2.2.2 水的电解-【拓展与培优】2024-2025学年新教材七年级下册科学（浙教版2024）

科学七年级下册 58 第2节 建构分子模型(2)———水的电解 一、 水的电解 1. 实验装置图: 2. 表达式: 水 通电 →氢气+氧气(2H2O 通电 􀪅􀪅2H2↑+O2↑) 3. 实验现象: (1)通电后两电极上都有气泡产生。 (2)与电源正极相连接的一端产生的气体比连接负极一端产生的气体少,接负极一端玻璃管中气体的 体积是接正极一端玻璃管内气体体积的2倍。 4. 产物检验: (1)正极一端的气体能使带火星的木条复燃,证明气体是氧气。 (2)负极一端的气体能燃烧,并看到微弱的淡蓝色火焰(或听到爆鸣声),证明气体是氢气。 5. 实验结论: (1)水是由氢元素和氧元素组成的。 (2)1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。 (3)化学变化中,分子可以再分,原子不可以再分。 6. 注意事项: (1)实验前在水中加入少量的氢氧化钠或者稀硫酸,可增强水的导电性,加快反应速率。 (2)实验开始时产生的氧气和氢气的体积比会小于1∶2,是因为氢气难溶于水,氧气不易溶于水(1 L水 能溶30 mL氧气),开始产生的氧气有一部分溶于水,实验时间越长,其比值越接近1∶2。 二、 水的组成 (一)水电解过程的示意图: (二)从水电解的实验中我们发现水分子中含有两种不同的、更小的粒子,这种粒子就是原子。水分子 是由氢原子和氧原子构成的。 【拓展】原子(atom)指化学反应的基本微粒,原子在化学反应中不可分割。原子直径的数量级大约是 10-10m。原子质量极小,且 99.9%集中在原子核。原子核外分布着电子。原子最早是哲学上具有本体论意 义的抽象概念,随着人类认识的进步,原子逐渐从抽象的概念逐渐成为科学的理论。原子核以及电子属于 微观粒子,构成原子。英国自然科学家约翰·道尔顿将古希腊思辨的原子论改造成定量的化学理论,提出 了世界上第一个原子的理论模型。道尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中,明确了今后化学家们努力 的方向,化学真正从古老的炼金术中摆脱出来,道尔顿也因此被后人誉为“近代化学之父”。 【拓展】水电解过程属于化学变化,从示意图中可得出,化学变化中分子可分为原子,原子可重新组合成 新的分子,而原子在化学变化中不可再分。 科学 七年级下册 59 三、 水的一些重要性质 颜色 无色,透明 沸点(在1标准大气压下) 100 ℃ 气味 无味 凝固点(在1标准大气压 下) 0 ℃ 状态 通常情况下为液体 水的异常现象 4 ℃时密度最大、反膨胀现象 例 如下图A是电解水的简易装置,B为电解水生成气体体积与时间的关系图。若甲管生成气体A, 乙管生成气体B。试回答下列问题。 A B (1)试在图中标出电源的正负极。 (2)气体B可以用点燃的火柴检验,有什么现象? 说明气体B有什么性质? (3)可用什么方法收集氢气和氧气,这是利用了它们的什么性质? (4)0~3分钟及3~6分钟,甲、乙两管内排出水的体积比各为多少? 解析:电解水实验中用的为直流电源,由图B知与b相连气体体积大,故应为氢气,故b为电源负极,a 为电源正极。(4)问中无论何时刻,V负∶V正=2∶1总成立。 A组 1. 水电解时在负极产生的可以燃烧的气体是 ( ) A. 氮气 B. 氢气 C. 空气 D. 氧气 2. 下列关于水的叙述中,错误的是 ( ) A. 纯净的水是没有颜色、没有气味、没有味道 的液体 B. 通常,水的沸点是100 ℃, 凝固点是0 ℃ C. 4 ℃时,水的密度最大 D. 水由氢气和氧气组成 3. 电解水时生成氢气和氧气的体积比是2∶1, 但实验所测氢气和氧气的体积比略大于2∶1,针对 这一发现,你认为下列做法中不可取的是 ( ) A. 反复多次实验查找原因 B. 查找实验装置是否漏气 C. 大胆假设,氧气比氢气易溶于水 D. 实验所得数据与理论值差不多,可认为实验 成功 4. 利用水电解器电解稀氢氧化钠溶液一段时 间后,观察到的现象不合理的是 ( ) A. 正极玻璃管内产生的气体使带火星的木条 复燃 B. 正极玻璃管与负极玻璃管内产生的气体体 积比约为2∶1 C. 负极玻璃管内产生的气体被点燃时发出 “噗”声 D. 实验结束后水电解器中水的体积减小 5. 能反映水的化学性质的变化是 ( ) A. 水蒸发 B. 水沸腾 C. 水电解 D. 水结冰 6. 下列现象中,与其他三项有根本不同的是 ( ) A. 电解水,得到气体 B. 夏天河水比较容易蒸发 C. 煮开水,水沸腾了 D. 冬天,河面结冰 7. 有一句广告语“农夫山泉有点甜”,下列有关 说法中正确的是 ( ) A. 市售的农夫山泉是完全纯净的水 B. 市售的农夫山泉加入了一些白糖 C. 农夫山泉是矿泉水,含有一定的矿物质 D. 电解农夫山泉得不到氢气和氧气 8. 水是最常见的物质,下面是同学们对水的认 识,你认为正确的是 ( ) ①水是由氧和氢组成的一种物质;②水是生物 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 科学七年级下册 60 生存所需的最基本的物质;③水通常以固、液、气三 态存在。 A. ①②③ B. ①③ C. ②③ D. ①② 9. 下列关于电解水的叙述中错误的是 ( ) A. 为增强水的导电性,常在水中加入一定量 的稀硫酸或氢氧化钠溶液 B. 在水电解器中加满水,然后接通直流电源 C. 电解水的实验证明水是由氢、氧组成的 D. 与电源正极相连的玻璃管内得到的气体能 在空气中燃烧 10. 用如图装置电解水,一段时间后的现象如 图所示。对该实验的描述错误的是 ( ) A. a试管中收集到的是一种可燃性气体 B. 该实验能证明水是由氢和氧组成 C. b试管中收集到的是氧气 D. 电解水时生成氢气和氧气,说明水分子中有 氢分子和氧分子 11. 我国航天员王亚平在“天宫课堂”中介绍了 中国空间站通过电解水获得氧气的情况。电解水 变化过程可用如图表示(图中“●”代表氧原子,“○” 代表氢原子),则图中表示生成氧气的是 ( ) A. ① B. ② C. ③ D. ④ 12. 近年来市场上流行一种富氢水杯(即水中 含有高浓度氢气),广告宣称富含氢气的水对人体 有诸多好处。该水杯的工作原理是电解水。假如 广告是真实的,则下列说法正确的是 ( ) A. 电源正极应与杯内连通,而电源负极与杯 外连通 B. 水中能够含有氢气说明分子之间是有空隙的 C. 水杯工作时水分子没有发生变化 D. 水杯中发生变化的文字表达式为水 通直流电 → 氢气 13. 没有水,就没有生机勃勃的地球。小华与 同学们为了探究水的组成,他们用如下图所示电解 水的装置进行实验,通电后两电极都有气体放出, 一段时间后,A试管中气体体积是B试管中气体体 积的两倍。经检验A试管里的气体能燃烧,B试管 里的气体能使带火星的木条复燃。你认为上述实 验现象可以说明的事实有: (1)A试管中的气体是 ,B试管中的气 体是 。 (2)该装置中所对应的文字表达式为 。 (3)此实验说明了水是由 组成的。 (4)实验过程中在电解器里加入少量硫酸或者 氢氧化钠,这是为了增强水的 。 B组 14. 同学们为了探究水的组成,用如图所示的 装置进行实验。通电后两电极都有气体放出,经检 验甲试管里的气体能燃烧,乙试管里的气体能使带 火星的木条复燃。若氢原子模型用“ ”表示,氧原 子模型用“ ”表示,则构成甲试管中气体微粒的 模型可表示为 ( ) A B C D 15. 在一定环境中,常温常压下的水可以瞬间 结成冰,俗称“热冰”。下列说法正确的是 ( ) A. “热冰”是纯净物 B. “热冰”在任何条件下都不会熔化 C. “热冰”与水的化学性质不同 D. 结成“热冰”后,分子停止运动 16. 水是最常见的物质,下面是同学们对水的 认识,你认为正确的是 ( ) ①水以固、液、气三态存在于自然界;②水是生 物生存所需的最基本的物质;③水是由氧和氢组成 的一种物质;④天然的泉水有甜味,因此水是无色、 甜味的液体。 A. ①② B. ①②③ C. ②③④ D. ①②③④ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 科学 七年级下册 61 17. 如下图,甲、乙两图都是电解水的简易装 置。回答下列问题。 甲 乙 (1)装置甲比装置乙有一个明显的优点,这个 优点是 。 (2)装置乙比装置甲有一个明显的优点,这个 优点是 。 18. 如图是一定体积的氢气和不同体积的氧气 化合成水(液态)的实验数据的关系图(横坐标表示 反应前氧气的体积,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: (1)实线部分表示剩余的气体是 。 (2)虚线部分表示剩余的气体是 。 (3)实线与虚线的交点表示的意义是 。 19. 某学习探究小组用水电解器电解水,测定 两管逸出气体的体积,记录如下,请回答: 体积/mL 时间/min 1 2 3 4 5 6 7 8 连电源负极的管 (A)中气体 612202939495969 连电源正极的管 (B)中气体 2 4 71116212631 (1)甲试管产生的气体是 ,检验乙试 管中的气体的方法是 。 (2)装置密闭性良好,读数正确,但电解开始阶 段两管气体的体积比不符合理论比值的原因是 。 (3)自第 分钟起管(A)和管(B)产生气 体的体积比非常接近理论比值。 C组 20. 如下图所示,图①是教材中水电解实验装 置,图②是我市科学老师针对图①实验自创的新 装置。 ① ② 图②的创新实验操作步骤如下: 先将装置固定在铁架台上,向其中注入250 g 溶质质量分数为8%的氢氧化钠溶液作电解液,以 增强溶液的导电性,用注射器将电解液注满移液管 并倒立在装置的两极,连接好导线,开启直流电源 至16 V,约4 min,产生一定量的气体时,关闭电源, 随即检验两极产生的气体。 请你结合上述图示和操作步骤,回答下列问题: (1)你认为图②的创新实验相对图①来说,所 具备的优点组合是 (填字母编号)。 ①实验时,手不用直接接触有腐蚀性的电解液 ②使用注射针头作电极,两极距离近,反应快 ③非常方便两极气体的检验 ④所用实验器材都是用家里常见的物品改制 而成 A. ①②③ B. ①③④ C. ②③④ D. ①②③④ (2)装置密闭性良好、读数正确,若在相同条件 下氧气在水中溶解能力大于氢气,请分析实验中测 得的结果会偏 (选填“小”或“大”)。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 (2) 15. (1)2 3 5 4 3 (2)构成分子的原 子可以是同种原子,也可以是不同种原子。 (3)相 同原子、不同的原子个数可组合成不同物质的分子。 第2节 建构分子模型(2) ———水的电解 例 (1)a为电源正极,b为电源负极。 (2)现象为 火柴燃烧的更旺;说明B具有助燃性。 (3)可用排 水法;利用了它们不易溶于水的性质。 (4)分别为 2∶1,2∶1。 巩固练习 A组 1. B 2. D 3. D 4. B 5. C 6. A 7. C 8. A 9. D 10. D 11. D 12. B 13. (1)氢气 氧气 (2)水 通直流电 →氢气+氧气 (3)氢和氧 (4)导电性 B组 14. B 15. A 16. B 17. (1)甲的装置简单 (2)乙装置检验产物方便 18. (1)氢气 (2)氧气 (3)氧气为3 mL时,氧气与氢气恰好完全反应生成 水,剩余气体的体积为0 解析:反应的表达式为氢 气+氧气 点燃 →水,从图中可以看出:每增加1 mL的氧 气,氢气则减少2 mL,当氧气体积小于3 mL时,氢 气有剩余;当氧气体积为3 mL时,两者完全反应;氧 气的体积大于3 mL时,氢气完全反应,有氧气剩余。 故实线部分表示有氢气剩余;实线与虚线的交点[坐标 为(3,0)]为两者恰好完全反应;虚线部分表示氧气剩余。 19. (1)氢气 用带火星的木条检验,若复燃,证 明气体是氧气 (2)氧气在水中的溶解性大于氢气 (3)5 C组 20. (1)B (2)大 第3节 建构原子模型(1) ———原子模型的建立及原子的构成 例1 (1)乙 (2)ABD 例2 A A组 1. B 2. D 3. A 4. D 5. C 6. B 7. D 8. D 9. (1)分子 原子 中子 (2)质子 原子核 (3)电子 (4)质子、电子 10. AC B组 11. A 12. B 13. D 14. (1)不会 原子核 (2)C C组 15. C 16. (1)反弹回来 (2)BC 17. (1)① 原子核很小,原子内部有很大空间 ②a粒子离带正 电的原子核较近,受到斥力 (2)质子 第3节 建构原子模型 (2) ———原子结构示意图、相对原子质量、离子 例1 D 例2 B 例3 C 巩固练习 A组 1. B 2. B 3. B 4. C 5. A 6. B 7. D 8. B 9. (1)质子数不同 (2)失去 钠离子和氯 离子 B组 10. C 11. D 12. C 13. D 14. D 15. A 16. (1)39 (2)Cu 17. (1)①② (2)不 带电 C组 18. 32 是 19. B 解析:“一个中子变成质 子”会使中子数减少1个,变为7个,质子数增加1 个,变为7个。 20. C 解析:因为baXn+和dcYm-的核外电子数分 别为a-n和c+m,所以a-n=c+m。 第4节 探究物质组成的奥秘(1) ———元素概念、同位素 例1 C 例2 B 例3 C 例4 A 巩固练习 A组 1. B 2. A 3. A 4. B 5. B 6. C 7. D 8. (1)B (2)C (3)A 9. (1)元素 (2)混合物 10. (1)氧 (2)模型 (3)B 11. (1)BC (2)A (3)D (4)AD B组 12. C 13. A 14. D 解析:O4 是由同种元素组成的单质,而 不是化合物。一个分子中不可能含有其他分子。O4 和O2 是由两种不同分子构成的两种物质,其性质不 同,混合后形成的是混合物。 15. C 16. B C AD 17. (1)③④ ①②⑤ ⑥ (2)AB 由一种分子构成的物质属于纯净物, 由两种或两种以上分子构成的物质属于混合物 18. BC ABD ABCD BEH ADF C C组 19. (1)AD (2)Fe2+ (3)D 20. (1)中子 (2)AC 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ·6·