第4节 水的组成和净化 第1课时 （同步讲义） 化学沪教版2024九年级上册

第2章 空气与水资源 第4节 水的组成和净化 第1课时 探究水的组成 教学目标 1.了解地球上水资源概况，认识水是人类不可缺少的宝贵资源； 2.通过水的分解和合成反应实验探究水的组成。 重点和难点 重点：实验探究水的组成。 难点：实验探究水的组成。 ◆知识点一 水的性质 1.物理性质： ①水在自然界中能以液态、固态、气态三种状态同时存在。与大多数物质不同，水的凝固点是0℃，沸点是100℃，4℃时相对密度最大1g/cm3，水结冰时体积膨胀，所以冰的密度小于水的密度，能浮在水面上；气态水无色无味。 ②不同状态的水在一定条件下可以互相转化。 ③水能够溶解很多种物质，是最常用的溶剂。 2.化学性质: ①在通电的条件下，能够分解成氢气和氧气。 ②水能够与二氧化碳等非金属氧化物反应，生成碳酸等相应的酸。该反应的符号表达式为：CO2+H2O→H2CO3 ③水能够与氧化钙等金属氧化物反应，生成氢氧化钙等相应的碱。 ④水能够与氧气、铁等金属发生反应，使金属锈蚀。 ⑤水与二氧化碳被绿色植物利用，能够进行光合作用，合成有机物（主要是淀粉），该反应的符号表达式为：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2。 ⑥水能够跟较活泼金属或碳反应（即氧化性），使氢被还原成氢气；例如：C+H2OCO+H2等。 即学即练 1.下列有关水的说法，不正确的是 A．用完水后随手关闭水龙头 B．农业上合理施用化肥和农药 C．淡水资源是取之不尽，用之不竭的资源 D．水是由氢元素和氧元素组成的 2．水是生命之源。下列有关水的说法错误的是 A．水在固态时分子也是不断运动的 B．保持水的化学性质的微粒是水分子 C．可用肥皂水区分硬水和软水 D．水是由2 个氢元素和 1个氧元素组成的 ◆知识点二 水的电解实验 1.实验用品有：水槽、试管、直流电、石墨电极（正极不能用铜等金属或与氧气反应的电极）、12V的直流电源。 2.实验内容： 实验装置 （1）向图所示的装置中加入纯净的水，接通直流电源，观察实验现象。 （2）将一根带火星的木条平放在与电源正极相连的玻璃管的尖嘴处，打开活塞，观察实验现象，并推断气体成分。 （3）打开与电源负极相连的玻璃管的活塞，在玻璃管的尖嘴处点燃（或用一支小试管收集生成的气体后移至酒精灯火焰处），观察实验现象，并推断气体成分。 实验现象 （1） 通电后，两个电极表面都有无色气泡产生，两个玻璃管内液面均下降； （2） 与电源正极相连的玻璃管内液面下降较慢，与电源负极相连的玻璃管内液面下降较快，一段时间后与电源正、负极相连的玻璃管内产生气体的体积比约为1:2 ； （3） 与电源正极相连的玻璃管中的气体：用带火星的木条检验，木条复燃，证明气体是氧气__ ___________________________ （4） 与电源负极相连的玻璃管中的气体：点燃，气体能燃烧，火焰呈淡蓝色，证明气体是氢气__________ ___________________ 实验分析 氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据化学反应前后元素种类不变，可以推断水是由氢、氧两种元素组成的 表达式 文字表达式： （分解反应）； 符号表达式： 实验结论 （1）水在通电的条件下能发生分解反应，生成氢气和氧气； （2）水是由氢、氧两种元素组成的。 教材拓展： 1.电解水实验时的电源选择直流电，若用交流电会有爆炸危险。电解过程中，电能转化为化学能； 2.电解水实验时水中加入硫酸钠或氢氧化钠的目的：增强水的导电性； 3.电解水实验时气体聚集在玻璃管上端，说明气体密度小于水，且溶解性不大； 4.水的煮沸过程是物理变化，水的分解过程是化学变化。 即学即练 1. 如图是电解水的装置示意图，下列说法不正确的是 A．a端是电源的负极 B．该实验说明水由氢元素和氧元素组成 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1∶2 2.电解水的简易实验装置如图所示。下列说法不正确的是 A．甲管中的电极连接的是电源正极 B．乙管中的气体能使带火星的木条复燃 C．该实验生成的氢气与氧气的质量比为1：8 D．该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的 ◆知识点三 氢气 1.氢气的性质 （1）物理性质：氢气是一种无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小（最轻的气体）。 （2）化学性质：可燃性、还原性。 2.氢气的燃烧 （1）实验原理：文字表达式： （化合反应）； 符号表达式： （2）实验内容： 实验操作 实验现象 实验分析 在空气中点燃纯净的氢气 氢气安静燃烧，产生淡蓝色火焰 氢气具有可燃性 在火焰上方罩一个干而冷的烧杯 烧杯内部会出现小液滴，触摸烧杯外壁感觉到发烫 燃烧放热，生成水 结论 水中含有氢元素和氧元素 （3）注意事项：不纯的氢气(混有一定量空气或氧气)遇明火可能会爆炸，氢气的爆炸极限的体积分数为4%～74.2%。因此点燃前必须验纯【收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰移开拇指点火，若发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯（此时点燃较危险）；若声音很小则表明氢气较纯。】 教材拓展： 1.证明氢气密度比空气小的方法：用氢气吹肥皂泡，若肥皂泡上升，则密度比空气小； 2.氢气是理想能源，原因是燃烧产生的热值大，燃烧产物是水，不产生污染生成的水又可循环使用。液氢已被广泛用作火箭和航天动力燃料。 3.利用太阳光分解水：20世纪70年代，科学家通过大量研究表明，用TiO2 等物质作为催化剂，利用太阳光可以直接将水分解为氢气和氧气。近年来，中国科学技术大学研究人员的一系列研究表明，采用纳米级的硅、石墨烯等材料作为催化剂，在太阳光下分解水的效果良好，这为水分解实现工业化制氢提供了新思路。一旦解决了氢气制取、氢气分离和安全储运等瓶颈问题，就能真正打开“氢能时代”的大门，实现能源的可持续发展。 即学即练 1.1784年，科学家卡文迪许演示了“易燃空气”的燃烧，发现燃烧产物只有水。据此判断“易燃空气”是 A．氢气 B．氮气 C．二氧化碳 D．氧气 2.同学们在学习水的电解后，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，如下图所示，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：氢气燃烧 (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，反应的符号表达式是 。 (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： a、氢气燃烧时参加化学反应的氢气和氧气体积比是 ； b、反应前原有氢气的体积是 升。 1、 电解水时的误差分析 1. 因氧气、氢气在水中的溶解度不同造成； 由于氧气的溶解度比氢气的稍大些，导致氧气、氢气的体积比小于1：2。 2. 因电极的氧化造成： 当使用金属电极进行实验时，由于氧气的化学性质比较活泼，所以有可能有一部分氧气在电极处与电极发生了反应，使氧气损耗了一部分；导致氧气、氢气的体积比小于1：2。 3. 因电极产生副反应等造成： 如用稀硫酸溶液作电解液，可能会有副反应发生；副反应生成的过氧化氢在酸性溶液中较稳定，不易放出氧气，从而使生成的氢气增多了，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；克服的办法是，在电解液中加入碱比加入酸的误差会小些，或者事先将电解液用氧气饱和，可以消除因溶解度不同而产生的误差，或者电极不能是金属或易与氧气、氢气反应等。 2、 电解水实验产生的气体体积比和质量比图像 1.电解水实验产生的氢气：氧气的体积比约为2 : 1； 2.电解水实验产生的氢气：氧气的质量比约为1 : 8。 实践应用 1.下列有关水电解实验的说法正确的是（ ） A．实验过程中漏斗内液面高度不变 B．该实验说明水是由氢气和氧气组成的 C．乙管产生的气体能燃烧，火焰为淡蓝色 D．甲、乙管中气体体积比大于2：1，可能与两种气体的溶解性有关 2.在宏观、微观和符号之间建立联系是化学特有的思维方式。根据电解水的实验，回答下列问题。 (1)从宏观上观察：如图所示，试管a和b中产生气体的体积比约为 。 (2)b中产生的气体是 （填化学式），气体a是 （填名称），被誉为“最清洁的燃料”，a点燃前要 ；水中可加入氢氧化钠是为了： 。 (3)从微观上分析：下列说法正确的是 （填序号）。 A．水是由氢气和氧气构成的 B．水是由氢原子和氧原子构成的 C．每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的 (4)电解水的文字表达式为 。 3.如图1为某同学进行电解水实验的装置图，试回答下列问题：    (1)图1中A端为电源的 （填“正”或“负”）极。 (2)在电解水实验中，将两极产生的气体的体积与时间的关系绘制成如图2所示的图像。由图2看出，a气体是 ，b气体是 。 (3)从微观上分析：下列说法正确的是 （填字母）。 A．水是由氢气和氧气组成的 B．水是由氢原子和氧原子构成的 C．每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的 (4)如果管C中气体的体积为10mL，则管D中气体的体积约为 。实验操作中，发现二者体积比偏小，造成体积比偏小的原因可能是 。 (5)实验中用 检验管C中气体，观察到的现象是 。 (6)写出水在通电条件下反应的文字表达式 ，反应前后没有改变的微粒是 （填写具体微粒符号）。反应前后改变的微粒是 （填写具体微粒名称）。该反应的基本类型是 。 考点一 电解水实验 【例1】下列关于水的电解实验（如图所示）的说法中正确的是（ ） A．该实验说明了水是由氢气和氧气组成的 B．该实验的目的是检验生成物的性质 C．试管a中的气体是氧气，试管b中的气体是氢气 D．该实验说明水由氢元素和氧元素组成 【例2】如图所示装置能快速测定水的组成，己知气球容积远大于Y形管容积，实验开始时Y形管和气球中均充满水。下列说法正确的是 A．电解水是一种净水的方法 B．Y形管右边生成的气体可以使带火星的木条复燃 C．该实验说明水由氢气和氧气组成 D．实验时可在水中加少量硫酸钠或氢氧化钠 【变式1-1】水是生命之源，请回答下列问题：解题要点 : 如下图是电解水的实验装置，A为电源的 极(填“正”或“负”)，C、D两支试管中气体的体积比约为 ，质量比约为 ，由该实验可以得出水是由 组成的。电解水实验中在水中加入少许氢氧化钠溶液，其目的是 。 【变式2-1】如图是兴趣小组设计的电解水实验装置，下列有关说法错误的是 A．M、N两导管口处收集的气体体积比为1：2 B．将带火星的木条放在N导管口处，木条会复燃 C．M处收集的气体可以供给呼吸 D．在水中加入少量硫酸钠溶液，可增强水的导电性 考点二 氢气的燃烧及其性质 【例3】下列关于由氢气的性质实验推导的说法中，不正确的是（　　） A．氢气难溶于水，如果要收集产生的氢气，可以用排水法收集 B．氢气燃烧时，火焰上罩的烧杯，内壁有水珠，说明氢气燃烧生成了水 C．将装有氢气的试管移近酒精灯火焰，松开拇指时听到“噗”的一声说明氢气较纯 D．点燃氢气前一定要检验纯度，但点燃其他气体时，并非都要验纯 解题要点： 1.熟练掌握氢气的性质，利用氢气的特性推断其用途和收集方法； 2.注意氢气燃烧实验的现象，根据现象可推出氢气的相关性质。 3.氢气具有可燃性，在不纯的情况下容易爆炸，所以在做氢气燃烧的相关实验前应先对氢气验纯，确保氢气纯净再继续实验。 【变式3-1】有关如图所示实验的说法不正确的是 A．电解水时常加入少量稀硫酸以增强水的导电性 B．纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量 C．a管与b管收集的气体质量比为1：2 D．两个实验均可证明水的组成 考点三 水的组成及性质 【例4】下列关于水的说法不正确的是(　　) A．水是生命活动不可缺少的物质 B．常温下水是液态的 C．水是由氢气和氧气两种物质组成的 D．水既可以作为反应物也可以作为生成物 【变式4-1】水是生命之源，我们应该了解水，爱护水资源。下列说法错误的是（ ）解题要点： 1.由电解水和氢气的燃烧两个实验的结论分析可知水是由氢元素和氧元素组成的； 2.水在不同温度和压强下有不同的三种状态，在一定条件下可以互相转化。 A．不同状态的水在一定条件下可以互相转化 B．电解水生成氢气与氧气的质量比为1：8 C．电解水生成氢气和氧气说明水是由氢气、氧气组成 D．合理使用农药、化肥以减少水体污染 基础达标 1．水是生命之源。下列有关水的说法正确的是 A．水变燃油可以实现 B．生活中常用煮沸的方法降低水的硬度 C．冰水共存物属于混合物 D．水电解时产生的氢气与氧气的质量比为2：1 2．下列是网民对保护湘江提出的一些看法，你认为合理的是 A．坚决杜绝使用农药和化肥 B．工业废水经过处理，达到标准之后再排放 C．生活污水任意排放不会造成水体污染 D．淡水资源取之不尽，用之不竭 3．下图是电解水实验的装置图，下列说法正确的是    A．往水中加入氢氧化钠或硫酸钠以增强导电性 B．用带火星的木条检验两管产生的气体 C．经检验a管产生的气体是氧气 D．通过实验证明了水分子由氢元素和氧元素组成 4．水是生命之源，下列有关水的说法正确的是 A．用废水浇灌农田以降低成本 B．使用含磷洗涤剂减少水体污染 C．爱护水资源主要从节约用水和防治水体污染两方面采取相应措施 D．地球上的水储量是丰富的，可供利用的淡水资源是无限的 5.关于课本中用加入少量硫酸钠的水进行电解水实验，说法错误的是 A．硫酸钠可以增强水的导电性 B．该反应属于分解反应 C．正极产生的气体能燃烧 D．说明水由氢元素和氧元素组成 6.科学家通过水的生成和水的分解来认识水的组成。电解水的实验如下图所示。下列说法正确的是 A．a管与电源正极相连 B．b管中的气体能燃烧 C．c中液面实验过程中会下降 D．该实验可证明水是由氢、氧元素组成的 7.如图是教材中两个实验，下列有关说法错误的是（　　） A．实验①点燃氢气之前要检验其纯度 B．实验②a、b两管上方生成气体的体积比约为2：1 C．两个实验中发生的反应都是分解反应 D．两个实验均可证明水的组成 8.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 9.江海大地河网密布，水资源丰富。下列有利于构建人水和谐新南通的是（　　） A．直接向河流中排放生活废水 B．及时清理河道垃圾 C．大量抽取地下水作工业用水 D．过度繁殖水生植物 10.水是重要的资源，下列有关电解水实验的说法正确的是（ ） A．负极收集到的气体能使带火星的木条复燃 B．该实验所得氢气和氧气的质量比约为2:1 C．该实验能证明水中含有氢气和氧气 D．该反应可将电能转化成化学能 11.用如图所示装置进行电解水实验，下列说法错误的是（　　） A．M、N两导管口处收集的气体体积之比约为1：2 B．水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性 C．将带火星的木条放在M导管口处，木条会复燃 D．将N处收集的气体靠近火焰，若发出很小的声音，说明气体不纯 12.18世纪末，人们就开始了对水的组成的研究。 (1)英国科学家普利斯特里把“易燃空气”(氢气)和空气混合后盛在干燥、洁净的玻璃瓶中，当用电火花点火时发出震耳的爆鸣声，且玻璃瓶内壁上出现了液滴。不久，卡文迪许用纯氧代替空气进行上述实验，确认所得液滴是水。基于卡文迪许实验，可得出的关于水的组成的结论是_______(填字母)。 A．水是由氢气和氧气组成的 B．水是由氢元素和氧元素组成的 C．水是由2个氢元素和1个氧元素构成的 (2)后来，科学家进一步利用电解水实验(如图甲所示)证明水的组成。 实验中得到氧气的试管是 (填“1”或“2”)，电解水过程中，发生变化的粒子名称是 。 (3)图乙是氢气验纯的方法，点燃前试管口朝下的原因是 。 综合应用 13.实验小组同学利用下图装置进行电解水实验，观察到正、负极产生气体体积比小于理论值1：2。实验研究了影响气体体积比的因素，结果见下表。下列说法错误的是 序号 电极材料 溶解在水中的物质 研究结果 ① 铂丝 NaOH ② 铂丝 ③ 石墨 ④ 石墨 NaOH ⑤ 铂丝 NaOH、、（气体达饱和） A．正极产生的气体是 B．对比①④或②③，说明石墨电极可能不利于的获取 C．正、负极气体体积比小于1：2可能与和在水中的溶解性有关 D．电极材料相同时，使用NaOH溶液的实验效果均优于溶液 14.图1是电解水的装置，图2是甲、乙试管中收集到的气体体积与时间的关系图。若甲试管中生成气体N，下列说法不正确的是 A．a应接电源正极 B．气体M能使带火星的木条复燃 C．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的 D．8min时产生的H2和O2的体积比是2:1 15．电解水实验中产生气体的体积与反应时间的关系如图所示。下列分析正确的是 A．与电源负极相连的电极上产生的气体是N B．检验气体M、N可证明水的组成 C．气体M、N的质量比为1：2 D．通电后气体产生的速率相同 16．同学们在完成“电解水实验”时，发现该反应速率较慢，且产物氢气与氧气的体积比很难达到理论值。为探究电解水时所需NaOH溶液的最佳浓度，在图1所示装置中分别注入质量分数为10%、12%、14%、16%、18%、20%的NaOH溶液，在9V电压下电解3min，产生氢气和氧气的体积如图2所示。下列说法不正确的是 A．管a应与电源的负极相连 B．管b中产生的气体不可做燃料 C．电解质量分数为20%的NaOH溶液所产生的氢气、氧气体积比最接近理论值 D．该实验能推出的结论是水由氢元素与氧元素组成 17． 阅读短文，回答问题 火箭的燃料多种多样，其中液氢燃料是最清洁的火箭燃料，燃烧产物是水。也是未来火箭燃料的发展趋势之一。液氢由气态氢气加压降温制成，氢气在通常状况下，是一种无色无味、难溶于水、在相同条件下密度最小的气体。它在空气中能安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰。工业上常用电解水的方法制取氢气，水在通电的条件下生成氢气和氧气。氢气由于制取原料(以水为原料制取)丰富、燃烧产物是水(无污染) 、燃烧放出热量多等优点，因此被人们所推崇。 (1)氢气的物理性质 只答一条即可)。 (2)若在实验室制取氢气，可以采用排水法收集，其原因是 。 (3)氢气燃烧反应的文字表达式 。 (4)液氢作为火箭燃料的优点，有 (写一条)。 (5)如图是实验室电解水的装置图，与电源正极相连的试管中产生的气体是 ，该实验证明水是由 组成。 18．做氢气验纯实验。甲同学用小试管收集氢气并管口向下移近酒精灯火焰，结果听到尖锐的爆鸣声，他未经任何操作便马上用同一只试管去收集氢气，准备再一次验纯；乙同学将收集了氢气的试管管口向上移近酒精灯火焰，没有听到爆鸣声，他判决氢气已纯。两位同学的操作是否正确： ，为什么？ 。 拓展培优 19．化学实验能提升科学素养。“追梦”学习小组走进实验室，进行实验探究。请回答下列问题。 主题一：探究“水在直流电作用下的变化”实验，如图实验一所示。        实验一 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 管中产生的气体是 ，用 检验，若 a 管中得到 5mL 气体， 则 b 管中气体体积约为 mL。 (2)写出电解水的符号表达式： 。电解水的过程中， 能主要转化为 能。 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。记录数据如下表格（保持其它条件不变，每次实验收集 10mL 氧气）。 电压/浓度/时间 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 (3)该实验的目的是 。 (4)分析上表数据可得出的结论是 （写一条即可）。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 空气与水资源 第4节 水的组成和净化 第1课时 探究水的组成 教学目标 1.了解地球上水资源概况，认识水是人类不可缺少的宝贵资源； 2.通过水的分解和合成反应实验探究水的组成。 重点和难点 重点：实验探究水的组成。 难点：实验探究水的组成。 ◆知识点一 水的性质 1.物理性质： ①水在自然界中能以液态、固态、气态三种状态同时存在。与大多数物质不同，水的凝固点是0℃，沸点是100℃，4℃时相对密度最大1g/cm3，水结冰时体积膨胀，所以冰的密度小于水的密度，能浮在水面上；气态水无色无味。 ②不同状态的水在一定条件下可以互相转化。 ③水能够溶解很多种物质，是最常用的溶剂。 2.化学性质: ①在通电的条件下，能够分解成氢气和氧气。 ②水能够与二氧化碳等非金属氧化物反应，生成碳酸等相应的酸。该反应的符号表达式为：CO2+H2O→H2CO3 ③水能够与氧化钙等金属氧化物反应，生成氢氧化钙等相应的碱。 ④水能够与氧气、铁等金属发生反应，使金属锈蚀。 ⑤水与二氧化碳被绿色植物利用，能够进行光合作用，合成有机物（主要是淀粉），该反应的符号表达式为：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2。 ⑥水能够跟较活泼金属或碳反应（即氧化性），使氢被还原成氢气；例如：C+H2OCO+H2等。 即学即练 1.下列有关水的说法，不正确的是 A．用完水后随手关闭水龙头 B．农业上合理施用化肥和农药 C．淡水资源是取之不尽，用之不竭的资源 D．水是由氢元素和氧元素组成的 【答案】C 【详解】A、用完水后随手关闭水龙头，可以节约用水，保护水资源，不符合题意； B、农业上合理施用化肥和农药，可以减少污染，保护水资源，不符合题意； C、地球上水资源丰富，但是淡水资源有限，且分布不均，故应节约用水，符合题意； D、由水的组成实验可知，水是由H、O元素组成的，不符合题意。 故选C。 2．水是生命之源。下列有关水的说法错误的是 A．水在固态时分子也是不断运动的 B．保持水的化学性质的微粒是水分子 C．可用肥皂水区分硬水和软水 D．水是由2 个氢元素和 1个氧元素组成的 【答案】D 【详解】A、水分子在固态、液态和气态下都是在不断地运动，故A正确； B、分子是保持物质化学性质的最小微粒，而水就是由水分子构成的，故保持水的化学性质的微粒是水分子，故B正确； C、软水和硬水的鉴别方法: 加入肥皂水，泡沫多的是软水，泡沫少的是硬水，故C正确； D、水是由氢元素和氧元素组成，元素只讲种类不讲个数，故D错误。 故选D。 ◆知识点二 水的电解实验 1.实验用品有：水槽、试管、直流电、石墨电极（正极不能用铜等金属或与氧气反应的电极）、12V的直流电源。 2.实验内容： 实验装置 （1）向图所示的装置中加入纯净的水，接通直流电源，观察实验现象。 （2）将一根带火星的木条平放在与电源正极相连的玻璃管的尖嘴处，打开活塞，观察实验现象，并推断气体成分。 （3）打开与电源负极相连的玻璃管的活塞，在玻璃管的尖嘴处点燃（或用一支小试管收集生成的气体后移至酒精灯火焰处），观察实验现象，并推断气体成分。 实验现象 （1） 通电后，两个电极表面都有无色气泡产生，两个玻璃管内液面均下降； （2） 与电源正极相连的玻璃管内液面下降较慢，与电源负极相连的玻璃管内液面下降较快，一段时间后与电源正、负极相连的玻璃管内产生气体的体积比约为1:2 ； （3） 与电源正极相连的玻璃管中的气体：用带火星的木条检验，木条复燃，证明气体是氧气__ ___________________________ （4） 与电源负极相连的玻璃管中的气体：点燃，气体能燃烧，火焰呈淡蓝色，证明气体是氢气__________ ___________________ 实验分析 氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据化学反应前后元素种类不变，可以推断水是由氢、氧两种元素组成的 表达式 文字表达式：（分解反应）； 符号表达式： 实验结论 （1）水在通电的条件下能发生分解反应，生成氢气和氧气； （2）水是由氢、氧两种元素组成的。 教材拓展： 1.电解水实验时的电源选择直流电，若用交流电会有爆炸危险。电解过程中，电能转化为化学能； 2.电解水实验时水中加入硫酸钠或氢氧化钠的目的：增强水的导电性； 3.电解水实验时气体聚集在玻璃管上端，说明气体密度小于水，且溶解性不大； 4.水的煮沸过程是物理变化，水的分解过程是化学变化。 即学即练 1. 如图是电解水的装置示意图，下列说法不正确的是 A．a端是电源的负极 B．该实验说明水由氢元素和氧元素组成 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1∶2 【答案】D 【详解】A、由图可知，a端产生的气体用向下排空气法收集，则该气体是氢气，所以a端是电源的负极，说法正确，不符合题意； B、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，说法正确，不符合题意； C、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，说法正确，不符合题意； D、由图可知，试管c中收集的气体是氢气，试管d中收集的气体是氧气，产生氢气和氧气的质量比约为1：8，体积比约为2：1，说法不正确，符合题意。 故选D。 2.电解水的简易实验装置如图所示。下列说法不正确的是 A．甲管中的电极连接的是电源正极 B．乙管中的气体能使带火星的木条复燃 C．该实验生成的氢气与氧气的质量比为1：8 D．该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的 【答案】A 【解析】A、电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，甲管中产生的气体较多，为氢气，则甲管中的电极连接的是电源负极，故A说法不正确； B、乙管中的气体较少，为氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故B说法正确； C、水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为：，则该实验生成的氢气与氧气的质量比为4：32=1：8，故C说法正确； D、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，则该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的，故D说法正确； 故选：A。 ◆知识点三 氢气 1.氢气的性质 （1）物理性质：氢气是一种无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小（最轻的气体）。 （2）化学性质：可燃性、还原性。 2.氢气的燃烧 （1）实验原理：文字表达式：氢气+氧气 水（化合反应）； 符号表达式： H2　+　O2　 H2O （2）实验内容： 实验操作 实验现象 实验分析 在空气中点燃纯净的氢气 氢气安静燃烧，产生淡蓝色火焰 氢气具有可燃性 在火焰上方罩一个干而冷的烧杯 烧杯内部会出现小液滴，触摸烧杯外壁感觉到发烫 燃烧放热，生成水 结论 水中含有氢元素和氧元素 （3）注意事项：不纯的氢气(混有一定量空气或氧气)遇明火可能会爆炸，氢气的爆炸极限的体积分数为4%～74.2%。因此点燃前必须验纯【收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰移开拇指点火，若发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯（此时点燃较危险）；若声音很小则表明氢气较纯。】 即学即练教材拓展： 1.证明氢气密度比空气小的方法：用氢气吹肥皂泡，若肥皂泡上升，则密度比空气小； 2.氢气是理想能源，原因是燃烧产生的热值大，燃烧产物是水，不产生污染生成的水又可循环使用。液氢已被广泛用作火箭和航天动力燃料。 3.利用太阳光分解水：20世纪70年代，科学家通过大量研究表明，用TiO2 等物质作为催化剂，利用太阳光可以直接将水分解为氢气和氧气。近年来，中国科学技术大学研究人员的一系列研究表明，采用纳米级的硅、石墨烯等材料作为催化剂，在太阳光下分解水的效果良好，这为水分解实现工业化制氢提供了新思路。一旦解决了氢气制取、氢气分离和安全储运等瓶颈问题，就能真正打开“氢能时代”的大门，实现能源的可持续发展。 1.1784年，科学家卡文迪许演示了“易燃空气”的燃烧，发现燃烧产物只有水。据此判断“易燃空气”是 A．氢气 B．氮气 C．二氧化碳 D．氧气 【答案】A 【详解】A、氢气具有可燃性，燃烧产物是水，故选项正确； B、氮气不具有可燃性，故选项错误； C、二氧化碳不具有可燃性，故选项错误； D、氧气能支持燃烧，不具有可燃性，故选项错误。 故选：A。 2.同学们在学习水的电解后，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，如下图所示，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：氢气燃烧 (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，反应的符号表达式是 。 (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： a、氢气燃烧时参加化学反应的氢气和氧气体积比是 ； b、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) 2：1 6 【详解】（1）电解水时，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； 水通电生成氢气和氧气，反应的符号表通电达式是：； （2）图二实验中用排水法收集氧气，集气瓶内壁附着水，无法准确验证反应是否生成水，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2升氧气，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。 1、 电解水时的误差分析 1. 因氧气、氢气在水中的溶解度不同造成； 由于氧气的溶解度比氢气的稍大些，导致氧气、氢气的体积比小于1：2。 2. 因电极的氧化造成： 当使用金属电极进行实验时，由于氧气的化学性质比较活泼，所以有可能有一部分氧气在电极处与电极发生了反应，使氧气损耗了一部分；导致氧气、氢气的体积比小于1：2。 3. 因电极产生副反应等造成： 如用稀硫酸溶液作电解液，可能会有副反应发生；副反应生成的过氧化氢在酸性溶液中较稳定，不易放出氧气，从而使生成的氢气增多了，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；克服的办法是，在电解液中加入碱比加入酸的误差会小些，或者事先将电解液用氧气饱和，可以消除因溶解度不同而产生的误差，或者电极不能是金属或易与氧气、氢气反应等。 2、 电解水实验产生的气体体积比和质量比图像 1.电解水实验产生的氢气：氧气的体积比约为2 : 1； 2.电解水实验产生的氢气：氧气的质量比约为1 : 8。 实践应用 1.下列有关水电解实验的说法正确的是（ ） A．实验过程中漏斗内液面高度不变 B．该实验说明水是由氢气和氧气组成的 C．乙管产生的气体能燃烧，火焰为淡蓝色 D．甲、乙管中气体体积比大于2：1，可能与两种气体的溶解性有关 【答案】D 【解析】A. 水电解产生氢气和氧气，所以漏斗液面高度会变，故选项错误；B.水电解实验证明水是由氢元素和氧元素组成，不能实验证明水是由氢气和氧气组成的，故选项错误；C. 乙管内电极与电源的正极相连，产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，但不具有可燃性，故选项错误；D. 由于氧气与氢气的水溶性有差异，氧气是不易溶于水的，氢气是难溶于水，所以甲、乙管中气体体积比大于2:1，可能与两种气体的水溶性有关，故选项正确。故选：D。 2.在宏观、微观和符号之间建立联系是化学特有的思维方式。根据电解水的实验，回答下列问题。 (1)从宏观上观察：如图所示，试管a和b中产生气体的体积比约为 。 (2)b中产生的气体是 （填化学式），气体a是 （填名称），被誉为“最清洁的燃料”，a点燃前要 ；水中可加入氢氧化钠是为了： 。 (3)从微观上分析：下列说法正确的是 （填序号）。 A．水是由氢气和氧气构成的 B．水是由氢原子和氧原子构成的 C．每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的 (4)电解水的文字表达式为 。 【答案】(1)2∶1 (2) O2 氢气 验纯 增强水的导电性 (3)C (4)水氢气+氧气。 【详解】（1）电解水实验中产生的氢气多氧气少，所以a管中是氢气，b管中是氧气，且氢气和氧气的体积比为：2∶1。 （2）b中产生的气体少，是氧气，故填O2； a中产生的气体是氢气，故填氢气； 氢气不纯，点燃会发生爆炸，所以点燃该气体前要验纯； 该实验中要加入少量氢氧化钠，其目的是增强水的导电性。 （3）A、水是由氢元素和氧元素组成的，选项错误，不符合题意； B、水是由水分子构成的，选项错误，不符合题意； C、每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，选项正确，符合题意。 故选C。 （4）水电解生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：水氢气+氧气。 3.如图1为某同学进行电解水实验的装置图，试回答下列问题：    (1)图1中A端为电源的 （填“正”或“负”）极。 (2)在电解水实验中，将两极产生的气体的体积与时间的关系绘制成如图2所示的图像。由图2看出，a气体是 ，b气体是 。 (3)从微观上分析：下列说法正确的是 （填字母）。 A．水是由氢气和氧气组成的 B．水是由氢原子和氧原子构成的 C．每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的 (4)如果管C中气体的体积为10mL，则管D中气体的体积约为 。实验操作中，发现二者体积比偏小，造成体积比偏小的原因可能是 。 (5)实验中用 检验管C中气体，观察到的现象是 。 (6)写出水在通电条件下反应的文字表达式 ，反应前后没有改变的微粒是 （填写具体微粒符号）。反应前后改变的微粒是 （填写具体微粒名称）。该反应的基本类型是 。 【答案】(1)正 (2) 氢气 氧气 (3)C (4) 20mL 氧气的溶解性大于氢气 (5) 带火星的小木条 带火星的小木条复燃 (6) H、O 水分子 分解反应 【详解】（1）由电解水实验结论“正氧一、负氢二”可知，C试管收集的气体较少，是氧气，则电极所连接的A端为电源的正极； （2）在电解水实验中，将两极产生的气体的体积与时间的关系绘制成如图2所示的图像。由图2看出，a气体是氢气，b气体是氧气，判断依据为：氢气和氧气的体积比是2:1； （3）A、水是由氢元素和氧元素组成的，故选项说法错误； B、水是由水分子构成的，故选项说法错误； C、每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，故选项说法正确； 故选：C； （4）C试管收集的气体较少，是氧气，C、D两试管收集到的气体体积比约为1：2，则如果管C中气体的体积为10mL，则管D中气体的体积约为20mL，实验操作中，发现二者体积比偏小，造成体积比偏小的原因可能是：氧气的溶解性大于氢气； （5）C试管收集的气体较少，是氧气，实验中用带火星的小木条检验管C中气体，观察到的现象是：带火星的小木条复燃； （6）水在通电条件下生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：；反应前后没有改变的微粒是：H、O，反应前后改变的微粒是水分子；该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应。 考点一 电解水实验 【例1】下列关于水的电解实验（如图所示）的说法中正确的是（ ） A．该实验说明了水是由氢气和氧气组成的 B．该实验的目的是检验生成物的性质 C．试管a中的气体是氧气，试管b中的气体是氢气 D．该实验说明水由氢元素和氧元素组成 【答案】D 【解析】A、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，故选项说法错误。B、该实验的目的是测定水的组成，故选项说法错误。C、电解水时，与电源正极相连的试管内产生的气体体积少，与电源负极相连的试管内的气体体积多，且两者的体积之比大约是1：2，试管ab分别与电源的负极、正极相连，试管a中的气体是氢气，试管b中的气体是氧气，故选项说法错误。D、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，故选项说法正确。故选：D。 【例2】如图所示装置能快速测定水的组成，己知气球容积远大于Y形管容积，实验开始时Y形管和气球中均充满水。下列说法正确的是 A．电解水是一种净水的方法 B．Y形管右边生成的气体可以使带火星的木条复燃 C．该实验说明水由氢气和氧气组成 D．实验时可在水中加少量硫酸钠或氢氧化钠 【答案】D 【详解】A、电解水是在通电的条件下使水发生分解，不是净水方法，不符合题意； B、Y形管右端是负极，根据“正氧负氢”可得，右端生成的气体是氢气，不能使带火星木条复燃，不符合题意； C、电解水的实验结论是水是由氢、氧元素组成的，不符合题意； D、电解水时在水中加少量硫酸钠或氢氧化钠，可以增强导电性，符合题意； 故选D。 【变式1-1】水是生命之源，请回答下列问题：解题要点 : 如下图是电解水的实验装置，A为电源的 极(填“正”或“负”)，C、D两支试管中气体的体积比约为 ，质量比约为 ，由该实验可以得出水是由 组成的。电解水实验中在水中加入少许氢氧化钠溶液，其目的是 。 【答案】 负 2：1 1：8 氢氧两种元素 增强导电性 【详解】电解水时，正氧负氢，氢二氧一，由图看出，右边试管中气体少，是氧气，左边的试管中气体多，是氢气，则图中A端为电源的负极，C、D两支试管中气体的体积比约为2:1，氢气与氧气的质量比约为1:8，水通电生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，由该实验可以得出水是由氢氧两种元素组成的，电解水实验中在水中加入少许氢氧化钠溶液，其目的是增强导电性。 【变式2-1】如图是兴趣小组设计的电解水实验装置，下列有关说法错误的是 A．M、N两导管口处收集的气体体积比为1：2 B．将带火星的木条放在N导管口处，木条会复燃 C．M处收集的气体可以供给呼吸 D．在水中加入少量硫酸钠溶液，可增强水的导电性 【答案】B 【详解】A、由电解水实验结论“正氧负氢、氢二氧一”可知，与正极相连的M处产生的是氧气，与负极相连的N处产生的是氢气，氧气和氢气的体积比为1：2，说法正确； B、与负极相连的N处产生的是氢气，将带火星的木条放在产生氢气的N处，木条不会复燃，说法错误； C、M处收集的气体是氧气，可以供给呼吸，说法正确。 D、纯水几乎不导电，在水中加入少量硫酸钠溶液，增加水中可自由移动的离子，可增强水的导电性，说法正确。 故选B。 考点二 氢气的燃烧及其性质 【例3】下列关于由氢气的性质实验推导的说法中，不正确的是（　　） A．氢气难溶于水，如果要收集产生的氢气，可以用排水法收集 B．氢气燃烧时，火焰上罩的烧杯，内壁有水珠，说明氢气燃烧生成了水 C．将装有氢气的试管移近酒精灯火焰，松开拇指时听到“噗”的一声说明氢气较纯 D．点燃氢气前一定要检验纯度，但点燃其他气体时，并非都要验纯 【答案】D 【解析】A．氢气难溶于水，如果要收集产生的氢气，可以用排水法收集，故正确；B．氢气燃烧时，火焰上罩的烧杯，内壁有水珠，说明氢气燃烧生成了水，故正确；C．将装有氢气的试管移近酒精灯火焰，松开拇指时听到“噗”的一声说明氢气较纯，故正确；D．所有可燃性气体不纯时，点燃都有可能发生爆炸，所以点燃可燃性气体前，都要检验纯度，故错误。故选D。　　　　　　　 解题要点： 1.熟练掌握氢气的性质，利用氢气的特性推断其用途和收集方法； 2.注意氢气燃烧实验的现象，根据现象可推出氢气的相关性质。 3.氢气具有可燃性，在不纯的情况下容易爆炸，所以在做氢气燃烧的相关实验前应先对氢气验纯，确保氢气纯净再继续实验。 【变式3-1】有关如图所示实验的说法不正确的是 A．电解水时常加入少量稀硫酸以增强水的导电性 B．纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量 C．a管与b管收集的气体质量比为1：2 D．两个实验均可证明水的组成 【答案】C 【分析】电解水时，与电源负极相连的玻璃管内的气体体积多，是氢气；与电源正极相连的玻璃管内产生的气体体积少，是氧气；且两者的体积之比大约是2：1，可简记为：正氧负氢、氢二氧一；氢气燃烧生成水。 【详解】A、纯水几乎不导电，实验时向水中加入少量的稀硫酸可以增强水的导电性，故选项说法正确； B、纯净的氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量，故选项说法正确； C、正极（a管）和负极（b管）产生的气体的体积比（而不是质量比）为1﹕2，故选项说法错误 D、电解水生成氢气和氧气，氢气燃烧生成水，都说明水由氢元素和氧元素组成，故选项说法正确。 故选C。 考点三 水的组成及性质 【例4】下列关于水的说法不正确的是(　　) A．水是生命活动不可缺少的物质 B．常温下水是液态的 C．水是由氢气和氧气两种物质组成的 D．水既可以作为反应物也可以作为生成物 【答案】C 【解析】A、就人体的生理功能而言，体内发生的一切化学反应都是在介质水中进行的，因此水是生命活动不可缺少的物质，故A不符合题目条件。 B、 常温下水是液态的，正确，故B不符合题目条件。 C、水是有氢元素和氧元素组成，错误，故C符合题目条件。 D、酸和碱反应生成盐和水，水电解生成氢气和氧气，所以水即可以是反应物，也可以是生成物，故D不符合题目条件。 故选：C。 【变式4-1】水是生命之源，我们应该了解水，爱护水资源。下列说法错误的是（ ）解题要点： 1.由电解水和氢气的燃烧两个实验的结论分析可知水是由氢元素和氧元素组成的； 2.水在不同温度和压强下有不同的三种状态，在一定条件下可以互相转化。 A．不同状态的水在一定条件下可以互相转化 B．电解水生成氢气与氧气的质量比为1：8 C．电解水生成氢气和氧气说明水是由氢气、氧气组成 D．合理使用农药、化肥以减少水体污染 【答案】C 【解析】A、不同状态的水在一定条件下可以互相转化，故 A 正确； B、 电解水生成氢气与氧气的质量比为1：8，故B正确； C、 电解水生成氢气和氧气，说明水是由氢、氧元素组成的，故C错误； D、 合理使用农药、化肥以减少水体污染，故D正确。 故选：C。 基础达标 1．水是生命之源。下列有关水的说法正确的是 A．水变燃油可以实现 B．生活中常用煮沸的方法降低水的硬度 C．冰水共存物属于混合物 D．水电解时产生的氢气与氧气的质量比为2：1 【答案】B 【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，水中不含碳元素，不可能变成燃油，此选项错误； B、水中含有可溶性的钙、镁化合物，在加热的过程中可溶性钙、镁化合物变为沉淀，所以生活中可用煮沸的方法降低水的硬度，此选项正确； C、冰是固态的水，冰水共存物是由同种物质组成，属于纯净物，此选项错误； D、由电解水实验可知，水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，反应的化学方程式为；化学反应中物质的质量比等于相对分子质量乘以化学计量数的比，所以该反应中生成的氢气和氧气的质量比=（22）：32=1：8，此选项错误； 故选B。 2．下列是网民对保护湘江提出的一些看法，你认为合理的是 A．坚决杜绝使用农药和化肥 B．工业废水经过处理，达到标准之后再排放 C．生活污水任意排放不会造成水体污染 D．淡水资源取之不尽，用之不竭 【答案】B 【详解】A、坚决杜绝使用农药和化肥，这是不合理的，故说法错误； B、工业废水经过处理，达到标准后再排放，能防止水的污染，故说法正确； C、水体有自我净化的能力，但是生活污水的任意排放会造成水体污染，故说法错误； D、能被人类利用淡水资源十分紧缺，所以水不是取之不尽用之不竭的，我们要节约用水，故说法错误。 故选B。 3．下图是电解水实验的装置图，下列说法正确的是    A．往水中加入氢氧化钠或硫酸钠以增强导电性 B．用带火星的木条检验两管产生的气体 C．经检验a管产生的气体是氧气 D．通过实验证明了水分子由氢元素和氧元素组成 【答案】A 【详解】A、水是电的弱导体，实验时往往在水中加入少量的硫酸钠或氢氧化钠以增强水的导电性，选项正确； B、b管气体是氧气能使带火星的木条复燃，用带火星的小木条检验，a管内气体是氢气能燃烧，用燃着的小木条点燃，选项错误； C、a管内的气体能燃烧，产生淡蓝色火焰，是氢气，选项错误； D、该实验中，水在通电条件下生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，能证明水是由氢元素和氧元素组成的，元素是宏观概念，不用来描述微观粒子构成，选项错误。 故选A。 4．水是生命之源，下列有关水的说法正确的是 A．用废水浇灌农田以降低成本 B．使用含磷洗涤剂减少水体污染 C．爱护水资源主要从节约用水和防治水体污染两方面采取相应措施 D．地球上的水储量是丰富的，可供利用的淡水资源是无限的 【答案】C 【详解】A. 用废水浇灌农田，会造成土壤污染，且粮食中会有有害物质残留，所以不能用废水浇灌农田，此选项错误； B. 含有含磷洗涤剂的污水流入江河、湖海会产生水华现象，所以使用含磷洗涤剂可增加水体污染，此选项错误； C. 爱护水资源主要从节约用水和防治水体污染两方面采取相应措施，此选项正确； D. 淡水只约占地球水储量的2.53%，其中大部分还以冰雪等形式分布在两极、高山和永久冻土层中，难以被人类直接利用，所以可供利用的淡水资源是有限的，此选项错误。 故选C。 5.关于课本中用加入少量硫酸钠的水进行电解水实验，说法错误的是 A．硫酸钠可以增强水的导电性 B．该反应属于分解反应 C．正极产生的气体能燃烧 D．说明水由氢元素和氧元素组成 【答案】C 【详解】A、硫酸钠在水能离解出可自由移动的离子，水中可加入少量硫酸钠以增强水的导电性，，说法正确，不符合题意； B、水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，该反应是由一种物质生成两种物质的反应，属于分解反应，说法正确，不符合题意； C、在电解水实验中，“正氧负氢”，正极产生的是氧气，氧气具有助燃性，没有可燃性，不能燃烧，说法错误，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，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，说法正确，不符合题意； 故选C。 6.科学家通过水的生成和水的分解来认识水的组成。电解水的实验如下图所示。下列说法正确的是 A．a管与电源正极相连 B．b管中的气体能燃烧 C．c中液面实验过程中会下降 D．该实验可证明水是由氢、氧元素组成的 【答案】D 【详解】A、根据图示，电解水装置中a管生成的气体为氢气，b管生成的气体为氧气，a管与电源负极相连，说法错误； B、b管中的气体是氧气，氧气具有助燃性，本身不能燃烧，说法错误； C、a、b两管产生了气体，压强增大，导致c管的液面上升，说法错误； D、该实验电解水生成氢气和氧气，化学反应前后元素种类不变，证明水是由氢、氧元素组成的，说法正确； 故选：D。 7.如图是教材中两个实验，下列有关说法错误的是（　　） A．实验①点燃氢气之前要检验其纯度 B．实验②a、b两管上方生成气体的体积比约为2：1 C．两个实验中发生的反应都是分解反应 D．两个实验均可证明水的组成 【答案】C 【解析】A、氢气具有可燃性，与空气混合达到一定范围会发生爆炸，因此点燃氢气前要验纯，该项正确； B、电解水实验中负极产生的气体是氢气，正极产生的气体是氧气，负极与正极的气体体积比为2：1，根据图示可知a、b两管上方生成气体的体积比约为2：1，该项正确； C、实验①中氢气和氧气在点燃的条件下生成水，反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，该项错误； D、实验①中氢气和氧气在点燃的条件下生成水，实验②中水在通电的条件下生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，两实验可以证明水的元素组成，该项正确。 故选：C。 8.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、电解水时，与电源负极相连的玻璃管内的气体体积多，是氢气；与电源正极相连的玻璃管内产生的气体体积少，是氧气；且两者的体积之比大约是2：1，则M、N气体体积比为2：1，故选项说法错误。 B、N气体是氧气，N气体能支持燃烧，不具有可燃性，不能燃烧，故选项说法错误。 C、微观上氢气是由氢分子构成的，氢分子是由氢原子构成的，氧气是由氧分子构成的，氧分子是由氧原子构成的，电解水实验说明了水分子是由氢原子和氧原子构成的，水中不含氢分子和氧分子，故选项说法错误。 D、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，故选项说法正确。 故选：D。 9.江海大地河网密布，水资源丰富。下列有利于构建人水和谐新南通的是（　　） A．直接向河流中排放生活废水 B．及时清理河道垃圾 C．大量抽取地下水作工业用水 D．过度繁殖水生植物 【答案】B 【解析】A、生活废水中含有有害物质，直接向河水中排放会造成水体污染，不合题意； B、及时清理河道垃圾可以防止水体污染，符合题意； C、大量抽取地下水作工业用水会造成水资源的浪费，不合题意； D、过度繁殖水生植物会造成水体污染，不合题意。 故选：B。 10.水是重要的资源，下列有关电解水实验的说法正确的是（ ） A．负极收集到的气体能使带火星的木条复燃 B．该实验所得氢气和氧气的质量比约为2:1 C．该实验能证明水中含有氢气和氧气 D．该反应可将电能转化成化学能 【答案】D 【解析】A、负极收集到的气体是氢气，不具有助燃性，不能使带火星的木条复燃，不符合题意；B、该实验所得氢气和氧气的质量比约为（1×4）：32=1：8，不符合题意；C、水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，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，故该实验能证明水中含有氢元素和氧元素，不符合题意；D、该反应可将电能转化成化学能，符合题意。故选D。 11.用如图所示装置进行电解水实验，下列说法错误的是（　　） A．M、N两导管口处收集的气体体积之比约为1：2 B．水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性 C．将带火星的木条放在M导管口处，木条会复燃 D．将N处收集的气体靠近火焰，若发出很小的声音，说明气体不纯 【答案】D 【解析】A、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约为1：2，由图可知，M与电源正极相连收集到的气体是氧气，N与电源负极相连收集到的气体是氢气，则M、N两导管口处收集的气体体积之比约为1：2，故选项说法正确。 B、纯水的导电性很弱，水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性，故选项说法正确。 C、M导管口收集到的气体是氧气，氧气具有助燃性，将带火星的木条放在M导管口处，木条会复燃，故选项说法正确。 D、N导管口收集到的气体是氢气，将N处收集的气体靠近火焰，若发出很小的声音，说明气体较纯，故选项说法不正确。 故选：D。 12.18世纪末，人们就开始了对水的组成的研究。 (1)英国科学家普利斯特里把“易燃空气”(氢气)和空气混合后盛在干燥、洁净的玻璃瓶中，当用电火花点火时发出震耳的爆鸣声，且玻璃瓶内壁上出现了液滴。不久，卡文迪许用纯氧代替空气进行上述实验，确认所得液滴是水。基于卡文迪许实验，可得出的关于水的组成的结论是_______(填字母)。 A．水是由氢气和氧气组成的 B．水是由氢元素和氧元素组成的 C．水是由2个氢元素和1个氧元素构成的 (2)后来，科学家进一步利用电解水实验(如图甲所示)证明水的组成。 实验中得到氧气的试管是 (填“1”或“2”)，电解水过程中，发生变化的粒子名称是 。 (3)图乙是氢气验纯的方法，点燃前试管口朝下的原因是 。 【答案】(1)B (2) 2 水分子 (3)氢气的密度比空气小，防止氢气散逸 【详解】（1）A. 元素组成物质，水是由氢元素和氧元素组成的，此选项错误； B. 水是由氢元素和氧元素组成的，此选项正确； C. 元素没有数量的概念，分子由原子构成，一个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，此选项错误。 故选B。 （2）电解水时，正氧负氢，氢二氧一。所以实验中得到氧气的试管是2。发生化学变化时，分子分解为原子，原子再重新结合为新的分子，则电解水过程中，发生变化的粒子名称是水分子。 （3）图乙是氢气验纯的方法，点燃前试管口朝下的原因是氢气的密度比空气小，防止氢气散逸。 综合应用 13.实验小组同学利用下图装置进行电解水实验，观察到正、负极产生气体体积比小于理论值1：2。实验研究了影响气体体积比的因素，结果见下表。下列说法错误的是 序号 电极材料 溶解在水中的物质 研究结果 ① 铂丝 NaOH ② 铂丝 ③ 石墨 ④ 石墨 NaOH ⑤ 铂丝 NaOH、、（气体达饱和） A．正极产生的气体是 B．对比①④或②③，说明石墨电极可能不利于的获取 C．正、负极气体体积比小于1：2可能与和在水中的溶解性有关 D．电极材料相同时，使用NaOH溶液的实验效果均优于溶液 【答案】D 【详解】A、电解水实验中，正极产生的是，负极产生的是，该选项说法正确； B、对比①④或②③，其他条件相同时，使用铂丝电极比使用石墨电极，正、负极产生的气体体积比大，说明石墨电极可能不利于的获取，该选项说法正确； C、难溶于水，不易溶于水，正极产生的是，负极产生的是，正、负极气体体积比小于1：2可能与和在水中的溶解性有关，该选项说法正确； D、分析表格中③④可知，某一时间段内，使用溶液的实验效果优于NaOH溶液，该选项说法错误； 故选D。 14.图1是电解水的装置，图2是甲、乙试管中收集到的气体体积与时间的关系图。若甲试管中生成气体N，下列说法不正确的是 A．a应接电源正极 B．气体M能使带火星的木条复燃 C．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的 D．8min时产生的H2和O2的体积比是2:1 【答案】B 【详解】A、由电解水实验结论"正氧一、负氢二"可知，甲中的气体体积较小，连接的是电源的正极，故选项说法正确； B、M气体的体积较大，是氢气，氢气没有助燃性，不能使带火星的木条复燃，故选项说法错误； C、水在通电条件下生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的，故选项说法正确； D、由图2可知，8s时产生的H2和O2的体积比是10mL：5mL＝2：1，故选项说法正确； 故选：B。 15．电解水实验中产生气体的体积与反应时间的关系如图所示。下列分析正确的是 A．与电源负极相连的电极上产生的气体是N B．检验气体M、N可证明水的组成 C．气体M、N的质量比为1：2 D．通电后气体产生的速率相同 【答案】B 【详解】A.电解水时，与电源负极相连的电极上产生的气体体积多为氢气，由图示可知应为M，故不符合题意； B. 检验两种气体，就可以知道水的元素组成，因为这两种气体是由水电解而成，在化学反应中，各元素的种类保持不变，故符合题意； C.气体M、N的质量比即氢气和氧气的质量比为1：8，体积比约为2：1，故不符合题意； D. 通电后，由于在相等的时间内产生的气体的体积不同，所以产生气体的速率不相同，故不符合题意。 故选：B。 16．同学们在完成“电解水实验”时，发现该反应速率较慢，且产物氢气与氧气的体积比很难达到理论值。为探究电解水时所需NaOH溶液的最佳浓度，在图1所示装置中分别注入质量分数为10%、12%、14%、16%、18%、20%的NaOH溶液，在9V电压下电解3min，产生氢气和氧气的体积如图2所示。下列说法不正确的是 A．管a应与电源的负极相连 B．管b中产生的气体不可做燃料 C．电解质量分数为20%的NaOH溶液所产生的氢气、氧气体积比最接近理论值 D．该实验能推出的结论是水由氢元素与氧元素组成 【答案】C 【详解】A、电解水时，根据“正氧负氢、氧一氢二”，管a产生的气体较多，为氢气，则管a与电源的负极相连，故选项说法正确； B、管b产生的气体较少，为氧气，氧气具有助燃性，可做助燃剂，氧气不具有可燃性，不可做燃料，故选项说法正确； C、由图可知，电解质量分数分别为10%、12%、14%、16%、18%、20%的NaOH溶液时，产生的氢气、氧气体积比分别为：5÷2.1≈2.38、6.2÷3.2≈1.94、7.5÷3.7≈2.03、8.2÷4.3≈1.91、9.3÷5.2≈1.79、8.8÷5.1≈1.73，电解水时，产生氢气和氧气体积比理论值为2，所以最接近理论值的是电解质量分数为14%的NaOH溶液，故选项说法不正确； 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，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，则该实验能推出的结论是水由氢元素与氧元素组成，故选项说法正确。 故选：C。 17． 阅读短文，回答问题 火箭的燃料多种多样，其中液氢燃料是最清洁的火箭燃料，燃烧产物是水。也是未来火箭燃料的发展趋势之一。液氢由气态氢气加压降温制成，氢气在通常状况下，是一种无色无味、难溶于水、在相同条件下密度最小的气体。它在空气中能安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰。工业上常用电解水的方法制取氢气，水在通电的条件下生成氢气和氧气。氢气由于制取原料(以水为原料制取)丰富、燃烧产物是水(无污染) 、燃烧放出热量多等优点，因此被人们所推崇。 (1)氢气的物理性质 只答一条即可)。 (2)若在实验室制取氢气，可以采用排水法收集，其原因是 。 (3)氢气燃烧反应的文字表达式 。 (4)液氢作为火箭燃料的优点，有 (写一条)。 (5)如图是实验室电解水的装置图，与电源正极相连的试管中产生的气体是 ，该实验证明水是由 组成。 【答案】(1)难溶于水（合理即可） (2)氢气难溶于水 (3) (4)燃烧放出热量多（合理即可） (5) 氧气 氢元素和氧元素 【详解】（1）氢气在通常状况下，是一种无色无味、难溶于水、在相同条件下密度最小的气体，这些均不需要通过化学变化就能表现出来，属于氢气的物理性质，故填：难溶于水（合理即可）； （2）由于氢气难溶于水，若在实验室制取氢气，可以采用排水法收集，故填：氢气难溶于水； （3）氢气燃烧生成水，反应的文字表达式为：，故填：； （4）液氢作为火箭燃料的优点：氢气可以通过电解水制取，制取原料丰富；氢气燃烧产物只有水，不污染环境；氢气燃烧放出热量多，故填：燃烧放出热量多（合理即可）； （5）由电解水实验结论“正氧负氢，氢二氧一”可知，与电源正极相连的试管中产生的气体是氧气；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，则该实验证明水是由氢元素和氧元素组成的，故填：氧气；氢元素和氧元素。 18．做氢气验纯实验。甲同学用小试管收集氢气并管口向下移近酒精灯火焰，结果听到尖锐的爆鸣声，他未经任何操作便马上用同一只试管去收集氢气，准备再一次验纯；乙同学将收集了氢气的试管管口向上移近酒精灯火焰，没有听到爆鸣声，他判决氢气已纯。两位同学的操作是否正确： ，为什么？ 。 【答案】 不正确 甲同学应该更换一支试管进行收集，再一次验纯，用同一支试管收集氢气，验纯可能发生爆炸，乙同学操作氢气可能飘进空气，或氢气含量少，或没有收集到氢气 【详解】氢气密度比空气小，具有可燃性，不纯点燃会发生爆炸，甲同学用小试管收集氢气并管口向下移近酒精灯火焰，结果听到尖锐的爆鸣声，他未经任何操作便马上用同一只试管去收集氢气，用同一支试管收集的氢气可能不纯，验纯可能发生爆炸，乙同学将收集了氢气的试管管口向上移近酒精灯火焰，氢气可能飘进空气，或收集的氢气含量少，或没有收集到氢气，故两位同学的操作不正确，原因：甲同学应该更换一支试管进行收集，再一次验纯，用同一支试管收集氢气，验纯可能发生爆炸，乙同学操作氢气可能飘进空气，或氢气含量少，或没有收集到氢气。 拓展培优 19．化学实验能提升科学素养。“追梦”学习小组走进实验室，进行实验探究。请回答下列问题。 主题一：探究“水在直流电作用下的变化”实验，如图实验一所示。        实验一 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 管中产生的气体是 ，用 检验，若 a 管中得到 5mL 气体， 则 b 管中气体体积约为 mL。 (2)写出电解水的符号表达式： 。电解水的过程中， 能主要转化为 能。 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。记录数据如下表格（保持其它条件不变，每次实验收集 10mL 氧气）。 电压/浓度/时间 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 (3)该实验的目的是 。 (4)分析上表数据可得出的结论是 （写一条即可）。 【答案】(1) 氧气/O2 带火星的木条 10 (2) H2OH2+O2 电 化学 (3)探究电压和氢氧化钠浓度对电解水速率的影响； (4)电压一定时，氢氧化钠浓度越大，电解速率越快。 【详解】（1）①电解水的过程中，电源正极产生的气体是氧气，负极产生的气体是氢气； ②氧气具有助燃性，所以用带火星的木条检验氧气； ③电解水的过程中，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，若 a 管中得到 5mL 气体， 则 b 管中气体体积约为10mL； （2）①水通电分解生成氢气和氧气，符号表达式为：H2OH2+O2； ②在电解水的过程中，电能主要转化为化学能； （3）该实验探究了两种氢氧化钠浓度及3个电压对电解水速率的影响，故答案为：探究电压和氢氧化钠浓度对电解水速率的影响； （4）当氢氧化钠浓度一定时，电压越大，收集10m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10mI氧气的时间越短，说明电解速率越快，故答案为：电压一定时，氢氧化钠浓度越大，电解速率越快。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$