课题3 水的组成（7大题型专项训练） 化学沪科版五四学制2024八年级全一册

专题4 水的性质与组成 课题3 水的组成 题型01 通过分解水研究其组成 题型02 通过合成水研究其组成 题型03 氢气的性质 题型04 化合反应、分解反应 题型05 电解水实验的微观分析 题型06 电解水实验的图像分析 题型07 水电解实验的进一步探究 题型01 通过分解水研究其组成 1.‌实验步骤与现象‌ ‌装置准备‌： 电解器内注满含电解质的水溶液，确保玻璃管无气泡且液面等高。 接通直流电源（通常16V），观察电极气泡产生。 ‌气体生成‌： ‌负极（阴极）‌：产生氢气，气体体积约为正极的‌2倍。 ‌正极（阳极）‌：产生氧气，气体体积较小。 ‌气体检验‌： 氢气检验：燃着的木条靠近负极出口，气体燃烧并发出‌淡蓝色火焰。 氧气检验：带火星木条伸入正极出口，木条‌复燃。 2.‌实验结论‌ ‌物质组成‌：证明水由‌氢元素和氧元素‌组成。 水通电分解为氢气和氧气，化学方程式：2H2O 2H2↑＋O2↑ 【典例1】（2025·重庆·中考真题）“水的组成及变化的探究”为学生必做实验。下列对该实验的说法不正确的是 A．正极产生的气体能燃烧 B．氢气点燃前必须验纯 C．该实验证明水由氢元素和氧元素组成 D．正极与负极产生气体的体积比为 【答案】A 【详解】A. 正极产生的气体是氧气，氧气支持燃烧但不能燃烧，错误。 B. 氢气可燃，点燃前需验纯以防爆炸，正确。 C. 电解水生成H₂和O₂，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，可证明水含氢、氧元素，正确。 D. 在电解水实验中，“正氧负氢”，正极（O₂）与负极（H₂）体积比为1:2，正确。 故选A。 【变式1-1】（2025·河南周口·二模）如图是电解水的装置示意图。下列说法正确的是 A．a端是电源的正极 B．d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1：2 【答案】C 【详解】A、电解水正极产生氧气，负极产生氢气，a端产生的气体是用向下排空气法收集的，是氢气，所以a端是电源的负极，故错误； B、结合分析A可知，d试管收集的气体是氧气，氧气具有助燃性，不具有可燃性，故错误； C、水是电的弱导体，电解水时，在水中加入少量的氢氧化钠可以增强导电性，故正确； D、c中收集的是氢气，d中收集的是氧气，氢气和氧气的体积比为1:2，不是质量比，故错误。 故选D。 【变式1-2】（2025·福建厦门·模拟预测）小海同学利用家中常见物品组装电解水装置（如图，夹持仪器已略去），下列说法错误的是 A．水中加入适量以增强导电性 B．若a管生成5mL气体，则理论上b管生成10mL气体 C．用带火星的木条检验b管生成的气体 D．该实验可证明水不是由单一元素组成的 【答案】C 【详解】A、水的导电性较弱，加入适量Na2SO4​，Na2SO4​在水中解离出钠离子和硫酸根离子，可增强水的导电性，该选项正确； B、电解水时，与电源正极相连的试管（a 管）产生氧气，与电源负极相连的试管（b 管）产生氢气，氢气和氧气的体积比约为2∶1。若 a 管生成5mL氧气，根据体积比，理论上 b 管生成氢气的体积为10mL，该选项正确； C、b 管生成的气体是氢气，氢气具有可燃性，不具有助燃性，不能用带火星的木条检验，应用燃着的木条检验，该选项错误； 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，根据化学反应前后元素种类不变，可证明水是由氢、氧两种元素组成，不是由单一元素组成，该选项正确。 故选C。 【变式1-3】（2025·湖南长沙·二模）探究水的组成实验中，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硫酸钠或氢氧化钠，可增强水的导电性 B．a管与b管收集的气体质量比为 C．纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量 D．两个实验均可证明水的组成 【答案】B 【详解】A、电解水时常加入少量硫酸钠或氢氧化钠可增强水的导电性，此选项正确； B、由电解水实验可知，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氧气与氢气的体积比为1:2，由图可知a管与电源的正极相连，b管与电源的负极相连，所以a管与b 管收集的气体体积比为1:2，根据可知，生成氧气和氢气的质量比32:4=8:1，此选项错误； C、氢气具有可燃性，纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量，此选项正确； D、水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，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的种类不变，说明水是由氢、氧元素组成的，所以两个实验均可证明水的组成，此选项正确。 故选B。 题型02 通过合成水研究其组成 1.普里斯特利关于水的研究实验 普里斯特利将“易燃空气”（后证实为氢气）与空气混合后盛入干燥、洁净的玻璃瓶中，用电火花点火时，发出震耳的爆鸣声，同时玻璃瓶内壁出现液滴。 该实验首次证实了水可由气体合成，但普里斯特利受当时错误观念影响，误认为水是两种气体中固有的物质，未能正确解释水的组成。 2.卡文迪什关于水的组成实验 卡文迪什通过在密闭容器中将氢气和氧气点燃，观察到生成的小液滴，确认为水；使用的氢气由锌粒和酸反应产生，称为“易燃空气”，并按约2份体积氢气与1份体积氧气混合反应。 ‌实验意义与局限‌：卡文迪什确认了水的生成，但未认识到水是化合物，仍受元素理论影响；实验的间接贡献包括后续科学家推断了水由氢元素和氧元素构成，推动了水的电解研究。 3.通过该实验，可以推断水的组成：水由氢元素和氧元素构成，因为反应物氢气和氧气提供了这两种元素。实验强调氢气必须纯净（通过验纯），否则可能发生爆炸。 ‌化学方程式‌：2H2＋O2 2H2O（分子个数比2:1:2）‌ ‌现象‌：淡蓝色火焰和水珠生成‌ ‌组成意义‌：验证水由氢元素和氧元素组成。 【典例1】（2025·陕西宝鸡·模拟预测）在探究水的组成时，实验小组做了如图所示的实验。下列说法错误的是 A．实验1中点燃氢气前要验纯 B．实验2甲、乙两管中气体的质量比约为1:8 C．实验2中能量由化学能转化为电能 D．实验证明水由氢元素和氧元素组成 【答案】C 【详解】A、氢气是可燃性气体，与空气混合达到一定比例时，遇明火可能会发生爆炸，所以实验 1 中点燃氢气前要验纯，选项说法正确，不符合题意； B、实验 2 是电解水实验，甲管与电源负极相连，产生的是氢气，乙管与电源正极相连，产生的是氧气，根据电解水的化学方程式可知，氢气和氧气的质量比=（1×2×2）：（16×2）=1:8，选项说法正确，不符合题意； C、实验 2 电解水是将电能转化为化学能，而不是化学能转化为电能，选项说法错误，符合题意； D、氢气在氧气中燃烧生成水，电解水生成氢气和氧气，氧气是由氧元素组成，氢气是由氢元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，这两个实验都证明水由氢元素和氧元素组成，选项说法正确，不符合题意。 故选C。 【变式1-1】（2025·湖南长沙·模拟预测）化学兴趣小组的同学在实验室开展了有关水的组成及其变化的实验探究（如下图），请回答下列问题。 (1)实验一中，在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，然后在火焰上方罩一个干燥的烧杯，过一会儿，可观察到烧杯内壁出现 。 (2)实验二中，可观察到玻璃管a、b内生成气体的体积比约为 ；将燃着的木条放在b玻璃管尖嘴口，观察到木条燃烧更旺盛，由此可说明b玻璃管中产生的气体为 （填化学式）。 (3)可以证明水由氢元素和氧元素组成的实验是________（填字母）。 A．氢气在氧气中燃烧生成水 B．水的电解 【答案】(1)水雾/水珠 (2) 2:1 O2 (3)AB 【详解】（1）氢气在空气中燃烧生成水，所以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烧杯，过一会儿，可观察到烧杯内壁出现水雾（或水珠）； （2）电解水时，与电源负极相连的玻璃管（a 管）产生氢气，与电源正极相连的玻璃管（b 管）产生氧气，氢气和氧气的体积比约为2:1；氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺盛，所以 b 玻璃管中产生的气体为O2； （3）A、氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，氢气在氧气中燃烧生成水，说明水是由氢元素和氧元素组成的，符合题意； B、水通电分解生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，依据质量守恒定律，可证明水是由氢元素和氧元素组成的，符合题意。 故选AB。 【变式1-2】（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·开学考试）氢气是最理想的清洁燃料。亚冬会火炬燃料就是氢气，它使火炬在燃烧时不仅环保，还能展现出独特的视觉效果。回答下列问题。 （一）依据其燃烧的微观模拟图，回答问题。 (1)在C图中补充的相关粒子是______。 A． B． (2)从图A到图C的过程中发生改变的粒子是 （填符号） (3)此变化的微观实质是：在一定条件下，氢分子分解成氢原子，氧分子分解成氧原子，每2个氢原子和1个氧原子构成 。 （二）氢气可由电解水制取，如图回答下列问题： (4)该实验中，与电源负极相连的a管内产生的气体为 ；a管与b管所产生气体的体积比约为 。 (5)写出此反应的符号表达式 ； (6)自然界的水经过净化被人们所利用，其中A池为 池，B池中加入的物质是 。 【答案】(1)A (2) (3)1个水分子 (4) 氢气 (5) (6) 过滤 活性炭 【详解】（1）由质量守恒化学反应前后原子的种类和数目不变可知，反应有的2个氧原子、4个氢原子，反应后还差2个氢原子和1个氧原子，即1个水分子，故选A。 （2）化学变化的实质中分子的破裂，原子的重新组合，故从图A到图C的过程中发生改变的粒子是氢分子和氧分子，即：。 （3）每2个氢原子和1个氧原子构成1个水分子。 （4）电解水实验中正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，其体积比约为1：2，故由图可知，a管内产生的气体为氢气，b管内产生是氧气，a管与b管所产生气体的体积比约为。 （5）水在通电的条件下分解生成氢气和氧气，反应的符号表达式为。 （6）自然界的水经过沉淀、过滤、吸附、投药消毒等净化操作被人们所利用，故图中A池为过滤池，B池是吸附池，其中活性炭有吸附性，能吸附水中的色素和异味，故B池中加入的物质是活性炭。 【变式1-3】（2025·河南商丘·一模）从不同角度研究物质是化学中常用的研究思路。如图是探究水的组成的两个实验。 (1)合成法。实验1观察到火焰呈淡蓝色，集气瓶内壁有水珠生成，利用了氢气的 性。 (2)分解法。写出实验2中发生反应的化学方程武 。 (3)上述实验的结论：水是由 组成的。 【答案】(1)可燃 (2) (3)氢元素和氧元素 【详解】（1）氢气在氧气中燃烧生成水，因此实验1观察到火焰呈淡蓝色，集气瓶内壁有水珠生成，是利用了氢气的可燃性； （2）实验2水在通电条件下分解生成氢气和氧气，化学方程式为； （3）实验1氢气在氧气中燃烧生成水，实验2水在通电条件下分解生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，由此可得出结论：水是由氢元素和氧元素组成的。 题型03 氢气的性质 1.物理性质：无色、无味、无臭的气体；密度极小，是所有气体中最轻的（比空气轻）；难溶于水；沸点极低。‌ 2.化学性质：氢气能在空气中燃烧生成水，并放出大量热，火焰呈淡蓝色；但必须验纯，因为不纯的氢气点燃时易发生爆炸。 3.氢气验纯（关键步骤）‌ ‌操作流程‌：用向下排空气法收集氢气，用拇指堵住试管口靠近火焰，移开拇指点火。 ‌纯净标志‌：微弱“噗”声（无声或尖锐爆鸣声均不合格）。 ‌未验纯的风险‌：不纯氢气遇明火会爆炸（氢气浓度达4%~75%时爆炸极限）。‌ 作为清洁能源，氢气在燃料电池等领域有广泛应用。 【典例1】（24-25八年级下·上海青浦·期末）用水的化合实验可以证明水的组成（如图所示）。 (1)氢气燃烧的化学方程式是 。 (2)实验中可以观察到的现象是 。 (3)从实验设计的严谨性出发，若要证明水的元素组成，应使氢气在________中燃烧。 A．空气 B．氧气 【答案】(1) (2)烧杯内壁有水雾出现 (3)B 【详解】（1）氢气在氧气中燃烧生成水，其化学方程式为； （2）氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量的热，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，会观察到烧杯内壁有水雾出现 ； （3）从实验设计的严谨性出发，若要证明水的元素组成，应使氢气在氧气中燃烧。因为空气中除氧气外还含有氮气等其他气体，若氢气在空气中燃烧，生成的水可能会被误认为是氢气与空气中其他成分反应产生的，干扰对水组成的判断。而氢气在纯净的氧气中燃烧，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，生成了水，就可以证明水是由氢元素和氧元素组成的 。 故选B。 【变式1-1】（24-25九年级上·广东湛江·期中） Ⅱ．模拟氢氧焰实验：按如图所示装置进行实验 (6)关闭K，通入氢气，点燃。为保证安全，点燃氢气之前应先 。将铁丝网放在火焰上灼烧，铁丝网只发红，不熔断。 (7)继而打开K，通入氧气，火焰更明亮，铁丝熔断，该现象说明燃烧的剧烈程度与 有关。 【答案】 (6)验纯 (7)氧气的浓度 【详解】 （6）氢气是可燃性气体，混有一定量空气或氧气时点燃可能发生爆炸，所以点燃前要检验氢气纯度（验纯），防止爆炸。 （7）关闭 K 时只有氢气燃烧，打开 K 通入氧气后，氧气浓度增大，火焰更明亮、铁丝熔断，说明燃烧剧烈程度与氧气的浓度有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈。 【变式1-2】（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）下列实验操作错误的是 A．检验氢气的纯度 B．氧气的验满 C．液体的加热 D．洗涤试管 【答案】B 【详解】A、收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，管口向下靠近酒精灯火焰，松开拇指，发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯，声音很小表示氢气较纯，图示操作正确，不符合题意； B、氧气的验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明氧气已收集满，图示操作错误，符合题意； C、给试管中的液体加热时，应用酒精灯外焰加热，试管内液体体积不能超过试管容积的三分之一，试管夹夹在试管中上方，试管微微倾斜与水平桌面约成角，图示操作正确，不符合题意； D、洗涤试管时，先倒净试管内废液，再注入部分水，左右振荡，然后倒掉，连续洗几次，图中操作正确，不符合题意。 故选：B。 【变式1-3】（2025·安徽合肥·一模）下列有关氢气的说法中，错误的是 A．氢气在空气中燃烧，产生黄色火焰 B．氢气燃烧热值高，对环境无污染 C．氢气燃烧过程中伴随着能量变化 D．氢气在氧气中燃烧生成水，可证明水的组成 【答案】A 【解析】A、氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，而不是黄色火焰，说法错误，符合题意； B、氢气燃烧生成水，热值高，产物是水对环境无污染，是一种理想的清洁能源，说法正确，不符合题意； C、氢气燃烧时会释放出大量的热，即伴随着能量变化，化学能转化为热能，说法正确，不符合题意； D、氢气在氧气中燃烧生成水，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，生成水，可证明水是由氢元素和氧元素组成的，说法正确，不符合题意。 故选A。 题型04 化合反应、分解反应 1.化合反应 ‌定义：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应，特征为"多变一"。示例：4P＋5O2 2P2O5　 ‌特点：反应物≥2种，生成物仅1种 多数释放热量（如碳燃烧取暖）‌ 2.分解反应 ‌定义：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，特征为"一变多"。示例：2H2O2 2H2O＋O2↑ ‌特点：反应物仅1种，生成物≥2种 ‌多数吸热‌，但双氧水分解是放热反应（试管明显发热） 3.核心对比 ‌类型‌ 反应物数量 生成物数量 能量变化特征 化合反应 ≥2 1 多为放热 分解反应 1 ≥2 多为吸热 两种反应是化学基本反应类型，本质对立：‌"多变一"（化合） vs "一变多"（分解） 【典例1】（24-25八年级下·山东德州·期中）下列反应既不是是化合反应，又不是分解反应的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】化合反应由两种或两种以上物质生成一种物质；分解反应由一种物质生成两种或两种以上其他物质。 A、，是两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，该选项错误； B、 ，是两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，该选项错误； C、，反应物是两种，生成物也是两种，既不属于化合反应，也不属于分解反应 ，该选项正确； D、，是一种物质反应生成两种物质，属于分解反应，该选项错误。 故选C。 【变式1-1】（24-25八年级下·上海浦东新·期中）下列属于分解反应的是 A．碳+氧气二氧化碳 B．碳酸钙+盐酸氯化钙+二氧化碳+水 C．二氧化碳+水碳酸 D．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 【答案】D 【详解】A、反应物是碳和氧气，共两种物质；生成物是二氧化碳，只有一种物质，这属于“多变一”的化合反应，不是分解反应，故选项错误； B、反应物是碳酸钙和盐酸，共两种物质；生成物是氯化钙、二氧化碳和水，共三种物质，不符合“一变多”的特征，不属于分解反应，故选项错误； C、反应物是二氧化碳和水，共两种物质；生成物是碳酸，只有一种物质，该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应，故选项错误； D、反应物只有高锰酸钾（一种化合物）；生成物是锰酸钾（化合物）、二氧化锰（化合物）和氧气（单质），共三种物质，该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应，故选项正确。 故选：D。 【变式1-2】下列有关氧化反应、化合反应和分解反应的说法，不正确的是 A．物质与氧气发生的反应属于氧化反应 B．一个反应如果是分解反应，就不可能同时是化合反应 C．化合反应不一定是氧化反应，氧化反应不一定是化合反应 D．生成两种或两种以上物质的反应一定是分解反应 【答案】D 【详解】 A、物质与氧气发生的反应属于氧化反应，选项正确； B、分解反应为一种反应物分解生成两种或两种以上物质的反应，化合反应为两种或两种以上物质反应生成一种物质的反应，一个反应如果是分解反应，就不可能同时是化合反应，选项正确； C、化合反应不一定是氧化反应，氧化反应不一定是化合反应。如氧化钙与水生成氢氧化钙（化合反应，非氧化反应）。酒精燃烧生成二氧化碳和水（氧化反应，但生成物多，非化合反应）。选项正确； D、生成两种或两种以上物质的反应不一定是分解反应，如酒精燃烧生成二氧化碳和水，选项错误； 故选D。 【变式1-3】用“”“ ”、“”分别表示不同类别的原子，则下列图示可以表示分解反应的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A、该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物”的反应，不属于分解反应，不符合题意； B、该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，不符合题意； C、该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，符合题意； D、该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，不符合题意。 故选C。 题型05 电解水实验的微观分析 电解水实验的微观本质是水分子在电流作用下分解为氢原子和氧原子，原子重新组合形成新分子的过程。 1.‌微观过程解析‌ 通电时，水分子分解为氢原子（H）和氧原子（O）。每个水分子分解为 ‌2个氢原子‌ 和 ‌1个氧原子。 2.‌原子的重组‌ 氢原子两两结合形成氢分子，聚集为氢气；氧原子两两结合形成氧分子，聚集为氧气。 ‌本质变化‌：水分子被破坏，生成氢分子和氧分子，属于‌化学变化‌（分解反应）。 3.‌实验现象与微观解释‌ ‌气体体积比（理论1:2）‌ 理论上，每生成1个氧分子需2个水分子，同时生成2个氢分子，故氢气与氧气体积比为2:1（或分子数比2:1）。实际因‌氧气更易溶于水‌且‌部分氧气与电极反应‌，测得体积比常小于1:2。 4.‌产物验证的微观依据‌ 氢气（负极）：由氢分子构成，可燃性是化学性质；氧气（正极）：由氧分子构成，助燃性是化学性质。 两者性质差异源于‌分子结构不同‌，与水分子的性质截然不同。 5.‌关键结论‌ ‌水的组成‌：实验证明水由氢、氧元素组成。 ‌化学变化的本质‌：分子分裂为原子，原子重新组合成新分子。 【典例1】（24-25八年级下·上海崇明·期中）拉瓦锡将水蒸气通过高温铁管，分解出氢气，并证明水的组成。瓦特和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。尼科尔森与卡莱尔首次通过电解水分解出氢气和氧气。 科学家经历了不懈的努力证明水的组成。回答下列问题。 (1)氢气燃烧时的火焰呈 ，反应的文字表达式为 。 (2)水的沸腾和电解水有本质的不同。在下表“变化后”的方框内画出正确的微粒种类和数目，利用图示将这种区别呈现出来“〇”为氧原子，“●”为氢原子。 宏观变化 水的沸腾实验 电解水实验 微观图示 管A 管B 总结：从微观角度解释“水的蒸发”和“水的电解”两个变化的区别 。电解水属于 （填“化合反应”或“分解反应”）。 (3)下图是人类探索物质组成的一般思路，通过微观和宏观，你发现化学反应前后不变的是 （填序号）。 A．分子种类 B．原子种类 C．元素种类 D．原子个数 【答案】(1) 淡蓝色 (2) 是否有新分子生成 分解反应 (3)BCD 【详解】（1）氢气燃烧时的火焰呈淡蓝色，氢气和氧气点燃生成水，反应的文字表达式为； （2）水沸腾时，只是由液态变成了气态，从微观粒子角度看，水分子本身没有改变，只是分子间的间隔变大，则变化后的图示为； 电解水时生成氢气和氧气，由图可知，管A与正极相连，产生氧气，管B与负极相连，产生氢气，氧气和氢气的体积比为1：2，从微观粒子角度看，2个水分子分裂成2个氧原子和4个氢原子，2个氧原子构成1个氧分子，而4个氢原子构成2个氢分子，则管A处的图示为，管B处的图示为； 从微观角度解释“水的蒸发（没有新分子生成）”和“水的电解（有新分子生成）”两个变化的区别为是否有新分子生成； 电解水生成氢气和氧气，该反应是一种物质生成两种物质，属于分解反应； （3）A、化学反应的实质是分子破裂成原子，原子重新组合成新分子。在这个过程中，分子种类发生了改变，故错误； B、原子是化学变化中的最小粒子，化学反应前后原子种类不变，故正确； C、根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类也不变 ，故正确； D、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的数目不变，故正确； 故选BCD。 【变式1-1】下列物质微粒的示意图中“”和“”分别表示氢原子和氧原子，则下列图示能表示保持水化学性质的微粒的示意图为 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】分子是保持物质化学性质的最小微粒，水是由水分子构成的物质，表示保持水化学性质的微粒是水分子，每个水分子由1个氧原子和2个氢原子构成。 故选C。 【变式1-2】（双选）电解水的过程中，水分子分解的微观示意图如图所示。下列说法不正确的是    A．在化学变化中，分子可以分成原子 B．原子是化学变化中的最小粒子 C．在这个变化中，原子的种类发生改变 D．物质只能由分子构成，不能由原子构成 【答案】CD 【分析】由水分子分解的微观示意图可知：化学反应的实质是分子先分裂成原子，原子再重新组合成新分子。 【详解】A、由图可知，在化学变化中，分子可分为原子，原子可重新组合为新的分子，说法正确； B、在化学变化中，分子可以再分，原子不能再分，故原子是化学变化中的最小粒子，说法正确； C、根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目都不变，说法错误； D、分子、原子、离子都是构成物质的微粒，如水由水分子构成，铁由铁原子构成，氯化钠由氯离子和钠离子构成，说法错误。 故选CD。 【变式1-3】（2025·湖南张家界·三模）小诺同学设计了图1所示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)电解水过程有如图2所示步骤的模拟过程（图中的●表示氧原子，○表示氢原子），则表示电解水过程的顺序是 （填标号）。 (4)由电解水实验得出结论：水是由 组成的。 【答案】(1)增强导电性 (2)木条燃烧更旺 (3)ADBC (4)氢元素和氧元素 【详解】（1）电解时，向水中加入氢氧化钠的目的是增强导电性。 （2）乙玻璃管连接电源正极，乙玻璃管中电解产生的是氧气，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）电解水的微观过程为水分子分裂成氢原子和氧原子，每2个氢原子结合为1个氢分子，每2个氧原子结合为1个氧分子，则正确顺序是ADBC。 （4）电解水产生了氢气和氧气，可得出结论：水是由氢元素和氧元素组成的。 题型06 水电解实验的图像分析 图像题突破要点： ‌体积比‌ → 认准 ‌“大氢小氧，负氢正氧”‌ ‌检验操作‌ → 氢气看燃烧，氧气看复燃 ‌比值异常‌ → 优先答 ‌“氧气溶解性＞氢气”‌ ‌计算质量比‌ → 牢记 ‌H₂：O₂=1:8‌ 口诀快速解题：‌“负氢正氧，氢二氧一”‌ 【典例1】（24-25九年级上·河南洛阳·期中）根据图示实验，回答下列问题。 (1)请写出检验图1中b管气体的方法。 (2)根据事实补全图2所示的图像。 (3)电解水实验，得出的主要结论是什么？ 【答案】(1)将燃着的木条移到b管的尖嘴口处，木条燃烧的更旺，证明是氧气 (2) (3)水是由氢元素和氧元素组成的(化合物) 【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，b管气体体积较小，是氧气，氧气具有助燃性，因此检验图1中b管气体的方法是将带火星的木条放在b管尖嘴处，打开活塞，发现带火星的木条复燃，说明该气体是氧气； （2）a管内的气体体积较大，是氢气，b管气体体积较小，是氧气，氢气与氧气的体积比约为2：1，则图示为； （3）电解水生成了氢气和氧气，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，则水是由氢元素与氧元素组成。 【变式1-1】（24-25九年级下·四川资阳·开学考试）分析下列实验及图像，能正确反映对应变化关系的是 A．探究水的组成元素——电解水 B．实验室制取氧气——加热一定量的高锰酸钾 C．验证加快分解——向一定量溶液中加入少量固体 D．验证质量守恒定律——镁条在密闭容器内燃烧 【答案】B 【详解】A、探究水的组成，通过电解水实验可得水是由氢元素和氧元素组成，生成的氢气和氧气的体积为2:1，不是质量比，故该选项错误； B、高锰酸钾加热一段时间后开始分解，分解后生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；未开始分解时K元素的质量分数不变，当高锰酸钾开始分解后，由于有气体产生，所以固体质量逐渐减轻，但固体中K元素的质量不变，所以K元素的质量分数增大，完全反应后不变，故该选项正确； C、过氧化氢溶液由过氧化氢和水组成，在二氧化锰的催化作用下，过氧化氢分解生成水和氧气；所以过氧化氢分解后溶液中水的质量增加，但溶液中原本就有水存在，起点不为0，故该选项错误； D、镁条在空气中燃烧，镁与氧气反应生成氧化镁固体，所以固体质量会增加，直至完全反应，故该选项错误； 故选B。 【变式1-2】（2025·吉林长春·二模）人类的日常生活和工农业生产离不开水。 (1)用如图1装置进行电解水的实验，实验中观察到，甲玻璃管中气泡首先出现的位置在 （选填“a”、“b”或“c”）处。甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为 ； (2)纯水几乎不导电，电解纯水速率较慢，实验时常在水中加入NaOH的原因是 ； (3)为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率影响，小组同学进行多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图2所示。由图2可知，上述实验中，电解水速率最快的条件是 。 【答案】(1) c 1:2 (2)增强水的导电性 (3)10%的NaOH溶液、电压为12V 【详解】（1）电解水实验中，与电源正极相连的一端产生氧气，则甲玻璃管中产生气泡的位置在正极c处； 根据“正氧负氢、氢二氧一”可知，甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为1:2； （2）纯水几乎不导电，电解纯水速率较慢，实验时常在水中加入NaOH的原因是增强水的导电性； （3）由图2可知，当NaOH溶液浓度为10%、电压为12V时，产生20mL氢气所需时间最短，则上述实验中，电解水速率最快的条件是10%的NaOH溶液、电压为12V。 【变式1-3】（24-25八年级下·内蒙古乌兰察布·期末）利用水电解探究水的组成 (1)图甲中a玻璃管连接的是电源的 （填“正极”或“负极”）。 (2)下列选项中能一次鉴别图甲两玻璃管中气体的是_________（填字母）。 A．水 B．燃着的木条 C．澄清石灰水 (3)下列有关本实验的说法正确的是_________ A．实验中电源的正、负极应恒定不变 B．水由氢、氧两种元素组成 C．a中一开始产生气体少的原因是该气体易溶于水 (4)微观过程分析：电解水的微观过程中不发生改变的是 【答案】(1)正极 (2)B (3)AB (4)氢原子、氧原子 【详解】（1）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a、b管中产生的气体分别是氧气、氢气，则a玻璃管连接的是电源的正极； （2）由第（1）小问分析可知，a、b管中产生的气体分别是氧气、氢气； A、氢气、氧气均与水不反应，不能鉴别二者，不符合题意； B、氢气具有可燃性，将燃着的木条伸入氢气中，氢气燃烧，产生淡蓝色火焰；氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺，能鉴别二者，符合题意； C、氢气、氧气均与澄清石灰水不反应，不能鉴别二者，不符合题意。 故选：B； （3）A、电解水实验应使用直流电源，即实验中电源的正、负极应恒定不变，说法正确，符合题意； B、电解水生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，由此说明水由氢、氧两种元素组成，说法正确，符合题意； C、由第（1）小问分析可知，a、b管中产生的气体分别是氧气、氢气，氧气不易溶于水，氢气难溶于水，则a中一开始产生气体少的原因是氧气比氢气更易溶于水，而不是氧气易溶于水，说法错误，不符合题意。 故选：AB； （4）在化学变化中，分子可分，原子不可分，则电解水的微观过程中不发生改变的是氢原子、氧原子。 题型07 水电解实验的进一步探究 1.配制含少量氢氧化钠的蒸馏水以增强导电性，连接电解器与直流电源（电压约16V），通电后观察气体产生和液面变化‌。 2.现象上，正极产生氧气、负极产生氢气，负极液面下降更快，气体体积比约为1:2（氧气:氢气）‌1；产物检验时，用燃着的木条测试：正极气体使木条复燃（氧气）、负极气体燃烧呈淡蓝色火焰（氢气）。 3.深入探究中，气体体积比常偏离理论值1:2，原因包括装置漏气、氧气溶解度较高或部分氧气与电极反应。 4.导电增强剂选择：优选NaOH而非NaCl，避免氯气污染。 【典例1】（24-25九年级下·湖南长沙·开学考试）认真阅读下列科普短文。 18世纪中叶，英国化学家普利斯特里用锌（）加入稀硫酸（）中制得“可燃空气”，将“可燃空气”与空气混合点燃，发现容器内壁上出现了水雾。 1781年，英国化学家卡文迪什证实了普利斯特里的发现，并用纯氧代替空气，证明试管中生成的液体确实是水，还确认了2体积“可燃空气”与1体积氧气恰好化合成水。得出“水是一个结合物而不是简单元素”。 1782~1783年，法国化学家拉瓦锡将水加热成蒸气通过灼热的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体。这个变化可以表示为：铁+水黑色固体+“可燃空气”，实验后称量发现水的质量减少，铁管的质量增加，经研究证明黑色固体为四氧化三铁，装置示意图如下图一所示。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用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。 (1)在点燃普利斯特里制得的“可燃空气”前要先 。 (2)图二是水分解的微观示意图。在水分子分解过程中， 种类不变（填“分子”或“原子”）。 (3)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“合”思想的是________（填字母代号）。 A．氢气燃烧实验 B．水通电实验 C．铁管实验 【答案】(1)验纯 (2)原子 (3)A 【详解】（1）“可燃空气”在点燃或加热可能发生爆炸，在点燃普利斯特里制得的“可燃空气”前要先检验纯度； （2）根据微观示意图可知，水分子离解成氢原子和氧原子，氢原子与氢原子结合成氢分子，大量的氢分子聚集氢气，氧原子与氧原子结合成氧分子，大量的氧分子聚集氧气，故在水分子分解过程中，原子种类不变； （3）A、氢气燃烧实验是将氢元素与氧元素结合，来证明水的组成，符合题意； B、水通电实验是通过将氢元素和氧元素分开来来证明水的组成，不符合题意； C、铁管实验将氢元素和氧元素分开来来证明水的组成，不符合题意。 故选A。 【变式1-1】（24-25九年级上·广东惠州·阶段练习）实验课上，同学们做了电解水的实验。 (1)电解水时，正极上产生的气体是 ，负极上产生的气体是 ，请写出一条负极上产生的气体的化学性质 。 (2)写出电解水的化学方程式 ，该反应的基本类型是 反应。 (3)某同学在做电解水实验时，向水中加入氯化钠，发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。 【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)是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，常温下1体积水里能溶解2体积的氯气： ②氯化钠溶液就是在水中加入氯化钠固体。 【提出假设】猜想I：氧气和氯气；猜想II：氢气和氧气；猜想III：氢气和氯气。 【设计实验】用如图所示装置来电解氯化钠溶液，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，观察气体颜色 试管a收集到黄绿色气体，试管b收集到无色气体 猜想 错误 ②用拇指堵住试管b，移近点燃的酒精灯，移开拇指点火 听到爆鸣声 证明b试管中收集到的气体为 ，猜想Ⅲ正确。 【反思与评价】 (4)联系电解水的实验，要证明水的组成，你认为在电解水时 (填“可以”或“不可以”)加氯化钠溶液，原因是 。 【答案】(1) 氧气/O2 氢气/H2 可燃性/还原性 (2) 分解 (3) Ⅱ 氢气/H2 (4) 不可以 氯化钠和水在通电的条件下反应生成了氯气，会影响实验结果 【详解】（1）电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气； 氢气具有可燃性和还原性。 （2）电解水生成氢气和氧气，反应的化学方程式为：； 该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应。 （3）①因为氢气和氧气都是无色的，氯气是黄绿色的，试管a收集到黄绿色气体，是氯气，所以猜想Ⅱ错误； ②用拇指堵住试管b，移近点燃的酒精灯，移开拇指点火，听到爆鸣声，说明该气体具有可燃性，氢气具有可燃性，则b试管中收集到的气体为氢气。 （4）氯化钠和水在通电的条件下反应生成氯气，会影响实验结果，故电解水时不可以加氯化钠。 【变式1-2】（24-25九年级上·吉林长春·期末）同学们想模拟18世纪末法国科学家拉瓦锡探究物质组成的方法——“分”法和“合”法，通过水的分解与水的生成来探究水的组成。 【任务一】通过“分”的方法探究水的组成。 【提出疑问】水是由什么元素组成的？ 【作出猜想】猜想一：水由一种元素组成；猜想二：水由不同种元素组成； 【设计实验】电解水实验（图1）。 【实验现象】 (1)通电后，两电极上都出现气泡，一段时间后，正、负两极试管内收集的气体体积比为 。 【实验验证】分别用将燃着的木条分别放在注射器针筒处。 【实验结论】 (2)根据验证实验的现象分析可知：水由 组成。 【任务二】通过“合”的方法验证水的组成。 (3)如图2所示，化学兴趣小组学生将氢气点燃前要先验纯，从图中可以分析得出，氢气的化学性质有 。 (4)如图3，点燃氢气后观察到的现象是 ，通过该现象验证了水的组成。 【建构模型 总结提升】建构合理的思维模型，既能促进深度学习又能提高思维品质。如图为探索纯净物组成成分的思路和方法： 纯净物 燃烧法：可以利用物质燃烧的方法，检验燃烧产物的组成。 化合法：可以利用物质化合的角度，检验生成物的组成。 分解法：可以从物质分解的角度，分析反应物的组成。 分析纯净物组成成分的理论依据是化学反应前后元素种类不变。 (5)利用上述思路和方法解决问题：若某物质隔绝空气加热，能够分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，则该物质中含有 （填元素符号）。 【证据推理】结合实验现象推算水分子中氢、氧原子个数比。 (6)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。 【答案】(1) (2)氢、氧元素 (3)可燃性 (4)烧杯内壁出现无色液滴 (5)、C、H、O (6)密度 【详解】（1）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，通电后，两电极上都出现气泡，一段时间后，正、负两极试管内收集的气体体积比为：1：2； （2）分别用将燃着的木条分别放在注射器针筒处，负极产生的气体燃烧，发出淡蓝色火焰，说明生成的是氢气，正极产生的气体能使燃着的木条燃烧的更旺，说明是氧气，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； （3）将氢气点燃前要先验纯，说明氢气具有的化学性质是可燃性，混有一定量的空气，遇到明火，容易发生爆炸，故需要验纯； （4）点燃氢气后观察到的现象是烧杯内壁出现无色液滴，说明氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，根据质量守恒定律， 化学反应前后元素的种类不变，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成， 可得水是由氢元素和氧元素组成； （5）若某物质隔绝空气加热，能够分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，从物质分解的角度，分析反应物的组成，化学反应前后元素的种类不变，生成物中含Na、C、O、H，则该物质中含有Na、C、O、H元素； （6）已知电解水实验中氢气和氧气的体积比和正、负极产生气体的密度，即可计算出水中各元素的质量比。 【变式1-3】（24-25九年级上·安徽合肥·期中）化学兴趣小组以“认识水”为主题开展项目式学习。 【任务一】认识水的蒸发 (1)如图是两杯等体积的水在不同温度下放置时发生变化的微观示意图，已知两杯水的水温分别是20℃和50℃，则温度为20℃的水为 （填序号）。 【任务二】探究水的电解 (2)兴趣小组A自制如图1所示装置，兴趣小组B则采用如图2所示装置完成探究水的组成 步骤一：检查装置气密性，用烧杯向广口瓶中加入500mL1%的氢氧化钠溶液，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。 步骤二：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。 步骤三：将导线与24V的学生电源相连，打开开关，大约2min后可观察到注射器1与注射器2收集到的气体体积比约为 ，电源正极 （填实验现象），关闭电源。 步骤四：取下注射器2，点火，推动注射器2的活塞，产生的现象是 。写出电解水的化学方程式 。 【任务三】探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的影响 (3)电解纯水速率较慢，小组同学进行多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图，电解5%的NaOH溶液时，改变电压对电解水速率的影响是 。上述实验中，电解水速率最快的条件是 、 。 【答案】(1)A (2) 1:2 变黑 气体燃烧，发出淡蓝色火焰 (3) 电压越高，电解水的速率越快 10%的NaOH溶液 12V电压 【详解】（1）分子之间有间隔，温度越高，分子之间的间隔越大，由图示可知，A中水分子的间隔较小，水的温度较低，故温度为20℃的水为A； （2）步骤三：在电解水的实验中，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，注射器1中收集的是氧气，注射器2中收集的是氢气，故大约2min后可观察到注射器1与注射器2收集到的气体体积比约为1：2，氧气和铜在加热条件下反应生成氧化铜，氧化铜为黑色固体，故若观察到正极电源变黑，说明注射器1中的氧气已收集满，可以关闭电源，停止实验； 步骤四：注射器2与电源的负极相连，收集的气体是氢气，氢气具有可燃性，故取下注射器2，点火，推动注射器2的活塞，产生的现象是气体燃烧，发出淡蓝色火焰。水在通电的条件反应生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为：； （3） 观察上图中的数据，当氢氧化钠溶液浓度为5%时，随着电压的增大，产生20mL氢气所需的时间逐渐缩短，这说明改变电压对电解水速率的影响是：随着电压升高，电解水速率越快。为了找出电解水速率最快的条件，我们需要比较不同电压和不同浓度氢氧化钠溶液下的电解水速率，观察上图中的数据，当电压为12V且氢氧化钠溶液浓度为10%时，产生20mL氢气所需的时间最短，因此，电解水速率最快的条件是10%氢氧化钠溶液，电压12V。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题4 水的性质与组成 课题3 水的组成 题型01 通过分解水研究其组成 题型02 通过合成水研究其组成 题型03 氢气的性质 题型04 化合反应、分解反应 题型05 电解水实验的微观分析 题型06 电解水实验的图像分析 题型07 水电解实验的进一步探究 题型01 通过分解水研究其组成 1.‌实验步骤与现象‌ ‌装置准备‌： 电解器内注满含电解质的水溶液，确保玻璃管无气泡且液面等高。 接通直流电源（通常16V），观察电极气泡产生。 ‌气体生成‌： ‌负极（阴极）‌：产生氢气，气体体积约为正极的‌2倍。 ‌正极（阳极）‌：产生氧气，气体体积较小。 ‌气体检验‌： 氢气检验：燃着的木条靠近负极出口，气体燃烧并发出‌淡蓝色火焰。 氧气检验：带火星木条伸入正极出口，木条‌复燃。 2.‌实验结论‌ ‌物质组成‌：证明水由‌氢元素和氧元素‌组成。 水通电分解为氢气和氧气，化学方程式：2H2O 2H2↑＋O2↑ 【典例1】（2025·重庆·中考真题）“水的组成及变化的探究”为学生必做实验。下列对该实验的说法不正确的是 A．正极产生的气体能燃烧 B．氢气点燃前必须验纯 C．该实验证明水由氢元素和氧元素组成 D．正极与负极产生气体的体积比为 【变式1-1】（2025·河南周口·二模）如图是电解水的装置示意图。下列说法正确的是 A．a端是电源的正极 B．d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1：2 【变式1-2】（2025·福建厦门·模拟预测）小海同学利用家中常见物品组装电解水装置（如图，夹持仪器已略去），下列说法错误的是 A．水中加入适量以增强导电性 B．若a管生成5mL气体，则理论上b管生成10mL气体 C．用带火星的木条检验b管生成的气体 D．该实验可证明水不是由单一元素组成的 【变式1-3】（2025·湖南长沙·二模）探究水的组成实验中，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硫酸钠或氢氧化钠，可增强水的导电性 B．a管与b管收集的气体质量比为 C．纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量 D．两个实验均可证明水的组成 题型02 通过合成水研究其组成 1.普里斯特利关于水的研究实验 普里斯特利将“易燃空气”（后证实为氢气）与空气混合后盛入干燥、洁净的玻璃瓶中，用电火花点火时，发出震耳的爆鸣声，同时玻璃瓶内壁出现液滴。 该实验首次证实了水可由气体合成，但普里斯特利受当时错误观念影响，误认为水是两种气体中固有的物质，未能正确解释水的组成。 2.卡文迪什关于水的组成实验 卡文迪什通过在密闭容器中将氢气和氧气点燃，观察到生成的小液滴，确认为水；使用的氢气由锌粒和酸反应产生，称为“易燃空气”，并按约2份体积氢气与1份体积氧气混合反应。 ‌实验意义与局限‌：卡文迪什确认了水的生成，但未认识到水是化合物，仍受元素理论影响；实验的间接贡献包括后续科学家推断了水由氢元素和氧元素构成，推动了水的电解研究。 3.通过该实验，可以推断水的组成：水由氢元素和氧元素构成，因为反应物氢气和氧气提供了这两种元素。实验强调氢气必须纯净（通过验纯），否则可能发生爆炸。 ‌化学方程式‌：2H2＋O2 2H2O（分子个数比2:1:2）‌ ‌现象‌：淡蓝色火焰和水珠生成‌ ‌组成意义‌：验证水由氢元素和氧元素组成。 【典例1】（2025·陕西宝鸡·模拟预测）在探究水的组成时，实验小组做了如图所示的实验。下列说法错误的是 A．实验1中点燃氢气前要验纯 B．实验2甲、乙两管中气体的质量比约为1:8 C．实验2中能量由化学能转化为电能 D．实验证明水由氢元素和氧元素组成 【变式1-1】（2025·湖南长沙·模拟预测）化学兴趣小组的同学在实验室开展了有关水的组成及其变化的实验探究（如下图），请回答下列问题。 (1)实验一中，在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，然后在火焰上方罩一个干燥的烧杯，过一会儿，可观察到烧杯内壁出现 。 (2)实验二中，可观察到玻璃管a、b内生成气体的体积比约为 ；将燃着的木条放在b玻璃管尖嘴口，观察到木条燃烧更旺盛，由此可说明b玻璃管中产生的气体为 （填化学式）。 (3)可以证明水由氢元素和氧元素组成的实验是________（填字母）。 A．氢气在氧气中燃烧生成水 B．水的电解 【变式1-2】（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·开学考试）氢气是最理想的清洁燃料。亚冬会火炬燃料就是氢气，它使火炬在燃烧时不仅环保，还能展现出独特的视觉效果。回答下列问题。 （一）依据其燃烧的微观模拟图，回答问题。 (1)在C图中补充的相关粒子是______。 A． B． (2)从图A到图C的过程中发生改变的粒子是 （填符号） (3)此变化的微观实质是：在一定条件下，氢分子分解成氢原子，氧分子分解成氧原子，每2个氢原子和1个氧原子构成 。 （二）氢气可由电解水制取，如图回答下列问题： (4)该实验中，与电源负极相连的a管内产生的气体为 ；a管与b管所产生气体的体积比约为 。 (5)写出此反应的符号表达式 ； (6)自然界的水经过净化被人们所利用，其中A池为 池，B池中加入的物质是 。 【变式1-3】（2025·河南商丘·一模）从不同角度研究物质是化学中常用的研究思路。如图是探究水的组成的两个实验。 (1)合成法。实验1观察到火焰呈淡蓝色，集气瓶内壁有水珠生成，利用了氢气的 性。 (2)分解法。写出实验2中发生反应的化学方程武 。 (3)上述实验的结论：水是由 组成的。 题型03 氢气的性质 1.物理性质：无色、无味、无臭的气体；密度极小，是所有气体中最轻的（比空气轻）；难溶于水；沸点极低。‌ 2.化学性质：氢气能在空气中燃烧生成水，并放出大量热，火焰呈淡蓝色；但必须验纯，因为不纯的氢气点燃时易发生爆炸。 3.氢气验纯（关键步骤）‌ ‌操作流程‌：用向下排空气法收集氢气，用拇指堵住试管口靠近火焰，移开拇指点火。 ‌纯净标志‌：微弱“噗”声（无声或尖锐爆鸣声均不合格）。 ‌未验纯的风险‌：不纯氢气遇明火会爆炸（氢气浓度达4%~75%时爆炸极限）。‌ 作为清洁能源，氢气在燃料电池等领域有广泛应用。 【典例1】（24-25八年级下·上海青浦·期末）用水的化合实验可以证明水的组成（如图所示）。 (1)氢气燃烧的化学方程式是 。 (2)实验中可以观察到的现象是 。 (3)从实验设计的严谨性出发，若要证明水的元素组成，应使氢气在________中燃烧。 A．空气 B．氧气 【变式1-1】（24-25九年级上·广东湛江·期中） Ⅱ．模拟氢氧焰实验：按如图所示装置进行实验 (6)关闭K，通入氢气，点燃。为保证安全，点燃氢气之前应先 。将铁丝网放在火焰上灼烧，铁丝网只发红，不熔断。 (7)继而打开K，通入氧气，火焰更明亮，铁丝熔断，该现象说明燃烧的剧烈程度与 有关。 【变式1-2】（24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）下列实验操作错误的是 A．检验氢气的纯度 B．氧气的验满 C．液体的加热 D．洗涤试管 【变式1-3】（2025·安徽合肥·一模）下列有关氢气的说法中，错误的是 A．氢气在空气中燃烧，产生黄色火焰 B．氢气燃烧热值高，对环境无污染 C．氢气燃烧过程中伴随着能量变化 D．氢气在氧气中燃烧生成水，可证明水的组成 题型04 化合反应、分解反应 1.化合反应 ‌定义：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应，特征为"多变一"。示例：4P＋5O2 2P2O5　 ‌特点：反应物≥2种，生成物仅1种 多数释放热量（如碳燃烧取暖）‌ 2.分解反应 ‌定义：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，特征为"一变多"。示例：2H2O2 2H2O＋O2↑ ‌特点：反应物仅1种，生成物≥2种 ‌多数吸热‌，但双氧水分解是放热反应（试管明显发热） 3.核心对比 ‌类型‌ 反应物数量 生成物数量 能量变化特征 化合反应 ≥2 1 多为放热 分解反应 1 ≥2 多为吸热 两种反应是化学基本反应类型，本质对立：‌"多变一"（化合） vs "一变多"（分解） 【典例1】（24-25八年级下·山东德州·期中）下列反应既不是是化合反应，又不是分解反应的是 A． B． C． D． 【变式1-1】（24-25八年级下·上海浦东新·期中）下列属于分解反应的是 A．碳+氧气二氧化碳 B．碳酸钙+盐酸氯化钙+二氧化碳+水 C．二氧化碳+水碳酸 D．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 【变式1-2】下列有关氧化反应、化合反应和分解反应的说法，不正确的是 A．物质与氧气发生的反应属于氧化反应 B．一个反应如果是分解反应，就不可能同时是化合反应 C．化合反应不一定是氧化反应，氧化反应不一定是化合反应 D．生成两种或两种以上物质的反应一定是分解反应 【变式1-3】用“”“ ”、“”分别表示不同类别的原子，则下列图示可以表示分解反应的是 A． B． C． D． 题型05 电解水实验的微观分析 电解水实验的微观本质是水分子在电流作用下分解为氢原子和氧原子，原子重新组合形成新分子的过程。 1.‌微观过程解析‌ 通电时，水分子分解为氢原子（H）和氧原子（O）。每个水分子分解为 ‌2个氢原子‌ 和 ‌1个氧原子。 2.‌原子的重组‌ 氢原子两两结合形成氢分子，聚集为氢气；氧原子两两结合形成氧分子，聚集为氧气。 ‌本质变化‌：水分子被破坏，生成氢分子和氧分子，属于‌化学变化‌（分解反应）。 3.‌实验现象与微观解释‌ ‌气体体积比（理论1:2）‌ 理论上，每生成1个氧分子需2个水分子，同时生成2个氢分子，故氢气与氧气体积比为2:1（或分子数比2:1）。实际因‌氧气更易溶于水‌且‌部分氧气与电极反应‌，测得体积比常小于1:2。 4.‌产物验证的微观依据‌ 氢气（负极）：由氢分子构成，可燃性是化学性质；氧气（正极）：由氧分子构成，助燃性是化学性质。 两者性质差异源于‌分子结构不同‌，与水分子的性质截然不同。 5.‌关键结论‌ ‌水的组成‌：实验证明水由氢、氧元素组成。 ‌化学变化的本质‌：分子分裂为原子，原子重新组合成新分子。 【典例1】（24-25八年级下·上海崇明·期中）拉瓦锡将水蒸气通过高温铁管，分解出氢气，并证明水的组成。瓦特和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。尼科尔森与卡莱尔首次通过电解水分解出氢气和氧气。 科学家经历了不懈的努力证明水的组成。回答下列问题。 (1)氢气燃烧时的火焰呈 ，反应的文字表达式为 。 (2)水的沸腾和电解水有本质的不同。在下表“变化后”的方框内画出正确的微粒种类和数目，利用图示将这种区别呈现出来“〇”为氧原子，“●”为氢原子。 宏观变化 水的沸腾实验 电解水实验 微观图示 管A 管B 总结：从微观角度解释“水的蒸发”和“水的电解”两个变化的区别 。电解水属于 （填“化合反应”或“分解反应”）。 (3)下图是人类探索物质组成的一般思路，通过微观和宏观，你发现化学反应前后不变的是 （填序号）。 A．分子种类 B．原子种类 C．元素种类 D．原子个数 【变式1-1】下列物质微粒的示意图中“”和“”分别表示氢原子和氧原子，则下列图示能表示保持水化学性质的微粒的示意图为 A． B． C． D． 【变式1-2】（双选）电解水的过程中，水分子分解的微观示意图如图所示。下列说法不正确的是    A．在化学变化中，分子可以分成原子 B．原子是化学变化中的最小粒子 C．在这个变化中，原子的种类发生改变 D．物质只能由分子构成，不能由原子构成 【变式1-3】（2025·湖南张家界·三模）小诺同学设计了图1所示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)电解水过程有如图2所示步骤的模拟过程（图中的●表示氧原子，○表示氢原子），则表示电解水过程的顺序是 （填标号）。 (4)由电解水实验得出结论：水是由 组成的。 题型06 水电解实验的图像分析 图像题突破要点： ‌体积比‌ → 认准 ‌“大氢小氧，负氢正氧”‌ ‌检验操作‌ → 氢气看燃烧，氧气看复燃 ‌比值异常‌ → 优先答 ‌“氧气溶解性＞氢气”‌ ‌计算质量比‌ → 牢记 ‌H₂：O₂=1:8‌ 口诀快速解题：‌“负氢正氧，氢二氧一”‌ 【典例1】（24-25九年级上·河南洛阳·期中）根据图示实验，回答下列问题。 (1)请写出检验图1中b管气体的方法。 (2)根据事实补全图2所示的图像。 (3)电解水实验，得出的主要结论是什么？ 【变式1-1】（24-25九年级下·四川资阳·开学考试）分析下列实验及图像，能正确反映对应变化关系的是 A．探究水的组成元素——电解水 B．实验室制取氧气——加热一定量的高锰酸钾 C．验证加快分解——向一定量溶液中加入少量固体 D．验证质量守恒定律——镁条在密闭容器内燃烧 【变式1-2】（2025·吉林长春·二模）人类的日常生活和工农业生产离不开水。 (1)用如图1装置进行电解水的实验，实验中观察到，甲玻璃管中气泡首先出现的位置在 （选填“a”、“b”或“c”）处。甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为 ； (2)纯水几乎不导电，电解纯水速率较慢，实验时常在水中加入NaOH的原因是 ； (3)为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率影响，小组同学进行多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图2所示。由图2可知，上述实验中，电解水速率最快的条件是 。 【变式1-3】（24-25八年级下·内蒙古乌兰察布·期末）利用水电解探究水的组成 (1)图甲中a玻璃管连接的是电源的 （填“正极”或“负极”）。 (2)下列选项中能一次鉴别图甲两玻璃管中气体的是_________（填字母）。 A．水 B．燃着的木条 C．澄清石灰水 (3)下列有关本实验的说法正确的是_________ A．实验中电源的正、负极应恒定不变 B．水由氢、氧两种元素组成 C．a中一开始产生气体少的原因是该气体易溶于水 (4)微观过程分析：电解水的微观过程中不发生改变的是 题型07 水电解实验的进一步探究 1.配制含少量氢氧化钠的蒸馏水以增强导电性，连接电解器与直流电源（电压约16V），通电后观察气体产生和液面变化‌。 2.现象上，正极产生氧气、负极产生氢气，负极液面下降更快，气体体积比约为1:2（氧气:氢气）‌1；产物检验时，用燃着的木条测试：正极气体使木条复燃（氧气）、负极气体燃烧呈淡蓝色火焰（氢气）。 3.深入探究中，气体体积比常偏离理论值1:2，原因包括装置漏气、氧气溶解度较高或部分氧气与电极反应。 4.导电增强剂选择：优选NaOH而非NaCl，避免氯气污染。 【典例1】（24-25九年级下·湖南长沙·开学考试）认真阅读下列科普短文。 18世纪中叶，英国化学家普利斯特里用锌（）加入稀硫酸（）中制得“可燃空气”，将“可燃空气”与空气混合点燃，发现容器内壁上出现了水雾。 1781年，英国化学家卡文迪什证实了普利斯特里的发现，并用纯氧代替空气，证明试管中生成的液体确实是水，还确认了2体积“可燃空气”与1体积氧气恰好化合成水。得出“水是一个结合物而不是简单元素”。 1782~1783年，法国化学家拉瓦锡将水加热成蒸气通过灼热的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体。这个变化可以表示为：铁+水黑色固体+“可燃空气”，实验后称量发现水的质量减少，铁管的质量增加，经研究证明黑色固体为四氧化三铁，装置示意图如下图一所示。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用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。 (1)在点燃普利斯特里制得的“可燃空气”前要先 。 (2)图二是水分解的微观示意图。在水分子分解过程中， 种类不变（填“分子”或“原子”）。 (3)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“合”思想的是________（填字母代号）。 A．氢气燃烧实验 B．水通电实验 C．铁管实验 【变式1-1】（24-25九年级上·广东惠州·阶段练习）实验课上，同学们做了电解水的实验。 (1)电解水时，正极上产生的气体是 ，负极上产生的气体是 ，请写出一条负极上产生的气体的化学性质 。 (2)写出电解水的化学方程式 ，该反应的基本类型是 反应。 (3)某同学在做电解水实验时，向水中加入氯化钠，发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。 【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)是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，常温下1体积水里能溶解2体积的氯气： ②氯化钠溶液就是在水中加入氯化钠固体。 【提出假设】猜想I：氧气和氯气；猜想II：氢气和氧气；猜想III：氢气和氯气。 【设计实验】用如图所示装置来电解氯化钠溶液，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，观察气体颜色 试管a收集到黄绿色气体，试管b收集到无色气体 猜想 错误 ②用拇指堵住试管b，移近点燃的酒精灯，移开拇指点火 听到爆鸣声 证明b试管中收集到的气体为 ，猜想Ⅲ正确。 【反思与评价】 (4)联系电解水的实验，要证明水的组成，你认为在电解水时 (填“可以”或“不可以”)加氯化钠溶液，原因是 。 【变式1-2】（24-25九年级上·吉林长春·期末）同学们想模拟18世纪末法国科学家拉瓦锡探究物质组成的方法——“分”法和“合”法，通过水的分解与水的生成来探究水的组成。 【任务一】通过“分”的方法探究水的组成。 【提出疑问】水是由什么元素组成的？ 【作出猜想】猜想一：水由一种元素组成；猜想二：水由不同种元素组成； 【设计实验】电解水实验（图1）。 【实验现象】 (1)通电后，两电极上都出现气泡，一段时间后，正、负两极试管内收集的气体体积比为 。 【实验验证】分别用将燃着的木条分别放在注射器针筒处。 【实验结论】 (2)根据验证实验的现象分析可知：水由 组成。 【任务二】通过“合”的方法验证水的组成。 (3)如图2所示，化学兴趣小组学生将氢气点燃前要先验纯，从图中可以分析得出，氢气的化学性质有 。 (4)如图3，点燃氢气后观察到的现象是 ，通过该现象验证了水的组成。 【建构模型 总结提升】建构合理的思维模型，既能促进深度学习又能提高思维品质。如图为探索纯净物组成成分的思路和方法： 纯净物 燃烧法：可以利用物质燃烧的方法，检验燃烧产物的组成。 化合法：可以利用物质化合的角度，检验生成物的组成。 分解法：可以从物质分解的角度，分析反应物的组成。 分析纯净物组成成分的理论依据是化学反应前后元素种类不变。 (5)利用上述思路和方法解决问题：若某物质隔绝空气加热，能够分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，则该物质中含有 （填元素符号）。 【证据推理】结合实验现象推算水分子中氢、氧原子个数比。 (6)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。 【变式1-3】（24-25九年级上·安徽合肥·期中）化学兴趣小组以“认识水”为主题开展项目式学习。 【任务一】认识水的蒸发 (1)如图是两杯等体积的水在不同温度下放置时发生变化的微观示意图，已知两杯水的水温分别是20℃和50℃，则温度为20℃的水为 （填序号）。 【任务二】探究水的电解 (2)兴趣小组A自制如图1所示装置，兴趣小组B则采用如图2所示装置完成探究水的组成 步骤一：检查装置气密性，用烧杯向广口瓶中加入500mL1%的氢氧化钠溶液，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。 步骤二：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。 步骤三：将导线与24V的学生电源相连，打开开关，大约2min后可观察到注射器1与注射器2收集到的气体体积比约为 ，电源正极 （填实验现象），关闭电源。 步骤四：取下注射器2，点火，推动注射器2的活塞，产生的现象是 。写出电解水的化学方程式 。 【任务三】探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的影响 (3)电解纯水速率较慢，小组同学进行多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图，电解5%的NaOH溶液时，改变电压对电解水速率的影响是 。上述实验中，电解水速率最快的条件是 、 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$