专题05 水和氢气（复习讲义）（上海专用）2026年中考化学一轮复习讲练测

该初中化学中考复习讲义聚焦“水与氢气”专题，覆盖水的性质、循环净化、组成及氢气性质四大中考核心考点，以“考情-知识-考点-题型-实验-练习”六级架构构建复习体系，通过表格梳理水的物理性质、流程图解析净水步骤等方法，结合2023-2025年上海中考真题训练，帮助学生系统突破重点难点。 亮点在于融合科学探究与实践，设计“自制净水器”“电解水微观模拟”等实验活动，通过“正氧负氢”谐音记忆法强化电解水实验理解，培养科学思维与探究能力。分层练习含基础过关、能力提升题，配合真题即时反馈，助力教师精准把控复习节奏，高效提升学生应考能力。

主题二 常见的物质（上） 专题05 水与氢气 目 录 01·考情剖析·命题前瞻 2 02·知识导航·网络构建 3 03·考点解析·知识通关 4 考点一 水的性质 考点二 水的循环与净化 考点三 水的组成 考点四 氢气的性质与用途 实验01 水的组成及变化的探究(一) 实验01 水的组成及变化的探究(二) 跨学科实践活动 水质检测及自制净水器 04·题型洞悉·考向预测 9 题型一 水的性质 考向01 水的物理性质与特性 考向02 水的化学性质 题型二 水的循环与净化 考向01 水的循环与净化 考向02 硬水与软水 题型三 水的组成 考向01 电解水实验 考向02 探究水的组成 题型四 氢气的性质及用途 考向01 氢气的性质及用途 05·优题精选·练能提分 33 44 / 45 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 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 学科网（北京）股份有限公司 考点要求 2025年 2024年 2023年 课标要求 水的性质 上海卷T38 ——-- 上海卷T4、T6、T9 1. 能利用常见物质的性质，分析、解释一些简单的化学现象和事实。 2. 能用分子的观点解释生活中的某些变化或现象。 3. 能基于真实问题情境，依据常见物质的性质，初步分析和解决相关的综合问题。 水的循环与净化 ——-- 上海卷T6 ——-- 了解吸附、沉降、过 滤和蒸馏是净化水的常用方法。 水的组成 ——-- 上海卷T20 上海卷T20 1. 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. 能基于真实情境，从元素、原子、分子的视角分析有关物质及其变化的简单问题，并作出合理的解释和判断。 氢气的性质及用途 ——-- 上海卷T20 上海卷T20 通过氢气燃烧探究水的组成,获取实验证据，并从微观角度对宏观现象进行解释，发展以宏观、微观相结合的方式探究物质的科学思维。 命题预测 水的特性考查以选择题或填空的形式呈现，水的化学性质往往以实验探究的形式呈现。水的净化一般以选择题、填空及简答题为主，也可穿插在其他题型中进行考查。 水的组成(电解水实验) 常以文字叙述和结合实验图两种方式考查，主要在选择题和填空及简答题中考查，有时也会把水的电解实验放在实验探究题中考查。 考点一 水的性质 一、水的物理性质 性质项目 具体内容 状态​ 常温常压下为 、 、透明的液体 沸点​ ℃（标准大气压） 凝固点​ ℃（标准大气压） 密度​ ℃时最大（1 g/cm³）；冰密度小于水（0.9 g/cm³） 比热容​ （4.2×10³ J/(kg·℃)），常用作 导电性​ 纯水几乎不导电；天然水因含可溶性杂质可导电 二、水的特殊性质 特殊性质 说明 ​ 0~4℃时“热缩冷胀”，密度随温度升高而增大（4℃时密度最大） ​ 吸热、放热能力强，对气候有调节作用 ​ 能溶解多种离子化合物和极性分子（如食盐、蔗糖、酸、碱等） ​ 水分子间作用力使水面有收缩趋势（如露珠呈球形） ​ 能在细小管道中上升（如植物导管吸水、毛巾吸水） 三、水的化学性质 实验名称 主要现象 实验结论 氧化钙与水​ 块状生石灰逐渐松散， ，生成白色固体（熟石灰） （CaO）与水反应生成 [Ca(OH)₂]，放热反应 水与CO₂​ 将CO₂通入含紫色石蕊的水中， CO₂与水反应生成 （ ），使石蕊变红（碳酸不稳定，加热后红色褪去） 1． CO₂通入紫色石蕊试液变红色，不是CO₂本身使石蕊变红，而是CO₂与水反应后的产物碳酸所致。 2． 冰能浮在水面是因密度变小，属于物理性质 1.（2023·上海·中考真题节选）下列属于纯净物的是 A. 雨水 B. 蔗糖水 C. 矿泉水 D. 蒸馏水 2. （2023·上海·中考真题节选）二氧化碳通入水中形成的溶液，pH可能为 A. 4 B. 7 C. 10 D. 13 考点二 水的循环与净化 一、常见净水方法 1．沉淀： （1）静置沉淀：利用重力作用，除去水中 的不溶性杂质； （2）吸附沉淀：加 ，如 ，明矾溶于水 ，使悬浮在水中的杂质沉降来达到净水目的。 2．过滤 ： （1）适用范围：用于 （2）实验仪器：铁架台、 、 、 （3）操作注意事项：“一贴二低三靠” 操作要点 操作说明 未规范操作可能产生的后果 一贴 滤纸紧贴 如果滤纸未贴紧(留有气泡)，会造成 二低 低于漏斗口 如果滤纸边缘高于漏斗口，液体可能会从漏斗外流下 低于滤纸边缘 如果液面高于滤纸边缘，液体会不经滤纸过滤而流下 三靠 倾倒液体的烧杯尖嘴紧靠 如果没有用玻璃棒引流，可能造成液滴飞溅 玻璃棒末端轻靠在 层滤纸的一边 如果玻璃棒靠在单层滤纸这边，可能造成 漏斗下端紧靠 如果没有紧靠，过滤速度变慢，同时可能造成 （4） 玻璃棒的作用： （5）过滤后，滤液仍然浑浊，可能原因有： ①倾倒液体时 ②滤纸 ③承接滤液的烧杯不干净 采取的措施（下一步操作）： （6）过滤时，将待过滤的液体静置片刻，沿玻璃棒先倒上层清液，再将沉淀倒入过滤器；若搅匀了向过滤器中倒，过滤速度会较慢。 3．吸附：木炭和活性炭 ，表面积大，有吸附性，活性炭比木炭的吸附性更强；可除去水中的 的物质，该过程属于 变化。 家用净水器中的活性炭有 和 作用，水流 。 4．蒸馏：利用各成分的 不同分离混合物。净化程度 ---得到的是蒸馏水。蒸馏时沸石的作用：防止 ；冷凝管内水流方向 ；简易装置中长导管的作用：冷却水蒸气。 （1）烧瓶加热时需垫 。其中液体体积应为其容积的1/3～2/3。 （2）沸石（或碎瓷片）的目的是 。 （3）冷凝管的进水口和出水口：下管 ，上管 。 （3）简易装置中长玻璃导管作用：导气和 。 5．小结：水的净化效果 的是： 、 、 、 （均为 ），其中净化效果最好的是 ；既有 作用又有 作用的 。 是净化程度最高的，蒸馏水是 。 二、自来水厂净水过程： 1．自来水生产流程： 天然水→加 →沉淀→ → 吸附→投药消毒→自来水。 自来水厂净水过程示意图 （1）加入明矾的作用：明矾 ，吸附杂质产生沉淀，达到净水的目的。 （2）活性炭吸附池的作用：活性炭能 ，也可 ，使水达到进一步净化。 （3）自来水生产过程中，只有投药消毒是 变化，其余均为 变化。 （4）上述过程净化过的水仍然是 ，还含有 。 2．自制净水器： （1）净水时依次经过的物质是 、 、 、蓬松棉。 （2）小卵石与石英砂、纱布的作用是： 。 （3）活性炭的作用是： 。 （4）蓬松棉的作用是阻隔住固体颗粒以防堵住下端导管。 3．硬水和软水 （1）含有 可溶性钙、镁化合物的水叫硬水； 可溶性钙、镁化合物的水叫软水。 （2）硬水的危害：用硬水洗涤衣物既浪费肥皂，又不易洗净，时间长还会使衣物变硬。锅炉长期用硬水，易形成 ，不仅浪费燃料，严重者可引起爆炸。长期饮用硬水有害身体健康。 （3）硬水软化： （日常生活）、 （实验室、工业）等。 1.过滤所需实验用品有5种：铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸；过滤所需仪器有4种：铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗； 过滤所需玻璃仪器有3种：烧杯、玻璃棒、漏斗； 2.滤纸没有紧贴漏斗的内壁（有气泡）可能导致的后果是减慢过滤速度，而不是滤液仍然浑浊。 1.（2023·上海·中考真题）自来水生产中可加入消毒。中Cl的化合价为 A. +7 B. +5 C. +4 D. +2 2.（2024·上海·中考真题）自来水生产中具有吸附性的物质是 A. 氯气 B. 活性炭 C. 臭氧 D. 泥沙  考点三 水的组成 一、能证明水的组成的实验是 ： 和 。 一、氢气的燃烧 1．氢气燃烧实验 实验步骤 在尖嘴导管处点燃纯净的氢气，观察火焰颜色，在火焰上方罩一干冷的烧杯 实验现象 纯净的氢气在空气中安静地燃烧，发出 火焰，放出热量，罩在火焰上方的烧杯内壁有 产生 化学方程式 结论 氢气燃烧生成 ；水是由氢元素和氧元素组成。 混有一定量的空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸，因此点燃氢气前必须 。 2．检验氢气纯度的方法：收集一小试管氢气， 。如果听到 ，说明氢气不纯；如果 ，就说明氢气较纯。 二、水的电解 1．电解水实验 实验装置 实验原理 实验现象 通电后，两电极上都有大量的 产生，液面 ，一段时间后，正极所产生的气体与负极所产生的气体体积之比约为 。 产物检验 （1）正极：用 的木条，带火星的木条 ，证明正极产生的气体是 ； （2）负极：用 木条，气体能燃烧，火焰呈 ，证明负极生成的气体是 。 实验结论 及推论 ①水是由 组成的。 ②验证了化学变化中 。 ③电解水产生的氢气和氧气的体积比约为 ，推出它们的质量比约为 。 2．从微观角度分析水的电解： （1）水通电分解的微观解释：当水分子分解时，生成了 和 ，2个氢原子结合成1个 ，很多 聚集成氢气；2个氧原子结合成1个 ，很多 聚集成氧气。 （2）元素种类分析：化学反应前后原子种类 ，故元素的种类 。 （3）化学变化中，分子可分，原子不可分。化学变化的实质是 。 （4）根据精确的实验测定，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，因此水可以表示为 。 1.电解水实验开始时，体积比常小于1:2，原因是： ①氧气比氢气更易溶于水，一部分氧气溶解在水中； ②氧气的化学性质较活泼，可能与电极反应消耗一部分。实验一段时间后，两者的体积比接近1:2。 2. 气体判断方法：“正氧负氢，氢二氧一”，谐音记忆为“争养父亲，氢二氧一” 3.实验证明水是由氢元素和氧元素组成的，而不是水中含有氢气和氧气；水通电的分解成氢气和氧气，并且它们的体积比是2：1，不是质量比。 1.（2023·上海·中考真题3）氢能的开发利用是当前研究的热点。 （1）实验室用锌和稀硫酸反应制氢气。该反应的化学方程式为______________________；可选用启普发生器作为发生装置，是因为该反应在常温下进行、反应物为__________，且生成的气体难溶于水。 （2）电解水制氢气需消耗电能。煤炭、风能均可发电，其中属于绿色能源的是__________。光催化分解水也可制氢气，反应如图所示，写出该反应的化学方程式_____________________。 （3）镁基材料固态储氢具有储量大、安全等优点。 储氢时，Mg与在一定条件下反应生成（氢化镁）固体：放氢时，受热分解放出。已知1m镁基材料储存的在常温常压下体积可达，储氢时发生的变化于__________（选填“物理变化”或“化学变化”），请解释镁基材料储氢量大的原因____________________________。  考点四 氢气的性质及用途 一、氢气的物理性质 类别 物理性质 状态特征​ 、 、无臭气体 密度​ （空气的1/14） 溶解性​ 二、氢气的化学性质 性质 反应方程式 实验现象 注意事项 性​ 点燃前必须验纯 性​ 操作顺序：通氢→加热→撤灯→停氢 三、氢气用途 项目 方法 现象判断 性质应用 氢气检验​ 点燃，干冷烧杯罩火焰 淡蓝色火焰，烧杯内壁有水雾 证明含氢元素 氢气验纯​ 试管收集，靠近火焰 尖锐爆鸣声（不纯）；轻微"噗"声（纯） 安全使用前提 燃料用途​ 火箭推进剂 热值高，产物水无污染 可燃性 工业用途​ 冶炼金属，合成氨 还原金属氧化物，化工原料 还原性、反应性 物理用途​ 填充气球（历史上） 密度最小 物理性质 1. 点燃氢气前都必须验纯 2. 爆鸣原因：氢气与空气混合达到爆炸极限 3.氢气还原氧化铜要先通氢气排尽空气，防爆炸 1.（2025·上海闵行·二模）火炬点火是体育赛事的重要仪式，化学持续赋能火炬燃料迭代更新。 (1)2004年雅典奥运会火炬燃料是天然气。它与煤、 统称为化石燃料，燃料燃烧产生的导致的环境问题是 。 (2)2022年北京冬奥会火炬燃料是氢气。氢气燃烧的化学方程式是 ，从微观角度解释氢气可被压缩储存的原因是 。 (3)2023年杭州亚运会火炬燃料是甲醇（），被称为“零碳”燃料。它是利用与合成的：，X的化学式为 ，甲醇中约含 个氧原子（用科学计数法表示），生成1mol甲醇可以消耗掉 。 (4)火炬燃料的迭代更新背后是一场能源革命，火炬燃料的选择越来越低碳化，你在生活中的低碳行为有 （写一条）。 2.（2025·上海金山·二模）氢气的发现、生产和应用极大地推动了人类社会的发展。 (1)1766年，英国化学家卡文迪什用金属铁和稀硫酸作用制得“可燃空气”，即氢气。氢气燃烧时发出 色的火焰。 (2)1782年，法国化学家拉瓦锡将水蒸气通过一根红热的铁质枪管，收集到了氢气，同时，铁的表面生成了与铁丝在氧气中燃烧产物完全相同的物质。请补充完该反应的化学方程式：3Fe+4H2O4H2+ 。 (3)1969年，科学家利用催化剂二氧化钛(TiO2)实现光分解水制氢气。TiO2中Ti元素的化合价为 。 (4)电解水制氢气可用铁作电极，是利用了铁的 性，该反应的化学方程式是 ，收集到的氢气与氧气的体积比为 。 (5)高压气态储氢是通过恒温高压将氢气储存在压力容器中，从微观角度解释此过程中主要发生改变的是 。氢化物储氢是利用氢气与金属(如镁)反应生成金属氢化物(如MgH2)，从而进行氢气的储存，该过程属于 (填“物理变化”或“化学变化”)。 实验01•水的组成及变化的探究(一) 【实验目的】 1. 了解沉降、过滤、吸附和蒸馏是净化水的常用方法。 2. 知道水的某些性质(如表面张力)。 3. 知道水能与某些物质(如氧化钙)发生化学反应。 【实验用品】 烧杯(50 mL)、烧杯(250mL)、铁架台(带铁圈)、药匙、漏斗、玻璃棒、滤纸、铁架台(带铁夹)、酒精灯、烧瓶(250mL)、导管(配18mm×180mm的试管口径的单孔瓶塞)、试管(18mm×180mm)、TDS水质检测笔、电导率传感器、胶头滴管、硬币、牙签、面巾纸、玻璃瓶、培养皿、镊子、空塑料瓶、蓬松棉、 纱布、 活性炭、石英砂、小卵石等。 你还需要的实验用品： 、 、 、 、 、 、 。 【实验步骤】 1. 通过沉降、过滤、吸附得到澄清的水 (1) 如图4 31所示,取两个250mL的烧杯，各盛河水约100mL,向烧杯2中 加入1药匙明矾,搅拌后静置,观察并记录现象。 (2)如图4 32所示,搭建过滤装置。将静置了一段时间后的烧杯2中的水进行过滤,观察滤液，并记录现象。 (3)如图4 33所示,取一个干净的空塑料瓶，剪去底部,瓶盖上打几个小孔,拧紧瓶盖,将瓶子倒置，瓶内由下向上分层放置干净的蓬松棉、活性炭、石英砂、小卵石等，每一层间都用纱布进行分隔,这样就得到了一个简易净水器。把一个干净的烧杯放在简易净水器下方,将烧杯1中的河水慢慢地倒入简易净水器中，如图4 34所示。观察下方烧杯中得到的滤液,并记录。 2. 通过蒸馏得到蒸馏水 (1)将上述实验中通过简易净水器得到的澄清的水,缓慢加入烧瓶中,再加几粒沸石(或碎瓷片)，注意液面不要超过烧瓶容积的2/3。 (2)如图4 35所示,从下向上,从左向右将仪器连接起来,烧杯中放冰水,确保连接处密封良好。点燃酒精灯,对烧瓶中的液体加热至沸腾。 (3)观察试管中液体的量,收集约占试管体积1/2的蒸馏水后停止加热。待冷却后，再拆卸仪器。 (4)如图4 36所示,将上述实验中通过简易净水器得到的澄清水和蒸馏后得到的蒸馏水，分别倒入洁净、干燥的小烧杯中,用 TDS水质检测笔和电导率传感器分别测量，并记录数据。测量时，确保TDS水质检测笔和电导率传感器探头部分的金属体浸在水中,但不要超过标志线,保持30s后测量数据。 3. 了解水的表面张力 (1)用胶头滴管吸水,轻轻挤压胶头,使水滴挂在滴管尖端,保持不滴落,观察水滴的形状。 (2)准备一枚干净的一元硬币,放在培养皿中，用滴管小心地向硬币上滴水，图4 37所示，观察并记录硬币上能容纳的水滴数量。 (3)如图4 38所示，取一个玻璃瓶,瓶中加满水,瓶口处附两层面巾纸,倒置玻璃瓶,牙签尽量垂直于纸面戳破纸巾进入水中,重复使用牙签戳破纸巾多次,记录现象。 4. 水的化学性质 在50mL的小烧杯中,加入少量氧化钙,再加入1滴管水,并用手小心地触摸烧杯外壁。冷却后,向烧杯中滴入3滴酚酞试液,观察并记录实验现象。 实验02•水的组成及变化的探究(二) 【实验目的】 1. 通过观察和描述氢气燃烧的现象和产物，认识氢气和氧气反应可生成水。 2. 通过水的电解实验,认识水的组成。 3. 体会科学家探究水的组成的智慧和方法。 4. 认识化合反应和分解反应。 【实验用品】 锥形瓶、长颈漏斗、带导管的双孔橡胶塞、玻璃尖嘴导管、烧杯(100mL)、试管、酒精灯、电子点火枪(或火柴)、烧杯夹、水电解器、直流电源、木条等。 你还需要的实验用品： 、 、 。 【实验步骤】 1. 水的合成 (1)氢气的制取。如图4 39所示,连接装置并检查装置的气密性。取几小块锌粒放入锥形瓶中，塞紧装有长颈漏斗和导管的双孔橡胶塞,从长颈漏斗口向锥形瓶中加入稀硫酸,制取氢气。 (2)氢气的验纯(由教师演示)。待反应一段时间后,用向下排空气法收集一试管氢气。试管口向下移近酒精灯火焰,松开拇指,如图4 40所示，听发出的声音。 (3)氢气的燃烧(由教师演示)。待氢气纯净时，用电子点火枪点燃玻璃导管尖嘴口的氢气。如图4 41所示,用干燥的烧杯罩在火焰上方,观察并记录现象。 2. 水的电解 (1)组装电解的实验装置。打开水电解器的玻璃管上端活塞,沿水电解器的中间漏斗向装置中注入水,直至液体刚好进入活塞。小心赶尽装置中气泡后,关闭玻璃管上端活塞,两端分别连接直流电源的正、负极。 (2)通电分解水。接通直流电源(电压通常为12V),观察并记录现象。电解一段时间后，如图4 42所示，切断电源,观察并记录两支玻璃管中气体的体积。 (3)检验气体。用燃着的木条分别在两支玻璃管尖嘴口检验反应中产生的气体,观察 并记录实验现象。 跨学科实践活动• 水质检测及自制净水器 一、水质检测 1. 物理指标检测： 浑浊度、颜色与异味检测：取 3 份等量水样，分别倒入 3 个洁净透明的烧杯中。 （1）颜色：将烧杯置于白色背景上，肉眼直接观察水样是否 ，记录清澈、微黄、浑浊等状态。 （2）异味：用手在烧杯口轻轻扇动，使少量气体飘入鼻孔，判断是否 （如腥味、臭味）。 （3）浑浊度：将印有黑色字体的纸片放在烧杯后方，观察能否清晰看清字体，能清晰看清为澄清，模糊则为浑浊。 2. 化学指标检测 （1）酸碱度：用 或pH计测定，正常饮用水pH范围为6.5-8.5。 （2）可溶性固体含量：可通过蒸发水样测定残留固体质量。可使用TDS笔（总溶解固体检测仪）来检测。 二、自制净水器 1.材料分层：纱布→ → →蓬松棉，遵循“先除大颗粒杂质，后除小颗粒和可溶性杂质”的顺序； 2.材料的选择原则： 成本、易 、无 （如避免使用有毒塑料容器）。 化学小组利用“沉降”“过滤”“吸附”等方法净化伊通河水样。向水样中加入明矾沉降后，再使用右图简易净水装置进行净化处理。下列说法错误的是 A．明矾可使水样中悬浮的杂质较快沉降 B．小卵石、石英砂可过滤水样中的不溶性杂质 C．活性炭可吸附水样中的异味 D．经图中装置净化处理后的水样是纯净物 题型一 水的性质 ►考向01 水的物理性质与特性 【典例】（2023·上海中考·真题） CuSO₄·5H₂O是一种结晶水合物，俗称 A. 食盐 B. 烧碱 C. 纯碱 D. 胆矾 【变式01】（2025·上海松江·二模）关于水(H2O)以下说法正确的是 A．白色液体 B．通电能分解 C．能溶解所有物质 D．水中氢氧元素质量比为2：1 【变式02】（2025·上海徐汇·一模）夏天阳光下的海滩上，海水升温比沙子慢的主要原因是 A．水具有较大的比热容 B．水具有反常膨胀的特性 C．水具有较小的密度 D．水能分散其他物质 ►考向02 水的化学性质 【典例】（2025·上海徐汇·一模）向盛有水的试管中滴加紫色石蕊试液，然后通入足量二氧化碳，再加热液体至沸腾一段时间，上述过程中试管内液体颜色的变化为 A．无色→紫色→红色→紫色 B．无色→紫色→红色→红色 C．无色→紫色→蓝色→紫色 D．无色→紫色→蓝色→红色 【变式】（2025·上海徐汇·一模）用下图所示装置做生石灰与水反应的实验。 (1)倾斜Y型管，使水与生石灰混合，写出该反应的化学方程式 。 (2)若装置气密性良好，水与生石灰混合后直至充分冷却，烧杯中观察到的现象为 。 (3)取Y型管中的上层清液测pH，该溶液的pH 7(选填“大于”“小于”或“等于”)。 (4)写出生石灰的一种用途 。 题型二 水的循环与净化 ►考向01水的循环及净化 【典例】（2025·上海·二模）家用净水器经常用活性炭除去水中的色素和异味，其净水方法是 A．过滤 B．蒸馏 C．沉降 D．吸附 【变式01】（2025·上海宝山·二模）可用于自来水生产中杀菌消毒的是 A．明矾 B．活性炭 C．氧气 D．氯气 【变式02】（2025·上海静安·二模）实验室对一杯浑浊的河水进行净化，下列说法错误的是 A．过滤前先将河水静置、沉降 B．通过过滤除去水中悬浮物和细菌 C．加入明矾促进水中悬浮物沉降 D．加入活性炭除去水中色素和异味 ►考向02 硬水与软水 【典例】水是一种宝贵的自然资源，下列有关水的说法不正确的是 A．在净水过程中明矾起消毒杀菌作用 B．天然水经过沉淀、过滤、吸附等净化处理后得到的水是混合物 C．工业废水经处理符合排放标准后排放 D．硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水 【变式】水是生命之源，人类的生活、生产都离不开水。下列说法错误的是 A． 如图是国家节水标志 B．煮沸可以降低水的硬度 C．长期饮用蒸馏水更有利于人体健康 D．工农业污染和生活污染是水体污染的主要来源 题型三 水的组成 ►考向01 电解水实验 1. 【典例】（2025·上海崇明·二模）下列实验方案不能达到实验目的是 A．①探究的部分性质 B．②证明氢氧化钠与二氧化碳反应 C．③检验产生的气体探究水的组成 D．④测定空气中氧气的体积分数 【变式】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 ►考向02 探究水的组成 【典例】（2024·上海·中考真题）人类对水的认识历经了不懈的探索。 （1）18世纪，科学家将制得的氢气点燃，观察到氢气燃烧时火焰呈___________色，并证明了生成物为水，但他们并不知道可燃物燃烧是与氧气发生反应。根据当时的认识和实验，所能获得的结论用现在的语言可表达为“水中含___________(元素符号)”。 （2）氧气的发现解释了燃烧的本质，进而揭示了水不是一种单质。 ①氧气在空气中的体积分数约为___________。 ②氢气在空气、氧气中都能燃烧，通过___________(填基本反应类型)生成水。 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___________(选填“空气”或“氧气”)中燃烧。 （3）电解水实验也能证明水的组成，电解时每生成32g氧气的同时，生成___________氢气。 （4）经大量实验最终确认了水的化学式是。某课题组通过实验将水分解成了一种化合物Y和，欲根据该实验相关物质的数据确定Y中各原子的个数比，需获取的数据有___________。 【变式】我国科学家发明的无淡化海水直接电解制氢技术，利用防水透气膜将海水和电解槽隔离开，从根本上解决了海水杂质离子对设备的腐蚀问题，其工作原理如图所示。下列有关说 法中不正确的是 A．理论上，该设备制得氢气与氧气的质量比为1:8 B．防水透气膜选择性允许气态的水分子透过 C．电解槽中a电极与电源的负极相连 D．电解槽中的氢氧化钾可增强水的导电能力 题型四 氢气的性质及用途 ►考向01 氢气的性质及用途 【典例】（2025·上海闵行·二模）氢能源是最理想的“绿色能源”之一。 (1)制氢能源用到煤炭、天然气等物质，煤炭、天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）的化石能源。 (2)电解水也可以得到氢气，写出电解水的化学方程式 ；产生的和质量比为 。 (3)我国成功首飞的长征五号B运转火箭，采用了低温高压液氢作燃料。从分子角度分析，氢气变成液氢时发生变化的是 。 (4)甲烷和水蒸气在高温和催化剂作用下通过透氢膜反应器制取一氧化碳和氢气（该反应是吸热反应）。一部分氢气通过透氢膜与膜外侧通入的氧气发生反应。 在反应器的膜外侧通入氧气的主要目的是 。为使反应过程持续发生，反应过程中需要不断补充水，原因是 。 1.（2025·上海徐汇·二模）污水净化过程中发生化学变化的步骤是 A．用格栅滤除悬浮物 B．静置使污泥沉降 C．用活性炭吸附异味 D．通入氯气杀菌消毒 2.（2025·上海普陀·二模）水的净化过程中，可用于消除异味的物质是 A．氯气 B．明矾 C．石英砂 D．活性炭 3.（2025·上海金山·二模）净水过程中可加入的吸附剂是 A．活性炭 B．生石灰 C．氯气 D．氯化钠 4.（2025·上海黄浦·二模）水是生命之源，水属于 A．氧化物 B．酸 C．碱 D．盐 5.（2025·上海青浦·二模）如图为电解水的实验，有关说法正确的是 A．管中的电极与电源正极相连 B．实验中产生的氢气和氧气的质量比为 C．管中产生的气体能使燃着的木条燃烧得更旺 D．由实验可得出水由氢气和氧气组成 6.（2025·上海嘉定·二模）观察水发生变化的微观示意图，下列说法正确的是 A．①的变化中，水分子本身发生改变 B．②的变化中，分子、原子都没有改变 C．水通电时，氧气与氢气的体积比为2：1 D．水通电时，参加反应的水与生成气体的质量比为1：1 1. （2025·上海嘉定·二模）在水的净化过程中，作消毒剂的是 A．氯气 B．明矾 C．活性炭 D．氯化钠 2.（2025·上海静安·二模）实验室对一杯浑浊的河水进行净化，下列说法错误的是 A．过滤前先将河水静置、沉降 B．通过过滤除去水中悬浮物和细菌 C．加入明矾促进水中悬浮物沉降 D．加入活性炭除去水中色素和异味 3.（2025·上海奉贤·二模）纯净物的化学式是经实验测定得出的。同学们设计以下甲、乙两组实验方案测定水的组成。 甲 乙 (1)甲方案：发生反应的基本类型 ，a端气体的检验方法 。由产生气体的体积可推算出氢气与氧气的质量比为1：8，若氢、氧元素的相对原子质量分别为m和n，则水中氢、氧元素的原子个数比为 (用m、n表示)。 (2)乙方案：装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为 ，装置Ⅲ中的现象为 。此方案中，需要测定的数据是 。 (3)甲、乙方案的反应原理虽不同，但实验的设计依据都是 。 4.（2025·上海静安·二模）水是人类赖以生存的自然资源。 (1)水是 。 a.纯净物   b.氧化物   c.化合物   d.混合物 (2)电解水实验图1。发生反应的化学方程式是 ；A、B管内产生气体的质量之比为 ，检验B中气体的方法是 。 (3)图2是氢气在氧气中燃烧的微观示意图。反应过程的正确顺序是 （用a、b、c表示）；该反应的基本类型属于 反应；该反应前后没有发生变化的微粒是 。（写出微粒名称） (4)对图1、图2实验分析错误的是_________。 A．都能证明水是由氢氧两种元素组成的 B．反应中原子的数目没有发生变化 C．反应中分子的种类发生了变化 D．反应中分子的数目没有发生变化 5.（2025·上海长宁·二模）某实验小组基于我国“绿氢”和“灰氢”的能源战略开展氢能研究。 (1)“绿氢”通过电解水生产，其能量来源是可再生能源，属于零碳排放技术。电解水装置如图1所示，产生氧气的那一端连接电源的 （选填“正极”或“负极”），验证产生的氧气时，实验现象为 。 (2)“灰氢”通过化石燃料生产，例如天然气重整，其原理如下： ①请配平上述化学方程式 。 ②该反应的产物中具有毒性的是 。 (3)实验室用锌粒与稀硫酸制备氢气，发生装置可选图2中的 （选填字母）；氢气密度极小，收集氢气时，气体应从图3中 （选填“a”或“b”）进入装置。 (4)请结合“绿氢”和“灰氢”的反应原理，写出一条我国长期能源战略建议，并说明理由。 6.（2025·上海虹口·二模）水是人类赖以生存的自然资源。 (1)今年哈尔滨亚冬会火种采集时使用了冰透镜。冰透镜是将水制成冰、再将冰打磨成凸透镜，该过程属于 (选填“物理变化”或“化学变化”)。 (2)自来水生产中常用ClO2 杀菌消毒，ClO2由 种元素组成，1molClO2中约含有 个氯原子。 (3)水是一种良好的溶剂。农业选种需配制溶质质量分数为16%的氯化钠溶液，该溶液中氯化钠与水的质量比是 。（填最简整数比） (4)用水的化合与分解实验可以证明水是 的组成。 ①如图所示，氢气燃烧的化学方程式是 ，可以观察到的现象是 。 ②电解水的实验中，证明水由氢、氧两种元素组成的证据是 。 7.（2025·上海杨浦·二模）对水的组成研究经历了漫长的过程。 (1)1766年，英国化学家卡文迪许用锌和稀硫酸制得“可燃空气”，写出反应的化学方程式 。1781年，卡文迪许改进了原来的实验方案，将“可燃空气”在氧气中燃烧，观察到火焰呈 ，同时有水雾产生。但他没能突破“燃素说”的束缚，错误地认为两种气体里都含有水这种“元素”。 (2)1785年，拉瓦锡将水蒸气通过1000多摄氏度红热的铁制枪管，获得了“可燃空气”和黑色固体，写出此反应的化学方程式 ，并解释枪管质量增重的原因是 。由此他认为水不是一种元素，而是 (填“单质”或“化合物”)。1787年，拉瓦锡命名这种“可燃空气”为 (填名称)。 (3)1800年英国科学家尼克尔森和卡里斯特尔用“伏打电池”，在常温下进行了水的电解实验获得成功，进一步证明了拉瓦锡的结论。由此得出水是由 组成的。 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 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 $ 主题二 常见的物质（上） 专题05 水与氢气 目 录 01·考情剖析·命题前瞻 2 02·知识导航·网络构建 3 03·考点解析·知识通关 4 考点一 水的性质 考点二 水的循环与净化 考点三 水的组成 考点四 氢气的性质与用途 实验01 水的组成及变化的探究(一) 实验01 水的组成及变化的探究(二) 跨学科实践活动 水质检测及自制净水器 04·题型洞悉·考向预测 9 题型一 水的性质 考向01 水的物理性质与特性 考向02 水的化学性质 题型二 水的循环与净化 考向01 水的循环与净化 考向02 硬水与软水 题型三 水的组成 考向01 电解水实验 考向02 探究水的组成 题型四 氢气的性质及用途 考向01 氢气的性质及用途 05·优题精选·练能提分 33 44 / 45 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 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 学科网（北京）股份有限公司 考点要求 2025年 2024年 2023年 课标要求 水的性质 上海卷T38 ——-- 上海卷T4、T6、T9 1. 能利用常见物质的性质,分析、解释一些简单的化学现象和事实。 2. 能用分子的观点解释生活中的某些变化或现象。 3. 能基于真实问题情境,依据常见物质的性质，初步分析和解决相关的综合问题。 水的循环与净化 ——-- 上海卷T6 ——-- 了解吸附、沉降、过 滤和蒸馏是净化水的常用方法。 水的组成 ——-- 上海卷T20 上海卷T20 1. 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. 能基于真实情境,从元素、原子、分子的视角分析有关物质及其变化的简单问题，并作出合理的解释和判断。 氢气的性质及用途 ——-- 上海卷T20 上海卷T20 通过氢气燃烧探究水的组成,获取实验证据,并从微观角度对宏观现象进行解释,发展以宏观、微观相结合的方式探究物质的科学思维。 命题预测 水的特性考查以选择题或填空的形式呈现，水的化学性质往往以实验探究的形式呈现。水的净化一般以选择题、填空及简答题为主，也可穿插在其他题型中进行考查。 水的组成(电解水实验) 常以文字叙述和结合实验图两种方式考查，主要在选择题和填空及简答题中考查，有时也会把水的电解实验放在实验探究题中考查。 考点一 水的性质 一、水的物理性质 性质项目 具体内容 状态​ 常温常压下为无色、无味、透明的液体 沸点​ 100℃（标准大气压） 凝固点​ 0℃（标准大气压） 密度​ 4℃时最大（1 g/cm³）；冰密度小于水（0.9 g/cm³） 比热容​ 较大（4.2×10³ J/(kg·℃)），常用作冷却剂 导电性​ 纯水几乎不导电；天然水因含可溶性杂质可导电 二、水的特殊性质 特殊性质 说明 反常膨胀​ 0~4℃时“热缩冷胀”，密度随温度升高而增大（4℃时密度最大） 比热容大​ 吸热、放热能力强，对气候有调节作用 良好溶剂​ 能溶解多种离子化合物和极性分子（如食盐、蔗糖、酸、碱等） 表面张力​ 水分子间作用力使水面有收缩趋势（如露珠呈球形） 毛细现象​ 能在细小管道中上升（如植物导管吸水、毛巾吸水） 三、水的化学性质 实验名称 主要现象 实验结论 氧化钙与水​ 块状生石灰逐渐松散，放出大量热，生成白色固体（熟石灰） 生石灰（CaO）与水反应生成熟石灰[Ca(OH)₂]，放热反应 水与CO₂​ 将CO₂通入含紫色石蕊的水中，溶液变红 CO₂与水反应生成碳酸（H₂CO₃），使石蕊变红（碳酸不稳定，加热后红色褪去） 1． CO₂通入紫色石蕊试液变红色，不是CO₂本身使石蕊变红，而是CO₂与水反应后的产物碳酸所致。 2． 冰能浮在水面是因密度变小，属于物理性质 1.（2023·上海·中考真题节选）下列属于纯净物的是 A. 雨水 B. 蔗糖水 C. 矿泉水 D. 蒸馏水 【答案】D 【详解】A、雨水是由水、可溶性杂质等混合而成，属于混合物，不符合题意； B、蔗糖水是由蔗糖和水混合而成，属于混合物，不符合题意； C、矿泉水是由水、可溶性矿物质等混合而成，属于混合物，不符合题意； D、蒸馏水由水一种物质组成，属于纯净物，符合题意。 故选D。 2.（2023·上海·中考真题节选）二氧化碳通入水中形成的溶液，pH可能为 A. 4 B. 7 C. 10 D. 13 【答案】A 【详解】二氧化碳通入水中与水反应生成碳酸，形成的溶液是碳酸溶液，酸溶液pH＜7。 故选：A。 考点二 水的循环与净化 一、常见净水方法 1．沉淀： （1）静置沉淀：利用重力作用，除去水中颗粒较大的不溶性杂质； （2）吸附沉淀：加絮凝剂，如明矾，明矾溶于水生成胶状物吸附杂质，使悬浮在水中的杂质沉降来达到净水目的。 2．过滤 ： （1）适用范围：用于分离难溶性固体与液体 （2）实验仪器：铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗 （3）操作注意事项：“一贴二低三靠” 操作要点 操作说明 未规范操作可能产生的后果 一贴 滤纸紧贴漏斗内壁 如果滤纸未贴紧(留有气泡)，会造成过滤速度慢 二低 滤纸边缘低于漏斗口 如果滤纸边缘高于漏斗口，液体可能会从漏斗外流下 漏斗内液面低于滤纸边缘 如果液面高于滤纸边缘，液体会不经滤纸过滤而流下 三靠 倾倒液体的烧杯尖嘴紧靠玻璃棒 如果没有用玻璃棒引流，可能造成液滴飞溅 玻璃棒末端轻靠在三层滤纸的一边 如果玻璃棒靠在单层滤纸这边，可能造成滤纸破损 漏斗下端紧靠烧杯内壁 如果没有紧靠，过滤速度变慢，同时可能造成液滴飞溅 （4）玻璃棒的作用：引流 （5）过滤后，滤液仍然浑浊，可能原因有： ①倾倒液体时液面高于滤纸边缘 ②滤纸破损 ③承接滤液的烧杯不干净 采取的措施（下一步操作）：查找原因，更换滤纸，重新过滤 （6）过滤时，将待过滤的液体静置片刻，沿玻璃棒先倒上层清液，再将沉淀倒入过滤器；若搅匀了向过滤器中倒，过滤速度会较慢。 3．吸附：木炭和活性炭疏松多孔，表面积大，有吸附性，活性炭比木炭的吸附性更强；可除去水中的颜色或气味的物质，该过程属于物理变化。 家用净水器中的活性炭有吸附和过滤作用，水流由下而上。 4．蒸馏：利用各成分的沸点不同分离混合物。净化程度最高---得到的是蒸馏水。蒸馏时沸石的作用：防止爆沸；冷凝管内水流方向由下而上；简易装置中长导管的作用：冷却水蒸气。 （1）烧瓶加热时需垫陶土网。其中液体体积应为其容积的1/3～2/3。 （2）沸石（或碎瓷片）的目的是防止加热时出现暴沸。 （3）冷凝管的进水口和出水口：下管进水，上管出水。 （3）简易装置中长玻璃导管作用：导气和冷凝。 5．小结：水的净化效果由低到高的是：沉淀、过滤、吸附、蒸馏（均为物理方法），其中净化效果最好的是蒸馏；既有过滤作用又有吸附作用的净水剂是活性炭。蒸馏是净化程度最高的，蒸馏水是纯净物。 二、自来水厂净水过程： 1．自来水生产流程： 天然水→加混凝剂→沉淀→过滤→活性炭吸附→投药消毒→自来水。 自来水厂净水过程示意图 （1）加入明矾的作用：明矾溶于水生成胶状物，吸附杂质产生沉淀，达到净水的目的。 （2）活性炭吸附池的作用：活性炭能吸附水中的可溶性杂质，也可滤去不溶性杂质，使水达到进一步净化。 （3）自来水生产过程中，只有投药消毒是化学变化，其余均为物理变化。 （4）上述过程净化过的水仍然是混合物，还含有可溶性杂质。 2．自制净水器： （1）净水时依次经过的物质是小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉。 （2）小卵石与石英砂、纱布的作用是：过滤掉难溶性杂质。 （3）活性炭的作用是：过滤掉难溶性杂质并吸附掉有颜色、有异味、有毒的物质。 （4）蓬松棉的作用是阻隔住固体颗粒以防堵住下端导管。 3．硬水和软水 （1）含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫硬水；不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫软水。 （2）硬水的危害：用硬水洗涤衣物既浪费肥皂，又不易洗净，时间长还会使衣物变硬。锅炉长期用硬水，易形成水垢，不仅浪费燃料，严重者可引起爆炸。长期饮用硬水有害身体健康。 （3）硬水软化：加热煮沸（日常生活）、蒸馏（实验室、工业）等。 1.过滤所需实验用品有5种：铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸；过滤所需仪器有4种：铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗； 过滤所需玻璃仪器有3种：烧杯、玻璃棒、漏斗； 2.滤纸没有紧贴漏斗的内壁（有气泡）可能导致的后果是减慢过滤速度，而不是滤液仍然浑浊。 1.（2023·上海·中考真题）自来水生产中可加入消毒。中Cl的化合价为 A. +7 B. +5 C. +4 D. +2 【答案】C 【详解】ClO2中氧元素的化合价为-2价，设氯元素化合价为x，根据化合物中正负化合价代数为0，则x+（-2）×2=0，得x=+4价。 故选C。 2.（2024·上海·中考真题）自来水生产中具有吸附性的物质是 A. 氯气 B. 活性炭 C. 臭氧 D. 泥沙 【答案】B 【详解】A、自来水生产中通入氯气的作用是杀菌消毒，不能起到吸附作用，故不符合题意； B、活性炭具有吸附性，可以除去水中的色素和异味，故符合题意； C、臭氧能杀死水中的病菌、微生物，不能起到吸附作用，故不符合题意； D、泥沙是水中的不溶性杂质，需要除去，不能起到吸附作用，故不符合题意。 故选B。  考点三 水的组成 一、能证明水的组成的实验是 ：氢气的燃烧和水的电解。 一、氢气的燃烧 1．氢气燃烧实验 实验步骤 在尖嘴导管处点燃纯净的氢气，观察火焰颜色，在火焰上方罩一干冷的烧杯 实验现象 纯净的氢气在空气中安静地燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量，罩在火焰上方的烧杯内壁有水珠产生 化学方程式 2H2 + O2 点燃 2H2O 结论 氢气燃烧生成水；水是由氢元素和氧元素组成。 混有一定量的空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸，因此点燃氢气前必须验纯。 2．检验氢气纯度的方法：收集一小试管氢气，用拇指堵住试管口，移近酒精灯火焰，移开拇指点火。如果听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯；如果声音很小，就说明氢气较纯。 二、水的电解 1．电解水实验 实验装置 实验原理 2H2O 通电 2H2↑+ O2 ↑ 实验现象 通电后，两电极上都有大量的气泡产生，液面下降，一段时间后，正极所产生的气体与负极所产生的气体体积之比约为1：2。 产物检验 （1）正极：用带火星的木条，带火星的木条复燃，证明正极产生的气体是氧气； （2）负极：用燃着木条，气体能燃烧，火焰呈淡蓝色，证明负极生成的气体是氢气。 实验结论 及推论 ①水是由氢元素和氧元素组成的。 ②验证了化学变化中分子可再分而原子不可再分。 ③电解水产生的氢气和氧气的体积比约为 2∶1，推出它们的质量比约为1∶8。 2．从微观角度分析水的电解： （1）水通电分解的微观解释：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。 （2）元素种类分析：化学反应前后原子种类不变，故元素的种类不变。 （3）化学变化中，分子可分，原子不可分。化学变化的实质是分子分成原子，原子重新组合成新分子。 （4）根据精确的实验测定，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，因此水可以表示为H2O。 1.电解水实验开始时，体积比常小于1:2，原因是： ①氧气比氢气更易溶于水，一部分氧气溶解在水中； ②氧气的化学性质较活泼，可能与电极反应消耗一部分。实验一段时间后，两者的体积比接近1:2。 2. 气体判断方法：“正氧负氢，氢二氧一”，谐音记忆为“争养父亲，氢二氧一” 3.实验证明水是由氢元素和氧元素组成的，而不是水中含有氢气和氧气；水通电的分解成氢气和氧气，并且它们的体积比是2：1，不是质量比。 （2023·上海·中考真题3）氢能的开发利用是当前研究的热点。 （1）实验室用锌和稀硫酸反应制氢气。该反应的化学方程式为______________________；可选用启普发生器作为发生装置，是因为该反应在常温下进行、反应物为__________，且生成的气体难溶于水。 （2）电解水制氢气需消耗电能。煤炭、风能均可发电，其中属于绿色能源的是__________。光催化分解水也可制氢气，反应如图所示，写出该反应的化学方程式_____________________。 （3）镁基材料固态储氢具有储量大、安全等优点。 储氢时，Mg与在一定条件下反应生成（氢化镁）固体：放氢时，受热分解放出。已知1m镁基材料储存的在常温常压下体积可达，储氢时发生的变化于__________（选填“物理变化”或“化学变化”），请解释镁基材料储氢量大的原因____________________________。 【答案】（1） 块状固体和液体 （2）风能 （3）化学变化 氢气转化为固体，等质量条件下，气体体积缩小1000多倍 【解析】 【小问1详解】 锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，故反应的化学方程式写为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑； 启普发生器属于固液常温发生装置，选择该装置作为发生装置的反应，其中的反应物是块状固体和液体，故填块状固体和液体。 【小问2详解】 煤炭是一种化石燃料，不属于绿色能源，风能是一种绿色能源，故填风能； 水在光照和催化剂的作用下反应生成氢气和氧气，故反应的化学方程式写为：2H2O2H2↑+O2↑。 【小问3详解】 储氢时，镁和氢气反应生成氢化镁，有新物质生成，属于化学变化，故填化学变化； 由题文可知，镁基材料储氢量大的原因是氢气与镁反应生成氢化镁固体，氢气转化为固体，等质量条件下，气体体积缩小1000多倍，故填氢气转化为固体，等质量条件下，气体体积缩小1000多倍。  考点四 氢气的性质及用途 一、氢气的物理性质 类别 物理性质 状态特征​ 无色、无味、无臭气体 密度​ 密度最小（空气的1/14） 溶解性​ 难溶于水 二、氢气的化学性质 性质 反应方程式 实验现象 注意事项 可燃性​ 2H₂ + O₂ =点燃== 2H₂O 淡蓝色火焰，放热 点燃前必须验纯 还原性​ CuO + H₂ =加热= Cu + H₂O 黑色变红，管壁有水珠 操作顺序：通氢→加热→撤灯→停氢 三、氢气用途 项目 方法 现象判断 性质应用 氢气检验​ 点燃，干冷烧杯罩火焰 淡蓝色火焰，烧杯内壁有水雾 证明含氢元素 氢气验纯​ 试管收集，靠近火焰 尖锐爆鸣声（不纯）；轻微"噗"声（纯） 安全使用前提 燃料用途​ 火箭推进剂 热值高，产物水无污染 可燃性 工业用途​ 冶炼金属，合成氨 还原金属氧化物，化工原料 还原性、反应性 物理用途​ 填充气球（历史上） 密度最小 物理性质 1. 点燃氢气前都必须验纯 2. 爆鸣原因：氢气与空气混合达到爆炸极限 3.氢气还原氧化铜要先通氢气排尽空气，防爆炸 1.（2025·上海闵行·二模）火炬点火是体育赛事的重要仪式，化学持续赋能火炬燃料迭代更新。 (1)2004年雅典奥运会火炬燃料是天然气。它与煤、 统称为化石燃料，燃料燃烧产生的导致的环境问题是 。 (2)2022年北京冬奥会火炬燃料是氢气。氢气燃烧的化学方程式是 ，从微观角度解释氢气可被压缩储存的原因是 。 (3)2023年杭州亚运会火炬燃料是甲醇（），被称为“零碳”燃料。它是利用与合成的：，X的化学式为 ，甲醇中约含 个氧原子（用科学计数法表示），生成1mol甲醇可以消耗掉 。 (4)火炬燃料的迭代更新背后是一场能源革命，火炬燃料的选择越来越低碳化，你在生活中的低碳行为有 （写一条）。 【答案】(1) 石油 温室效应加剧 (2) 分子间有间隔 (3) H2O 44 (4)步行或骑自行车出行（合理即可） 【详解】（1）煤、石油、天然气并称三大化石燃料； 燃烧化石燃料释放的二氧化碳是温室气体的主要来源，会导致温室效应加剧，进而引发全球变暖； （2）氢气燃烧生成水，方程式为：； 分子间有间隔，且气体分子间隔较大，容易被压缩； （3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，在化学方程式中，反应前碳原子有1个，氧原子有2个，氢原子有6个；反应后甲醇中碳原子有1个，氧原子有1个，氢原子有4个，所以X中应该含有1个氧原子和2个氢原子，故X的化学式为H2O； 一个甲醇分子中含有一个氧原子，甲醇中含有个甲醇分子，则含有个氧原子； 由方程式可知，参加反应的二氧化碳与生成甲醇的分子个数比为1:1，则生成1mol甲醇可以消耗掉1mol的二氧化碳，1 mol 二氧化碳的质量为44 g（12 + 16 × 2 = 44）； （4）低碳行为需围绕减少碳排放展开，例如绿色出行、节能习惯等。 2.（2025·上海金山·二模）氢气的发现、生产和应用极大地推动了人类社会的发展。 (1)1766年，英国化学家卡文迪什用金属铁和稀硫酸作用制得“可燃空气”，即氢气。氢气燃烧时发出 色的火焰。 (2)1782年，法国化学家拉瓦锡将水蒸气通过一根红热的铁质枪管，收集到了氢气，同时，铁的表面生成了与铁丝在氧气中燃烧产物完全相同的物质。请补充完该反应的化学方程式：3Fe+4H2O4H2+ 。 (3)1969年，科学家利用催化剂二氧化钛(TiO2)实现光分解水制氢气。TiO2中Ti元素的化合价为 。 (4)电解水制氢气可用铁作电极，是利用了铁的 性，该反应的化学方程式是 ，收集到的氢气与氧气的体积比为 。 (5)高压气态储氢是通过恒温高压将氢气储存在压力容器中，从微观角度解释此过程中主要发生改变的是 。氢化物储氢是利用氢气与金属(如镁)反应生成金属氢化物(如MgH2)，从而进行氢气的储存，该过程属于 (填“物理变化”或“化学变化”)。 【答案】(1)淡蓝 (2) (3)+4 (4) 导电 2:1 (5) 氢分子间的间隔 化学变化 【详解】（1）氢气燃烧时发出淡蓝色的火焰； （2）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类及数目不变，反应前有3个铁原子、8个氢原子和4个氧原子，反应后有8个氢原子，缺少3个铁原子和4个氧原子，故横线处应补充； （3）中氧元素的化合价为-2价，根据在化合物中各元素化合价的代数和为零，则中Ti元素的化合价为+4； （4）电解水制氢气可用铁作电极，是利用了铁的导电性； 水在通电条件下分解生成氢气和氧气，化学方程式为，收集到的氢气与氧气的体积比为； （5）高压气态储氢是通过恒温高压将氢气储存在压力容器中，从微观角度解释此过程中主要发生改变的是氢分子间的间隔； 氢化物储氢是利用氢气与金属(如镁)反应生成金属氢化物(如)，从而进行氢气的储存，该过程中有新物质生成，属于化学变化。 实验01 水的组成及变化的探究(一) 【实验目的】 1. 了解沉降、过滤、吸附和蒸馏是净化水的常用方法。 2. 知道水的某些性质(如表面张力)。 3. 知道水能与某些物质(如氧化钙)发生化学反应。 【实验用品】 烧杯(50 mL)、烧杯(250mL)、铁架台(带铁圈)、药匙、漏斗、玻璃棒、滤纸、铁架台(带铁夹)、酒精灯、烧瓶(250mL)、导管(配18mm×180mm的试管口径的单孔瓶塞)、试管(18mm×180mm)、TDS水质检测笔、电导率传感器、胶头滴管、硬币、牙签、面巾纸、玻璃瓶、培养皿、镊子、空塑料瓶、蓬松棉、 纱布、 活性炭、石英砂、小卵石等。 你还需要的实验用品：河水(自天然河道)、明矾、冰水、蒸馏水、生石灰、沸石(或碎瓷片)、酚酞试液。 【实验步骤】 1. 通过沉降、过滤、吸附得到澄清的水 (1) 如图4 31所示,取两个250mL的烧杯，各盛河水约100mL,向烧杯2中 加入1药匙明矾,搅拌后静置,观察并记录现象。 (2)如图4 32所示,搭建过滤装置。将静置了一段时间后的烧杯2中的水进行过滤,观察滤液，并记录现象。 (3)如图4 33所示,取一个干净的空塑料瓶，剪去底部,瓶盖上打几个小孔,拧紧瓶盖,将瓶子倒置，瓶内由下向上分层放置干净的蓬松棉、活性炭、石英砂、小卵石等，每一层间都用纱布进行分隔,这样就得到了一个简易净水器。把一个干净的烧杯放在简易净水器下方,将烧杯1中的河水慢慢地倒入简易净水器中，如图4 34所示。观察下方烧杯中得到的滤液,并记录。 2. 通过蒸馏得到蒸馏水 (1)将上述实验中通过简易净水器得到的澄清的水,缓慢加入烧瓶中,再加几粒沸石(或碎瓷片)，注意液面不要超过烧瓶容积的2/3。 (2)如图4 35所示,从下向上,从左向右将仪器连接起来,烧杯中放冰水,确保连接处密封良好。点燃酒精灯,对烧瓶中的液体加热至沸腾。 (3)观察试管中液体的量,收集约占试管体积1/2的蒸馏水后停止加热。待冷却后，再拆卸仪器。 (4)如图4 36所示,将上述实验中通过简易净水器得到的澄清水和蒸馏后得到的蒸馏水，分别倒入洁净、干燥的小烧杯中,用 TDS水质检测笔和电导率传感器分别测量，并记录数据。测量时，确保TDS水质检测笔和电导率传感器探头部分的金属体浸在水中,但不要超过标志线,保持30s后测量数据。 3. 了解水的表面张力 (1)用胶头滴管吸水,轻轻挤压胶头,使水滴挂在滴管尖端,保持不滴落,观察水滴的形状。 (2)准备一枚干净的一元硬币,放在培养皿中，用滴管小心地向硬币上滴水，图4 37所示，观察并记录硬币上能容纳的水滴数量。 (3)如图4 38所示，取一个玻璃瓶,瓶中加满水,瓶口处附两层面巾纸,倒置玻璃瓶,牙签尽量垂直于纸面戳破纸巾进入水中,重复使用牙签戳破纸巾多次,记录现象。 4. 水的化学性质 在50mL的小烧杯中,加入少量氧化钙,再加入1滴管水,并用手小心地触摸烧杯外壁。冷却后,向烧杯中滴入3滴酚酞试液,观察并记录实验现象。 实验02 水的组成及变化的探究(二) 【实验目的】 1. 通过观察和描述氢气燃烧的现象和产物，认识氢气和氧气反应可生成水。 2. 通过水的电解实验,认识水的组成。 3. 体会科学家探究水的组成的智慧和方法。 4. 认识化合反应和分解反应。 【实验用品】 锥形瓶、长颈漏斗、带导管的双孔橡胶塞、玻璃尖嘴导管、烧杯(100mL)、试管、酒精灯、电子点火枪(或火柴)、烧杯夹、水电解器、直流电源、木条等。 你还需要的实验用品：锌粒、稀硫酸(浓硫酸和水的体积比为1∶4)、蒸馏水。 【实验步骤】 1. 水的合成 (1)氢气的制取。如图4 39所示,连接装置并检查装置的气密性。取几小块锌粒放入锥形瓶中，塞紧装有长颈漏斗和导管的双孔橡胶塞,从长颈漏斗口向锥形瓶中加入稀硫酸,制取氢气。 (2)氢气的验纯(由教师演示)。待反应一段时间后,用向下排空气法收集一试管氢气。试管口向下移近酒精灯火焰,松开拇指,如图4 40所示，听发出的声音。 (3)氢气的燃烧(由教师演示)。待氢气纯净时，用电子点火枪点燃玻璃导管尖嘴口的氢气。如图4 41所示,用干燥的烧杯罩在火焰上方,观察并记录现象。 2. 水的电解 (1)组装电解的实验装置。打开水电解器的玻璃管上端活塞,沿水电解器的中间漏斗向装置中注入水,直至液体刚好进入活塞。小心赶尽装置中气泡后,关闭玻璃管上端活塞,两端分别连接直流电源的正、负极。 (2)通电分解水。接通直流电源(电压通常为12V),观察并记录现象。电解一段时间后，如图4 42所示，切断电源,观察并记录两支玻璃管中气体的体积。 (3)检验气体。用燃着的木条分别在两支玻璃管尖嘴口检验反应中产生的气体,观察 并记录实验现象。 跨学科实践活动 水质检测及自制净水器 一、水质检测 1. 物理指标检测： 浑浊度、颜色与异味检测：取 3 份等量水样，分别倒入 3 个洁净透明的烧杯中。 （1）颜色：将烧杯置于白色背景上，肉眼直接观察水样是否有颜色，记录清澈、微黄、浑浊等状态。 （2）异味：用手在烧杯口轻轻扇动，使少量气体飘入鼻孔，判断是否有异味（如腥味、臭味）。 （3）浑浊度：将印有黑色字体的纸片放在烧杯后方，观察能否清晰看清字体，能清晰看清为澄清，模糊则为浑浊。 2. 化学指标检测 （1）酸碱度：用pH试纸或pH计测定，正常饮用水pH范围为6.5-8.5。 （2）可溶性固体含量：可通过蒸发水样测定残留固体质量。可使用TDS笔（总溶解固体检测仪）来检测。 二、自制净水器 1.材料分层：纱布→石英砂→活性炭→蓬松棉，遵循“先除大颗粒杂质，后除小颗粒和可溶性杂质”的顺序； 2.材料的选择原则：低成本、易获取、无污染（如避免使用有毒塑料容器）。 化学小组利用“沉降”“过滤”“吸附”等方法净化伊通河水样。向水样中加入明矾沉降后，再使用右图简易净水装置进行净化处理。下列说法错误的是 A．明矾可使水样中悬浮的杂质较快沉降 B．小卵石、石英砂可过滤水样中的不溶性杂质 C．活性炭可吸附水样中的异味 D．经图中装置净化处理后的水样是纯净物 【答案】D 【详解】A 、明矾在水中会水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有吸附性，能吸附水中悬浮的杂质，使杂质较快沉降，选项说法正确，不符合题意； B、小卵石和石英砂能阻挡较大颗粒和较小颗粒的不溶性杂质通过，起到过滤水样中不溶性杂质的作用，选项说法正确，不符合题意； C、活性炭具有疏松多孔的结构，有很强的吸附性，能够吸附水样中的色素和异味，选项说法正确，不符合题意； D、经过图中装置净化处理后，虽然除去了水中的不溶性杂质、部分色素和异味等，但水中还含有一些可溶性的杂质，得到的水样仍然是混合物，而不是纯净物，选项说法错误，符合题意。 故选D。 题型一 水的性质 ►考向01 水的物理性质与特性 【典例】（2023·上海中考·真题） CuSO₄·5H₂O是一种结晶水合物，俗称 A. 食盐 B. 烧碱 C. 纯碱 D. 胆矾 【答案】D 【详解】CuSO₄·5H₂O是一种结晶水合物，俗称胆矾，故选D。 【变式01】（2025·上海松江·二模）关于水(H2O)以下说法正确的是 A．白色液体 B．通电能分解 C．能溶解所有物质 D．水中氢氧元素质量比为2：1 【答案】B 【详解】A、水是无色的液体，不是白色，不符合题意； B、水通电分解生成氢气和氧气，符合题意； C、水不能溶解所有物质，如碳酸钙难溶于水，不符合题意； D、水中氢、氧元素的质量比为：2:16=1:8，不符合题意。 故选B。 【变式02】（2025·上海徐汇·一模）夏天阳光下的海滩上，海水升温比沙子慢的主要原因是 A．水具有较大的比热容 B．水具有反常膨胀的特性 C．水具有较小的密度 D．水能分散其他物质 【答案】A 【详解】A、因为水的比热容较大，相同质量的水和沙子吸收相同的热量时，根据Q=cmΔT（Q是吸收或放出的热量，c是比热容，m是质量，ΔT是温度的变化量），水升高的温度比沙子小，所以海水升温比沙子慢，故A正确； B、水的反常膨胀特性是指在4℃以下时，水热缩冷胀，而在夏天阳光下的海滩上，这种特性与海水升温比沙子慢无关，故B错误； C、水的密度大小与海水升温比沙子慢没有直接关系，故C错误； D、水能分散其他物质与海水升温比沙子慢没有关联，故D错误。 故选A。 ►考向02 水的化学性质 【典例】（2025·上海徐汇·一模）向盛有水的试管中滴加紫色石蕊试液，然后通入足量二氧化碳，再加热液体至沸腾一段时间，上述过程中试管内液体颜色的变化为 A．无色→紫色→红色→紫色 B．无色→紫色→红色→红色 C．无色→紫色→蓝色→紫色 D．无色→紫色→蓝色→红色 【答案】A 【详解】水为无色液体，呈中性；向水中滴加紫色石蕊试液，溶液呈紫色；通入二氧化碳，二氧化碳与水反应产生碳酸，碳酸显酸性，使紫色石蕊试液变红；加热后，碳酸分解，石蕊变为紫色；现象为：无色→紫色→红色→紫色。 故选: A。 【变式】（2025·上海徐汇·一模）用下图所示装置做生石灰与水反应的实验。 (1)倾斜Y型管，使水与生石灰混合，写出该反应的化学方程式 。 (2)若装置气密性良好，水与生石灰混合后直至充分冷却，烧杯中观察到的现象为 。 (3)取Y型管中的上层清液测pH，该溶液的pH 7(选填“大于”“小于”或“等于”)。 (4)写出生石灰的一种用途 。 【答案】(1) (2)先有气泡产生，后导管内形成一段水柱 (3)大于 (4)用于建筑材料（合理即可） 【知识点】化学方程式的书写、生石灰的性质及用途、溶液酸碱性及pH相关关系 【详解】（1）生石灰是氧化钙的俗称，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，反应的化学方程式为，故填：； （2）生石灰与水反应放出大量的热，使装置内气体受热膨胀，所以会观察到烧杯中有气泡产生；当反应结束并充分冷却后，Y型管中压强减小，会观察到烧杯中的导管内会形成一段水柱，故填：先有气泡产生，后导管内形成一段水柱； （3）氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙显碱性，pH值大于7，故填：大于； （4）生石灰的用途有：作干燥剂（其可以与水反应）、用于建筑材料等，故填：用于建筑材料（合理即可）。 题型二 水的循环与净化 ►考向01水的循环及净化 【典例】（2025·上海·二模）家用净水器经常用活性炭除去水中的色素和异味，其净水方法是 A．过滤 B．蒸馏 C．沉降 D．吸附 【答案】D 【详解】A、过滤是将不溶于水的固体和水分离，故A错误； B、蒸馏是净化程度最高的方法，可得到纯净水，故B错误； C、明矾溶于水生成的胶状物质具有吸附性，可吸附悬浮杂质，促进水中悬浮杂质的沉降，故C错误； D、活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味，故D正确。 故选D。 【变式01】（2025·上海宝山·二模）可用于自来水生产中杀菌消毒的是 A．明矾 B．活性炭 C．氧气 D．氯气 【答案】D 【详解】A、明矾可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清，不用于自来水生产中的杀菌消毒，不合题意； B、活性炭具有吸附性，能吸附异味和色素，不用于自来水生产中的杀菌消毒，不合题意； C、氧气没有杀菌消毒的作用，不用于净水，不符合题意； D、氯气溶于水生成次氯酸（HClO），具有强氧化性，可有效杀灭细菌和病毒，是自来水消毒的常用试剂，符合题意； 故选D。 【变式02】（2025·上海静安·二模）实验室对一杯浑浊的河水进行净化，下列说法错误的是 A．过滤前先将河水静置、沉降 B．通过过滤除去水中悬浮物和细菌 C．加入明矾促进水中悬浮物沉降 D．加入活性炭除去水中色素和异味 【答案】B 【详解】A、过滤前先将河水静置、沉降，可使较大颗粒的不溶性杂质在重力作用下沉降下来，能提高过滤效率，该说法正确； B、过滤只能除去水中的不溶性悬浮物，细菌体积较小，能透过滤纸，无法通过过滤除去细菌，该说法错误； C、明矾溶于水形成的胶状物能吸附水中的悬浮物，使其沉降，该说法正确； D、活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味，该说法正确。 故选B。 ►考向02 硬水与软水 【典例】水是一种宝贵的自然资源，下列有关水的说法不正确的是 A．在净水过程中明矾起消毒杀菌作用 B．天然水经过沉淀、过滤、吸附等净化处理后得到的水是混合物 C．工业废水经处理符合排放标准后排放 D．硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水 【答案】A 【详解】A、自来水净化中加入明矾，明矾溶于水生成的胶状物具有吸附性，吸附水中的悬浮物形成较大颗粒而沉降，选项错误，符合题意； B、天然水经过沉淀、过滤、吸附等净化处理后得到的水仍含有可溶性的杂质，属于混合物，选项正确，不符合题意； C、工业废水经处理符合排放标准后排放，能减少水污染，选项正确，不符合题意； D、硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水，选项正确，不符合题意； 故选A。 【变式】水是生命之源，人类的生活、生产都离不开水。下列说法错误的是 A． 如图是国家节水标志 B．煮沸可以降低水的硬度 C．长期饮用蒸馏水更有利于人体健康 D．工农业污染和生活污染是水体污染的主要来源 【答案】C 【详解】A、图中所示标志是我国国家节水标志，绿色的圆形代表地球，象征节约用水是保护地球生态的重要措施。A正确； B、加热煮沸时，水中的钙离子、镁离子能够以碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀的形式从水中析出，从而降低水的硬度。B正确； C、蒸馏水在制作过程中会去掉水中的矿物质和微量元素，长期饮用，可能会导致人体缺乏必需的矿物质和微量元素，从而影响人体健康。C错误； D、 水体污染的主要来源是工业污染、农业污染和生活污染。D正确。 综上所述：选择C。 题型三 水的组成 ►考向01 电解水实验 1. 【典例】（2025·上海崇明·二模）下列实验方案不能达到实验目的是 A．①探究的部分性质 B．②证明氢氧化钠与二氧化碳反应 C．③检验产生的气体探究水的组成 D．④测定空气中氧气的体积分数 【答案】BD 【详解】A、下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭，说明二氧化碳先在烧杯下方聚集，说明了二氧化碳的密度比空气的大；蜡烛熄灭，说明了二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧，故选项实验方案能达到实验目的，不符合题意； B、图中实验，软塑料瓶变瘪了，不能证明氢氧化钠能与二氧化碳反应，也可能是二氧化碳溶于水造成的，故选项实验方案不能达到实验目的，符合题意； C、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，故选项实验方案能达到实验目的，不符合题意； D、红磷本身是固体，能在空气中燃烧，生成五氧化二磷固体，没有生成新的气体，导致集气瓶中气压减小，但氧气约占空气总体积的五分之一，容积为250mL的集气瓶中氧气的体积为250mL×=50mL，量筒中水的体积只有40mL，测定结果偏小，故选项实验方案不能达到实验目的，符合题意。 故选BD。 【变式】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 【详解】A、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，左管与负极相连。产生的是氢气，右管与正极相连，产生的是氧气，故M、N气体体积比为：2:1，不符合题意； B、由A的分析可知，N为氧气，氧气具有助燃性，不具有可燃性，无法被点燃，不符合题意； C、水由水分子构成，水中不含氢分子和氧分子，不符合题意； 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，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，符合题意。 故选D。 ►考向02 探究水的组成 【典例】（2024·上海·中考真题）人类对水的认识历经了不懈的探索。 （1）18世纪，科学家将制得的氢气点燃，观察到氢气燃烧时火焰呈___________色，并证明了生成物为水，但他们并不知道可燃物燃烧是与氧气发生反应。根据当时的认识和实验，所能获得的结论用现在的语言可表达为“水中含___________(元素符号)”。 （2）氧气的发现解释了燃烧的本质，进而揭示了水不是一种单质。 ①氧气在空气中的体积分数约为___________。 ②氢气在空气、氧气中都能燃烧，通过___________(填基本反应类型)生成水。 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___________(选填“空气”或“氧气”)中燃烧。 （3）电解水实验也能证明水的组成，电解时每生成32g氧气的同时，生成___________氢气。 （4）经大量实验最终确认了水的化学式是。某课题组通过实验将水分解成了一种化合物Y和，欲根据该实验相关物质的数据确定Y中各原子的个数比，需获取的数据有___________。 【答案】（1） ①. 淡蓝 ②. H （2） ①. 21% ②. 化合反应 ③. 氧气 （3）2 （4）消耗水的质量，生成的质量、Y的质量(答2点，合理即可) 【解析】 【小问1详解】 氢气燃烧火焰呈淡蓝色； 氢气燃烧生成水，氢气是由氢元素组成，故水中含有氢元素，元素符号为：H； 【小问2详解】 ①空气中氧气体积分数约为21%； ②氢气燃烧是氢气与氧气反应生成水的过程，反应符合多变一，属于化合反应； ③因为空气中含有水蒸气，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； 【小问3详解】 氧气相对分子质量为32，故32g氧气的物质的量为1mol，电解水生成氢气和氧气的体积比为2:1，在同温同压条件下，气体的体积比等于物质的量比，故产生氢气和氧气的物质的量比为2:1，故产生氢气为2mol； 【小问4详解】 根据质量守恒定律可知，该化合物含有氢、氧两者元素，确定Y中各原子的个数比，可先求出Y中氢氧元素的质量比，再根据质量比等于相对原子质量乘个数比，确定出原子个数比，所以需要知道水的质量和氢气质量，根据水的质量求出水中氢、氧元素的质量，然后用水中氢元素质量减去氢气质量就等于Y中氢元素质量，水中氧元素质量等于Y中氧元素质量。（合理即可） 【变式】我国科学家发明的无淡化海水直接电解制氢技术，利用防水透气膜将海水和电解槽隔离开，从根本上解决了海水杂质离子对设备的腐蚀问题，其工作原理如图所示。下列有关说 法中不正确的是 A．理论上，该设备制得氢气与氧气的质量比为1:8 B．防水透气膜选择性允许气态的水分子透过 C．电解槽中a电极与电源的负极相连 D．电解槽中的氢氧化钾可增强水的导电能力 【答案】C 【详解】A、根据电解水的方程式，每36份质量的水通电生成4份质量的氢气和32份质量的氧气，因此氢气和氧气的质量比为4:32，即1:8，选项正确； B、根据示意图，气态的水分子可通过防水透气膜，选项正确； C、‌电解水正负极分别产生的气体是氧气和氢气。‌ 正极产生的是氧气，负极产生的是氢气。‌a电极产生的气体是氧气，a电极与电源的正极相连，选项错误； D、在电解过程中，纯水的电离度较低，导电能力差，因此需要加入氢氧化钾、氢氧化钠等电解质来提高导电性。选项正确。 故选C。 题型四 氢气的性质及用途 ►考向01 氢气的性质及用途 【典例】（2025·上海闵行·二模）氢能源是最理想的“绿色能源”之一。 (1)制氢能源用到煤炭、天然气等物质，煤炭、天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）的化石能源。 (2)电解水也可以得到氢气，写出电解水的化学方程式 ；产生的和质量比为 。 (3)我国成功首飞的长征五号B运转火箭，采用了低温高压液氢作燃料。从分子角度分析，氢气变成液氢时发生变化的是 。 (4)甲烷和水蒸气在高温和催化剂作用下通过透氢膜反应器制取一氧化碳和氢气（该反应是吸热反应）。一部分氢气通过透氢膜与膜外侧通入的氧气发生反应。 在反应器的膜外侧通入氧气的主要目的是 。为使反应过程持续发生，反应过程中需要不断补充水，原因是 。 【答案】(1)不可再生 (2) 1∶8 (3)分子间的间隔 (4) 氢气与氧气反应放热，为甲烷和水蒸气在高温下反应提供热量 水是反应物，不断消耗，为使反应持续进行，需要不断补充水 【详解】（1）煤炭、天然气是古代生物遗体经过漫长地质年代形成的，使用之后短期内不能再生，属于不可再生的化石能源。 （2）水在通电条件下分解生成氢气和氧气，化学方程式为； 根据化学方程式，H2和O2质量比为。 （3）氢气变成液氢，是物质状态的改变，从分子角度看，是分子间的间隔变小，分子本身不变。 （4）甲烷和水蒸气反应是吸热反应，在反应器膜外侧通入氧气，氢气与氧气反应放热，能为甲烷和水蒸气的反应提供热量； 水是甲烷和水蒸气反应的反应物，反应过程中不断被消耗，为使反应持续发生，需要不断补充水。 1.（2025·上海徐汇·二模）污水净化过程中发生化学变化的步骤是 A．用格栅滤除悬浮物 B．静置使污泥沉降 C．用活性炭吸附异味 D．通入氯气杀菌消毒 【答案】D 【详解】A、用格栅滤除悬浮物，相当于过滤，只是将物质进行分离，没有新物质生成，属于物理变化，该选项不符合题意； B、静置使污泥沉降，过程中没有新物质生成，属于物理变化，该选项不符合题意； C、用活性炭吸附异味 ，过程中没有新物质生成，属于物理变化，该选项不符合题意； D、杀菌消毒过程中，有新物质生成，属于化学变化，该选项符合题意。 故选D。 2.（2025·上海普陀·二模）水的净化过程中，可用于消除异味的物质是 A．氯气 B．明矾 C．石英砂 D．活性炭 【答案】D 【详解】A、氯气能对水进行杀菌、消毒，不能去除异味，错误； B、明矾溶于水后生成的胶状物，能吸附水中的杂质，使杂质沉降来达到净水的目的，不能去除异味，错误； C、净化水时，石英砂可以过滤掉部分难溶性杂质，但不能除去水中的色素和异味，错误； D、活性炭具有吸附性，能除去异味，正确。 故选：D。 3.（2025·上海金山·二模）净水过程中可加入的吸附剂是 A．活性炭 B．生石灰 C．氯气 D．氯化钠 【答案】A 【详解】A、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，在净水过程中用作吸附剂，符合题意； B、生石灰能与水反应生成氢氧化钙，但生石灰没有吸附性，不能用作吸附剂，不合题意； C、氯气在净化水的过程中用作消毒剂，但不能做吸附剂，不合题意； D、氯化钠不能用作净水时的吸附剂，不合题意。 故选A。 4.（2025·上海黄浦·二模）水是生命之源，水属于 A．氧化物 B．酸 C．碱 D．盐 【答案】A 【详解】A、氧化物是由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物。水的化学式为H2O，由氢和氧两种元素组成，属于氧化物，A 正确； B、酸在水溶液中电离出的阳离子全部是氢离子，水不能电离出氢离子，不属于酸，B 错误； C、碱在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子，水不能电离出氢氧根离子，不属于碱，C 错误； D、盐是由金属离子（或铵根离子）和酸根离子组成的化合物，水不符合盐的组成特点，不属于盐，D 错误。 故选A。 5.（2025·上海青浦·二模）如图为电解水的实验，有关说法正确的是 A．管中的电极与电源正极相连 B．实验中产生的氢气和氧气的质量比为 C．管中产生的气体能使燃着的木条燃烧得更旺 D．由实验可得出水由氢气和氧气组成 【答案】C 【详解】A、在电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，a管产生的气体较多，为氢气，则a管中的电极与电源负极相连，故A选项错误； B、水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为，生成氢气和氧气的体积比为2：1，质量比为（2×2）：32=1：8，故B选项错误； C、在电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，b管产生的气体较少，为氧气，氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧得更旺，故C选项正确； 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，水是由氢元素和氧元素组成的，故D选项错误； 故选：C。 6.（2025·上海嘉定·二模）观察水发生变化的微观示意图，下列说法正确的是 A．①的变化中，水分子本身发生改变 B．②的变化中，分子、原子都没有改变 C．水通电时，氧气与氢气的体积比为2：1 D．水通电时，参加反应的水与生成气体的质量比为1：1 【答案】D 【详解】A、由图可知，①的变化中水分子种类不变，改变的是水分子间间隔，故不正确； B、由图可知，变化②水分子在通电条件下生成了氢分子与氧分子，分子种类改变，原子种类不变，故不正确； C、电解水实验中，正氧负氢，氢二氧一，氧气与氢气的体积比为1：2，故不正确； D、根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类、个数、质量均不变，水在电解条件下生成氢气与氧气，该过程中水全部转化成气体，故参加反应的水与生成的气体的质量比为1:1，故正确。 故选D。 1. （2025·上海嘉定·二模）在水的净化过程中，作消毒剂的是 A．氯气 B．明矾 C．活性炭 D．氯化钠 【答案】A 【详解】A、氯气能够杀死水中的有害病菌，在净化水的过程中可作杀菌剂，故A正确； B、明矾在净水过程中起的作用絮凝沉降，故B错误； C、活性炭具有吸附性，能够吸附水中的色素和异味，可用作吸附剂，故C错误； D、氯化钠不具能够杀死水中的有害病菌，在净化水的过程中不可作杀菌剂，故D错误。 故选A。 2.（2025·上海静安·二模）实验室对一杯浑浊的河水进行净化，下列说法错误的是 A．过滤前先将河水静置、沉降 B．通过过滤除去水中悬浮物和细菌 C．加入明矾促进水中悬浮物沉降 D．加入活性炭除去水中色素和异味 【答案】B 【详解】A、过滤前先将河水静置、沉降，可使较大颗粒的不溶性杂质在重力作用下沉降下来，能提高过滤效率，该说法正确； B、过滤只能除去水中的不溶性悬浮物，细菌体积较小，能透过滤纸，无法通过过滤除去细菌，该说法错误； C、明矾溶于水形成的胶状物能吸附水中的悬浮物，使其沉降，该说法正确； D、活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味，该说法正确。 故选B。 3.（2025·上海奉贤·二模）纯净物的化学式是经实验测定得出的。同学们设计以下甲、乙两组实验方案测定水的组成。 甲 乙 (1)甲方案：发生反应的基本类型 ，a端气体的检验方法 。由产生气体的体积可推算出氢气与氧气的质量比为1：8，若氢、氧元素的相对原子质量分别为m和n，则水中氢、氧元素的原子个数比为 (用m、n表示)。 (2)乙方案：装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为 ，装置Ⅲ中的现象为 。此方案中，需要测定的数据是 。 (3)甲、乙方案的反应原理虽不同，但实验的设计依据都是 。 【答案】(1) 分解反应 将带火星的木条放在a端管口,打开活塞,若木条复燃,则该气体为氧气 n:8m (2) 黑色固体变成红色 装置Ⅲ反应前后的质量差和装置Ⅳ反应前后的质量差 (3)质量守恒定律 【详解】（1）甲方案中应该是电解水的实验,，水在通电的条件下分解生成氢气和氧气，该反应符合一变多的特点，属于分解反应；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为1:2，则a端产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则a端气体的检验方法是将带火星的木条放在a端管口，打开活塞，若木条复燃，则该气体为氧气；由产生气体的体积可推算出氢气与氧气的质量比为1:8，若氢、氧元素的相对原子质量分别为m和n,则水中氢、氧元 素的原子个数比为。 （2）装置Ⅰ中发生的反应是锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为,装置Ⅲ中发生的反应是氢气和氧化铜在加热的条件下反应生成铜和水，氧化铜是黑色固体，铜是红色固体，则装置Ⅲ中的现象为黑色固体变成红色；此方案中，需要测定的数据是装置Ⅲ反应前后的质量差(这个质量差就是氧化铜中氧元素的质量,因为氢气夺取了氧化铜中的氧生成了水)和装置Ⅳ反应前后的质量差(这个质量差就是生成水的质量)，通过生成水的质量减去氧化铜中氧元素的质量就可以得到氢气中氢元素的质量,从而确定水中氢、氧元素的质量比； （3）甲方案通过电解水，根据生成氢气和氧气的质量来确定水的组成，乙方案通过氢气还原氧化铜，根据氧化铜中氧元素的质量和生成水的质量来确定水的组成，这两个方案的设计依据都是质量守恒定律，即化学反应前后元素的种类、质量不变。 4.（2025·上海静安·二模）水是人类赖以生存的自然资源。 (1)水是 。 a.纯净物   b.氧化物   c.化合物   d.混合物 (2)电解水实验图1。发生反应的化学方程式是 ；A、B管内产生气体的质量之比为 ，检验B中气体的方法是 。 (3)图2是氢气在氧气中燃烧的微观示意图。反应过程的正确顺序是 （用a、b、c表示）；该反应的基本类型属于 反应；该反应前后没有发生变化的微粒是 。（写出微粒名称） (4)对图1、图2实验分析错误的是_________。 A．都能证明水是由氢氧两种元素组成的 B．反应中原子的数目没有发生变化 C．反应中分子的种类发生了变化 D．反应中分子的数目没有发生变化 【答案】(1)abc (2) 1:8 将带火星的木条伸入试管中，木条复燃，则证明是氧气 (3) acb 化合 氢原子、氧原子 (4)D 【详解】（1）水是由一种物质组成，属于纯净物，其是由氢元素和氧元素组成的化合物，属于氧化物，故选abc； （2）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； 由图可知，试管A中产生的气体较多，则生成的是氢气，试管B中产生的气体较少，则生成的是氧气，根据化学方程式可知，则A、B管内产生气体的质量之比为； B中生成的气体为氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的小木条复燃，则检验B中气体的方法是将带火星的木条伸入试管中，木条复燃，则证明是氧气； 故填：；1:8；将带火星的木条伸入试管中，木条复燃，则证明是氧气； （3）氢气在氧气中燃烧生成水，反应的过程为1个氢气分子分解为2个氢原子，1个氧分子分解为2个氧原子，2个氢原子与1个氧原子结合生成1个水分子，则反应过程的正确顺序是acb； 氢气在氧气中燃烧生成水，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应； 原子是化学变化中最小的微粒。则该反应前后没有发生变化的微粒是氢原子、氧原子； 故填：acb；化合；氢原子、氧原子； （4）A、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，氧气是由氧元素组成，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，说明水是由氢元素和氧元素组成的；氢气燃烧生成水，也可说明水是由氢元素和氧元素组成的，故A不符合题意； B、根据质量守恒定律，反应中原子的数目没有发生变化，故B不符合题意； C、均为化学反应，反应中分子的种类发生了变化，故C不符合题意； D、根据、可知，反应中分子的数目发生了变化，故D符合题意。 故选D。 5.（2025·上海长宁·二模）某实验小组基于我国“绿氢”和“灰氢”的能源战略开展氢能研究。 (1)“绿氢”通过电解水生产，其能量来源是可再生能源，属于零碳排放技术。电解水装置如图1所示，产生氧气的那一端连接电源的 （选填“正极”或“负极”），验证产生的氧气时，实验现象为 。 (2)“灰氢”通过化石燃料生产，例如天然气重整，其原理如下： ①请配平上述化学方程式 。 ②该反应的产物中具有毒性的是 。 (3)实验室用锌粒与稀硫酸制备氢气，发生装置可选图2中的 （选填字母）；氢气密度极小，收集氢气时，气体应从图3中 （选填“a”或“b”）进入装置。 (4)请结合“绿氢”和“灰氢”的反应原理，写出一条我国长期能源战略建议，并说明理由。 【答案】(1) 正极 带火星的木条复燃 (2) 3 一氧化碳/CO (3) B b (4)大力发展“绿氢”，制取“绿氢”没有有害物质生成，比较环保（合理即可） 【详解】（1）电解水中，根据“正氧负氢、氢二氧一”可知，产生氧气的那一端连接电源的正极，由于氧气具有助燃性，可用带火星的木条检验，所以验证产生的氧气时，实验现象为：带火星的木条复燃； （2）①根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和数目不变，在化学方程式中，碳、氧原子的个数左右已相同，根据氢原子数目守恒，左边有6个氢原子，应在右边氢气的前边配计量数3即可； ②由生成物的性质可知，该反应的产物中具有毒性的是CO； （3）实验室用锌粒与稀硫酸制备氢气，属于固液常温下反应制取气体，发生装置可选图2中的B； 氢气密度极小，小于空气，收集氢气时，气体应从图3中b进入装置； （4）“绿氢”通过电解水生产，其能量来源是可再生能源，属于零碳排放技术；“灰氢”通过化石燃料生产，例如天然气重整；由“绿氢”和“灰氢”的反应原理可知，我国长期能源战略建议是：大力发展“绿氢”，制取“绿氢”没有有害物质生成，比较环保（合理即可）。 6.（2025·上海虹口·二模）水是人类赖以生存的自然资源。 (1)今年哈尔滨亚冬会火种采集时使用了冰透镜。冰透镜是将水制成冰、再将冰打磨成凸透镜，该过程属于 (选填“物理变化”或“化学变化”)。 (2)自来水生产中常用ClO2 杀菌消毒，ClO2由 种元素组成，1molClO2中约含有 个氯原子。 (3)水是一种良好的溶剂。农业选种需配制溶质质量分数为16%的氯化钠溶液，该溶液中氯化钠与水的质量比是 。（填最简整数比） (4)用水的化合与分解实验可以证明水是 的组成。 ①如图所示，氢气燃烧的化学方程式是 ，可以观察到的现象是 。 ②电解水的实验中，证明水由氢、氧两种元素组成的证据是 。 【答案】(1)物理变化 (2) 2 (3)4:21 (4) 氢元素和氧元素 烧杯内壁有水雾生成 反应前后元素的种类不变 【详解】（1）冰透镜是将水制成冰、再将冰打磨成凸透镜，该过程中没有新物质的生成，属于物理变化，故填：物理变化； （2）ClO2是由氯、氧两种元素组成；1molClO2中约含有个氯原子，故填：2；； （3）农业选种需配制溶质质量分数为16%的氯化钠溶液，设溶液的质量为a，则该溶液中氯化钠与水的质量比为，故填：4:21； （4）氢气燃烧生成水，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，则说明水是由氢元素和氧元素组成，故填：氢元素和氧元素； ①氢气燃烧生成水，反应的化学方程式为，可观察到烧杯内壁有水雾生成，故填：；烧杯内壁有水雾生成； ②电解水生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，则说明水是由氢元素和氧元素组成，故填：反应前后元素的种类不变。 7.（2025·上海杨浦·二模）对水的组成研究经历了漫长的过程。 (1)1766年，英国化学家卡文迪许用锌和稀硫酸制得“可燃空气”，写出反应的化学方程式 。1781年，卡文迪许改进了原来的实验方案，将“可燃空气”在氧气中燃烧，观察到火焰呈 ，同时有水雾产生。但他没能突破“燃素说”的束缚，错误地认为两种气体里都含有水这种“元素”。 (2)1785年，拉瓦锡将水蒸气通过1000多摄氏度红热的铁制枪管，获得了“可燃空气”和黑色固体，写出此反应的化学方程式 ，并解释枪管质量增重的原因是 。由此他认为水不是一种元素，而是 (填“单质”或“化合物”)。1787年，拉瓦锡命名这种“可燃空气”为 (填名称)。 (3)1800年英国科学家尼克尔森和卡里斯特尔用“伏打电池”，在常温下进行了水的电解实验获得成功，进一步证明了拉瓦锡的结论。由此得出水是由 组成的。 【答案】(1) 淡蓝 (2) 铁与氧结合成四氧化三铁，四氧化三铁质量等于参加反应的金属铁与水中氧元素质量和 化合物 氢气 (3)氢元素和氧元素 【详解】（1）锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，方程式为：； 氢气燃烧火焰为淡蓝色； （2）铁与水蒸气在高温的条件下生成四氧化三铁和氢气，方程式为：； 铁与氧结合成四氧化三铁，根据质量守恒定律，四氧化三铁质量等于参加反应的金属铁与水中氧元素质量和，故枪管质量增重； 铁与水蒸气在高温的条件下生成四氧化三铁和氢气，根据反应前有元素种类不变，说明水同时提供氢元素和氧元素，故他认为水不是一种元素，而是化合物； 1787年，拉瓦锡命名这种“可燃空气”为氢气； （3）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，故水是由氢元素和氧元素组成的。 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 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 $