内气体被压缩，压强增大，则管内液面低于外界液面，则观察到b现象； （3）纯水不导电，电解时向纯水中加入其他物质是为了增强水的导电性； 由图可知， 相同条件下，加入氢氧化钠时，产生氢气的速率最快，说明其他条件相同时，加入氢氧化钠电解效果最好； （4）由表可知，相同条件下，使用铜丝作电极时，产生氢气的速率最快，说明最佳电极材料是铜丝； （5）选择电极材料还需考虑的因素有电极与溶液中的物质不反应，防止影响实验； （6）温度会影响电解水的速率，设计实验方案探究温度对电解水速率的影响，根据控制变量法，温度不同，其他因素相同，则方案为：向上述实验装置的水杯中分别加入20℃和30℃，等量的浓度为12%氢氧化钠溶液进行实验，通电相同时间，读取并记录数据，重复实验三次，计算氢气产生速率。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！34 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 $$ 课题3 水的组成 内容早知道 ☛第一层 巩固提升练（2大考点） 考点一 探究水的组成 考点二 水的组成探究的微观解释 ☛第二层 能力提升练 ☛第三层 拓展突破练 探究水的组成⭐积累与运用 1、 合成水：纯净的氢气可以在空气或__________里安静地燃烧，火焰呈__________色，生成__________，并__________。该反应的文字表达式为__________，氢气的化学式为__________，氧气的化学式为__________，水的化学式为__________。 2、 如右图所示，点燃纯净的氢气，并用干燥的烧杯罩在火焰上方，可观察到__________，由此可以得出结论：水是由__________。 3、 像氢气在氧气中燃烧生成水那样，化学上把__________叫做化合反应。化合反应的特点是__________。 4、 分解水：在水电解器中装满水，两端分别连接直流电源的正、负极。当接通直流电后，可以观察到电极上__________，过一段时间发现玻璃管中的水减少了，两支玻璃管的上方聚集了无色气体，其中连接负极的一端产生的气体比连接正极一端产生的气体__________，其体积比约为__________。将燃着的木条分别放在两支玻璃管的尖嘴口，发现体积大的气体不能__________，本身却能__________，并产生__________，该气体是__________；体积小的气体能使燃着的木条__________，可以证明它是__________。 5、 水在直流电的作用下发生分解，发生反应的文字表示式为__________。 6、 像水的分解那样，化学上把__________叫做分解反应。分解反应的特点是__________。 7、 通过__________和__________两个实验，可以证明水是由__________和__________组成的化合物。 1．在电解水的实验中，对观察到的实验现象描述正确的是（ ） A．与电源正极相连的试管内有气泡产生，而与电源负极相连的试管内则没有 B．与电源负极相连的试管内汇集的气体可使带有火星的木条复燃 C．与电源正极相连的试管内汇集的气体移近火焰时，气体能够燃烧，火焰呈淡蓝色 D．与电源正、负极相连的试管内汇集的气体体积比约为1：2 2．电解水实验如图。下列说法正确的是（ ） A．试管2中得到H2 B．产生H2与O2的体积比约为1：2 C．该实验说明水是由H2和O2组成的 D．可用带有火星的木条检验生成的O2 3．变色眼镜既可矫正视力，又可像墨镜一样遮挡刺眼的阳光。其反应原理之一是：，该反应的基本反应类型是（ ） A．化合反应 B．分解反应 C．氧化反应 D．其他反应 4．下列反应属于分解反应的是（ ） A．碳+氧气二氧化碳 B．石蜡+氧气二氧化碳+水 C．水氧气+氢气 D．铁+氧气四氧化三铁 5．如图是电解水的装置示意图，下列说法不正确的是（ ） A．试管c中收集的气体与试管d中收集的气体的体积比约为2：1 B．c试管收集的气体有可燃性 C．该实验说明水由氢元素和氧元素组成 D．电解水时，在水中加入少量氢氧化钠可以增加氢气的质量 6．雷放电时，空气中有极少数的氧气会转化成臭氧，这个变化可表示为：O2O3，下列说法正确的是（ ） ①这个变化是物理变化 ②这个变化是化学变化 ③与是不同种物质 ④这是分解反应 A． ①③ B．①④ C．②③ D．②③ 7．根据以下实验回答问题： （1）从微观角度分析，实验1和实验2的本质区别是__________； （2）能得出水是由氢元素和氧元素组成的实验是__________。（填“实验1”或“实验2”） （3）电解水反应的文字表达式是__________；基本反应类型属于__________反应。 （4）b玻璃管内的气体可以用燃着的木条检验，现象是__________；该气体为__________；理论上a、b玻璃管内产生的气体的体积比是__________。 8．根据图示实验，回答下列问题。 （1）实验前同学们向水中加少量氢氧化钠溶液的目的是__________。能否用蔗糖溶液替换氢氧化钠溶液__________（填“能”或“不能”）。 （2）电解时观察到的现象有两个电极上都有气泡产生，切断电源打开活塞a，将带有火星的木条置于玻璃管尖嘴口，观察到的现象是__________。 （3）反应结束后，若a管收集到5mL气体，则理论上b管收集到的气体体积为__________mL，实际上测得b管收集到的气体体积大于理论值，其原因可能是__________（答一条）。 （4）电解水的反应属于__________（填基本反应类型）反应。电解水中发生改变的粒子是__________（填名称），这个实验说明了水由__________组成，电解水过程__________（填“释放”或“吸收”）能量。 （5）点燃氢气并检验燃烧产物的方法也能验证水的组成，装置如图所示。实验点燃氢气前需要__________，氢气燃烧产生__________色火焰，说明氢气有__________性，烧杯壁上出现__________，证明了水的组成。氢气燃烧的文字表达式为__________。 （6）关于氢气液化的过程说法正确的是__________（填序号）。 a.氢分子的体积变小    b.氢分子间的间隔变小    c.氢分子的数目变少 9．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20mL氢气所需时间。下列分析错误的是（ ） A．点燃a管气体产生淡蓝色火焰 B．该实验说明水中含有氢分子和氧分子 C．a管与b管中生成气体分子个数比为1：1 D．实验中电压越高电解水的速率越快 10．用如图所示的装置进行水的电解实验，以下描述中正确的个数是（ ） ①甲试管内产生的气体能使带火星木条复燃； ②乙试管内产生的气体能燃烧，且燃烧时发出淡蓝色火焰； ③甲试管内收集到的气体与乙试管内收集到的气体的体积比为2：1。 A．0个 B．1个 C．2个 D．3个 11．回答下列问题 （1）下图是电解水的示意图，能使带火星木条复燃的气体是玻璃管__________（填“a”或“b”）中的气体，此玻璃管连接电源的__________极，对应图像中的气体__________（填“M”或者“N”）。该反应涉及到的能量转化是 能转化为__________能。电解水的文字表达式为__________，该反应的反应类型是__________。 （2）下图是点燃气体，能燃烧的气体是玻璃管__________（填“a”或“b”）中的气体，燃烧时火焰呈淡蓝色，用手触摸烧杯，烧杯发烫，说明该反应__________（填“放出”或“吸收”）热量。该反应的文字表达式为__________，反应类型为__________。 12．2024年奥运会在巴黎举行，奥运会的主题是“平等、水、和谐”。水是生命之源，人类从未停止过对水的研究。 【水的组成探究】 Ⅰ．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1所示。 （1）实验过程中，吹泡器吹出的气泡不断往上升，说明该气体密度比空气__________，点燃气泡时产生__________色火焰。 Ⅱ．同学利用如下水电解器进行电解水实验，在水电解器中加入硫酸钠（Na2SO4）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，观察到如图2所示现象： （2）若管A中有5气体，则管B中有__________mL气体，电解水过程中长颈漏斗内的液面__________。（填“升高”或“降低”或“不变”） （3）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．该过程中分子种类未改变 D．该实验能验证水是由氢气和氧气组成的 （4）由该实验得出结论：水是由__________组成。 13．下列图像能正确反映其对应操作中各量变化关系的是（ ） A．图1：利用红磷燃烧测定空气中氧气的含量 B．图2：加热试管中一定量高锰酸钾固体 C．图3：电解水时生成H2和O2的质量与时间的关系 D．图4：在少量二氧化锰中加入过氧化氢溶液 14．水是生命之源，是“永远值得探究的物质”，人类从未停止过对水的研究。 【提出问题】水是由什么组成的？ 【查阅资料】通过点燃氢气和电解水的实验方法均可证明水的组成。 【经典回顾】 （1）1783年，拉瓦锡利用如图1所示装置探究水的组成。 往A杯中滴加少量的水，水通过灼热的铁管时发生汽化，水蒸气与灼热的铁反应，生成一种黑色固体四氧化三铁和“可燃空气”，将气体通过放在冷水中的铜管，在B装置中收集到纯净的“可燃空气”。最终拉瓦锡证明了水的组成。 ①将气体通过放在冷水中的铜管，目的是__________； ②将B装置收集到的“可燃空气”在氧气中点燃，生成了水。“可燃空气”是一种气体单质，其名称为氢气。写出水蒸气与灼热的铁反应的文字表达式__________。 （2）1800年，英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气，后人不断研究和改进该实验。现有某兴趣小组的同学设计了如图2所示实验来探究水的组成。 【实验步骤】 ①先用大注射器抽取一定量的硫酸钠溶液，从A中的圆孔注入； ②用两个橡胶帽塞住右边两个出气口，用带针头的小注射器分别在出气口1和2处抽气，液面上升，直至水充满正负两极； ③接通电源，待C中气体体积达到最大刻度时，关闭电源，仔细观察实验装置中的现象； ④分别用带针头的注射器抽取气体并检验。 【交流与反思】 I.步骤①，在水中加入硫酸钠溶液的作用是__________。 II.步骤②的目的是__________。 III.步骤③中的现象：两极上均有气泡出现，B、C两电极上产生的气体体积比约为__________，并且A中液面__________（填“上升”或“下降”）。 IV.步骤④中检验C中气体的方法是__________。 【总结交流】以上实验都可以得出结论：水是由__________、__________组成的。 15．人们对于物质组成与构成的认识经历了曲折的过程。自古以来，人们认为水是组成世间万物的一种元素，不可再分。 （1）18世纪中叶，英国化学家普里斯特利用锌加入稀硫酸中制得“可燃空气”，将少量“可燃空气”与空气通入铁质容器混合点燃，能产生剧烈的爆鸣，并产生水雾。该“可燃空气”应该是__________。 （2）1781年，英国化学家卡文迪什加热汞煅灰（HgO）后得到了一种液态金属单质和一种气体——“脱燃素空气”，蜡烛在这种气体中燃烧更明亮。请写出卡文迪什制得“脱燃素空气”的文字表达式__________。 （3）卡文迪什认为普里斯特利的实验并不能证明水的组成，于是用“脱燃素空气”代替空气重做了实验，目的是__________。 （4）1783年，法国化学家拉瓦锡将水加热成蒸气通过高温的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少，铁管的质量增加，经研究证明铁转化为四氧化三铁，装置如图1所示。其反应原理为__________（写文字表达式）。至此，水不是单一元素物质，而是由氢、氧两种元素组成的观点得到了化学界公认。 1800年，英国化学家尼科尔森通过伏打电池在常温下对水进行通电分解，得到氢气和氧气，再次确认了水的组成。某同学在实验室模拟了尼科尔森用电分解水的实验如图2所示，得到不同电极的电解结果如下表所示。 表：不同电极在相同条件下的电解结果（以气柱高度表示电解产生的气体体积） 电极 时间 H2体积 O2体积 V（H2）∶V（O2） 多孔碳棒 4'28" 66 25 2.6∶1 镀镍回形针 2'22" 66 31 2.1∶1 铜丝 2'15" 66 33 2：1 已知多孔碳棒使用一段时间后会因质量减少而需更换。 （5）结合图表信息回答，用多孔碳棒作电极时，氢气和氧气的体积比总是大于2∶1的原因可能是__________。 （6）在整个发现过程中，科学家利用了“分合”思想证明了水的组成。下面实验中属于“分”思想的是__________（填字母）。 a.氢气燃烧实验             b.铁管实验                 c.水通电实验 16．2023年10月31日，神舟十六号载人飞船回收舱顺利返回，航天员在中国空间站完成各项任务，因此，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？ （1）目前空间站已实现电解水制氧，写出反应的文字表达式__________，该反应的基本反应类型是__________反应。若用电解装置分解水如图，气体b为__________（写化学式）。请在图2中画出理论上负极（﹣）上产生的气体体积随时间变化的曲线变化图__________。 （2）将电解水产生的氧气通入图3的装置测量产生氧气体积，量筒应和集气瓶导管口__________（填“a”或“b”）连接，则另一端通入产生的氧气。集气瓶中原本有的空气对最后测定的氧气体积数据__________（填“有”或“没有”）影响。 （3）电解纯水速率较慢，调节电压或改变氢氧化钠溶液浓度都会改变电解速率。于是他们进行了多次实验，将实验数据的平均值记录如表。（保持其他条件不变，每次实验收集10mL氧气） 电压 氢氧化钠 溶液浓度 6V 9V 12V 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 实验时常在水中加入NaOH的目的是__________；上述实验中，电解水速率最快的条件是__________。 水的组成探究的微观解释 ⭐积累与运用 1、 研究表明，在水电解生成氢气和氧气的过程中，水分子分成__________和__________，两个氢原子结合成__________，许多氢分子聚集为__________；两个氧原子结合成__________，许多氧分子聚集为__________。 2、通过对水的合成和分解的微观分析可知，在化学变化中，反应物的分子可以分成__________，而原子又会重新组合成新的__________。 17．如图是电解水过程中水分子分解的微观示意图，从中获得的信息正确的是（ ） A．水由两个氢原子和一个氧原子构成 B．水分解后生成氢气和氧气的分子个数比为2：1 C．水分解过程中，分子的种类不变 D．水分解过程中，原子的数目改变 18．如图是电解水的微观示意图，化学反应前后水分子种类__________，构成水分子的氢原子和氧原子种类__________，组成水的元素种类__________。（填“改变”或“不变”） 19．图1、图2分别是电解水实验探究水的组成的简易装置和其反应的微观示意图。图1中，通电一段时间后，、试管内产生气体的体积比为__________；图2中正确的排列顺序为__________，该实验的结论是__________。 20．下图是电解水和水蒸发的简易装置图。认真观察A、B两装置，回答下列问题。 （1）电解一段时间后，若b试管中产生3mL气体，则a试管中产生气体约为__________mL，试管__________（填“a”或“b”）中产生的气体使燃着的木条燃烧更旺。 （2）电解水反应的文字表达式是__________，该化学反应的基本反应类型是__________反应。 （3）下图是水分子在一定条件下分解的示意图，从中获得的信息不正确的是__________。 A．一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成 B．水分解后生成氢气和氧气的分子数之比为2∶1 C．水分解过程中，分子的种类不变 D．水分解过程中，原子的数目不变 （4）用分子和原子的观点分析比较A装置和B装置在实验过程中水的变化情况__________。 21．建立宏观与微观的联系是学习化学的重要方法。请根据图示回答下列问题： （1）图1为水蒸气液化的微观示意图，该变化属于__________（选填“物理”或“化学”）变化。 （2）图2为电解水的微观示意图。该反应的文字表达式为__________，该反应的基本反应类型是__________。 （3）从微观视角解释图1、图2所示两个变化的本质区别__________。 22．如图是电解水的简易装置和微观示意图。 （1）B管内气体燃烧产生__________火焰，点燃该气体之前要进行__________操作。B管内产生气体和A管内产生气体体积比约为__________。 （2）图2微粒变化按照顺序①②③是电解水的微观实质，发生变化的微粒是__________，反应中最小的微粒是__________。其中①和③中属于混合物的是__________。该反应的文字表达式为__________，反应的基本类型是__________。 （3）若微粒变化的先后顺序是③②①，则该反应的文字表达式为__________，由此可以推断氢气被视为“理想能源”的最大优点是__________。 23．某同学制作了如图所示的简易电解水装置进行家庭小实验（注：该装置气密性良好，且反应一段时间后停止通电，A、B管内液面均高于图中D线），请根据要求回答问题。 （1）闭合开关后观察到A、B管内的现象是__________，C管中的现象是__________。 （2）电解一段时间后，若A管收集到10mL气体，理论上B管会收集到__________mL气体。 （3）下图为水电解过程的微观结构示意图，请写出3条能从图中得到的信息。 ①物质组成方面__________； ②反应类型方面__________； ③微观变化方面__________。 24．某小组同学以水为研究对象，开展了针对水的项目式学习。 【任务一】探究水的组成 小组同学用如图所示的装置进行电解水实验。 （1）关闭活塞并接通电源，一段时间后，A管内液面下降8mL时、B管内液面和中间漏斗内液面的变化情况是__________（填字母）。 A．B管内液面下降8mL，漏斗内液面下降 B．B管内液面下降16mL，漏斗内液面上升 C．B管内液面下降16mL，漏斗内液面不变 D．B管内液面下降4mL，漏斗内液面上升 【任务二】微观探析水的构成 （2）以“”表示氢原子，以“”表示氧原子，以“”表示水分子，请在下面的方框中绘制出电解水的微观结构示意图（注意保持反应前后的原子个数、种类不变）。 25．航天员在太空生活需要氧气和水。氧气和水的相互转化，体现了“合”与“分”的思想。 “合”的思想 （1）液氢和液氧反应产生的能量可为返回舱返回提供动力，该反应的微观示意图如下： ①该化学反应的基本类型是__________反应； ②返回舱返回的动力采用液氢作为能源的优点是__________（写一条即可）； “分”的思想 （2）航天员在空间站生活所需氧气主要通过电解水获得，该化学反应文字表达式是__________； “合”与“分”的思想 （3）通过以上事实，证明了水是由__________组成。 1．为了节能环保，2024巴黎奥运会期间，巴黎市投放使用了氢能源出租车。氢能源出租车的结构示意图如图所示，已知氢气在氧气中燃烧会生成水．下列有关说法不正确的是（ ） A．氢燃料电池车对环境无污染 B．氧气是该燃料电池的助燃剂 C．氢气和氧气都可以用作燃料 D．反应的文字表达式为：氢气+氧气水 2．科学家用通电的方法使水分解，从而证明了水的组成。 【查阅资料】无水硫酸铜遇水变蓝 （1）图甲是电解水实验装置。图中a管中电极应连接电源的__________（填“正极”或“负极”）。 （2）把水注入水电解装置中，接通电源，此时可以观察到的现象是__________。 （3）写出电解水反应的文字表达式__________。 （4）科学家还用点燃氢气，通过证明燃烧产物的方法，证实了水的组成。电解水产生的氢气中会混有水蒸气，首先将其缓缓地通过装有足量无水硫酸铜的仪器c，在导管口d处点燃，然后把盛有冷水的烧杯置于如图乙所示的位置。实验过程中可以观察到的现象是__________、__________、__________。 （5）点燃氢气等可燃性气体前要__________。 【实验改进】电解纯水速率较慢，实验时常在水中加入少量NaOH溶液增强导电性，NaOH本身不参与反应。为探究不同电压和不同浓度NaOH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20mL氢气所需时间如图所示。 （6）由图可知，上述实验中，电解水速率最快的条件是：NaOH溶液浓度为__________（填“5%”或“10%”），电压为__________（填“6V”“9V”或“12V”）。请你根据图像信息，归纳电压、NaOH溶液浓度与电解水速率的关系__________。 【反思评价】 （7）同学们不但探究了水的组成，得出正确结论水由__________组成，还对“科学探究与创新意识”的素养有了更深刻的认识和体会！ 3．如图为的转化和利用。下列说法不正确的是（ ） A．转化①中水分子间的间隔变大 B．转化②中产生O2、H2体积比为1:2 C．转化③的反应类型为分解反应 D．转化④是自然界中氧循环的关键途径 4．如图1是水的电解实验装置图，学习小组用水电解器进行实验，并测定两管产生气体的体积，四组同学的实验数据记录如表： 氧气体积 氢气体积 终止实验时硫酸钠的质量分数 甲 80 160 乙 180 90 丙 140 280 丁 200 100 （1）在做水的电解实验时，由于纯水几乎不导电，因此用硫酸钠溶液做实验才能成功。现用浓度为的硫酸钠溶液通电来测定水的组成，实验中硫酸钠不发生分解，上表是四组同学各自实验后获得的数据，只有一组数据最为合理，你认为是__________（填“甲”“乙”“丙”或“丁”）组同学的数据。由图判断实验时与a管相连接的是电源的__________极。 （2）将带有火星的木条放在b管口，慢慢打开活塞，观察到__________。 （3）如图2为水的电解微观示意图，则下列分析正确的是__________（填序号）。 A．图中代表水分子 B．水分子中含有两种更小的粒子 C．水分子由氢分子和氧分子构成 D．水由氢气和氧气组成 5．（2024·山东淄博）实验课上，同学们进行了电解水的实验，并对电解水过程中产生的“异常现象展开了系列的探究活动。 活动一：同学们用如图所示的装置进行实验， （1）电解水时，通常要在水中加入少量氢氧化钠或硫酸钠，其目的是__________。 （2）电解水的文字表达式为__________；基本反应类型是__________。 （3）玻璃管a中产生的气体是__________，玻璃管b中产生的气体是__________，能使带火星的木条复燃的是__________管中的气体，能燃烧发出淡蓝色火焰的是__________管中的气体；a、b中所产生气体的体积比为__________。 （4）该实验说明，在化学变化中分子__________，而原子__________（填“可分、不可分”）。 活动二：实验时，小红在水中加入了氯化钠，发现与电源正极相连的电极上产生了黄绿色气体，负极产生了无色气体。 【查阅资料】氯气（Cl2）是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体。 【提出问题】两极产生的气体分别是什么？ 【实验探究】 （5） 实验步骤 实验现象 实验结论 将一张白纸衬在正极玻璃管后 __________ 该气体为氯气 将燃着的木条放在负极玻璃管尖嘴口处，打开活塞 气体燃烧，产生淡蓝色火焰 __________ 【反思评价】 （6）电解水时__________（填“可以”或“不可以”）加入氯化钠，原因是__________。 6．实验课上，实验小组的同学们正在进行“水的组成”的探究，请你参与。 【提出问题】水是由什么元素组成的？ 【进行实验】同学们按照教材中的装置（图甲所示）进行实验。 【收集证据】 （1）同学们观察到电极附近有__________产生，一段时间后，正、负极分别产生的气体体积比约为__________。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，会观察到气体燃烧，产生__________色的火焰。 【讨论分析】 （2）与b管相连的电极为__________极。实验时，老师向水中加入了少量氢氧化钠溶液，目的是__________。与图乙装置（电解水的简易装置）相比，教材装置（图甲）的优点是__________（写一点）。 （3）我国科学家已研究出在新型高效光催化剂作用下利用太阳能分解水制氢气的方法。水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观示意图如图：（“”表示氢原子，“”表示氧原子，“”表示催化剂），则水分解的微观过程的正确顺序是__________（填序号）。 【得出结论】 （4）该反应的文字表达式是__________，本实验得出的结论是__________。 【总结交流】 （5）化学是一门以实验为基础的科学。通过上述实验的分析对比，归纳2条在改进实验时需考虑的因素__________、__________。 7．中国空间站技术新突破！中国空间站水资源闭合度超95%，氧气资源100%再生，实现了由“补给式”向“再生式”的根本转换。化学小组的同学们在老师的带领下，利用假期时间来到了科技馆，对空间站里空气成分和氧气再生原理进行了学习实践。 任务一：了解空间站内氧气来源 【咨询专家】同学们通过数字化平台向航天专家进行了咨询，了解到空间站内的氧气来自水电解系统。 【小组交流】同学们交流后认为： （1）尿处理系统主要是除去尿液中的__________。 （2）利用水电解系统产生的氧气补充空气中被宇航员呼吸消耗的氧气，使空间站内空气中氧气的体积分数保持在__________%左右。 （3）空间站内的空气成分与地球上空气成分不完全一样，例如__________（写一条）。 任务二：模拟空间站制取氧气 【模拟实验】 （4）同学们设计了实验方案，模拟空间站电解制氧的过程。 实验装置 实验步骤 实验现象 ①在电解器玻璃管中加满水，接通直流电源。 a、b管内均有气泡产生，且__________ ②一段时间后，切断电源，用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验电解反应中产生的气体。 a、b管尖嘴口的现象分别是__________ 【分析原理】 （5）同学们分析上述实验的原理，认为接通电源后发生反应的文字表达式为__________。 【反思评价】 同学们发现实验过程中测得a管内气体的体积与理论值相比偏小，他们继续查阅图书资料，找到了如图所示的数据图像： （6）他们分析产生上述偏差的原因可能是__________。 任务三：总结提升成果分享 【总结提升】 （7）有同学认为空间站的水可以采用“补给式”从地球向太空运输，但同学们对这一方案进行了反驳，理由是 （写一条）。 【成果分享】同学们通过各种方式，学到了空间站里氧气再生的知识。在学习实践的成果报告中，同学们阐述了空间站的水和氧气由“补给式”向“再生式”根本转换的许多价值。 8．老子言：水善利万物而不争，水是人类的宝贵资源。化学小组在学完水的相关知识后，查阅了很多资料，对水进行深入的学习。 【查阅资料】 1.“生命吸管”可直接将污水净化为饮用水； 2.电压、温度及氢氧化钠的浓度都会影响电解水的速率； 3.通常状况下，相同体积的水所溶解的氧气比氢气多。 任务一、初步认识生活中的水 （1）图1是我国“国家节水标志”。谈谈你对该标志的理解或由此获得的启示__________。 （2）图2为“生命吸管”及其净水过程，其②中活性炭的主要作用是__________（填字母）。 A．去除有害菌和部分病毒 B．吸附杂质 C．除去较大的不溶性杂质 任务二、探究水的组成 【进行实验】化学小组连接好实验装置（如图3） ②活性表①过滤棉 （3）检查装置气密性：关闭装置两侧活塞，向长颈漏斗中持续注水，若观察到__________（填字母）现象，说明气密性良好。 （4）在电解器玻璃管中加满水，通常还要加入少量氢氧化钠，其目的是为了__________（“增强”或“减弱”）导电性 （5）接通直流电源，反应一段时间后切断电源，将燃着的木条放在b管口，观察到的现象为__________。 任务三、研究影响电解水反应速率的因素 为研究影响电解水反应速率的因素，某兴趣小组利用如图装置进行实验，记录如下： 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 电压/V 8 8 8 12 12 12 温度/℃ 10 10 30 10 10 30 溶液浓度/% 2.5 5.0 5.0 2.5 5.0 5.0 电解时间/s 1366 753 464 703 x 237 a极气体的体积/ 18.7 18.7 19.7 19.7 20 20 b极气体的体积/ 9.3 9.3 9.8 9.8 9.9 9.9 （6）实验2和3研究的影响电解水反应速率的因素是__________。 （7）分析六组实验数据，实验⑤的电解时间“x”可能是__________（填字母序号）。 A．710 B．740 C．395 D．235 （8）阿伏伽德罗定律指出：在同温同压下，气体体积比等于气体分子个数比，据此请先说明电解水实验中产生氢气和氧气体积比的理论值，再结合资料分析上表数据与理论值产生偏差的原因__________。 9．（新概念——形式创新 化学链燃烧）水是生命之源，塑造了人类的历史。请你参与以“生命之源——水”为主题的学习。 （1）节水：节约用水的举措有__________（写一条）。 （2）用水：很多化学实验都要用到水，但作用各不相同。细铁丝燃烧实验中水的作用是__________ 。 （3）净水：“生命吸管”户外净水器如图1所示。“超滤膜”可除去难溶性杂质，其工作原理与__________（填操作名称）操作类似。椰壳活性炭可以消除异味、色素，是利用了其__________性。 （4）探水：人类对水的组成探索不断发展。 ①18世纪末，英国化学家普里斯特利把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，氢气燃烧，发出震耳的爆鸣声。氢气燃烧的文字表达式为 。 ②电解水实验装置如图2所示。通电一段时间后，试管A、B内产生气体的体积比约为 ，电解水反应的文字表达式为 。 ③由电解水实验可得出的结论是 。图3是探究物质组成的两种思路。电解水实验是通过 （填“甲”或“乙”）思路推测水的组成的。 1．（新应用——技术创新 固态储氢技术）（2024·山东潍坊）“固态氢能”是利用固体与氢气作用储存氢气的技术。“绿电”与“绿氢”转化示意图如图。下列说法正确的是（ ） A．绿氢是利用风能、太阳能、煤等可再生能源发电，再电解水生产氢气 B．氢气被合金材料吸收贮存为氢化物，氢气分子的化学性质发生了改变 C．电解水制氢是将电能转化为化学能，产生“”的一端连接电源的正极 D．使用绿色电力可以减少二氧化碳等温室气体排放 2．（新材料——催化创新 催化分解制氢）用“氧缺位铁酸铜（CuFe2O4-x）”作催化剂，利用太阳能分解H2O制H2，利于能源转型其转化如图所示。下列说法错误的是（ ） A．该化学反应基本类型为分解反应 B．“氧缺位铁酸铜”在化学反应前后质量和性质没有改变 C．该化学反应中最小的微粒是原子 D．该反应制取的氢能既减少对石油等能源的依赖又利于环保 3．（新模式——项目创新 项目化学习水的组成）某化学兴趣小组以“水的组成”为主题开展项目式学习。 【任务一】认识科学家探究水的组成的历史 材料1：1781年，普里斯特利在干冷的玻璃瓶中装入“易燃空气”和空气的混合气，然后用电火花引爆，发现瓶壁有水珠。受传统观念的影响他坚持认为水是一种元素。 材料2：1800年，英国化学家尼科尔森利用伏打电池对水进行通电，发现两极都有气泡产生，并发现负极上产生的气体体积恰好是正极的两倍。 （1）材料1中所提到的“易燃空气”是__________（填符号），英国化学家尼科尔森电解水正极上产生的气体是__________（填名称）。 【任务二】探究影响水电解的因素 （2）如图2所示，先用燕尾夹夹紧医用软管﹐将注射器竖直向下浸入水中，若观察到__________（填“a”、“b”或“c”）现象﹐说明气密性良好。 （3）实验1探究加入不同物质对电解效果的影响：电解时向纯水中加入其他物质是为了__________。向水杯中分别加入等量的浓度为12%的碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钾和氢氧化钠溶液进行实验，通电相同时间，读取并记录数据，重复实验三次，计算产生氢气的速率如图3所示，由此得出结论__________。 【实验2】 （4）探究不同电极材料对电解效果的影响：将下列电极连接电源正、负极，打开开关，测定产生氢气的速率（cm3/s）如下表，最佳电极材料是__________。 电极材料 铁丝 铜丝 铁镍合金 石墨 产生氢气的速率平均值 0.0160 0.0210 0.0144 0.0030 （5）选择电极材料还需考虑的因素有__________。 （6）你认为还有哪些因素会影响电解水的速率，请根据你的猜想设计实验方案。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！34 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 $$