第4节 水的组成和净化（8大题型专项训练，江苏专用）化学新教材沪教版九年级上册

第3节 水的组成和净化 题型01 电解水实验 题型02 氢气燃烧及产物检验 题型03 分解水的新技术 题型04 过滤 题型05 自来水的生产流程 题型06 净水新技术 题型07 水资源的保护和综合利用 题型08 跨学科实践活动：制作简易净水器 题型01 电解水实验 实验装置 实验现象 （1）电极上均有气泡产生；（2） a、b两试管中气体体积比约为2:1。 气体验证 （1）a中气体点燃火焰呈蓝色，证明是氢气； （2）b中气体能使带火星的木条复燃，证明是氧气。 水在直流电的作用下，发生了分解反应，生成了氢气和氧气。反应文字表达式： 符号表达式为 实验结论 从上面的实验说明水是由氢元素和氧元素组成的。 备 注 实验结束后a、b两试管中气体体积比可能小于2:1，原因是氧气在水中的溶解能力强于氢气；或者是电解过程中氧气和电极材料发生反应。 【典例1】（25-26九年级上·江苏淮安·阶段检测）水是生命之源，某实践小组开展关于水的主题式探究活动。 任务一：探究水的净化 （1）小组同学取含有泥沙的河水进行实验1，实验1中玻璃棒的作用是 ，若过滤后的液体仍然浑浊，可能原因是 （任写一条）。 （2）用实验1中净化后的水通过实验2制取蒸馏水，装置中烧瓶下方需放 （填仪器名称），烧杯中盛有冰水的作用是 。 （3）小组同学根据自来水厂净化原理自制净水器，进行实验3。其中活性炭的作用是 ，这是它的 （填“物理性质”或“化学性质”）。 任务二：探究水的组成 （4）小组同学为探究水的组成，进行实验4。向水电解器中注满蒸馏水，接通直流电源，收集气体，电源a端为 极。一段时间后，用点燃的木条放在玻璃管Y尖嘴处，会看到 现象，说明收集到的气体为 （填名称）。 （5）关闭电源，发现X、Y两玻璃管中气体体积比约为 。 （6）结论：通过电解水实验可以得到水是由 组成的。 任务三：探究水的电解速率 实验过程中同学们发现产生气泡的速率较慢，查阅资料，多次实验，探究了影响电解速率的部分因素，记录数据见下表（每次实验收集10mL氧气）。 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 （7）加入适量氢氧化钠溶液，目的是 。 （8）分析上表数据，可得出的结论是 。 【变式1-1】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）如图为实验室电解水的实验装置图，以下说法正确的是 A．现象分析：b极产生气泡的速率较快 B．条件分析：该变化是在交流电的条件下发生的 C．结论分析：水是由氢气和氧气组成的 D．作用分析：实验前在水中加入少量硫酸钠溶液，是为了增强导电性 【变式1-2】（2025·江苏淮安·模拟预测）用如图所示的自制水电解器进行实验，研究水的组成。下列说法错误的是 A．若a管中气体为1mL，则b管中气体约为2mL B．该实验说明水是由氢气和氧气组成 C．镀铬曲别针做电极利用了金属的导电性 D．研究物质的分解是认识物质组成的一种思路 【变式1-3】（25-26九年级上·江苏常州·月考）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中气体可以使燃着木条燃烧的更旺 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．电解液中加少量氢氧化钠是为了增强水的导电性 D．该实验说明水是氢元素和氧元素组成 题型02 氢气燃烧及产物检验 氢气物理性质：氢气是无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小。 氢气的化学性质：可燃性 实验步骤 在空气中点燃纯净的氢气，并在火焰上方罩一个干燥的烧杯，观察现象 实验现象 氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色的火焰，放出大量的热，烧杯内壁凝结有水雾 文字表达式 氢气 + 氧气 水 符号表达式 H2+O2H2O 实验结论 ①氢气与空气中的氧气发生化合反应生成了水 ②水是由氢元素和氧元素组成的 备 注 点燃氢气之前要检验氢气的纯度，防止发生爆炸。 【典例2】（2023·江苏扬州·一模）氢能是未来的理想能源，随着技术不断发展，氢气在制备、储存与应用方面都有较大突破，完成下列关于氢气的相关问题。 I．氢气制备 （1）有研究表明，在某催化剂作用下可实现光解水制H2，反应的化学方程式为 。光解水生成的两种气体体积与时间的关系如图3所示，其中表示H2生成的是 （填“a”或“b”）。 （2）一定温度下，用钼铁（Mo—Fe）作催化剂，可以裂解乙醇（C2H5OH）制备H2.研究数据如图4所示，分析可知：其它条件相同时，裂解乙醇制氢的最佳温度是 ，催化剂中最佳的Mo—Fe用量比是 。 Ⅱ．氢气储存 （3）在一定条件下，Mg和MgH2的相互转化可以实现氢气的储存和释放。其工作原理如图5。 ①氢气储存时发生反应的化学方程式为 。 ②此储存氢气中，实际消耗12kgMg，由于氢气存储效率只有10%，那么至少需要氢气的质量为 kg。 Ⅲ．氢气应用 （4）一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图6所示。 ①高温下，用H2与Fe3O4反应炼铁的化学方程式为 。 ②跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有 。 【变式2-1】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）电解水制氢有利于缓解能源危机。下列相关说法不正确的是 A．海水中含量最多的物质是水 B．水由氢元素和氧元素组成 C．水在通电条件下分解成氢气和氧气 D．电解过程中化学能转化为电能 【变式2-2】（2023·江苏苏州·二模）氢氧发动机是利用H2与O2反应产生能量的发动机，掌握氢氧发动机技术是一个国家成为航天强国的标志之一。下列相关说法不正确的是 A．该火箭发动机高性能无污染 B．点火装置的作用是使温度达到氢气的着火点 C．发动机起动前要保证输送导管与泵内无空气并使推进剂呈液态 D．控制H2和O2的分子个数比为1：2是为了保证H2和O2同时耗尽 【变式2-3】（24-25九年级上·江苏扬州·期末）我国自主研发的多通道钯膜纯化组件，可以将 99.92%的氢气提纯至99.99995%，实现了超纯氢气装置国产化。下列说法错误的是 A．由图1可知，氢分子无法透过钯膜 B．由图2可知，氢气压强差越大，钯膜透氢量越大 C．由图3可知，开始工作时须先通 N2排净装置中空气，再通原料氢气，其目的是防止爆炸 D．由图4可知，氢气将从A出口排出 题型03 分解水的新技术 近年来中考化学命题中，分解水新工艺的考查呈现三大趋势：一是注重基础与创新的结合，既考查电解水传统装置（霍夫曼电解器）的操作要点，又关注新型光催化剂（如TiO₂改性材料）的作用原理；二是联系实际应用场景，常以"绿氢制备""新能源开发"为背景，要求学生分析质子交换膜电解槽相比碱性电解槽的优势；三是强化跨学科思维，将电解水与物理学科的电学知识（如电流效率计算）、生物学科的光合作用水分解过程进行对比。命题形式从单一选择题转向综合实验探究题，尤其侧重考察学生分析新型电极材料（如镍铁层状双氢氧化物）替代铂电极的环保价值和经济意义，同时通过数据图表考查学生处理电解能耗、产气量等实际问题的能力。 【典例3】（25-26九年级上·江苏苏州·期中）电解水制氢能耗大，效率低，因而未被广泛应用。某种光解水的过程如图所示，下列有关说法中错误的是 A．电解水过程中将电能转化为化学能 B．光解水过程需要不断补充Fe3O4和FeO以推动反应持续进行 C．光解水与电解水相比能充分利用太阳能，成本更低 D．反应Ⅱ的符号表达式为 【变式3-1】（24-25九年级上·江苏无锡·期中）水与人类的生产、生活密切相关，是制备气体的重要化学资源。 （1）电解水制氢 如图1是电解水实验装置，试管用来收集生成的气体，直流电源a端是 （填“正极”或“负极”），试管 （填“c”或“d”）中的气体能使燃着的木条燃烧更旺，该实验说明水由 组成。 （2）光伏制氢 水在太阳能和催化剂条件下也能分解获得氢气和氧气，请写出该反应的文字表达式 。 （3）热分解水制氢 热分解水也能生成氢气和氧气，高温下水分解体系中微观粒子含量与温度的关系如图2所示。图中曲线A、B对应的粒子依次是 （填符号）。 【变式3-2】（25-26九年级上·江苏·阶段检测）学校兴趣小组从化学视角对水的组成开展了如下活动。 （1）用水电解装置探究的组成，电解一段时间后，打开正负两极活塞，用“燃着”的木条靠近，发现：正极处 （填现象），负极处气体能被点燃产生淡蓝色火焰。由此可知水电解产生了氢气和氧气，说明水是由 组成。 （2）电解纯水速率较慢，小组同学查阅资料得知提高电解水速率的措施有提高电解温度、设置超声波场等，于是进行了如下探究。 ①为探究温度对电解水速率的影响，请你设计实验方案进行验证： 。 ②同学们查阅资料得知气泡覆盖在电极表面会降低电解水速率，于是在静音和20kHz、100%振幅超声条件下，测得电解水过程中电极表面的气泡直径分布如图2、图3所示。 请结合图像分析，超声波振动能提高电解水速率的原因： 。 【变式3-3】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）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反应，将水转化为氢气，同时生成四氧化三铁。模拟实验装置如图所示。 （1）该反应的文字或符号表达式为 。 （2）加热铁粉前，应先通入水蒸气一段时间，目的是 。 （3）如图是同学设计的创新实验。由图可知，导线a端连接的是电源 极（填“正”或“负”），该实验说明水是由 组成的。 题型04 过滤 定义：把不溶性的固体与液体分开的一种方法叫过滤。 操作注意事项：“一贴二低三靠” 过滤器的准备（如图）：用少量水润湿滤纸使滤纸和漏斗壁之间不要留有气泡。 仪器和用品：玻璃仪器（烧杯、玻璃棒、漏斗）、 铁架台、用品（滤纸） 实例：分离食盐和泥沙、分离菜叶和水等。 【典例4】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）水是生命之源，也是人类宝贵的自然资源。 Ⅰ．水的净化探究 （1）操作Ⅰ中明矾的作用是 ，操作Ⅲ中仪器a的名称是 ，玻璃棒的作用是 ，若液体M仍然浑浊，原因可能是 （写一点）。 （2）实践小组开展“水质检测及自制净水器”实践活动。 ①水质检测：TDS值是水质的一项重要指标，TDS值与水质纯度的关系如图1，某水样的TDS值如图2，其水质纯度为 。（填“高”“较高”“一般”“会结水垢”） ②小组同学设计了图3装置进行水的净化。其中，装置制作较合理的是 （填A或B）。通过该装置净化后的水 （填“适宜”或“不宜”）直接饮用。 【变式4-1】实验室里过滤Cu（OH）2悬浊液，发现滤出的液体仍有浑浊。检查过滤装置发现漏斗外壁没有水，滤纸也未出现破损或小漏洞，则造成实验失败的原因可能是 A．滤纸的边缘高于漏斗的边缘 B．滤纸与漏斗之间有气泡未被排掉 C．倾倒液体时液面高于滤纸边缘 D．过滤时玻璃棒靠在一层滤纸一侧 【变式4-2】（25-26九年级上·江苏南京·阶段检测）下列关于过滤操作的叙述中，不正确的是 A．图中的一处明显错误是，没有用玻璃棒引流 B．滤纸的边缘要略低于漏斗口 C．液面不要低于滤纸的边缘 D．漏斗下端管口要紧靠烧杯内壁 【变式4-3】（2023·江苏苏州·二模）过滤操作完毕后展开滤纸，若黑色代表滤渣，则看到的情况最接近图中的    A．① B．② C．③ D．④ 题型05 自来水的生产流程 自来水生产流程：取水→混凝沉淀（加明矾作为混凝剂）→过滤（去除难溶性杂质、物理变化）→活性炭吸附（去除色素和异味、物理变化）物理性质→氯气消毒（化学变化）。 命题趋势注重将传统工艺与新型技术（如超滤膜、臭氧消毒）进行对比，并通过流程图形式考查学生的实际应用能力。 【典例5】（25-26九年级上·江苏泰州·阶段检测）某实践小组参观本地矿泉水厂，该厂矿泉水含钙、钾、镁、硒等矿物质，其生产流程示意图如图，下列说法不正确的是 A．絮凝沉降池中可加入明矾使悬浮颗粒发生凝聚而沉降下来 B．活性炭过滤器中活性炭的作用是吸附作用或除去水中的色素和异味 C．推测该流程中“超滤”的主要作用是除去难溶性细小颗粒物 D．加入臭氧的目的是灭菌消毒，该变化是物理变化 【变式5-1】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）由太湖水生产自来水的部分处理过程如下。有关说法不正确的是 太湖水→沉降→过滤→吸附→……→自来水 A．用细沙“过滤”可滤除水中的细小颗粒 B．该过程还需加入氯气等消毒剂进行杀菌消毒 C．上述处理过程应包含“蒸馏” D．经过处理获得的自来水仍是混合物 【变式5-2】（25-26九年级上·江苏·阶段检测）人类的生活和工农业生产都离不开水，如图是某自来水厂净水过程的示意图。 请根据图示回答下列问题： （1）该自来水厂生产自来水时，没有使用的净水方法有___ __（填字母）。 A．沉降 B．过滤 C．煮沸 D．蒸馏 E．吸附 （2）取水后加入絮凝剂（明矾）的作用是 ，向水中加入活性炭，利用其 性除去水中有颜色或气味的杂质，该过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。 （3）在上述流程中，加消毒剂发生的是 （填“物理”或“化学”）变化。 （4）最近几年全球较大地震频发，地震过后地震灾区的饮用水受到污染。灾区居民往往采用下列几个步骤将受污染的水转化为可饮用水，以下处理过程顺序合理的是_____（填字母）。 ①加明矾     ②消毒杀菌（用漂白粉）     ③自然沉降      ④加热煮沸 A．③①④② B．③②①④ C．③①②④ D．①③④② （5）2025年某市初中毕业化学实验操作技能考查中，小波抽到的试题是“水的净化”，请你与小波一起进行实验，并回答下列问题。 ①小波准备按如图所示装置进行操作时，发现装置存在一处明显错误，该错误是 ，纠正错误后，接下来的过滤操作可除去水样中的 （填“可溶性”或“不溶性”）杂质。 ②小波将浑浊的水样过滤后，得到的水仍浑浊，其原因可能是 （写出一点即可）。然后小波进行了有效处理，使水样变得澄清透明。 【变式5-3】（2025·宁夏·中考真题）水是生活中常见的物质。化学兴趣小组在学习了与水有关的知识后，展开了以水为主题的项目式学习活动。 任务一：参观自来水生产过程 （1）兴趣小组到自来水厂参观学习后，明白了天然水不适宜直接饮用的原因是 。 任务二：自制简易净水器 同学们参观自来水厂后，激发了兴趣，利用生活物品在实验室制作简易净水器（如图2所示）。       （2）小卵石和石英砂的净水原理与图1中的 净水过程相同。 （3）该简易净水器存在不足，需要改进的做法是 。 改进自制简易净水器后，设计实验并检测净化效果。 资料：通常用浑浊度表示浑浊程度，浑浊度越低代表水质越好，浑浊度单位为NTU 。 分别取50 mL河水，测定初始水样的浑浊度为670 NTU；采用不同的方法分别对水样进行处理并测定浑浊度。实验记录如下： 实验序号 1 2 3 实验内容 静置1小时后的清液 使用滤纸进行过滤 使用自制净水器处理 浑浊度/NTU 256 55 43 【解释与结论】 （4）分析实验数据，根据 ，得出“其他条件相同时，使用自制净水器比使用滤纸和静置沉降净化效果更好”的结论。 题型06 净水新技术 化学对净水新技术的考查呈现三大重点方向：一是新型吸附材料（如石墨烯氧化物、金属有机框架MOFs）的微观结构与净化机理，常结合选择题考查比表面积与吸附性能的关系；二是高级氧化技术（如光催化、臭氧氧化）的化学方程式书写，特别是羟基自由基（·OH）降解有机污染物的链式反应过程；三是膜分离技术（反渗透、纳滤）的物理原理，通过图示题形式考查学生理解孔径大小与去除杂质类型的对应关系。命题趋势注重将传统混凝沉淀工艺与新兴技术对比，例如要求学生分析电絮凝技术相比化学絮凝在重金属去除方面的优势（无需投加药剂、污泥量少）。实验探究题常以"家用净水器滤芯更换周期"为情境，通过TDS检测数据考查学生对复合滤芯（PP棉+活性炭+RO膜）功能分层的理解。 【典例6】海水淡化方法有“蒸馏法”（图1）和“反渗透膜法”（图2），下列说法正确的是 A．蒸馏法是利用海水中各成分沸点不同 B．图1 中温度升高水分子的能量不变 C．反渗透膜法过程中发生了化学变化 D．图2反渗透膜左侧 Cl⁻数目大量减少 【变式6-1】（25-26九年级上·江苏苏州·月考）“生命吸管”是一种野外获得饮用水的简易装置，其原理如图。下列说法不正确的是 A．PP棉滤网利用过滤原理除去水中的泥沙 B．活性炭滤芯可除去水中的色素和异味 C．除菌超滤膜能除去水中的细菌 D．天然水经过该装置后得到的液体是纯水 【变式6-2】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）生命吸管是一种将污水净化为饮用水的吸管装置。其中加碘树脂主要起杀菌消毒的作用，可以除去99.3%的细菌和病毒。下列说法正确的是 A．生命吸管的双层纺织网可以除去颜色和异味 B．经过生命吸管净化后的水属于纯水 C．入水口和饮水口可以调换 D．生命吸管净水过程中发生了物理变化和化学变化 【变式6-3】（2025·江苏泰州·中考真题）学习小组以“自制海水淡化器”为主题开展跨学科实践活动，甲、乙两组同学设计的作品如图所示。下列说法不正确的是 A．两个作品的设计都利用了蒸馏的原理 B．水变为水蒸气过程中，水分子的体积和间隙都增大 C．甲组的设计中，硬币将保鲜膜下压，有利于汇聚冷凝水 D．乙组的设计不是密封装置，会导致水蒸气散发损失 题型07 水资源的保护和综合利用 1. 常见的水资源 蒸馏水（纯净物）、天然水（混合物）‌‌含可溶性/不溶性杂质（泥沙、微生物、矿物质等）、 矿泉水（混合物）‌：地下深层自然涌出或开采的水，含特定矿物盐及微量元素（锂、锶、锌等） 2. 硬水和软水 硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水；软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。 鉴别方法：加入等量的肥皂水，浮渣较多、泡沫较少的是硬水，泡沫较多、浮渣较少的是软水。 硬水软化的方法：实验室——蒸馏；生活中——煮沸；离子交换膜法。长期使用硬水的坏处：影响洗涤剂的使用效率；长期饮用硬水对身体健康不利；一些工业生产也不能使用硬水，如锅炉容易结成水垢，浪费燃料，还易使管道变形甚至引起锅炉爆炸。 3. 水资源的现状及保护措施 地球上的总水储量虽然很大，但可利用的淡水资源是有限的。 4．爱护水资源 （1）节约用水。生活上一水多用，使用节水型器具；农业上改大水漫灌为喷灌、滴灌；工业上使用新技术、改革工艺等使水重复利用、循环使用。 （2）防治水体污染。工业废水采用新技术、新工艺减少污染物的产生，对污染的水体处理达标后排放；农业上提倡使用农家肥，合理使用农药、化肥，减少水体污染；生活污水集中处理和排放。 【典例7】（25-26九年级上·江苏无锡·期中）净水器已逐渐走进了千家万户，如图是家用净水器的模拟流程图。 （1）PP棉滤芯的主要作用是除去水中的泥沙、铁锈等不溶物，其原理与化学实验中的过滤操作相同。实验室进行过滤操作时，玻璃棒的作用是 。滤纸是过滤最重要的实验用品，滤纸表面有无数微小孔径、遇水不易破碎，常用滤纸按孔径大小分类如表，以下会影响过滤的速度的因素有 （填序号）。 滤纸型号 快速 中速 慢速 最大孔径/μm 10-12 6-8 3-6 A．滤纸的孔径大小       B．滤纸的形状 使用天平称量试剂时，干燥的固体试剂应该放在纸上或容器中称量，称量固体所用的称量纸表面应该光滑，最好不用滤纸替代称量纸，原因是 。 （2）活性炭滤芯可以除去水中的有机物残留、异味等，这是利用了活性炭的 作用。 （3）家用净水器在制造纯净水的同时还会产生一定比例的废水，流程图中有A、B、C三个阀门，其中排出废水的阀门是 。 （4）某同学根据所学的净水知识，尝试利用饮用水瓶和纱布、活性炭等自制成如图所示装置进行运河水的净化。其中，装置制作较合理的是 （填“A”或“B”）。通过该装置净化后的水 （填“适宜”或“不宜”）直接饮用。 （5）混合物分离的一般思路和方法是（将序号排序） 。 a.分析混合物成分    b.找到分离方法    c.寻找成分性质差异 【变式7-1】（25-26九年级上·江苏扬州·阶段检测）水是宝贵的自然资源，日常生活、工农业生产和科学实验都离不开水。 （1）下列做法符合爱护水和保护水的是______。 A．大量使用化肥农药 B．工业废水处理达标后排放 C．使用含磷洗衣粉 D．园林浇灌改大水漫灌为喷灌、滴灌 （2）自来水厂净水过程如图所示。 ①天然水是 （填“纯净物”或“混合物”）；净水方法X、Y分别是 、 。 ②下列关于过滤操作的叙述不正确的是 （填字母）。 A．滤纸的边缘要低于漏斗口         B．液面要高于滤纸的边缘 C．玻璃棒要靠在三层滤纸处         D．漏斗下端要紧靠烧杯内壁 ③硬水中含有较多的可溶性钙、镁化合物，使用硬水会给生活和生产带来许多麻烦，生活中常用 的方法来降低水的硬度。 （3）利用图丙装置也能验证水的组成元素。 ①电解时正极与负极产生气体的体积比约为 ，用带火星的木条靠近玻璃管a的尖嘴处，打开活塞，可观察到 。 ②电解水的文字表达式为 。 ③水是由 组成的。 （4）探究不同电压和不同浓度氢氧化钠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，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 。 【变式7-2】（24-25九年级上·江苏盐城·期中）水是一种宝贵的自然资源。 Ⅰ．如图是学生参观自来水厂后，绘制的自来水厂净水过程示意图。 （1）吸附池内常用 吸附水中的色素和异味，吸附性属于 （填“物理性质”或“化学性质”）。 （2）过滤池可以除去水中的 （填“可溶性”或“不溶性”）杂质，过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、 。 （3）下列关于过滤操作的叙述正确的是_____（填字母）。 A．滤纸的边缘不要低于漏斗口 B．液面要高于滤纸的边缘 C．玻璃棒要靠在一层滤纸的一边 D．漏斗下端的管口要紧靠烧杯的内壁 （4）保护水资源是我们义不容辞的责任。下列做法不合理的是_____（填字母）。 A．生活中用淘米水浇花 B．生活污水直接排放 C．积极探索污水处理的新技术 D．洗手后随手关水龙头 （5）自制简易净水器 ①实验用品：饮料瓶、活性炭、棉花、纱布、细砂、小石子、烧杯、玻璃导管、铁架台 ②制作方法：为了净水效果更好，按从上层到下层的放置顺序，依次将 （①活性炭、②棉花、③细砂、④小石子，填序号）放入饮料内，且每层用品之间用纱布隔开。 ③交流讨论：小石子、细砂对水中不溶性杂质起 作用，通过该净水器获得的水属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 Ⅱ．电解水实验可用来确定水的组成（装置如图所示）。 （6）电解时，乙玻璃管中产生气泡的位置在 （填“a”、“b”或“c”）处。 （7）甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为 。 （8）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 。 （9）写出电解水反应的符号表达式 。 （10）同学们对加入氢氧化钠对电解水的影响产生了浓厚的兴趣，在老师带领下进行了如下探究活动。 【资料显示】氢气和氧气在水中的溶解能力不同，同温同压下，氧气的溶解能力比氢气强，而NaOH溶液会影响它们的溶解能力。 【设计实验】李明同学分别向100mL水中加入不同质量的NaOH固体，进行电解水实验。实验记录如下表： 实验编号 固体的质量/g 氢气体积/mL 氧气体积/mL 收集时间/s ① 5.3 0 0 90 ② 11.1 4 1.8 ③ 13.6 8 4 【实验结论】对比三组实验，考虑课堂演示实验的效果，选择实验 （填编号）更合适。 【深入探究】李明同学利用传感器对NaOH溶液的电导率进行检测，绘制曲线如图丁（说明：电导率的数值表示溶液导电能力的大小，溶液中离子浓度越低，电导率越小）。分析曲线写出一条规律性的结论 。 【变式7-3】（21-22九年级上·江苏无锡·期中）水是生命之源，它与人类的生活、生产密切相关。 I、保护水资源 太湖流域生态保护和高质量发展是无锡创建文明城市的重要环节之一。某兴趣小组的同学对太湖水进行了取样，如图1是其在实验室净化太湖水的流程： 【原理分析】 （1）请完善上述净水的步骤：① 沉淀  ③   ⑤蒸馏 （2）步骤③中常用的物质是 。 （3）分离混合物的一般思路：首先分析混合物的组成成分，然后利用各成分性质的差异，选择合适的方法进行分离。如：过滤就是利用混合物中各成分颗粒大小的不同进行分离的方法，过滤中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、 。 【操作过程】 （4）某同学过滤后发现滤液仍然浑浊，请写出可能导致此现象的一条原因 。 【回归生活】 （5）结合图2分析，地下水中所含杂质比地表水少的可能原因是 。 （6）假如你是水质检验员，你如何通过实验得出该区域的水是硬水还是软水？（写出实验的步骤、现象、结论） 。经检验后发现该区域水的硬度较高，则在日常生活中饮用该区域的水可以采取的处理办法是 。 II、认识水 某化学兴趣小组自制如图所示装置探究水的组成。 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，观察到的现象是 ，大约2min后（注射器1与注射器2收集到的气体体积比约为 ，正极电源变黑），关闭电源。 步骤四：取下注射器1，将带火星木条放在针头处，推动注射器1的活塞，木条复燃，说明注射器1中产生的气体是 。取下注射器2，点火，推动注射器2的活塞，产生的现象是 。 实验反思：该实验得出的结论是：水是由 组成的。 计算： 同学们查阅资料得知：①同温同压下，相同体积的不同气体具有相同数目的分子；②每个氢分子中含有两个氢原子，每个氧分子中含有两个氧原子。 大家经过计算，得出水中氢、氧原子个数比约为 。（请写出计算过程或推导过程） 题型08 跨学科实践活动：制作简易净水器 中考化学跨学科实践活动"制作简易净水器"涉及以下核心知识点：材料选择重点考查活性炭（吸附色素异味）、石英砂（过滤大颗粒）、蓬松棉（拦截细小杂质）的功能区分；物理原理需掌握分层过滤中颗粒物直径与材料孔径的匹配关系（如粗砂→细砂→活性炭的梯度过滤）；化学知识涉及明矾混凝的胶体聚沉原理；生物联系可对比植物根系过滤与人工滤层的相似性；工程思维强调装置气密性检验、水流速度控制等实践要点。命题常以"比较不同滤材组合效果"为探究主题，要求学生设计对照实验并分析浊度、pH值等数据，同时结合成本核算考查可持续发展理念。 【典例8】兴趣小组制作了如下图所示的两种简易净水器，下列说法正确的是 A．甲装置中①处放活性炭，②处放细沙 B．为使甲装置的净水效果更好需定期更换活性炭 C．乙装置中获取小水杯中的水的快慢与温度无关 D．两个装置得到的水均为纯净物 【变式8-1】 某学习小组开展“自制简易净水器”的实践活动，作品如图。下列说法合理的是 A．自制净水器使用的塑料外壳属于天然材料 B．小卵石和石英砂的主要作用是除去可溶性杂质 C．用活性炭净水是因为其结构疏松多孔 D．蓬松棉的主要作用是杀菌消毒 【变式8-2】某同学制作的简易净水器如图。下列说法正确的是 A．活性炭可吸附色素和异味 B．石英砂能除去可溶性杂质 C．该装置能有效去除微生物 D．净化后得到的水是纯净物 【变式8-3】水是生命之源，某校实践小组学生在老师的指导下开展了有关“水的净化”的项目式学习活动。 【活动一】了解水的净化 如图是学生参观自来水厂后，绘制的自来水厂净水过程示意图。 （1）在净水过程中加入混凝剂的目的是 。 （2）过滤池可以除去水中的 （填“可溶性”或“不溶性”）杂质，实验室进行该操作时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是 。 （3）自来水厂常用氯气消毒，该过程发生的反应原理之一是Cl2+H2O=HCl+HClO，此反应涉及的物质中属于氧化物的是 。 【活动二】净水器净水 （4）自制简易净水器 实验用品：饮料瓶、活性炭、棉花、纱布、细砂、小石子、烧杯、玻璃导管、铁架台 制作方法：为了净水效果更好，按从下层到上层的放置顺序，依次将 （①活性炭、②棉花、③细砂、④小石子，填序号），放入饮料瓶内，且每层用品之间用纱布隔开。 【活动三】污水处理 （5）再生水是国际公认的“第二水源”，是将生产生活等污水经过处理达标后，可以在一定范围内使用的水，生产再生水的主要流程如图： ①一级处理时，污水经过格栅后，还需向其中加入混凝剂，格栅的作用是 。 ②二级处理时，需要使用活性炭，主要是利用了活性炭的 性。 1 / 2 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 $ 第3节 水的组成和净化 题型01 电解水实验 题型02 氢气燃烧及产物检验 题型03 分解水的新技术 题型04 过滤 题型05 自来水的生产流程 题型06 净水新技术 题型07 水资源的保护和综合利用 题型08 跨学科实践活动：制作简易净水器 题型01 电解水实验 实验装置 实验现象 （1）电极上均有气泡产生；（2） a、b两试管中气体体积比约为2:1。 气体验证 （1）a中气体点燃火焰呈蓝色，证明是氢气； （2）b中气体能使带火星的木条复燃，证明是氧气。 水在直流电的作用下，发生了分解反应，生成了氢气和氧气。反应文字表达式： 符号表达式为 实验结论 从上面的实验说明水是由氢元素和氧元素组成的。 备 注 实验结束后a、b两试管中气体体积比可能小于2:1，原因是氧气在水中的溶解能力强于氢气；或者是电解过程中氧气和电极材料发生反应。 【典例1】（25-26九年级上·江苏淮安·阶段检测）水是生命之源，某实践小组开展关于水的主题式探究活动。 任务一：探究水的净化 （1）小组同学取含有泥沙的河水进行实验1，实验1中玻璃棒的作用是 ，若过滤后的液体仍然浑浊，可能原因是 （任写一条）。 （2）用实验1中净化后的水通过实验2制取蒸馏水，装置中烧瓶下方需放 （填仪器名称），烧杯中盛有冰水的作用是 。 （3）小组同学根据自来水厂净化原理自制净水器，进行实验3。其中活性炭的作用是 ，这是它的 （填“物理性质”或“化学性质”）。 任务二：探究水的组成 （4）小组同学为探究水的组成，进行实验4。向水电解器中注满蒸馏水，接通直流电源，收集气体，电源a端为 极。一段时间后，用点燃的木条放在玻璃管Y尖嘴处，会看到 现象，说明收集到的气体为 （填名称）。 （5）关闭电源，发现X、Y两玻璃管中气体体积比约为 。 （6）结论：通过电解水实验可以得到水是由 组成的。 任务三：探究水的电解速率 实验过程中同学们发现产生气泡的速率较慢，查阅资料，多次实验，探究了影响电解速率的部分因素，记录数据见下表（每次实验收集10mL氧气）。 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 （7）加入适量氢氧化钠溶液，目的是 。 （8）分析上表数据，可得出的结论是 。 【答案】（1）引流 滤纸破损（合理即可） （2）陶土网 冷却，使水蒸气降温液化（合理即可） （3）吸附作用 物理性质 （4）负 木条燃烧更旺 氧气 （5）2:1 （6）氢元素和氧元素 （7）增强水的导电性 （8）电压越高、氢氧化钠溶液的浓度越大，反应速率越快（合理即可） 【详解】（1）实验1是过滤含有泥沙的河水，过滤时玻璃棒的作用是引流；过滤后的液体仍然浑浊，可能是因为①滤纸破损（杂质通过缝隙进入盛接烧杯）、②液面高于滤纸边缘（液体从边缘渗漏）、③承接烧杯未洗净； （2）用酒精灯加热烧瓶时，为了加热均匀，防止烧瓶受热不均炸裂，要垫陶土网；烧杯中的冰水提供的低温环境，可将水蒸气冷凝为液态水，使气态水分子在试管壁聚集为蒸馏水； （3）活性炭疏松多孔，具有吸附性，可吸附水中的色素、异味等可溶性杂质；此性质不用通过化学变化就能体现出来，属于物理性质； （4）电解水，“正氧负氢，氧一氢二”，玻璃管X中产出的气体多，则电极a为负极，产生氢气，电极b为正极，产生氧气；将点燃的木条放在玻璃管Y尖嘴口处，可观察到木条燃烧更旺，说明收集到的气体为氧气，因为氧气具有助燃性； （5）关闭电源，X、Y两玻璃管气体分别为氢气和氧气，体积比约为2∶1； （6）依据反应前后元素的种类不变，可得到水是由氢、氧元素组成的； （7）由表可知，电压和氢氧化钠溶液浓度增大，均可显著加快电解速率，所以加入适量氢氧化钠溶液，可增强水的导电性； （8）在表中范围内，氢氧化钠溶液浓度相同时，电压越大，水分解的速率越快；电压相同时，氢氧化钠溶液浓度越大，水分解的速率越快。 【变式1-1】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）如图为实验室电解水的实验装置图，以下说法正确的是 A．现象分析：b极产生气泡的速率较快 B．条件分析：该变化是在交流电的条件下发生的 C．结论分析：水是由氢气和氧气组成的 D．作用分析：实验前在水中加入少量硫酸钠溶液，是为了增强导电性 【答案】D 【详解】A、电解水时正极生成的是氧气，负极生成的是氢气，氢气的体积是氧气的二倍，则负极产生气泡的速率较快，由图可看出，b管产生的气体少，为氧气，则和b相连的电极产生气泡的速率较慢，故A错误； B、该变化是在直流电的条件下发生的，故B错误； C、电解水生成了氢气和氧气，根据反前后元素的种类不变，说明了水是由氢元素和氧元素组成的，故C错误； D、由于硫酸钠在水中能解离出自由移动的钠离子和硫酸根离子，实验前在水中加入少量硫酸钠溶液，是为了增强导电性，故D正确。 故选D。 【变式1-2】（2025·江苏淮安·模拟预测）用如图所示的自制水电解器进行实验，研究水的组成。下列说法错误的是 A．若a管中气体为1mL，则b管中气体约为2mL B．该实验说明水是由氢气和氧气组成 C．镀铬曲别针做电极利用了金属的导电性 D．研究物质的分解是认识物质组成的一种思路 【答案】B 【详解】A、电解水时，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，由图可知，a管与电源正极相连，则收集的气体为氧气，则b管收集的气体为氢气，若a管中气体为1mL，则b管中气体为1mL×2=2mL，该选项说法正确； B、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，化学变化中元素的种类不变，该实验证明水由氢元素和氧元素组成，该选项说法错误； C、镀铬曲别针可做电极，利用了金属的导电性，该选项说法正确； D、电解水生成氢气和氧气，根据反应前后元素种类不变，可知水是由氢、氧元素组成，则研究物质的分解是认识物质组成的一种思路，该选项说法正确。 故选B。 【变式1-3】（25-26九年级上·江苏常州·月考）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中气体可以使燃着木条燃烧的更旺 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．电解液中加少量氢氧化钠是为了增强水的导电性 D．该实验说明水是氢元素和氧元素组成 【答案】B 【详解】A.在电解水实验中，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。注射器Ⅰ与电源正极相连，产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，可以使燃着的木条燃烧得更旺。A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（即产生8mL氧气），根据体积比2:1，理论上产生氢气的体积应为16mL，所以注射器Ⅱ活塞应移动至16mL刻度处。B不正确； C.水的导电性很弱，在电解液中加少量氢氧化钠，是为了增强水的导电性。C正确； 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，说明水是由氢元素和氧元素组成的。D正确。 故选B。 题型02 氢气燃烧及产物检验 氢气物理性质：氢气是无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小。 氢气的化学性质：可燃性 实验步骤 在空气中点燃纯净的氢气，并在火焰上方罩一个干燥的烧杯，观察现象 实验现象 氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色的火焰，放出大量的热，烧杯内壁凝结有水雾 文字表达式 氢气 + 氧气 水 符号表达式 H2+O2H2O 实验结论 ①氢气与空气中的氧气发生化合反应生成了水 ②水是由氢元素和氧元素组成的 备 注 点燃氢气之前要检验氢气的纯度，防止发生爆炸。 【典例2】（2023·江苏扬州·一模）氢能是未来的理想能源，随着技术不断发展，氢气在制备、储存与应用方面都有较大突破，完成下列关于氢气的相关问题。 I．氢气制备 （1）有研究表明，在某催化剂作用下可实现光解水制H2，反应的化学方程式为 。光解水生成的两种气体体积与时间的关系如图3所示，其中表示H2生成的是 （填“a”或“b”）。 （2）一定温度下，用钼铁（Mo—Fe）作催化剂，可以裂解乙醇（C2H5OH）制备H2.研究数据如图4所示，分析可知：其它条件相同时，裂解乙醇制氢的最佳温度是 ，催化剂中最佳的Mo—Fe用量比是 。 Ⅱ．氢气储存 （3）在一定条件下，Mg和MgH2的相互转化可以实现氢气的储存和释放。其工作原理如图5。 ①氢气储存时发生反应的化学方程式为 。 ②此储存氢气中，实际消耗12kgMg，由于氢气存储效率只有10%，那么至少需要氢气的质量为 kg。 Ⅲ．氢气应用 （4）一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图6所示。 ①高温下，用H2与Fe3O4反应炼铁的化学方程式为 。 ②跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有 。 【答案】 （1） 2H2O2H2↑+O2↑ a （2） 600℃ 1:9 （3） Mg+H2MgH2 10 （4） Fe3O4+4H23Fe+4H2O 产物为Fe与H2O，无污染 【详解】 （1）水在催化剂的催化作用下光解产生氢气与氧气，则化学反应方程式为：2H2O2H2↑+O2↑； 根据化学反应方程式分析可知水分解产生氢气与氧气的体积比为2:1，结合图示等时间a产生气体体积是b的2倍，则a表示氢气； （2）根据图像分析可知600℃时氢气的产率最高，则为最佳反应温度；当Mo：Fe用量比为1:9时氢气的产率最高，则为最佳用量比； （3）①根据反应的原理图示可知Mg与H2在350℃、3Mpa的条件下反应生成MgH2，则化学反应方程式为：Mg+H2MgH2； ②解：设需要氢气的质量为x 则至少需要氢气10kg； （4）①氢气与四氧化三铁在高温下反应生成铁与水，化学反应方程式为：Fe3O4+4H23Fe+4H2O； ②氢能炼钢的产物为Fe、H2O，则产物无污染。 【变式2-1】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）电解水制氢有利于缓解能源危机。下列相关说法不正确的是 A．海水中含量最多的物质是水 B．水由氢元素和氧元素组成 C．水在通电条件下分解成氢气和氧气 D．电解过程中化学能转化为电能 【答案】D 【详解】A、海水中含量最多的物质是水，该说法正确。 B、水由氢元素和氧元素组成，该说法正确。 C、水在通电条件下分解成氢气和氧气，该说法正确。 D、电解过程中是电能转化为化学能，而非化学能转化为电能，该说法不正确。 故选D。 【变式2-2】（2023·江苏苏州·二模）氢氧发动机是利用H2与O2反应产生能量的发动机，掌握氢氧发动机技术是一个国家成为航天强国的标志之一。下列相关说法不正确的是 A．该火箭发动机高性能无污染 B．点火装置的作用是使温度达到氢气的着火点 C．发动机起动前要保证输送导管与泵内无空气并使推进剂呈液态 D．控制H2和O2的分子个数比为1：2是为了保证H2和O2同时耗尽 【答案】D 【详解】A、氢气的热值高，燃烧产物是水，对环境无污染，因此该火箭发动机高性能无污染，说法正确； B、点火装置的作用是使温度达到氢气的着火点，说法正确； C、发动机起动前要保证输送导管与泵内无空气并使推进剂呈液态，以防混有空气时点燃发生爆炸，说法正确； D、氢气燃烧的方程式为，反应时氢气和氧气分子个数比为2:1，而控制H2和O2的分子个数比为1 : 2，是为了促进氢气的充分燃烧，此时氧气有剩余，说法错误。 故选D。 【变式2-3】（24-25九年级上·江苏扬州·期末）我国自主研发的多通道钯膜纯化组件，可以将 99.92%的氢气提纯至99.99995%，实现了超纯氢气装置国产化。下列说法错误的是 A．由图1可知，氢分子无法透过钯膜 B．由图2可知，氢气压强差越大，钯膜透氢量越大 C．由图3可知，开始工作时须先通 N2排净装置中空气，再通原料氢气，其目的是防止爆炸 D．由图4可知，氢气将从A出口排出 【答案】A 【详解】A：从图1的把膜的逸氧机理示意图可以清晰地看到，氢分子是能够通过钯膜的，故选项说法错误； B：观察图2，横坐标表示氢气压强差，纵坐标表示膜透氢量，随着氢气压强差的增大，膜透氢量的曲线呈上升趋势，即氢气压强差越大，膜透氢量越大，故选项说法正确； C：因为氢气是可燃性气体，与空气混合在一定范围内遇明火等会发生爆炸，开始工作时先通N2排净装置中空气，再通原料氢气，这样做的目的就是防止氢气与空气混合形成爆炸混合气体，防止爆炸，故选项说法正确； D：在图4非通道钯膜纯化提氢装置中，原料氢气从下方进入，经过处理后，氢气将从A出口排出，故选项说法正确； 故选：A。 题型03 分解水的新技术 近年来中考化学命题中，分解水新工艺的考查呈现三大趋势：一是注重基础与创新的结合，既考查电解水传统装置（霍夫曼电解器）的操作要点，又关注新型光催化剂（如TiO₂改性材料）的作用原理；二是联系实际应用场景，常以"绿氢制备""新能源开发"为背景，要求学生分析质子交换膜电解槽相比碱性电解槽的优势；三是强化跨学科思维，将电解水与物理学科的电学知识（如电流效率计算）、生物学科的光合作用水分解过程进行对比。命题形式从单一选择题转向综合实验探究题，尤其侧重考察学生分析新型电极材料（如镍铁层状双氢氧化物）替代铂电极的环保价值和经济意义，同时通过数据图表考查学生处理电解能耗、产气量等实际问题的能力。 【典例3】（25-26九年级上·江苏苏州·期中）电解水制氢能耗大，效率低，因而未被广泛应用。某种光解水的过程如图所示，下列有关说法中错误的是 A．电解水过程中将电能转化为化学能 B．光解水过程需要不断补充Fe3O4和FeO以推动反应持续进行 C．光解水与电解水相比能充分利用太阳能，成本更低 D．反应Ⅱ的符号表达式为 【答案】B 【详解】A、电解水的过程中，涉及的能量转化是电能转化为化学能，该选项不符合题意。 B、观察反应I和反应Ⅱ，反应Ⅰ中Fe3O4是反应物，FeO是生成物；反应Ⅱ中FeO是反应物，Fe3O4是生成物，所以Fe3O4和FeO可以循环利用，不需要不断补充，该选项符合题意。 C、与电解水相比，此方法利用太阳能提供能源，能够节约能源，能耗更低，该选项不符合题意。 D、由图可知，反应Ⅱ是FeO和水反应生成四氧化三铁和氢气，其符号表达式为，该选项不符合题意。 故选B。 【变式3-1】（24-25九年级上·江苏无锡·期中）水与人类的生产、生活密切相关，是制备气体的重要化学资源。 （1）电解水制氢 如图1是电解水实验装置，试管用来收集生成的气体，直流电源a端是 （填“正极”或“负极”），试管 （填“c”或“d”）中的气体能使燃着的木条燃烧更旺，该实验说明水由 组成。 （2）光伏制氢 水在太阳能和催化剂条件下也能分解获得氢气和氧气，请写出该反应的文字表达式 。 （3）热分解水制氢 热分解水也能生成氢气和氧气，高温下水分解体系中微观粒子含量与温度的关系如图2所示。图中曲线A、B对应的粒子依次是 （填符号）。 【答案】 （1）负极 d 氢元素和氧元素 （2） （3）H、O 【详解】 （1）电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气。氧气密度比空气大，氢气密度比空气小。由图 1 可知，c试管采用向下排空气法收集气体，说明是氢气，所以直流电源a端是负极； c试管收集的是氢气，则d试管收集的是氧气，氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺； 氢气只含氢元素、氧气只含氧元素，电解水生成氢气和氧气，说明水由氢元素和氧元素组成。 （2）水在太阳能和催化剂条件下分解生成氢气和氧气，文字表达式为：。 （3）水热分解生成氢气和氧气，氢分子由氢原子构成，氧分子由氧原子构成，每个水分子会分解为2个氢原子和1个氧原子，则图中曲线 A 、 B 对应的微粒依次是氢原子（H）、氧原子（O）。 【变式3-2】（25-26九年级上·江苏·阶段检测）学校兴趣小组从化学视角对水的组成开展了如下活动。 （1）用水电解装置探究的组成，电解一段时间后，打开正负两极活塞，用“燃着”的木条靠近，发现：正极处 （填现象），负极处气体能被点燃产生淡蓝色火焰。由此可知水电解产生了氢气和氧气，说明水是由 组成。 （2）电解纯水速率较慢，小组同学查阅资料得知提高电解水速率的措施有提高电解温度、设置超声波场等，于是进行了如下探究。 ①为探究温度对电解水速率的影响，请你设计实验方案进行验证： 。 ②同学们查阅资料得知气泡覆盖在电极表面会降低电解水速率，于是在静音和20kHz、100%振幅超声条件下，测得电解水过程中电极表面的气泡直径分布如图2、图3所示。 请结合图像分析，超声波振动能提高电解水速率的原因： 。 【答案】 （1）木条燃烧更旺 氢、氧元素 （2）控制其他条件相同，改变所用水的温度，测定相同电解时间内产生气体的体积（合理即可） 超声波振动使气泡直径减小，更易脱离电极表面，从而增大了电极与水的接触面积 【详解】 （1）电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，氧气具有助燃性，则正极处木条燃烧更旺；氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，根据反应前后元素种类不变，说明水是由氢、氧元素组成。 （2）①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，则设计实验为：控制其他条件相同，改变所用水的温度，测定相同电解时间内产生气体的体积； ②分析图像信息，超声波振动使气泡直径减小，更易脱离电极表面，从而增大了电极与水的接触面积，提高了电解水速率。 【变式3-3】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）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反应，将水转化为氢气，同时生成四氧化三铁。模拟实验装置如图所示。 （1）该反应的文字或符号表达式为 。 （2）加热铁粉前，应先通入水蒸气一段时间，目的是 。 （3）如图是同学设计的创新实验。由图可知，导线a端连接的是电源 极（填“正”或“负”），该实验说明水是由 组成的。 【答案】 （1）/ （2）排尽装置中的空气，防止氢气不纯，高温下发生爆炸，铁粉与氧气反应 （3）负 氢元素和氧元素 【分析】本题主要考查水的净化、水的组成相关知识，涉及仪器名称、过滤操作、硬水软水鉴别、电解水实验等，通过对实验装置和操作的分析来解答问题。 【详解】 （1）铁和水蒸气在高温的条件下生成氢气和四氧化三铁，文字或符号表达式为：/； （2）因为铁能与氧气反应，氢气具有可燃性，所以加热铁粉前先通入水蒸气一段时间，目的是排尽装置中的空气，防止氢气不纯，高温下发生爆炸、防止铁粉与空气中的氧气反应。 （3）电解水实验中，与正极连接的一端所产生的气体是氧气，与负极连接的一端所产生的气体为氢气，产生的氧气和氢气体积比约为1：2，已知，所以导线a端连接的是电源负极；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，该实验说明水是由氢元素、氧元素组成的。 题型04 过滤 定义：把不溶性的固体与液体分开的一种方法叫过滤。 操作注意事项：“一贴二低三靠” 过滤器的准备（如图）：用少量水润湿滤纸使滤纸和漏斗壁之间不要留有气泡。 仪器和用品：玻璃仪器（烧杯、玻璃棒、漏斗）、 铁架台、用品（滤纸） 实例：分离食盐和泥沙、分离菜叶和水等。 【典例4】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）水是生命之源，也是人类宝贵的自然资源。 Ⅰ．水的净化探究 （1）操作Ⅰ中明矾的作用是 ，操作Ⅲ中仪器a的名称是 ，玻璃棒的作用是 ，若液体M仍然浑浊，原因可能是 （写一点）。 （2）实践小组开展“水质检测及自制净水器”实践活动。 ①水质检测：TDS值是水质的一项重要指标，TDS值与水质纯度的关系如图1，某水样的TDS值如图2，其水质纯度为 。（填“高”“较高”“一般”“会结水垢”） ②小组同学设计了图3装置进行水的净化。其中，装置制作较合理的是 （填A或B）。通过该装置净化后的水 （填“适宜”或“不宜”）直接饮用。 【答案】 （1） 吸附悬浮杂质，加快沉降 漏斗 引流 滤纸破损/烧杯不干净/滤液边缘高于滤纸边缘 （2） 一般 A 不宜 【详解】 （1）明矾在水中能形成胶状物，吸附水中的悬浮杂质，使其较快沉降； 根据实验室常用仪器的名称和题中所指仪器的作用，可知仪器a是漏斗； 过滤中玻璃棒的作用是引流； 若液体M仍然浑浊，原因可能是滤纸破损，使得不溶性固体进入滤液；或者是盛放滤液的烧杯不干净；液面高于滤纸边缘，溶液没有经过滤纸就流下。 （2）①由图2可知，某水样经自制净水器净化后的TDS值为159ppm，对应图1中水质纯度为一般； ②过滤应该从粗到细，所以小卵石和石英砂在自制净水器中的位置不可以颠倒，故填：A；通过该装置净化后的水还有较多的难溶性杂质、细菌和病毒，所以不宜直接饮用。 【变式4-1】实验室里过滤Cu（OH）2悬浊液，发现滤出的液体仍有浑浊。检查过滤装置发现漏斗外壁没有水，滤纸也未出现破损或小漏洞，则造成实验失败的原因可能是 A．滤纸的边缘高于漏斗的边缘 B．滤纸与漏斗之间有气泡未被排掉 C．倾倒液体时液面高于滤纸边缘 D．过滤时玻璃棒靠在一层滤纸一侧 【答案】C 【详解】A、滤纸的边缘高于漏斗的边缘不会造成滤液浑浊，不符合题意； B、滤纸与漏斗之间有气泡未被排掉会使过滤速度变慢，不会造成滤液浑浊，不符合题意； C、倾倒液体时液面高于滤纸边缘使溶液从滤纸和漏斗之间直接渗入烧杯，导致滤液中混入杂质，使滤液浑浊，符合题意； D、过滤时玻璃棒靠在单层滤纸一边，可能会使滤纸破损，但滤纸也未出现破损或小漏洞，所以不会造成滤液浑浊，不符合题。 故选C。 【变式4-2】（25-26九年级上·江苏南京·阶段检测）下列关于过滤操作的叙述中，不正确的是 A．图中的一处明显错误是，没有用玻璃棒引流 B．滤纸的边缘要略低于漏斗口 C．液面不要低于滤纸的边缘 D．漏斗下端管口要紧靠烧杯内壁 【答案】C 【详解】A、过滤时需要用玻璃棒引流，图中未用玻璃棒引流，是明显错误，该选项正确。 B、滤纸的边缘要略低于漏斗口，这是过滤操作的正确要求，该选项正确。 C、液面要低于滤纸的边缘，若液面高于滤纸边缘，液体易从滤纸与漏斗的缝隙流下，使滤液浑浊，该选项错误。 D、漏斗下端管口要紧靠烧杯内壁，可防止滤液溅出，该选项正确。 故选C。 【变式4-3】（2023·江苏苏州·二模）过滤操作完毕后展开滤纸，若黑色代表滤渣，则看到的情况最接近图中的    A．① B．② C．③ D．④ 【答案】A 【详解】过滤器的制作过程是先将滤纸对折成半圆，然后折成四分之一圆制成一个圆锥形，且过滤时液面低于滤纸的边缘，所以难溶物在滤纸上的分布情况是小于滤纸的半圆． 故选：A 题型05 自来水的生产流程 自来水生产流程：取水→混凝沉淀（加明矾作为混凝剂）→过滤（去除难溶性杂质、物理变化）→活性炭吸附（去除色素和异味、物理变化）物理性质→氯气消毒（化学变化）。 命题趋势注重将传统工艺与新型技术（如超滤膜、臭氧消毒）进行对比，并通过流程图形式考查学生的实际应用能力。 【典例5】（25-26九年级上·江苏泰州·阶段检测）某实践小组参观本地矿泉水厂，该厂矿泉水含钙、钾、镁、硒等矿物质，其生产流程示意图如图，下列说法不正确的是 A．絮凝沉降池中可加入明矾使悬浮颗粒发生凝聚而沉降下来 B．活性炭过滤器中活性炭的作用是吸附作用或除去水中的色素和异味 C．推测该流程中“超滤”的主要作用是除去难溶性细小颗粒物 D．加入臭氧的目的是灭菌消毒，该变化是物理变化 【答案】D 【详解】A、絮凝沉降池中可加入明矾，使悬浮颗粒发生凝聚，加速沉降，不符合题意。 B、活性炭具有吸附性，活性炭过滤器中活性炭的作用是吸附作用，除去水中的色素和异味，不符合题意。 C、该流程中石英砂过滤器可除去水中的难溶性大颗粒，活性炭过滤器可除去水中的色素和异味，“超滤”在石英砂过滤器和活性炭过滤器之后，结合题中信息“该厂矿泉水含钙、钾、镁、硒等矿物质”，推测该流程中“超滤”的主要作用是除去难溶性细小颗粒物，不符合题意。 D、加入臭氧的目的是灭菌消毒，该变化过程涉及蛋白质的变性，有新物质生成，是化学变化，符合题意。故选D。 【变式5-1】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）由太湖水生产自来水的部分处理过程如下。有关说法不正确的是 太湖水→沉降→过滤→吸附→……→自来水 A．用细沙“过滤”可滤除水中的细小颗粒 B．该过程还需加入氯气等消毒剂进行杀菌消毒 C．上述处理过程应包含“蒸馏” D．经过处理获得的自来水仍是混合物 【答案】C 【详解】A、细沙作为过滤材料，能有效截留水中的不溶性颗粒，因此“过滤”可去除细小颗粒，该选项不符合题意。 B、自来水生产需用氯气等消毒剂杀灭细菌和病毒，属于必要步骤，该选项不符合题意。 C、蒸馏是通过加热汽化再冷凝的高纯度净水方法，成本高且不适合大规模生产，自来水厂不会采用，该选项符合题意。 D、自来水含可溶性矿物质、消毒剂残留等，仍为混合物，该选项不符合题意。 故选C。 【变式5-2】（25-26九年级上·江苏·阶段检测）人类的生活和工农业生产都离不开水，如图是某自来水厂净水过程的示意图。 请根据图示回答下列问题： （1）该自来水厂生产自来水时，没有使用的净水方法有___ __（填字母）。 A．沉降 B．过滤 C．煮沸 D．蒸馏 E．吸附 （2）取水后加入絮凝剂（明矾）的作用是 ，向水中加入活性炭，利用其 性除去水中有颜色或气味的杂质，该过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。 （3）在上述流程中，加消毒剂发生的是 （填“物理”或“化学”）变化。 （4）最近几年全球较大地震频发，地震过后地震灾区的饮用水受到污染。灾区居民往往采用下列几个步骤将受污染的水转化为可饮用水，以下处理过程顺序合理的是_____（填字母）。 ①加明矾     ②消毒杀菌（用漂白粉）     ③自然沉降      ④加热煮沸 A．③①④② B．③②①④ C．③①②④ D．①③④② （5）2025年某市初中毕业化学实验操作技能考查中，小波抽到的试题是“水的净化”，请你与小波一起进行实验，并回答下列问题。 ①小波准备按如图所示装置进行操作时，发现装置存在一处明显错误，该错误是 ，纠正错误后，接下来的过滤操作可除去水样中的 （填“可溶性”或“不溶性”）杂质。 ②小波将浑浊的水样过滤后，得到的水仍浑浊，其原因可能是 （写出一点即可）。然后小波进行了有效处理，使水样变得澄清透明。 【答案】 （1）CD （2）加速沉降 吸附 物理 （3）化学 （4）C （5）漏斗底部未靠在烧杯内壁上 不溶性 滤纸破损（液面高于滤纸边缘或承接液体的烧杯不干净） 【详解】 （1）生产自来水的净水方法有沉淀、吸附、过滤、消毒等，不涉及蒸馏和煮沸；故选：CD； （2）取水后加入絮凝剂（明矾）的作用是利用明矾溶于水生成的胶状物吸附悬浮颗粒物，从而加速沉降；活性炭疏松多孔，具有吸附性，向水中加入活性炭，利用其吸附性除去水中有颜色或气味的杂质，该过程中没有新物质生成，属于物理变化； （3）加消毒剂消毒过程中有新物质生成，属于化学变化； （4）净化水时，先通过自然沉降可以使较大的颗粒沉淀，再通过化学沉降可以使较小的颗粒沉淀，通过过滤可以除去沉淀，再加入消毒剂对水进行消毒，最后通过加热煮沸可以再次消毒。 故选：C； （5）①过滤时，漏斗下端管口尖端没有靠在烧杯内壁，会造成滤液溅出；过滤是将固体和液体分离的操作，能除去水中的不溶性杂质；②滤液仍浑浊可能是滤纸破损，导致固体颗粒穿过滤纸；液面高于滤纸边缘，使液体未经过滤直接流入烧杯；或承接液体的烧杯不干净。 【变式5-3】（2025·宁夏·中考真题）水是生活中常见的物质。化学兴趣小组在学习了与水有关的知识后，展开了以水为主题的项目式学习活动。 任务一：参观自来水生产过程 （1）兴趣小组到自来水厂参观学习后，明白了天然水不适宜直接饮用的原因是 。 任务二：自制简易净水器 同学们参观自来水厂后，激发了兴趣，利用生活物品在实验室制作简易净水器（如图2所示）。       （2）小卵石和石英砂的净水原理与图1中的 净水过程相同。 （3）该简易净水器存在不足，需要改进的做法是 。 改进自制简易净水器后，设计实验并检测净化效果。 资料：通常用浑浊度表示浑浊程度，浑浊度越低代表水质越好，浑浊度单位为NTU 。 分别取50 mL河水，测定初始水样的浑浊度为670 NTU；采用不同的方法分别对水样进行处理并测定浑浊度。实验记录如下： 实验序号 1 2 3 实验内容 静置1小时后的清液 使用滤纸进行过滤 使用自制净水器处理 浑浊度/NTU 256 55 43 【解释与结论】 （4）分析实验数据，根据 ，得出“其他条件相同时，使用自制净水器比使用滤纸和静置沉降净化效果更好”的结论。 【答案】 （1）天然水中含有多种可溶性和难溶性杂质 （2）过滤池 （3）在石英砂和蓬松棉中间加一层活性炭 （4）使用自制净水器处理得到的水的浑浊度比使用自制净水器比使用滤纸和静置沉降得到的水的浑浊度更低 【详解】 （1）天然水中含有多种可溶性和难溶性杂质，所以未经处理前不适宜直接饮用； （2）小卵石和石英砂的净水方式为过滤，与图1中的过滤池净水过程相同； （3）该简易净水器只能除去不溶性杂质，应在石英砂和蓬松棉中间加一层活性炭，利用活性炭的吸附性，除去水中的色素和异味； （4）由实验数据可知，使用自制净水器处理得到水的浑浊度比使用自制净水器比使用滤纸和静置沉降得到水的浑浊度更低，浑浊度越低代表水质越好，所以可以得出“其他条件相同时，使用自制净水器比使用滤纸和静置沉降净化效果更好”的结论； 题型06 净水新技术 化学对净水新技术的考查呈现三大重点方向：一是新型吸附材料（如石墨烯氧化物、金属有机框架MOFs）的微观结构与净化机理，常结合选择题考查比表面积与吸附性能的关系；二是高级氧化技术（如光催化、臭氧氧化）的化学方程式书写，特别是羟基自由基（·OH）降解有机污染物的链式反应过程；三是膜分离技术（反渗透、纳滤）的物理原理，通过图示题形式考查学生理解孔径大小与去除杂质类型的对应关系。命题趋势注重将传统混凝沉淀工艺与新兴技术对比，例如要求学生分析电絮凝技术相比化学絮凝在重金属去除方面的优势（无需投加药剂、污泥量少）。实验探究题常以"家用净水器滤芯更换周期"为情境，通过TDS检测数据考查学生对复合滤芯（PP棉+活性炭+RO膜）功能分层的理解。 【典例6】海水淡化方法有“蒸馏法”（图1）和“反渗透膜法”（图2），下列说法正确的是 A．蒸馏法是利用海水中各成分沸点不同 B．图1 中温度升高水分子的能量不变 C．反渗透膜法过程中发生了化学变化 D．图2反渗透膜左侧 Cl⁻数目大量减少 【答案】A 【解析】 A、蒸馏法利用海水中水和其他成分沸点不同，将水蒸发后冷凝得到淡水，正确。 B、温度升高，水分子的能量会增加（运动更剧烈），并非不变，错误。 C、反渗透膜法仅分离水和离子，无新物质生成，属于物理变化，错误。 D、反渗透膜允许水分子通过，氯离子无法通过，则左侧氯离子数目不会大量减少，错误。 故填：A。 【变式6-1】（25-26九年级上·江苏苏州·月考）“生命吸管”是一种野外获得饮用水的简易装置，其原理如图。下列说法不正确的是 A．PP棉滤网利用过滤原理除去水中的泥沙 B．活性炭滤芯可除去水中的色素和异味 C．除菌超滤膜能除去水中的细菌 D．天然水经过该装置后得到的液体是纯水 【答案】D 【详解】A、过滤可以除去不溶性杂质，PP棉滤网利用过滤原理除去水中的泥沙，该选项说法正确； B、活性炭疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中各种有毒有颜色有气味的物质，因此活性炭滤芯可除去水中的色素和异味，该选项说法正确； C、除菌超滤膜能除去水中的细菌，该选项说法正确； D、天然水经过该装置后，可以除去不溶性杂质、细菌、色素、异味，仍含有多种离子，得到的液体不是纯水，该选项说法错误。 故选D。 【变式6-2】（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）生命吸管是一种将污水净化为饮用水的吸管装置。其中加碘树脂主要起杀菌消毒的作用，可以除去99.3%的细菌和病毒。下列说法正确的是 A．生命吸管的双层纺织网可以除去颜色和异味 B．经过生命吸管净化后的水属于纯水 C．入水口和饮水口可以调换 D．生命吸管净水过程中发生了物理变化和化学变化 【答案】D 【详解】A、生命吸管的双层纺织网只能除去水中的不溶物，不能除去水中的颜色和异味，说法不正确，不符合题意；B、经过生命吸管净化后的水中仍含有可溶性钙、镁化合物，属于混合物，不是纯水，说法不正确，不符合题意；C、入水口和饮水口如果调换，会导致过滤后得到的水质不干净，无法达到净水的目的，说法不正确，不符合题意；D、活性炭过滤层及双层纺织网的净水过程中没有新物质生成，属于物理变化；加碘树脂净水过程中有新物质生成，属于化学变化，故生命吸管净水过程中发生了物理变化和化学变化，说法正确，符合题意。故选D。 【变式6-3】（2025·江苏泰州·中考真题）学习小组以“自制海水淡化器”为主题开展跨学科实践活动，甲、乙两组同学设计的作品如图所示。下列说法不正确的是 A．两个作品的设计都利用了蒸馏的原理 B．水变为水蒸气过程中，水分子的体积和间隙都增大 C．甲组的设计中，硬币将保鲜膜下压，有利于汇聚冷凝水 D．乙组的设计不是密封装置，会导致水蒸气散发损失 【答案】B 【详解】A、由图可知，两个作品的设计都利用了蒸馏的原理，该选项说法正确； B、分子间隔：气体>液体，则水变为水蒸气过程中，水分子的间隔变大，但水分子的体积不变，该选项说法不正确； C、硬币将保鲜膜下压，有利于汇聚冷凝水，使其滴入碗中，该选项说法正确； D、由图可知，乙组的设计没有密封，则水蒸气可能会散发损失，该选项说法正确。 故选B。 题型07 水资源的保护和综合利用 1. 常见的水资源 蒸馏水（纯净物）、天然水（混合物）‌‌含可溶性/不溶性杂质（泥沙、微生物、矿物质等）、 矿泉水（混合物）‌：地下深层自然涌出或开采的水，含特定矿物盐及微量元素（锂、锶、锌等） 2. 硬水和软水 硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水；软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。 鉴别方法：加入等量的肥皂水，浮渣较多、泡沫较少的是硬水，泡沫较多、浮渣较少的是软水。 硬水软化的方法：实验室——蒸馏；生活中——煮沸；离子交换膜法。长期使用硬水的坏处：影响洗涤剂的使用效率；长期饮用硬水对身体健康不利；一些工业生产也不能使用硬水，如锅炉容易结成水垢，浪费燃料，还易使管道变形甚至引起锅炉爆炸。 3. 水资源的现状及保护措施 地球上的总水储量虽然很大，但可利用的淡水资源是有限的。 4．爱护水资源 （1）节约用水。生活上一水多用，使用节水型器具；农业上改大水漫灌为喷灌、滴灌；工业上使用新技术、改革工艺等使水重复利用、循环使用。 （2）防治水体污染。工业废水采用新技术、新工艺减少污染物的产生，对污染的水体处理达标后排放；农业上提倡使用农家肥，合理使用农药、化肥，减少水体污染；生活污水集中处理和排放。 【典例7】（25-26九年级上·江苏无锡·期中）净水器已逐渐走进了千家万户，如图是家用净水器的模拟流程图。 （1）PP棉滤芯的主要作用是除去水中的泥沙、铁锈等不溶物，其原理与化学实验中的过滤操作相同。实验室进行过滤操作时，玻璃棒的作用是 。滤纸是过滤最重要的实验用品，滤纸表面有无数微小孔径、遇水不易破碎，常用滤纸按孔径大小分类如表，以下会影响过滤的速度的因素有 （填序号）。 滤纸型号 快速 中速 慢速 最大孔径/μm 10-12 6-8 3-6 A．滤纸的孔径大小       B．滤纸的形状 使用天平称量试剂时，干燥的固体试剂应该放在纸上或容器中称量，称量固体所用的称量纸表面应该光滑，最好不用滤纸替代称量纸，原因是 。 （2）活性炭滤芯可以除去水中的有机物残留、异味等，这是利用了活性炭的 作用。 （3）家用净水器在制造纯净水的同时还会产生一定比例的废水，流程图中有A、B、C三个阀门，其中排出废水的阀门是 。 （4）某同学根据所学的净水知识，尝试利用饮用水瓶和纱布、活性炭等自制成如图所示装置进行运河水的净化。其中，装置制作较合理的是 （填“A”或“B”）。通过该装置净化后的水 （填“适宜”或“不宜”）直接饮用。 （5）混合物分离的一般思路和方法是（将序号排序） 。 a.分析混合物成分    b.找到分离方法    c.寻找成分性质差异 【答案】 （1）引流 A 防止称量时固体粉末进入滤纸的空隙中，导致称得的固体质量偏少 （2）吸附 （3）B （4） A 不宜 （5）acb 【详解】 （1）过滤实验中玻璃棒的作用是引流。 A、滤纸的孔径大小影响过滤速率，由表格可知，孔径越大，过滤速率越快，该选项符合题意；B、滤纸的形状不影响过滤速率，故该选项不符合题意。故选A。滤纸表面粗糙，为了防止称量时固体粉末进入滤纸的空隙中，导致称得的固体质量偏少，故不用滤纸替代称量纸。 （2）活性炭具有吸附性，能够除去水中的色素和异味等杂质。 （3）流程图中有A、B、C三个阀门，其中A是进水阀门，C是出水阀门，故排出废水的阀门是B。 （4）按由上到下的顺序排列应该是：用小砾石除去较大的颗粒，再用石英砂除去较小的颗粒，再用活性炭除去色素和异味，最后是蓬松棉，起支撑作用，故装置制作较合理是A； 通过该装置净化后的水还含有可溶性杂质、细菌和微生物，不适宜直接饮用。 （5）分离混合物的一般思路：首先分析混合物成分，然后利用各成分性质的差异，选择合适的方法进行分离，故正确的顺序为acb。 【变式7-1】（25-26九年级上·江苏扬州·阶段检测）水是宝贵的自然资源，日常生活、工农业生产和科学实验都离不开水。 （1）下列做法符合爱护水和保护水的是______。 A．大量使用化肥农药 B．工业废水处理达标后排放 C．使用含磷洗衣粉 D．园林浇灌改大水漫灌为喷灌、滴灌 （2）自来水厂净水过程如图所示。 ①天然水是 （填“纯净物”或“混合物”）；净水方法X、Y分别是 、 。 ②下列关于过滤操作的叙述不正确的是 （填字母）。 A．滤纸的边缘要低于漏斗口         B．液面要高于滤纸的边缘 C．玻璃棒要靠在三层滤纸处         D．漏斗下端要紧靠烧杯内壁 ③硬水中含有较多的可溶性钙、镁化合物，使用硬水会给生活和生产带来许多麻烦，生活中常用 的方法来降低水的硬度。 （3）利用图丙装置也能验证水的组成元素。 ①电解时正极与负极产生气体的体积比约为 ，用带火星的木条靠近玻璃管a的尖嘴处，打开活塞，可观察到 。 ②电解水的文字表达式为 。 ③水是由 组成的。 （4）探究不同电压和不同浓度氢氧化钠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，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）BD （2）混合物 沉降 吸附 B 煮沸 （3）1∶2 带火星的木条复燃 氢元素和氧元素 （4）相同条件下，电压越高，电解水的速率越快 10%的NaOH溶液、电压为12V 【详解】 （1）A、大量使用化肥农药，会造成水体污染，不符合要求；B、工业废水处理达标后排放，可防止水体污染，符合要求；C、使用含磷洗衣粉，会使水体富营养化，造成水体污染，不符合要求；D、园林浇灌改大水漫灌为喷灌、滴灌，能节约用水，符合要求。故选BD。 （2）①天然水中含有水、矿物质等多种物质，属于混合物；加入混凝剂后进行的是沉降操作，使悬浮杂质沉降，然后过滤，接着使用活性炭吸附色素和异味，所以净水方法X是沉降，Y是吸附。 ②过滤操作中，滤纸的边缘要低于漏斗口，玻璃棒要靠在三层滤纸处，漏斗下端要紧靠烧杯内壁，液面要低于滤纸的边缘，若液面高于滤纸的边缘，液体会从滤纸与漏斗的缝隙流下，达不到过滤的目的，故选B。 ③生活中常用煮沸的方法来降低水的硬度，因为煮沸能使水中的可溶性钙、镁化合物转化为沉淀。 （3）①电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，正极与负极产生气体的体积比约为1∶2；玻璃管a与电源正极相连，产生的是氧气，氧气能使带火星的木条复燃。 ②电解水生成氢气和氧气，文字表达式为：。 ③氢气只含氢元素、氧气只含氧元素，电解水生成氢气和氧气，根据化学反应前后元素种类不变，可知水是由氢元素和氧元素组成的。 （4）由图可知，电解5%的NaOH溶液时，随着电压的升高，产生20mL氢气所需的时间越短，即电解水的速率越快；产生20mL氢气所需时间越短，电解水速率越快，由图可知，在10%的NaOH溶液、电压为12V时，产生20mL氢气所需时间最短，所以电解水速率最快的条件是10%的NaOH溶液、电压为12V。 【变式7-2】（24-25九年级上·江苏盐城·期中）水是一种宝贵的自然资源。 Ⅰ．如图是学生参观自来水厂后，绘制的自来水厂净水过程示意图。 （1）吸附池内常用 吸附水中的色素和异味，吸附性属于 （填“物理性质”或“化学性质”）。 （2）过滤池可以除去水中的 （填“可溶性”或“不溶性”）杂质，过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、 。 （3）下列关于过滤操作的叙述正确的是_____（填字母）。 A．滤纸的边缘不要低于漏斗口 B．液面要高于滤纸的边缘 C．玻璃棒要靠在一层滤纸的一边 D．漏斗下端的管口要紧靠烧杯的内壁 （4）保护水资源是我们义不容辞的责任。下列做法不合理的是_____（填字母）。 A．生活中用淘米水浇花 B．生活污水直接排放 C．积极探索污水处理的新技术 D．洗手后随手关水龙头 （5）自制简易净水器 ①实验用品：饮料瓶、活性炭、棉花、纱布、细砂、小石子、烧杯、玻璃导管、铁架台 ②制作方法：为了净水效果更好，按从上层到下层的放置顺序，依次将 （①活性炭、②棉花、③细砂、④小石子，填序号）放入饮料内，且每层用品之间用纱布隔开。 ③交流讨论：小石子、细砂对水中不溶性杂质起 作用，通过该净水器获得的水属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 Ⅱ．电解水实验可用来确定水的组成（装置如图所示）。 （6）电解时，乙玻璃管中产生气泡的位置在 （填“a”、“b”或“c”）处。 （7）甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为 。 （8）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 。 （9）写出电解水反应的符号表达式 。 （10）同学们对加入氢氧化钠对电解水的影响产生了浓厚的兴趣，在老师带领下进行了如下探究活动。 【资料显示】氢气和氧气在水中的溶解能力不同，同温同压下，氧气的溶解能力比氢气强，而NaOH溶液会影响它们的溶解能力。 【设计实验】李明同学分别向100mL水中加入不同质量的NaOH固体，进行电解水实验。实验记录如下表： 实验编号 固体的质量/g 氢气体积/mL 氧气体积/mL 收集时间/s ① 5.3 0 0 90 ② 11.1 4 1.8 ③ 13.6 8 4 【实验结论】对比三组实验，考虑课堂演示实验的效果，选择实验 （填编号）更合适。 【深入探究】李明同学利用传感器对NaOH溶液的电导率进行检测，绘制曲线如图丁（说明：电导率的数值表示溶液导电能力的大小，溶液中离子浓度越低，电导率越小）。分析曲线写出一条规律性的结论 。 【答案】（1）活性炭 物理性质 （2）不溶性 漏斗 （3）D （4）B （5）④③①② 过滤 混合物 （6）c （7）2：1 （8）燃着的木条燃烧更剧烈 （9） （10） ③ 其它条件相同时，温度越高电导率越高或一定范围内，电导率随着氢氧化钠溶液的质量分数增大而增大，一定范围内，电导率随着氢氧化钠溶液的质量分数增大而减小 【详解】（1）活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，则吸附池内常用活性炭吸附水中的色素和异味； 吸附性不需要通过化学变化表现出来，属于物理性质； （2）过滤池可以除去水中的不溶性杂质，过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗； （3）A、过滤液体时，要注意“一贴、二低、三靠”的原则，滤纸的边缘要低于漏斗口，以防液体溢出，故A正确；B、过滤时液面低于滤纸边缘，以防液体沿滤纸和漏斗间缝隙流下，故B正确；C、过滤时玻璃棒抵靠在三层滤纸一侧，以防戳破滤纸，故C错误；D、过滤时漏斗下端的管口要紧靠烧杯的内壁，以防液体溅出，故D正确；故选：D； （4）A、生活中用淘米水浇花，一水多用，可以节约用水，做法合理；B、生活污水直接排放，会污染水体，做法不合理；C、积极探索污水处理的新技术，可以减少水体污染，做法合理；D、洗手后随手关水龙头，可以节约用水，做法合理；故选：B； （5）②小石子能除去大颗粒的不溶性杂质，细砂能除去小颗粒的不溶性杂质，活性炭能吸附水中的色素及异味，故为了净水效果更好，按从下层到上层的放置顺序，依次将棉花、活性炭、细砂、小石子放入饮料瓶内，且每层用品之间用纱布隔开；故依次为④③①②； ③小石子能除去大颗粒的不溶性杂质，细砂能除去小颗粒的不溶性杂质，小石子、细砂对水中不溶性杂质起过滤作用，通过该净水器获得的水中含有溶于水的物质，属于混合物； （6）电解时，乙玻璃管中产生气泡的位置在电极c处； （7）甲与负极相连，产生的是氢气，乙与正极相连，产生的是氧气，则甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为2：1； （8）乙与正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，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剧烈； （9）水通电分解生成氢气和氧气，符号表达式为； （10）[实验结论]电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，只有③达到实验对应的结论，所以对比三组实验，考虑课堂演示实验的效果，应选择实验③更合适； [深入探究]分析曲线写出一条规律性的结论是其它条件相同时，温度越高电导率越高或一定范围内，电导率随着氢氧化钠溶液的质量分数增大而增大，一定范围内，电导率随着氢氧化钠溶液的质量分数增大而减小。 【变式7-3】（21-22九年级上·江苏无锡·期中）水是生命之源，它与人类的生活、生产密切相关。 I、保护水资源 太湖流域生态保护和高质量发展是无锡创建文明城市的重要环节之一。某兴趣小组的同学对太湖水进行了取样，如图1是其在实验室净化太湖水的流程： 【原理分析】 （1）请完善上述净水的步骤：① 沉淀  ③   ⑤蒸馏 （2）步骤③中常用的物质是 。 （3）分离混合物的一般思路：首先分析混合物的组成成分，然后利用各成分性质的差异，选择合适的方法进行分离。如：过滤就是利用混合物中各成分颗粒大小的不同进行分离的方法，过滤中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、 。 【操作过程】 （4）某同学过滤后发现滤液仍然浑浊，请写出可能导致此现象的一条原因 。 【回归生活】 （5）结合图2分析，地下水中所含杂质比地表水少的可能原因是 。 （6）假如你是水质检验员，你如何通过实验得出该区域的水是硬水还是软水？（写出实验的步骤、现象、结论） 。经检验后发现该区域水的硬度较高，则在日常生活中饮用该区域的水可以采取的处理办法是 。 II、认识水 某化学兴趣小组自制如图所示装置探究水的组成。 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，观察到的现象是 ，大约2min后（注射器1与注射器2收集到的气体体积比约为 ，正极电源变黑），关闭电源。 步骤四：取下注射器1，将带火星木条放在针头处，推动注射器1的活塞，木条复燃，说明注射器1中产生的气体是 。取下注射器2，点火，推动注射器2的活塞，产生的现象是 。 实验反思：该实验得出的结论是：水是由 组成的。 计算： 同学们查阅资料得知：①同温同压下，相同体积的不同气体具有相同数目的分子；②每个氢分子中含有两个氢原子，每个氧分子中含有两个氧原子。 大家经过计算，得出水中氢、氧原子个数比约为 。（请写出计算过程或推导过程） 【答案】 （1）吸附 （2）活性炭 （3）玻璃棒 （4）滤纸破损或液面高于滤纸边缘或接滤液的烧杯不干净（写出一点即可） （5）粘土层和沙石层对地下水有过滤作用 （6）取水样于试管中，加肥皂水，振荡；若多浮渣则为硬水，多泡沫则为软水 煮沸/加热煮沸 步骤三：注射器1和2的下方针头上有气泡冒出，并且注射器1和2的活塞上升 1：2 步骤四：氧气/O2 气体被点燃，产生淡蓝色火焰 氢元素和氧元素 计算：因为同温同压下，相同体积的不同气体具有相同数目的分子，所以生成的氢气和氧气的分子数目比为2：1。因为每个氢分子中含有两个氢原子，每个氧分子中含有两个氧原子，所以生成物中氢原子和氧原子的个数比为（2×2）：（1×2）=2：1。化学反应前后原子的种类与个数不变，所以水中氢、氧原子个数比与生成物中氢、氧原子的个数比相同，为2：1。 【详解】I、保护水资源： （1）吸附操作可以除去带色或异味的物质。 （2）活性炭疏松多孔有吸附性，可用于吸附。 （3）过滤用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。 （4）过滤后发现滤液仍然浑浊，可能是由滤液未经过滤，如滤纸破损，液面高于滤纸边缘。或仪器不干净，如接滤液的烧杯不干净。 （5）粘土层和沙石层对地下水有过滤作用，所以地下水中所含杂质比地表水少。 （6）可用肥皂水检验软水和硬水。方法是：取水样于试管中，加肥皂水，振荡；若多浮渣则为硬水，多泡沫则为软水。日常生活中可用煮沸的方法降低水的硬度，加热过程中钙镁离子部分转化为水垢析出，从而降低水的硬度。 II、认识水 步骤三：电解水实验过程中水分解为氢气和氧气，实验现象是注射器1和2的下方针头上有气泡冒出，并且注射器1和2的活塞上升。正极产生氧气、负极产生氢气，氧气和氢气的体积比为1：2，所以注射器1与注射器2收集到的气体体积比约为1：2。 步骤四：氧气能使带火星的木条复燃，所以注射器1中产生的气体是氧气。注射器2收集到的是氢气，具有可燃性，所以观察到的现象是气体被点燃，产生淡蓝色火焰。实验反思：水是由氢氧元素组成的。 题型08 跨学科实践活动：制作简易净水器 中考化学跨学科实践活动"制作简易净水器"涉及以下核心知识点：材料选择重点考查活性炭（吸附色素异味）、石英砂（过滤大颗粒）、蓬松棉（拦截细小杂质）的功能区分；物理原理需掌握分层过滤中颗粒物直径与材料孔径的匹配关系（如粗砂→细砂→活性炭的梯度过滤）；化学知识涉及明矾混凝的胶体聚沉原理；生物联系可对比植物根系过滤与人工滤层的相似性；工程思维强调装置气密性检验、水流速度控制等实践要点。命题常以"比较不同滤材组合效果"为探究主题，要求学生设计对照实验并分析浊度、pH值等数据，同时结合成本核算考查可持续发展理念。 【典例8】兴趣小组制作了如下图所示的两种简易净水器，下列说法正确的是 A．甲装置中①处放活性炭，②处放细沙 B．为使甲装置的净水效果更好需定期更换活性炭 C．乙装置中获取小水杯中的水的快慢与温度无关 D．两个装置得到的水均为纯净物 【答案】B 【详解】A、在甲装置净化水时，应先通过小卵石除去较大颗粒，再通过细沙除去较小颗粒，最后通过活性炭吸附色素和异味，所以①处应放细沙，②处应放活性炭，故A选项不符合题意； B、活性炭具有吸附性，吸附过程有一定限度，使用一段时间后吸附能力会降低，为使甲装置净水效果更好，需定期更换活性炭，故B选项符合题意； C、温度越高，分子运动越剧烈，水蒸发速度越快，乙装置中获取小水杯中的水的快慢与温度有关，温度越高，获取水越快，故C选项不符合题意； D、两个装置得到的水中仍含有一些可溶性杂质，属于混合物，并非纯净物，故D选项不符合题意。 故选B。 【变式8-1】 某学习小组开展“自制简易净水器”的实践活动，作品如图。下列说法合理的是 A．自制净水器使用的塑料外壳属于天然材料 B．小卵石和石英砂的主要作用是除去可溶性杂质 C．用活性炭净水是因为其结构疏松多孔 D．蓬松棉的主要作用是杀菌消毒 【答案】C 【详解】A、塑料外壳属于合成材料，而不是天然材料。天然材料是自然界中原本就存在的，如木材、棉花等。塑料是通过化学合成方法制成的，错误。 B、小卵石和石英砂的主要作用是过滤除去水中的不溶性固体杂质，而不是可溶性杂质。对于可溶性杂质，它们无法起到去除作用，错误。 C、活性炭具有疏松多孔的结构，这种结构使其具有很大的比表面积，能够吸附色素、异味以及部分可溶性杂质等，所以用活性炭净水是因为其结构疏松多孔，正确。 D、蓬松棉的主要作用是进一步过滤，阻挡水中的一些细小不溶性杂质，它不具备杀菌消毒的功能，错误。故选C。 【变式8-2】某同学制作的简易净水器如图。下列说法正确的是 A．活性炭可吸附色素和异味 B．石英砂能除去可溶性杂质 C．该装置能有效去除微生物 D．净化后得到的水是纯净物 【答案】A 【详解】A、活性炭具有吸附性，能吸附色素和异味，此选项正确； B、石英砂能除去不溶性杂质，此选项错误； C、该装置没有杀菌消毒过程，不能去除微生物，此选项错误； D、净化后得到的水中还含有可溶性的物质，是混合物，此选项错误。 故选：A。 【变式8-3】水是生命之源，某校实践小组学生在老师的指导下开展了有关“水的净化”的项目式学习活动。 【活动一】了解水的净化 如图是学生参观自来水厂后，绘制的自来水厂净水过程示意图。 （1）在净水过程中加入混凝剂的目的是 。 （2）过滤池可以除去水中的 （填“可溶性”或“不溶性”）杂质，实验室进行该操作时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是 。 （3）自来水厂常用氯气消毒，该过程发生的反应原理之一是Cl2+H2O=HCl+HClO，此反应涉及的物质中属于氧化物的是 。 【活动二】净水器净水 （4）自制简易净水器 实验用品：饮料瓶、活性炭、棉花、纱布、细砂、小石子、烧杯、玻璃导管、铁架台 制作方法：为了净水效果更好，按从下层到上层的放置顺序，依次将 （①活性炭、②棉花、③细砂、④小石子，填序号），放入饮料瓶内，且每层用品之间用纱布隔开。 【活动三】污水处理 （5）再生水是国际公认的“第二水源”，是将生产生活等污水经过处理达标后，可以在一定范围内使用的水，生产再生水的主要流程如图： ①一级处理时，污水经过格栅后，还需向其中加入混凝剂，格栅的作用是 。 ②二级处理时，需要使用活性炭，主要是利用了活性炭的 性。 【答案】（1）使水中悬浮的杂质较快的沉降 （2）不溶性 引流 （3）H2O/水 （4）②①③④ （5）过滤 吸附 【详解】（1）明矾溶于水形成胶状物，胶状物具有吸附性，能吸附水中的悬浮的杂质，使悬浮的杂质较快沉降。 （2）固液混合物的分离，采用过滤的方法，故过滤池中除去的是水中不溶性杂质； 过滤时，要将液体沿着玻璃棒倒入漏斗中，使液体沿玻璃棒流下，防止因直接倒入而引起液滴飞溅。 （3）由两种元素组成且其中一种元素为氧元素的化合物叫做氧化物，所以属于氧化物的为H2O； （4）为了达到最佳净化效果，应先过滤后吸附，且先过滤大颗粒再过滤小颗粒。因此，水的流向应依次通过小石子、细砂、活性炭。棉花在最下层起支撑和过滤作用。所以，从下层到上层的放置顺序为：②①③④。 （5）格栅的作用是除去较大的不溶性物质， 是将固体从固液混合物中分离出来，故格栅的作用是过滤； 活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，能吸附水中的色素和异味等，故二级处理进，利用了活性炭的吸附性。 1 / 2 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 $