4.2水的组成（讲义）-2025-2026学年九年级化学上册同步教学讲义（人教版2024）

4.2 水的组成 01. 学习目标 1. 认识水的组成，能依据化学反应过程中元素不变的规律，推断反应物或生成物的元素组成； 2. 能依据物质的组成对物质进行分类，并能识别单质和化合物；能依据物质的类别列举一些简单的单质、氧化物； 3. 了解认识水的组成的过程和方法； 重点 通过电解水的实验认识水的组成； 准确区分单质、化合物和氧化物； 难点 从元素的角度认识物质的组成及对物质进行分类； 02. 思维导图 03. 新知导学 1、 氢气 1. 氢气的性质 （1）物理性质 氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气的小（是密度最小的气体）。 【点拨】 氢气是难溶于水、且密度比空气小的气体，因此，收集该气体的方法为排水法、向下排空气法。 （2） 化学性质-可燃性 实验4-4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小烧杯（如图4-16）过一会儿 观察烧杯壁上的现象。 现象：纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量的热，罩在火焰上方的烧杯内壁出现无色液滴。 文字表达式： 结论：氢气在空气中能燃烧，并生成水。 【点拨】 混有一定量空气或氧气的氢气遇明火可能会发生爆炸，因此点燃氢气前一定要检验其纯度。 2. 检验氢气纯度的方法 收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，管口朝下；靠近火焰，移开拇指； 若声音很小，表示气体较纯；若有尖锐的爆鸣声，表示气体不纯。 【点拨】 验纯时如果没有听到声音，不能说明氢气是纯净的（氢气有可能是纯净的，也可能是氢气未被点燃等），应该重新收集检验，直至氢气纯净。 【知识拓展】 任何可燃性气体与空气或氧气混合，遇明火都有可能发生爆炸。因此，在点燃任何可燃性气体前都要检验其纯度。例：甲烷、一氧化碳等。 2、 探究水的组成及变化 1. 探究水的组成及变化 问题 水是由哪些元素组成的？水在通电时发生了什么变化？ 实验示意图 实验步骤 在电解器玻璃管里加满水（水中可加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液，以增强导电性），接通直流电源，观察并记录玻璃管内的现象 现象 通电后可观察到与两电极相连的玻璃管内均有无色气泡产生，与电源正极相连的玻璃管内产生的少，与电源负极相连的玻璃管内产生的多，一段时间后气体的体积比约为1：2（因氧气在水中的溶解能力比氢气强，实验开始阶段，氧气和氢气的体积比小于1：2，但最终氧气和氢气的体积比约为1：2） 检验 用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验产生的气体：与电源正极相连的玻璃管内的气体能使木条燃烧更剧烈，说明该气体是氧气；与电源负极相连的玻璃管内的气体可以燃烧，产生淡蓝色火焰，说明该气体是氢气（简记为“正氧负氢”） 文字表达式 （注意：是通电，不是电解） 实验分析 水在通电后发生了化学变化，生成了氢气和氧气。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 实验结论 ①水是由氢、氧两种元素组成的 ②水在通电时发生了分解反应，生成了两种新物质 【点拨】 电解水实验中氧气与氢气的体积比为1：2，可简记为“氢二氧一”，注意是体积比，不是质量比。 实验时可向水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液，以增强导电性。 2. 电解水反应的微观解释 （1）根据实验结果，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，因此水也可以表示为H2O。 （2）水分子分解示意图 当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。 【知识归纳】 ①水是由氢、氧元素组成的； ②化学反应前后元素种类不变，原子种类和原子数目均不变等； ③分子是由原子构成； ④化学变化的实质是分子分解成原子，原子重新组合成新的分子。 【点拨】 根据微观示意图判断物质类别的方法 微观示意图中通常用不同大小和颜色的球来表示不同的原子。判断物质类别时，通常有以下几种情况 ①一种模型代表是纯净物； ②不同模型混合代表是混合物； ③单个的相同球：由原子构成的单质； ④相同球组合在一起的纯净物：由分子构成的单质； ⑤不同球组合在一起的纯净物：化合物。 三、物质的分类 1. 单质和化合物的比较 2. 氧化物 由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的叫做氧化物，如水（H2O）、二氧化碳（CO2）等。 【点拨】 含氧化合物≠氧化物 水（H2O）由两种元素组成，其中一种元素是氧元素，属于氧化物；KMnO4由三种元素组成，不属于氧化物。由此可知，含有氧元素的化合物不一定是氧化物。 【辨析】 由同种元素组成的物质一定是单质吗？ 由同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，如氧气（O2）和臭氧（O3）的混合物、红磷和 白磷的混合物等。 由多种元素组成的物质一定是化合物吗？ 由多种元素组成的物质不一定是化合物，也可能是混合物，如将铁粉与铜粉混合得到的物质属于混合物。 【知识拓展】 化合物、含氧化合物、氧化物之间的关系 ①含有氧元素的化合物称为含氧化合物，如高锰酸钾（KMnO4）、水（H2O）等都是含氧化合物； ②氧化物一定是含氧化合物，但含氧化合物不一定是氧化物； ③化合物包含含氧化合物，含氧化合物包含氧化物。 【方法导引】 分类 在化学研究中，我们常依据一定的标准对物质及其变化进行分类。例如，依据元素组成将纯净物分为单质和化合物，依据反应物和生成物种类的多少将一些化学反应分为分解反应和化合反应等。 分类是一种科学方法。根据研究对象的共同点和差异点，将其分为不同的类别，可以帮助我们分门别类地研究和认识物质及其变化的规律。 3. 物质的分类 04. 夯实基础 1．关于氢气的说法错误的是（） A．常温常压下，无色有刺激性气味 B．密度比空气小 C．点燃氢气前应检验纯度 D．燃烧产物无污染 2．下列各组物质中，前者为化合物，中间为单质，后者为氧化物的是（） A．氧化钙       液态氧       高锰酸钾 B．澄清的石灰水       水银       二氧化碳 C．锰酸钾       铝       氧化汞 D．纯净的空气       臭氧       水 3．如图所示为氢气燃烧的实验。下列说法不正确的是（） A．点燃氢气前需要检验其纯度 B．氢气在空气中燃烧产生蓝紫色火焰 C．实验中烧杯内壁有无色液滴产生 D．实验中发生的变化属于化合反应 4．水是生命之源，构建关于水的知识网络有利于深入认识水，下列关于水的说法正确的是（） A．过程①中的自来水经煮沸后即可变成纯水 B．过程②中水分子的大小和间隔都发生改变 C．反应③中正极和负极所得气体的体积比是2∶1 D．反应④也可证明水是由氢元素和氧元素组成的 5．下列物质的用途中，主要利用其物理性质的是（） A．液氮用作制冷剂 B．氧气用于抢救病人 C．氮气用来作保护气 D．氢气可作燃料 6．下列实验现象描述正确的是（） A．红磷在空气中燃烧产生白色烟雾 B．铁丝在空气中燃烧，火星四射，生成黑色固体 C．硫在氧气中燃烧，发出蓝紫色火焰，生成二氧化硫气体 D．纯净的氢气在氧气中安静的燃烧，产生淡蓝色火焰 7．下列各图中，“”、“”分别表示两种质子数不同的原子，则图中表示化合物的是（） A． B． C． D． 8．下列关于水的说法，正确的是（） 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．水是由水分子构成的 D．水是由两个氢原子和一个氧原子构成的 9．用如图所示的装置进行水的电解实验时，有以下描述： ①甲、乙两试管内收集到的气体的质量比约为2:1； ②甲试管和电源的正极相连，乙试管和电源的负极相连； ③甲试管内产生的气体能燃烧，且燃烧时火焰呈淡蓝色； ④乙试管内产生的气体能使带火星的木条复燃； ⑤由实验可知，水是由氢原子和氧原子构成的。 以上五个描述中，正确的是（） A． ③④ B．②④ C．④⑤ D．①③ 10．如图是电解水实验的改进装置，反应前注射器活塞均在0刻度处，下列说法不正确的是（） A．注射器I中产生的气体可以使燃着的木条燃烧更旺 B．一段时间后，注射器I活塞移动至8mL刻度处，则理论上注射器Ⅱ活塞应移动至4mL刻度处 C．电解液中加少量稀硫酸是为了增强水的导电性 D．电解水实验中的能量转化是电能转化为化学能 11．分析推理是化学学习中常用的思维方法，下列说法正确的是（） A．单质中含有一种元素，含有一种元素的物质不一定是单质 B．不同元素的根本区别在于其相对原子质量的不同 C．阳离子带正电荷，带负电荷的微粒一定是阴离子 D．在原子的结构中最外层电子数为8个是稳定结构，凡是原子中最外层电子数不是8个的一定是不稳定结构 12．下列图像能正确反映对应变化关系的是（） A．一定质量的木炭与过量氧气在密闭容器内加热使其充分反应 B．测定空气中氧气的含量 C．将水通电，电解一段时间 D．一定质量的镁在过量的氧气中充分燃烧 13．模型是联系宏观与微观的桥梁 （1）如图“”和“”分别表示两种原子，在下列图表示混合物的是_______（填字母，下同），由分子构成的纯净物是_______，由原子直接构成的纯净物是_______。 A．B．C．D． （2）中国计划在 2060 年实现“碳中和”，彰显了大国担当。资源化利用 CO2 是实现“碳中和”的重要途径。如图是 CO2 转化为甲醇（CH3OH）的微观示意图，请回答： 该反应前后共有_______种化合物。 14．改善空间站循环系统、固态火箭发射卫星、太空养鱼、燃烧科学实验、嫦娥六号探月返回……航天上一系列进展令人振奋。结合信息，完成下列问题。 空间站内的空气需与我们周围的空气组成相近，主要采用以下循环系统： （1）空间站内空气中含量最多且不会被航天员消耗的气体是_______(填化学符号)。 （2）补充氧气的化学反应有_______(填序号)，保持氧气化学性质的最小粒子是_______(写名称)。 （3）反应④的文字表达式是_______。 （4）请从微观的角度解释反应①的实质是_______。 15．图1装置是电解水的实验，多次实验并记录不同电压下收集10 mL氧气所需时间如图2所示，请回答相关问题。 （1）图1装置中，连接a管的是电源___________(填“正”或“负”)极。 （2）根据图2可得出：电压越大，___________。 （3）下列微观粒子运动变化示意图中，请你选出正确的过程并排列先后顺序：___________(填序号)。 16. 为了人类和社会的可持续发展，我们应该了解有关“水”的一些知识。某小组同学对生活中水展开了项目式学习探究。 【项目一】完成水的电解任务： （1）电解水时加入氢氧化钠溶液的目的是_______。 （2）电解一段时间后关闭电源，正极产生5mL氧气，则负极可产生_______mL氢气。 （3）电解水的微观示意图如下，则该变化过程中没有发生变化的是_______(填微粒符号)。 【项目二】探究影响电解水速率的因素。 小组同学们查阅资料获知，不同的实验条件会改变电解水的速率。于是他们展开实验，探究影响电解水速率的因素，实验数据如下表。 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ 氢氧化钠溶液的温度/℃ 15 15 X 30 45 外加电压/V 6 9 12 6 6 产生H2体积/mL 20 20 20 20 20 时间/s 54.6 23.4 15.0 46.2 Y （4）通过实验数据可知，本实验通过比较_______确定电解水的速率的快慢。 （5）实验①②③的目的是：探究_______对电解水快慢的影响，表中“X”=_______。 （6）欲探究氢氧化钠溶液的温度对电解水快慢的影响，应选择的三组实验是______(填实验序号)。 （7）分析实验数据，实验⑤的时间“Y”_______46.2s(填“>”“=”或“<”)。 （8）该实验采用了科学探究中的控制变量法，其中应控制的无关变量是______(写两点)。 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.2 水的组成 01. 学习目标 1. 认识水的组成，能依据化学反应过程中元素不变的规律，推断反应物或生成物的元素组成； 2. 能依据物质的组成对物质进行分类，并能识别单质和化合物；能依据物质的类别列举一些简单的单质、氧化物； 3. 了解认识水的组成的过程和方法； 重点 通过电解水的实验认识水的组成； 准确区分单质、化合物和氧化物； 难点 从元素的角度认识物质的组成及对物质进行分类； 02. 思维导图 03. 新知导学 1、 氢气 1. 氢气的性质 （1）物理性质 氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气的小（是密度最小的气体）。 【点拨】 氢气是难溶于水、且密度比空气小的气体，因此，收集该气体的方法为排水法、向下排空气法。 （2） 化学性质-可燃性 实验4-4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小烧杯（如图4-16）过一会儿 观察烧杯壁上的现象。 现象：纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量的热，罩在火焰上方的烧杯内壁出现无色液滴。 文字表达式： 结论：氢气在空气中能燃烧，并生成水。 【点拨】 混有一定量空气或氧气的氢气遇明火可能会发生爆炸，因此点燃氢气前一定要检验其纯度。 2. 检验氢气纯度的方法 收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，管口朝下；靠近火焰，移开拇指； 若声音很小，表示气体较纯；若有尖锐的爆鸣声，表示气体不纯。 【点拨】 验纯时如果没有听到声音，不能说明氢气是纯净的（氢气有可能是纯净的，也可能是氢气未被点燃等），应该重新收集检验，直至氢气纯净。 【知识拓展】 任何可燃性气体与空气或氧气混合，遇明火都有可能发生爆炸。因此，在点燃任何可燃性气体前都要检验其纯度。例：甲烷、一氧化碳等。 2、 探究水的组成及变化 1. 探究水的组成及变化 问题 水是由哪些元素组成的？水在通电时发生了什么变化？ 实验示意图 实验步骤 在电解器玻璃管里加满水（水中可加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液，以增强导电性），接通直流电源，观察并记录玻璃管内的现象 现象 通电后可观察到与两电极相连的玻璃管内均有无色气泡产生，与电源正极相连的玻璃管内产生的少，与电源负极相连的玻璃管内产生的多，一段时间后气体的体积比约为1：2（因氧气在水中的溶解能力比氢气强，实验开始阶段，氧气和氢气的体积比小于1：2，但最终氧气和氢气的体积比约为1：2） 检验 用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验产生的气体：与电源正极相连的玻璃管内的气体能使木条燃烧更剧烈，说明该气体是氧气；与电源负极相连的玻璃管内的气体可以燃烧，产生淡蓝色火焰，说明该气体是氢气（简记为“正氧负氢”） 文字表达式 （注意：是通电，不是电解） 实验分析 水在通电后发生了化学变化，生成了氢气和氧气。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 实验结论 ①水是由氢、氧两种元素组成的 ②水在通电时发生了分解反应，生成了两种新物质 【点拨】 电解水实验中氧气与氢气的体积比为1：2，可简记为“氢二氧一”，注意是体积比，不是质量比。 实验时可向水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液，以增强导电性。 2. 电解水反应的微观解释 （1）根据实验结果，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，因此水也可以表示为H2O。 （2）水分子分解示意图 当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。 【知识归纳】 ①水是由氢、氧元素组成的； ②化学反应前后元素种类不变，原子种类和原子数目均不变等； ③分子是由原子构成； ④化学变化的实质是分子分解成原子，原子重新组合成新的分子。 【点拨】 根据微观示意图判断物质类别的方法 微观示意图中通常用不同大小和颜色的球来表示不同的原子。判断物质类别时，通常有以下几种情况 ①一种模型代表是纯净物； ②不同模型混合代表是混合物； ③单个的相同球：由原子构成的单质； ④相同球组合在一起的纯净物：由分子构成的单质； ⑤不同球组合在一起的纯净物：化合物。 三、物质的分类 1. 单质和化合物的比较 2. 氧化物 由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的叫做氧化物，如水（H2O）、二氧化碳（CO2）等。 【点拨】 含氧化合物≠氧化物 水（H2O）由两种元素组成，其中一种元素是氧元素，属于氧化物；KMnO4由三种元素组成，不属于氧化物。由此可知，含有氧元素的化合物不一定是氧化物。 【辨析】 由同种元素组成的物质一定是单质吗？ 由同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，如氧气（O2）和臭氧（O3）的混合物、红磷和 白磷的混合物等。 由多种元素组成的物质一定是化合物吗？ 由多种元素组成的物质不一定是化合物，也可能是混合物，如将铁粉与铜粉混合得到的物质属于混合物。 【知识拓展】 化合物、含氧化合物、氧化物之间的关系 ①含有氧元素的化合物称为含氧化合物，如高锰酸钾（KMnO4）、水（H2O）等都是含氧化合物； ②氧化物一定是含氧化合物，但含氧化合物不一定是氧化物； ③化合物包含含氧化合物，含氧化合物包含氧化物。 【方法导引】 分类 在化学研究中，我们常依据一定的标准对物质及其变化进行分类。例如，依据元素组成将纯净物分为单质和化合物，依据反应物和生成物种类的多少将一些化学反应分为分解反应和化合反应等。 分类是一种科学方法。根据研究对象的共同点和差异点，将其分为不同的类别，可以帮助我们分门别类地研究和认识物质及其变化的规律。 3. 物质的分类 04. 夯实基础 1．关于氢气的说法错误的是（） A．常温常压下，无色有刺激性气味 B．密度比空气小 C．点燃氢气前应检验纯度 D．燃烧产物无污染 【答案】A 【详解】A、常温常压下，氢气是无色、无味的气体，不是有刺激性气味，该说法错误。 B、氢气的密度比空气小，该说法正确。 C、氢气是可燃性气体，点燃前应检验纯度，防止发生爆炸，该说法正确。 D、氢气燃烧生成水，产物无污染，该说法正确。故选A。 2．下列各组物质中，前者为化合物，中间为单质，后者为氧化物的是（） A．氧化钙       液态氧       高锰酸钾 B．澄清的石灰水       水银       二氧化碳 C．锰酸钾       铝       氧化汞 D．纯净的空气       臭氧       水 【答案】C 【详解】A、氧化钙是化合物；液态氧是单质；高锰酸钾是化合物，但不是氧化物。此选项错误。 B、澄清的石灰水是混合物；水银是单质；二氧化碳是化合物，也是氧化物。此选项错误。 C、锰酸钾是化合物；铝是单质；氧化汞是化合物，也是氧化物。此选项正确。 D、纯净的空气是混合物；臭氧是单质；水是化合物，也是氧化物。此选项错误。故选C。 3．如图所示为氢气燃烧的实验。下列说法不正确的是（） A．点燃氢气前需要检验其纯度 B．氢气在空气中燃烧产生蓝紫色火焰 C．实验中烧杯内壁有无色液滴产生 D．实验中发生的变化属于化合反应 【答案】B 【详解】A、氢气是可燃性气体，混有一定量的空气或氧气时，遇明火可能会发生爆炸，所以点燃氢气前需要检验其纯度，故选项说法正确； B、氢气在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，而不是蓝紫色火焰，故选项说法错误； C、氢气燃烧生成水，所以实验中烧杯内壁有无色液滴产生，故选项说法正确； D、氢气和氧气在点燃的条件下生成水，该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应，故选项说法正确； 故选B。 4．水是生命之源，构建关于水的知识网络有利于深入认识水，下列关于水的说法正确的是（） A．过程①中的自来水经煮沸后即可变成纯水 B．过程②中水分子的大小和间隔都发生改变 C．反应③中正极和负极所得气体的体积比是2∶1 D．反应④也可证明水是由氢元素和氧元素组成的 【答案】D 【详解】A、煮沸能降低水的硬度，但不能将水变为纯水，水中仍含有一些可溶性杂质，该选项说法不正确； B、水蒸发过程中，分子大小不变，但分子的间隔变大，该选项说法不正确； C、电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，生成的氧气和氢气的体积比为1：2，而不是2：1，该选项说法不正确； D、氢气和氧气点燃生成水，由于反应前后元素种类不变，因此说明水是由氢元素和氧元素组成的，该选项说法正确。故选D。 5．下列物质的用途中，主要利用其物理性质的是（） A．液氮用作制冷剂 B．氧气用于抢救病人 C．氮气用来作保护气 D．氢气可作燃料 【答案】A 【详解】A、液氮用作制冷剂，是利用液氮汽化时吸收大量的热，使周围温度降低，此过程没有新物质生成，利用的是液氮的物理性质，该选项正确； B、氧气用于抢救病人，是利用氧气能供给呼吸的化学性质，呼吸过程中发生了复杂的氧化反应，有新物质生成，该选项错误； C、氮气用来作保护气，是利用氮气化学性质不活泼，一般不易与其他物质发生化学反应，属于化学性质，该选项错误； D、氢气可作燃料，是利用氢气的可燃性，氢气燃烧生成水，有新物质生成，属于化学性质，该选项错误。 故选A。 6．下列实验现象描述正确的是（） A．红磷在空气中燃烧产生白色烟雾 B．铁丝在空气中燃烧，火星四射，生成黑色固体 C．硫在氧气中燃烧，发出蓝紫色火焰，生成二氧化硫气体 D．纯净的氢气在氧气中安静的燃烧，产生淡蓝色火焰 【答案】D 【详解】A、红磷在空气中燃烧，产生的是大量白烟，此选项错误； B、铁丝在氧气中才能燃烧，火星四射，生成黑色固体，在空气中铁丝只能红热，不能燃烧，此选项错误； C、硫在氧气中燃烧，发出蓝紫色火焰，生成二氧化硫气体是实验结论，不是实验现象，此选项错误； D、纯净的氢气在氧气中安静的燃烧，产生淡蓝色火焰，此选项正确。故选D。 7．下列各图中，“”、“”分别表示两种质子数不同的原子，则图中表示化合物的是（） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A、图中3个分子构成相同，为同种物质的分子，该图所表示物质为纯净物；该分子由两种不同的原子构成，图所示物质为化合物，符合题意； B、图中6个原子构成不同，为两种不同种物质的原子，均为单质的分子；该图所示物质为两种不同的单质组成的混合物，不符合题意； C、图中3个分子构成相同，为同种物质的分子，该图所示物质为纯净物；且该分子是由同种原子构成的，图所示物质为单质，不符合题意； D、图中3个分子和3个原子构成不同，为3种不同种物质的分子和2种不同种物质的原子，一种分子由同种原子构成，为单质的分子；另2种分子由两种不同种的原子构成，为化合物的分子；该图所示物质为单质和化合物组成的混合物，不符合题意；故选A。 8．下列关于水的说法，正确的是（） 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．水是由水分子构成的 D．水是由两个氢原子和一个氧原子构成的 【答案】C 【详解】A、水是由氢元素和氧元素组成的，氢气和氧气组成的是混合气体，不是水，错误； B、水是由水分子构成，水分子是由氢原子和氧原子构成的，错误； C、物质由微观粒子聚集而成，水是由水分子构成的，正确； D、水是由水分子构成的，一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的，错误。故选C。 9．用如图所示的装置进行水的电解实验时，有以下描述： ①甲、乙两试管内收集到的气体的质量比约为2:1； ②甲试管和电源的正极相连，乙试管和电源的负极相连； ③甲试管内产生的气体能燃烧，且燃烧时火焰呈淡蓝色； ④乙试管内产生的气体能使带火星的木条复燃； ⑤由实验可知，水是由氢原子和氧原子构成的。 以上五个描述中，正确的是（） A． ③④ B．②④ C．④⑤ D．①③ 【答案】A 【详解】①电解水产生氢气和氧气的体积比为2：1，不是质量比，故甲、乙两试管内收集到的气体的体积比约为2：1，错误； ②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，甲管中产生的气体较多，是氢气，甲试管和电源的负极相连，乙管中产生的气体较少，是氧气，乙试管和电源的正极相连，错误； ③甲试管内产生的气体是氢气，氢气能燃烧，发出淡蓝色火焰，正确； ④乙试管内产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，正确； ⑤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，错误。故正确的只有③④。故选A。 10．如图是电解水实验的改进装置，反应前注射器活塞均在0刻度处，下列说法不正确的是（） A．注射器I中产生的气体可以使燃着的木条燃烧更旺 B．一段时间后，注射器I活塞移动至8mL刻度处，则理论上注射器Ⅱ活塞应移动至4mL刻度处 C．电解液中加少量稀硫酸是为了增强水的导电性 D．电解水实验中的能量转化是电能转化为化学能 【答案】B 【详解】A、电解水时，与电源正极相连的一端产生氧气，注射器I与正极相连，产生的氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺，该说法正确； B、电解水时，产生氢气和氧气的体积比约为2：1。注射器I产生氧气，注射器Ⅱ产生氢气，若注射器I活塞移动至8mL刻度处(产生8mL氧气)，则理论上注射器Ⅱ应产生16mL氢气，活塞应移动至16mL刻度处，该说法错误； C、水的导电性较弱，电解液中加少量稀硫酸，可增强导电性，该说法正确； D、电解水实验中，电能转化为化学能，使水分解为氢气和氧气，该说法正确。故选B。 11．分析推理是化学学习中常用的思维方法，下列说法正确的是（） A．单质中含有一种元素，含有一种元素的物质不一定是单质 B．不同元素的根本区别在于其相对原子质量的不同 C．阳离子带正电荷，带负电荷的微粒一定是阴离子 D．在原子的结构中最外层电子数为8个是稳定结构，凡是原子中最外层电子数不是8个的一定是不稳定结构 【答案】A 【详解】A、单质是由同种元素组成的纯净物。含有一种元素的物质不一定是单质，例如氧气（O2）和臭氧（O3）的混合物，只含有氧元素，但不是单质，正确。 B、元素是质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称，不同元素的根本区别在于其质子数(核电荷数)不同，而不是相对原子质量不同，错误。 C、阳离子带正电荷，但带负电荷的微粒不一定是阴离子，电子也带负电荷，错误。 D、通常认为原子最外层电子数为8个(氦为2个)是稳定结构，但有些原子的最外层电子数不是8个也可能相对稳定，比如氦原子最外层电子数为2，它是稳定结构，错误。故选A。 12．下列图像能正确反映对应变化关系的是（） A．一定质量的木炭与过量氧气在密闭容器内加热使其充分反应 B．测定空气中氧气的含量 C．将水通电，电解一段时间 D．一定质量的镁在过量的氧气中充分燃烧 【答案】D 【详解】A、木炭与氧气反应生成二氧化碳，反应后二氧化碳气体的质量应该等于反应消耗的木炭和氧气的质量和，故密闭容器内气体的质量会逐渐增加至一定质量，故此图像表述不正确； B、氧气约占空气总体积的五分之一，故测定空气中氧气含量实验结束时装置内气体的体积减少的量约为原体积的五分之一，而不是五分之四，故此图像表述不正确； C、水通电分解生成氢气和氧气的体积比为2：1，质量比为1：8，故此图像表示不正确； D、根据质量守恒定律，反应生成的氧化镁的质量等于参加反应的镁的质量和氧气的质量之和，故此图像表述正确。故选D。 13．模型是联系宏观与微观的桥梁 （1）如图“”和“”分别表示两种原子，在下列图表示混合物的是_______（填字母，下同），由分子构成的纯净物是_______，由原子直接构成的纯净物是_______。 A．B．C．D． （2）中国计划在 2060 年实现“碳中和”，彰显了大国担当。资源化利用 CO2 是实现“碳中和”的重要途径。如图是 CO2 转化为甲醇（CH3OH）的微观示意图，请回答： 该反应前后共有_______种化合物。 【答案】 （1）AB D C （2）3 【详解】 （1）A中物质由和构成，属于混合物；B中物质由、和构成，属于混合物；C中物质由同种原子构成，属于纯净物；D中物质由同种分子构成，属于纯净物；综上可知，表示混合物的是AB，由分子构成的纯净物是D，由原子直接构成的纯净物是C； （2）由微观示意图可知，该反应为氢气与二氧化碳在一定条件下反应生成甲醇和水，其中氢气是由氢元素组成的纯净物，属于单质，二氧化碳、甲醇、水均是由不同种元素组成的纯净物，属于化合物，故该反应前后共有三种化合物。 14．改善空间站循环系统、固态火箭发射卫星、太空养鱼、燃烧科学实验、嫦娥六号探月返回……航天上一系列进展令人振奋。结合信息，完成下列问题。 空间站内的空气需与我们周围的空气组成相近，主要采用以下循环系统： （1）空间站内空气中含量最多且不会被航天员消耗的气体是_______(填化学符号)。 （2）补充氧气的化学反应有_______(填序号)，保持氧气化学性质的最小粒子是_______(写名称)。 （3）反应④的文字表达式是_______。 （4）请从微观的角度解释反应①的实质是_______。 【答案】 （1）N2 （2）①③ 氧分子 （3） （4）水分子分裂成氢原子和氧原子，氢原子重新组合成氢分子，氧原子重新组合成氧分子 【详解】 （1）空气中含量最多的气体是氮气，且氮气不会被航天员消耗，其化学符号为N2。 （2）反应①是水电解生成氢气和氧气，反应③是超氧化物与二氧化碳反应生成氧气等物质，这两个反应都能补充氧气；由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子，氧气由氧分子构成，所以保持氧气化学性质的最小粒子是氧分子。 （3）反应④是二氧化碳和氢气在催化剂作用下反应生成甲烷和水，文字表达式为： （4）反应①是水电解生成氢气和氧气的反应，从微观角度看，其实质是水分子分裂成氢原子和氧原子，氢原子重新组合成氢分子，氧原子重新组合成氧分子。 15．图1装置是电解水的实验，多次实验并记录不同电压下收集10 mL氧气所需时间如图2所示，请回答相关问题。 （1）图1装置中，连接a管的是电源___________(填“正”或“负”)极。 （2）根据图2可得出：电压越大，___________。 （3）下列微观粒子运动变化示意图中，请你选出正确的过程并排列先后顺序：___________(填序号)。 【答案】 （1）负 （2）电解水速率越快 （3）①②⑤③ 【详解】 （1）在电解水实验中，遵循“正氧负氢”的原则，即与电源正极相连的电极产生氧气，与电源负极相连的电极产生氢气，且氢气和氧气的体积比约为2：1，观察可知，a管中产生的气体体积多，是氢气，所以连接a管的是电源负极。 （2）从图2中看到，随着电压从6V升高到9V再到12V，收集10 mL氧气所需的时间逐渐减少。这表明电压越大，电解水的反应速率越快，收集相同体积(10 mL)氧气所需的时间就越短。 （3）电解水的过程是水分子先分裂成氢原子和氧原子，因为正极产生氧气、负极产生氢气，所以分解为原子后，氢原子向负极聚集，在负极重新组合成氢分子。氧原子向正极聚集，在正极重新组合成氧分子。图①是水分子，②是水分子分裂成原子，③在正极重新组合成氧分子，在负极重新组合成氢分子，④是在负极重新组合成氧分子，在正极重新组合成氢分子(错误图像)，⑤是氧原子向正极聚集，氢原子向负极聚集。所以排列先后顺序为①②⑤③。 16. 为了人类和社会的可持续发展，我们应该了解有关“水”的一些知识。某小组同学对生活中水展开了项目式学习探究。 【项目一】完成水的电解任务： （1）电解水时加入氢氧化钠溶液的目的是_______。 （2）电解一段时间后关闭电源，正极产生5mL氧气，则负极可产生_______mL氢气。 （3）电解水的微观示意图如下，则该变化过程中没有发生变化的是_______(填微粒符号)。 【项目二】探究影响电解水速率的因素。 小组同学们查阅资料获知，不同的实验条件会改变电解水的速率。于是他们展开实验，探究影响电解水速率的因素，实验数据如下表。 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ 氢氧化钠溶液的温度/℃ 15 15 X 30 45 外加电压/V 6 9 12 6 6 产生H2体积/mL 20 20 20 20 20 时间/s 54.6 23.4 15.0 46.2 Y （4）通过实验数据可知，本实验通过比较_______确定电解水的速率的快慢。 （5）实验①②③的目的是：探究_______对电解水快慢的影响，表中“X”=_______。 （6）欲探究氢氧化钠溶液的温度对电解水快慢的影响，应选择的三组实验是______(填实验序号)。 （7）分析实验数据，实验⑤的时间“Y”_______46.2s(填“>”“=”或“<”)。 （8）该实验采用了科学探究中的控制变量法，其中应控制的无关变量是______(写两点)。 【答案】 （1）增强水的导电性 （2）10 （3）H和O （4）产生相同体积的氢气所需要的时间 （5）外加电压 15 （6）①④⑤ （7）＜ （8）电极的材料；氢氧化钠溶液的体积；氢氧化钠溶液的浓度；加入的溶液的种类；两电极间的距离等合理即可。 【详解】 （1）纯水不导电，电解水时加入氢氧化钠溶液的目的是：增强水的导电性； （2）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，故电解一段时间后关闭电源，正极产生5mL氧气，则负极可产生10mL氢气； （3）在化学变化中，分子可分，原子不可分，原子是化学变化中的最小粒子，故电解水的过程中，没有发生变化的是氢原子和氧原子，故填：H、O； （4）由表中数据可知，该实验是通过比较产生相同体积的氢气所需时间来确定电解水的速率的快慢； （5）实验①②③中外加电压不同，其他因素应相同，故应是探究外加电压对电解水快慢的影响；根据控制变量法，外加电压不同，其他因素相同，则表中的“X”=15； （6）欲探究氢氧化钠溶液的温度对电解水快慢的影响，根据控制变量法，温度不同，其他因素相同，则应选择的三组实验是：①④⑤； （7）实验①④中温度不同，其他因素相同，且温度越高，产生等体积氢气所需时间越短，说明相同条件下，温度越高，电解水的速率越快，实验⑤比实验④温度高，其他因素相同，故实验⑤收集等体积氢气所需时间比实验④短，故时间“Y”<46.2s； （8）该实验采用了科学探究中的控制变量法，其中应控制的无关变量是电极的材料；氢氧化钠溶液的体积；氢氧化钠溶液的浓度；加入的溶液的种类；两电极间的距离等。 学科网（北京）股份有限公司 $