主题二 常见的物质（一）（复习讲义）（上海专用） 2026年中考化学二轮复习讲练测

主题二 常见的物质（一） 目 录 01 析·考情目标 02 筑·专题框架 03 攻·重难考点 考点一 空气 氧气 真题动向 考法 01 空气的成分与用途辨析 考法 02 空气污染与环境保护 考法 03 空气中氧气含量的测定 考法 04 氧气的化学性质（可燃物燃烧） 考法 05 氧气的实验室制取 核心提炼 知识点一 空气的组成与各成分用途 知识点二 空气污染与防治 知识点三 空气中氧气含量测定的实验 知识点四 氧气的化学性质 知识点五 氧气的实验室制取 提升训练 考点二 碳和二氧化碳 真题动向 考法 01 碳单质的性质与用途 考法 02 二氧化碳的性质与用途 考法 03 一氧化碳的性质与毒性 考法 04 CO与CO2的鉴别、转化与除杂 考法 05 低碳与碳中和（新情境应用） 核心提炼 知识点一 碳单质的多样性 知识点二 二氧化碳的性质与用途 知识点三 一氧化碳的性质与危害 知识点四 碳及其化合物的相互转化 知识点五 二氧化碳的实验室制取与检验 提升训练 考点三 水与氢气 真题动向 考法 01 水的电解实验与组成探究 考法 02 水的净化与自来水生产 考法 03 水资源的保护与合理利用 考法 04 氢气的性质与制备 核心提炼 知识点一 水的电解实验 知识点二 水的净化 知识点三 水资源的保护 知识点四 氢气的性质与制备 提升训练 04 测·预测闯关 命题透视 纵观近五年试卷，命题已形成稳定而鲜明的风格：以选择题锁定核心概念（如空气污染物、同素异形体、电解水结论），确保基础知识的全面覆盖；以简答题和实验探究题为阵地，纵深考查学生在真实、复杂的科学研究或生产情境中，综合运用知识、设计实验、推理解释的能力。 命题演进呈现出清晰的“三重进阶”路径： 从识记到应用：从直接判断“酸雨成因”“氧气的助燃性”，发展为在“碳中和”“能源利用”等社会议题背景下，解释物质性质如何支撑技术原理。 从孤立到综合：从单一考查“二氧化碳的制取”或“水的净化”，升级为在完整的工艺流程（如海水淡化、天然气脱碳、粗盐提纯） 中，要求考生分析多步操作的目的，评价方案的优劣。 从验证到探究：从复现教材经典实验（如测定空气中氧气含量），发展为要求基于证据提出假设、设计对照实验、分析异常数据，完整经历科学探究过程。 试题始终以“组成-性质-用途-转化” 的化学学科逻辑为主线，以资源利用、环境保护、能源开发、科技进步等国家发展重大战略议题为情境，旨在系统考查学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。 热考角度 考点 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 空气 氧气 (未单独设题，可能融入综合探究) (未单独设题，可能融入基础判断) 空气中氧气含量测定 (39题，简答)：考查红磷燃烧实验的原理与误差分析。 空气污染 (24题，1分)：SO2是造成酸雨的主要物质。 1. 空气成分用途 (22题，1分)：磷肥提供营养元素P。 2. 氧气化学性质 (28题，1分)：硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰。 碳和二氧化碳 (未单独设题，可能涉及低碳理念) 二氧化碳性质与用途 (34题，1分)：判断关于二氧化碳说法的正误。 碳单质的同素异形体 (24题，1分)：判断与C60互为同素异形体的物质。 1. 一氧化碳性质 (32题，1分)：CO还原CuO中表现还原性。 2. 二氧化碳实验 (39题，简答)：涉及制取、催化剂比较等。 物质除杂与鉴别 (34题，2分)：考查利用气体性质（如CO还原性、H2O吸水性）进行除杂的装置选择。 水与氢气 水的电解实验 (33题，1分)：考查电解水产物、方程式及证明水组成的结论。 (未单独设题，可能融入简答) 水的净化流程 (41题，简答)：自来水厂通氯气的主要作用是杀菌消毒。 水的电解实验 (33题，1分)：判断关于电解水产物的正确说法。 1. 水的净化 (26题，1分)：自来水杀菌消毒用氯气。 2. 水的组成探究 (简答)：结合氢燃、电解水多角度证明水组成。 命题预测 1．围绕“双碳”目标，深化碳循环与能源转型的综合探究。 预测方向：以“二氧化碳捕集与利用(CCUS)”“生物质能源转化”“甲烷重整制氢”等真实工业流程为背景，设计流程题。重点考查CO2、CO、CH4、H2等物质的性质与相互转化，以及反应条件控制、能量变化分析。 2．结合“海绵城市”与“智慧水务”，创新水处理技术的原理分析。 预测方向：以新型膜分离技术、光催化降解水污染物、雨水回收利用系统等为情境。考查水的净化原理（物理、化学方法）、硬水软化的化学本质，以及电解水制氢作为绿色能源方案的优势与挑战。 3．依托“深空探测”与“深海探索”，设计极端环境下的生命保障与物质制备。 预测方向：模拟空间站氧气循环（电解水、CO2还原）、深海潜水器供氧（过氧化物供氧）等场景。考查氧气的制取、储存与循环利用，以及空气成分的精确控制与监测，强调系统的密闭性与物质守恒。 4．链接“文物修复”与“文化遗产保护”，挖掘传统工艺中的化学智慧。 预测方向：以青铜器防锈（隔绝氧气、水）、古代壁画保护（控制CO2与湿度）、古籍纸张脱酸等为课题。考查金属腐蚀（生锈）的条件、酸性氧化物（CO2）的性质以及调控反应条件以减缓化学变化的应用。 5．关注“公共卫生安全”与“家居环境”，开展基础实验的迁移与创新。 预测方向：以检测室内空气质量（CO、CO2、甲醛）、自制消毒液（电解食盐水）、验证空气净化器效能等为任务。考查气体的检验与鉴别方法、溶液配制与浓度计算，以及基于控制变量法设计对比实验的能力。 考点一 空气 氧气 考法01 空气的成分与用途辨析——新角度·物质类别辨析 1．（2021·上海·中考真题）属于稀有气体的是 A．He B．H2 C．Cl2 D．O2 考法02 空气污染与环境保护——新情境·污染物的识别判断 2．（2024·上海·中考真题）下列属于空气污染物的是 A. N2 B. SO2 C. Ar D. CO2 考法03 空气中氧气含量的测定——新形式·实验误差的分析应用 3．（2026·上海·一模）如图为测定空气中氧气体积分数的装置(反应前)。有关说法错误的是 A．实验前应检查装置的气密性 B．如实验所用红磷不足，会导致测量结果偏大 C．实验过程中，活塞先向右移动，后又向左移动 D．若实验成功，最终活塞停在10mL刻度处 考法04 氧气的化学性质（可燃物燃烧）——新融合·科学史实与定量计算 4．（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 g氢气。 （4）经大量实验最终确认了水的化学式是H2O。某课题组通过实验将水分解成了一种化合物Y和H2，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 。 考法05 氧气的实验室制取——新载体·实验装置的操作分析 5．（2023·上海·中考真题）用 3%双氧水与二氧化锰制取氧气的装置如图所示，下列说法正确的是 A．加入的双氧水应浸没分液漏斗下端 B．控制双氧水滴加速率，能使反应较平稳进行 C．Ⅱ中气体的收集方法是向下排空气法 D．Ⅱ中收集到的氧气不够纯净 知识点一 空气的组成与各成分用途 1.空气的成分（按体积分数计） 成分 体积分数 主要性质与用途 氮气(N₂) 约 % 化学性质 ，用作 （食品防腐）、 剂、制硝酸和化肥 氧气(O₂) 约 % 支持 和 ，用于医疗 、炼钢、气焊 稀有气体 约0.94% 包括氦气（ ）、氖气（ ）、氩气（ ）等，化学性质 ，用作 、 、激光技术 二氧化碳(CO₂) 约0.03% 参与 ，用于 、 、制冷剂 其他气体和杂质 约0.03% 如水蒸气、臭氧、二氧化硫等 2. 空气中各成分的鉴别 气体 检验方法 现象 氧气 将燃着的木条伸入集气瓶 木条 氮气 将燃着的木条伸入集气瓶 火焰 【易错提醒】 · 空气中各成分的含量是分数，不是质量分数 · 稀有气体是物，包含多种气体单质 · 氮气不支持，但本身不 知识点二 空气污染与防治 1.空气污染物分类及来源 污染物类型 主要代表物 主要来源 颗粒物 、 工业烟尘、建筑扬尘、汽车尾气 气体污染物 （SO2）、 （NOX）、 （CO）、 （O3） 化石燃料燃烧、汽车尾气、工厂废气 其他 氟氯烃（CFCs） 制冷剂、发泡剂 2. 空气污染的危害与防治 【主要危害】 形成酸雨 增强温室效应 破坏臭氧层 危害人体健康 、NOX导致 等温室气体 氟氯烃导致 引发呼吸道疾病 【防治措施】 减少污染物排放 使用清洁能源（太阳能、风能）、改进燃烧技术、汽车尾气处理 加强监测管理 建立空气质量监测站，发布空气质量指数（AQI） 生态修复 植树造林，吸收有害气体，吸附粉尘 【易错提醒】 · 二氧化碳不是空气污染物，但过量会导致 · 空气质量报告中，首要污染物通常是PM₂.₅、SO2、NO2 · 臭氧在高空是“保护层”，近地面则是污染物 知识点三 空气中氧气含量测定的实验 1. 实验原理 利用红磷在密闭容器中燃烧，消耗氧气，生成 固体，使容器内压强 ，通过进入容器内 的体积测定氧气体积。 化学方程式： 2.实验装置与步骤（红磷燃烧法） 主要仪器 集气瓶、燃烧匙、导气管、烧杯、弹簧夹 操作步骤 检查 集气瓶内加少量水，做记号 夹紧弹簧夹，点燃红磷伸入集气瓶，塞紧塞子 后，打开弹簧夹 3. 实验现象与结论 现象 红磷燃烧，产生 冷却后打开弹簧夹，水进入集气瓶，体积约占 结论 4. 误差分析 误差原因 测量结果 说明 红磷量不足 氧气未完全消耗 装置漏气 外界空气进入 未冷却至室温就打开弹簧夹 瓶内气体膨胀，进入水量减少 弹簧夹未夹紧 燃烧时气体受热从导管逸出 燃烧匙伸入过慢 瓶内空气受热逸出 【注意事项】 · 红磷要过量，确保氧气完全消耗 · 装置气密性必须良好 · 必须冷却至室温再打开弹簧夹 · 导管中预先充满水 知识点四 氧气的化学性质 1. 氧气的物理性质 性质 具体描述 颜色状态 色、 味的气体 密度 比空气略 （1.429 g/L） 溶解性 溶于水 三态变化 降温至-183℃变为 色液体，-218℃变为淡蓝色雪花状固体 2. 氧气的化学性质（具有氧化性） 反应物 实验现象 化学方程式 注意事项 实现效果图 木炭 发出 ，放热，生成 夹持木炭的坩埚钳应由上而下缓慢伸入 红磷 产生大量 （P₂O₅固体） 烟是 ，雾是 铁丝 剧烈燃烧， ，生成 集气瓶底放少量 或 ，防止 镁带 发出 ，生成 不能直视火焰，需用 夹持 3. 氧化反应的分类 类型 特点 举例 剧烈氧化（燃烧） 剧烈、发光、放热 木炭、硫、铁的燃烧 缓慢氧化 、 、放热 、 、呼吸作用 自燃 积累热量引发自发燃烧 白磷自燃、秸秆堆自燃 【易错提醒】 · 氧气支持燃烧但本身不可燃 · 物质在氧气中燃烧比在空气中更剧烈 · 烟是固体小颗粒，雾是小液滴，火焰是气体燃烧 知识点五 氧气的实验室制取 1. 三种制取方法的比较 方法 药品 化学方程式 反应类型 发生装置 加热高锰酸钾 固体加热型 加热氯酸钾 固体加热型 分解过氧化氢 固液常温型 2. 实验装置选择 装置类型 适用反应 图示要点 装置图 固体加热型 加热高锰酸钾或氯酸钾 略向下倾斜，防止 固液常温型 过氧化氢分解 长颈漏斗下端需 收集方法 原理 适用气体性质 装置图 排水法 气体不与水反应，密度不限 向上排空气法 气体密度大于空气，不与空气成分反应 3. 实验步骤（以加热高锰酸钾为例） 操作流程 检查气密性 → 装药品 → 固定试管 → 加热 → 收集 → 结束操作 关键步骤 检查气密性：将导管放入水中，双手捂热试管，观察 装药品：试管口放一团 ，防止 加热：先预热，后集中加热药品部位 收集：导管口有 时开始收集 结束：先将 ，再 4. 氧气检验与验满 项目 操作方法 现象 装置图 检验 验满（排水法） 验满（向上排空气法） 5. 催化剂的特点 定义 在化学反应中能改变反应速率，但本身的 和 在反应前后不变的物质 特点 一变：改变 （可能加快或减慢） 两不变： 不变、 不变 选择性：催化剂对反应有选择性 不唯一：一个反应的催化剂可能不止一种 【易错提醒】 · 催化剂不参与反应，不写入化学方程式 · 用高锰酸钾制氧气时，棉花团必不可少 · 过氧化氢分解的催化剂还可用氧化铜、硫酸铜溶液等 · 实验结束时，一定要先移导管后熄灯，防止水倒吸炸裂试管 1．【新角度·燃烧产物判断】（2025·上海徐汇·二模）能在氧气中燃烧生成气体的是 A．硫粉 B．铁丝 C．红磷 D．镁带 2．【新载体·实验装置综合判断】（2025·上海·二模）如图装置可用于制取气体，说法正确的是 A．该装置可制取二氧化碳 B．Ⅰ可控制反应的发生与停止 C．Ⅱ中气体的收集方法是向下排空气法 D．若用带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃则氧气集满 3．【新形式·误差分析与条件辨析】（2025·上海浦东新·一模）用如下装置测定空气中氧气的体积分数，有关说法正确的是 A．红磷的作用是消耗②中瓶内的氧气 B．红磷换成硫粉也能得出实验结论 C．②中水的作用是吸收热量和白烟 D．最终量筒内液面停留在40mL刻度处 4．【新情境·燃烧条件与氧气测定融合】（2025·上海青浦·一模）利用如图装置测定空气中氧气的含量。有关说法错误的是（不定项） A．实验前需检查装置气密性 B．向烧杯中加水后，白磷才燃烧，说明白磷燃烧需要与氧气接触 C．白磷燃烧时，产生大量白烟 D．待锥形瓶内气体冷却至室温后，打开弹簧夹，量筒内液面由100 mL降至约80mL刻度线处 5．【新情境·科技与生活综合应用】（2025·上海·一模）人类生存离不开空气和水。 （1）测定空气中氧气体积分数的实验装置如图所示。实验结束后集气瓶中剩余气体的主要成分是 ，红磷燃烧的化学方程式是 。 （2）天然水需通过人工净化才能作为生活、生产用水。自来水生产中可以加入 用作消毒剂。 （3）空间站是航天员在太空长期生活的地方，其中安装了环境控制与生命保障系统，实现水和氧气的循环利用。 I、人体呼出的水蒸气经冷凝后进入水净化系统，冷凝的过程属于 （选填“物理变化”或“化学变化”）； II、人体呼出的二氧化碳与电解水产生的氢气在催化剂的作用下生成水和甲烷（CH4），反应的化学方程式是 。 III、甲烷（CH4）属于 （选填“有机化合物”或“无机化合物”）。 6．【新探究·催化剂性质验证】（2025·上海金山·二模）如图所示装置，以过氧化氢溶液与二氧化锰为原料制取氧气。 （1）写出反应的化学方程式 。 （2）实验时需要调节分液漏斗的活塞，控制加入过氧化氢溶液的速率，这样做的目的是 。使用图中所示的方法收集氧气，利用了氧气 的性质。 （3）为证明过氧化氢制取氧气的反应中二氧化锰的催化作用，进行如图实验。 实验中观察到的现象分别是： 实验1：火星更明亮，但不复燃实验2：木条不复燃 实验3：木条复燃实验4：木条复燃 ①证明二氧化锰在过氧化氢分解反应前后化学性质不变的实验是 （填实验编号）。 ②要证明二氧化锰的质量在反应前后不变，应进行的实验是 。（请写出具体的实验步骤） 7．【新融合·实验异常与定量分析】（2026·上海宝山·一模）兴趣小组在实验室进行氧气、二氧化碳相关制取和性质实验时，发现了一些异常情况：①加热通入二氧化碳后的石蕊试液，红色没有变为紫色。②用排水法收集到的一瓶含有空气的氧气，也能使带火星木条复燃。 【实验1】复现：二氧化碳制取与性质实验 【实验2】探究带火星木条在不同体积分数氧气中的复燃情况，数据记录见表。 氧气体积分数(%) 30 40 60 70 带火星木条 不变 稍亮 复燃 复燃 （1）高锰酸钾制氧气的化学方程式为，该反应的基本反应类型是 。 A．化合反应 B．分解反应 C．置换反应 D．复分解反应 （2）装置气密性检查操作顺序正确的是 。 A．①②③ B．③①② C．②③① D．①③② （3）实验2中，若用250 mL集气瓶收集60%的氧气，预先加入的水应 150 mL。 A．大于 B．等于 C．小于 （4）实验1a中反应的化学方程式为 ，红色液体没有变为紫色的原因是 。 （5）某同学用向上排空气法收集氧气并验满(如图)，当带火星木条复燃后，他宣布收集到了一瓶纯氧。请谈谈你的看法 。 8．【新应用·家用制氧与实验探究】（2026·上海浦东新·一模）某化学小组组装了一套简易家用空气检测仪如图 1，滤网过滤可吸入颗粒物，氯化钙吸收水蒸气，碱石灰吸收二氧化碳 (药品均足量，省略夹持仪器)，进行了空气检测。随后对氧气制取进行研究。 （1）关于空气及其成分说法正确的是___________。 A．氧气的质量分数约 21% B．稀有气体可制成多种用途电光源 C．氮气化学性质活泼，可制氮肥 D．空气是多种气体组成的化合物 （2）图1 中，通过称量装置 b 前后的总质量，可检测的物质是___________。 A．氮气 B．水蒸气 C．二氧化碳 D．氧气 （3）下列物质燃烧的现象描述正确的是___________。 A．蜡烛在空气中燃烧：发出白光 B．红磷在空气中燃烧；耀眼红光 C．铁丝在氧气中燃烧：火星四射 D．木炭在空气中燃烧：蓝色火焰 （4）图 2是以过碳酸钠(a 剂) 和二氧化锰 (b 剂) 为原料的家庭制氧机。图 3 是实验室制取氧气的装置。    ①下列说法正确的是 。（不定项） A．反应仓中 a 剂可以替换为高锰酸钾 B．反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置 C．二氧化锰反应前后质量和性质不变 D．排水法收集氧气是由于氧气不易溶于水 ②用 100 g 6.8%过氧化氢溶液与二氧化锰混合可制取多少克氧气 ？（根据化学方程式列式计算） ③为研究使带火星的木条复燃的最低氧气体积分数，需收集多种体积分数的氧气。现用排水法收集一瓶氧气体积分数约为 60%的气体，该如何操作 ？ 9．【新情境·医用消毒与实验综合】（2025·上海·一模）医用过氧化氢溶液可以用于伤口消毒和环境消毒，如图是某医用过氧化氢溶液说明书的一小部分。医用过氧化氢溶液，具有温和的氧化性，消毒无残留，安全性较高，但忌用于大面积烧伤创面。实验室常用5%的过氧化氢制取氧气。 过氧化氢溶液 【成分】主要成分为过氧化氢 【储存】避光，密闭(10～30℃) 【有效期】24个月 【药理】本品为氧化性消毒剂，含有过氧化氢2.5%～3.5%，再过氧化氢酶作用下迅速分解，释放新生氧，使细菌组分发生氧化作用…… （1）低浓度过氧化氢溶液能用于消毒，主要是利用了它的_______。 A．挥发性 B．吸水性 C．氧化性 D．稳定性 （2）根据储存方法分析，过氧化氢可能具有的化学性质是 。 （3）用密度为1.1g/cm3、溶质质量分数为30%的过氧化氢溶液，配制120g5%的过氧化氢溶液。计算后，后续实验步骤依次是 。将配好的溶液装入细口瓶后，贴标签备用。若实验时要制取1.6克氧气，则需要从细口瓶中取出 克溶液。(根据化学方程式列式计算) （4）实验室用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气，采用如图装置要考虑的因素是______。 A．氧气的溶解性 B．反应物的状态 C．氧气密度 D．反应的条件 （5）实验室中还可以用高锰酸钾制取氧气，写出该反应的方程式 。 （6）FeCl3对H2O2分解也有催化作用。为比较MnO2和FeCl3对H2O2分解快慢的不同影响，用图甲装置进行实验：启动传感器，注入H2O2溶液。氧气体积分数随时间变化情况如图乙： ①初始时氧气的体积分数不为0，原因是 。 ②写出使H2O2分解较快的催化剂及判断依据： 。 ③用5%H2O2溶液制取氧气，若采用如图所示装置进行实验，上述两种催化剂中较为合适的是 。 考点二 碳和二氧化碳 考法01 碳单质的性质与用途——新角度·定量分析与守恒判断 1．（2023·上海·中考真题）密闭容器中，碳粉与二氧化碳的反应为 C + CO2 2CO，有关说法正确的是 A. 有 1g 碳粉参加反应，气体总质量增加 1g B. 随着反应进行，CO 的式量不断增大 C. 随着反应进行，混合气体中碳元素的质量分数不变 D. 反应前后，容器中气体所含的氧原子数不变 考法02 二氧化碳的性质与用途——新情境·溶液酸碱性与气体溶解 2．（2023·上海·中考真题）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 考法03 一氧化碳的性质与毒性——新辨析·物质性质正误判断 3．（2024·上海·中考真题）关于CO以下说法正确的是 A．无毒 B．加热还原氧化铁 C．密度比空气大 D．有刺激性气味 考法04 CO与CO2的鉴别、转化与除杂——新融合·科技应用与定量计算 4．（2025·上海·中考真题）分子筛膜的作用相当于滤纸，分子直径不同的气体经过分子筛膜分离后可再利用。 （1）某气田开采的天然气（主要成分是CH4）由于CO2含量高，无法直接作为燃料使用。我国科学家研制了一种分子薄膜，能将CO2与CH4分离，实现天然气脱CO2处理。根据表4推测该膜孔径（孔的直径）的范围是 。 （2）CH4在反应器中完全燃烧，冷却后得到气体Y,经分子筛膜后CO2与N2分离，过程如图13所示。 ①写出CH4完全燃烧的化学方程式 。 ②比较X与Y，分析说明“Y中分子总数小于X分子总数”的理由 。 （3）CO2可转化为甲酸（HCOOH），即2CO2+2H2O2HCOOH+O2。若有440gCO2参与反应，计算产物中甲酸的质量。 考法05 低碳与碳中和（新情境应用）——新流程·资源循环与绿色化学 5．（2021·上海·中考真题）用碳酸钙是重要的工业产品。以二氧化碳、氢氧化钠溶液和氧化钙为原料制取碳酸钙，设计如下流程。 反应 I 的化学方程式是 ； 若采用上述流程连续生产碳酸钙，理论上需要反复添加的原料是 ，理由是 。 知识点一 碳单质的多样性 1. 碳单质物理性质差异大的原因 碳原子的 不同，导致结构不同、性质不同。 2. 常见碳单质比较 碳单质 结构特点 主要物理性质 主要用途 金刚石 正四面体空间网状结构 硬度最 、 色透明、不导电 、 、装饰品 石墨 层状结构，层间作用力弱 质软滑腻、导 导 、 、 、 C₆₀（富勒烯） 状分子结构 分子晶体、有特殊光学电学性质 超导材料、催化剂载体 活性炭 结构，表面积大 强 性 净水、 、 3. 碳单质的化学共性 · 常温下化学性质 · 高温下可与O₂、CO₂、金属氧化物等反应 · 燃烧产物：充分燃烧生成 ，不充分燃烧生成 【易错提醒】 · 木炭、活性炭、焦炭都是无定形碳，主要成分是石墨微晶 · 碳单质的稳定性使其可用于书写、保存字画 知识点二 二氧化碳的性质与用途 1. 物理性质 性质 具体描述 颜色状态 色 味气体 密度 比空气 （1.977 g/L） 溶解性 溶于水（1体积水溶解约1体积CO₂） 三态变化 -78.5℃升华（固体二氧化碳俗称： ） 2. 化学性质 反应类型 反应方程式 现象/应用 与水反应 使紫色石蕊试液变 ，加热后恢复紫色 与碱反应（通性） （以氢氧化钠、氢氧化钙为例） 澄清石灰水变 （检验CO₂） 与金属反应 （以金属镁为例） 镁条继续在CO₂中燃烧，生成 与碳反应 吸热反应，用于 光合作用 6CO₂ + 6H₂O C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 自然界碳循环的关键反应 3. 二氧化碳的用途 ：密度大于空气，不支持燃烧 ：干冰升华吸热 化工原料：制纯碱、尿素、碳酸饮料 气体肥料：促进 作用 ：干冰升华使水蒸气凝结 【易错提醒】 CO₂ （选填“是”或“不是”）空气污染物，但含量过高加剧 进入久未开启的菜窖前，应先做灯火试验 碳酸不稳定，易分解： 知识点三 一氧化碳的性质与危害 1. 物理性质 性质 具体描述 颜色状态 色 味 体 密度 比空气略 溶解性 溶于水 2. 化学性质（与CO₂对比） 性质 一氧化碳（CO） 二氧化碳（CO₂） 可燃性 不支持燃烧（除Mg等活泼金属） 还原性（以氧化铁、氧化铜为例） 无还原性 与水反应 不反应 反应生成 与碱反应 不反应 反应生成碳酸盐 毒性 剧毒（与 结合） 无毒，但高浓度窒息 3. 一氧化碳的毒性及防护 中毒机理：CO与 结合能力是O₂的200-300倍，导致组织缺氧 中毒症状：头晕、恶心、昏迷，严重时死亡 预防措施： 燃气热水器正确安装，保持通风 使用CO报警器 冬季取暖注意通风 【易错提醒】 CO （选填“是”或“不是”）大气污染物，主要来自 实验室处理CO尾气： 或 煤气中毒急救：立即开窗通风，将患者移至空气新鲜处 知识点四 碳及其化合物的相互转化 1.转化关系图（“碳三角”） 2. 重要转化反应 转化方向 化学方程式 条件/说明 C → CO₂ 充分燃烧 C → CO 不充分燃烧 CO → CO₂ 燃烧或还原金属氧化物 CO₂ → CO 吸热反应 CO₂ → 碳酸盐 检验CO₂ 碳酸盐 → CO₂ 实验室制CO₂ 工业制生石灰 3. 碳酸及碳酸盐的性质 碳酸（H₂CO₃） 弱酸，不稳定，易分解 碳酸钙（CaCO₃） 色固体， 溶于水 与酸反应： 高温分解： 碳酸钠（Na₂CO₃） 色固体，易溶于水（俗名： 、 ） 水溶液呈 性，使酚酞变 【易错提醒】 CO与CO₂不能用燃着木条区分（CO燃烧，CO₂使火焰熄灭，但难以区分） 除去CO₂中的CO：通过 ，不可用点燃（含量低难点燃） 除去CO中的CO₂：通过 或 溶液 知识点五 二氧化碳的实验室制取与检验 1. 反应原理 （或石灰石）与 反应 化学方程式为： 2. 药品选择依据 药品组合 评价 原因 大理石 + 稀盐酸 最佳选择 反应速率适中，CO₂纯度高 大理石 + 稀硫酸 不适用 碳酸钠 + 稀盐酸 不适用 3. 实验装置（固液不加热型） 装置要点： 长颈漏斗下端应伸入 导管应 ，利于 集气瓶口向 ，导管伸近 4. 收集与检验方法 项目 方法 现象 化学方程式 装置图 收集方法 - - 验满方法 - 检验方法 5. 实验步骤与注意事项 ① ：关闭止水夹，向长颈漏斗加水，液面不下降 ② ：先固后液 ③ ：导管伸到集气瓶底部 ④ ：燃着木条放瓶口 ⑤ ：通入澄清石灰水 【注意事项】 不用稀硫酸：防止生成CaSO₄覆盖反应物 不用浓盐酸：挥发出 使CO₂不纯 不用碳酸钠：反应太 难以控制 6. 工业制取方法 煅烧石灰石： 【易错提醒】 检验CO₂只能用 ，不能用 制取CO₂的发生装置与制H₂相同（固液不加热型） 多功能瓶（洗气瓶）使用：①长进短出（收集密度大于空气的气体） ②短进长出（除去杂质或测量体积） 1．【新设计·二氧化碳性质验证】（2024·上海普陀·一模）下列实验设计中，不能证明二氧化碳的化学性质的是 A． B． C． D． 2．【新分析·碳还原氧化铜】（2025·上海杨浦·三模）有关碳还原氧化铜的实验如图，分析正确的是 A．开始加热时，装置Ⅲ中出现的气泡是 B．实验中，装置I中铜元素的质量始终不变 C．停止加热前，必须将导管从装置Ⅲ中取出 D．结束后，装置I中仍有黑色固体说明碳过量 3．【新验证·二氧化碳与水反应】（24-25九年级上·上海闵行·期末）收集一瓶干燥的CO2，放入蓝色石蕊试纸，试纸不变色；再加入蒸馏水振荡，试纸变红；倒置后玻璃片没有掉下来（如图）。由此能得出的结论是 A．振荡后试纸变红，证明CO2与石蕊发生了反应 B．振荡后试纸变红，证明CO2与水反应产生了酸性物质 C．玻璃片没有掉下，证明瓶内气压大于大气压 D．玻璃片没有掉下，证明CO2与水发生了反应 4．【新模拟·竖炉炼铜】（2025·上海徐汇·二模）下图是模拟竖炉炼铜的装置，打开止水夹，加热耐高温容器，一段时间后a、b两层中都有红色固体生成，澄清石灰水变浑浊，关于该实验的说法正确的是 A．b层发生反应的化学方程式为 B．a层的物质在加热过程中一定生成了CO C．a层的物质在加热过程中一定没有生成CO2 D．澄清石灰水可吸收CO 5．【新探究·氧气性质与产物】（2025·上海宝山·二模）制取氧气并进行相关物质性质实验，装置如图(夹持仪器省略)。 实验的部分现象：C中两处木炭粉均减少；D中黑色固体变红；E中石灰水变浑浊。 （1）A中用双氧水和二氧化锰制取氧气的化学方程式为 。 （2）B中的现象是 。 （3）C中铜网的作用 。 （4）D中反应的化学方程式为 。 （5）使E中石灰水变浑浊的CO2的来源是 。 （6）F的作用 。 6．【新实验·木炭还原氧化铜】（24-25九年级上·上海金山·期末）对木炭还原氧化铜进行实验探究，实验装置如图。 （1）实验开始时，先通一会氮气然后点燃酒精喷灯的目的是 。 （2）实验中，B处澄清的石灰水变浑浊，点燃C处酒精灯，看见导管口有蓝色火焰，则说明木炭和氧化铜反应生成的气体有 ，B瓶中反应化学方程式是 。 （3）实验结束后，A玻璃管内固体的质量 （选填“变大”或“变小”或“不变”）。 （4）用数字化传感器对不同质量比的氧化铜和木炭反应产生的CO气体进行数据采集，实验数据如图。（图像纵坐标为CO气体浓度/ppm，1 ppm=0.0001%，横坐标为时间/s） 根据图示信息，该实验中要减少CO产生的措施是 。 7．【新视角·二氧化碳多维性质】（24-25九年级上·上海静安·期末）研究二氧化碳的性质。 第一组实验：实验前如图打开K1，关闭K2，将稀盐酸注入。 （1）A中的实验现象为 ，发生反应的化学方程式为 。 （2）关闭K1，打开K2，一段时间后，C中蜡烛由下至上依次熄灭，体现出CO2的性质有 。与该性质有关的二氧化碳的用途是 。 第二组实验：用如图实验研究CO2遇水的变化。 （3）向实验1中盛有CO2的软塑料瓶中倒入三分之一体积的水，迅速旋紧瓶盖后振荡。观察到的现象是 。如把这个现象作为二氧化碳与水发生了反应的证据，你认为是否严密？请说明理由 。 （4）实验3中加热试管后观察到产生气泡，溶液颜色变成 ，用化学方程式解释产生该现象的原因 。 8．【新应用·二氧化碳捕集与利用】（2026·上海浦东新·一模）碳元素对生命及人类生产生活意义重大，但二氧化碳过多会造成温室效应。近日，全球首艘装碳捕捉封存设备的海上浮式生产储油船在上海长兴岛建成投用，助力“零碳排放”，彰显大国担当。 （1）碳元素的相关信息如图所示，下列说法正确的是___________。(不定项) A．碳元素属于非金属元素 B．a 表示碳的原子序数 C．碳的相对原子质量是 12.01 D．碳原子的核电荷数是 4 （2）石墨、金刚石都是由碳元素组成的不同单质，但它们的物理性质有很大的差异，原因是 。 （3）二氧化碳的制取和性质。 ①实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，写出反应的化学方程式 。 ②如图进行实验，观察到蜡烛由下而上依次熄灭，下列说法错误的是 。 A．二氧化碳的密度比空气大 B．二氧化碳能使石蕊试液变红色 C．二氧化碳不燃烧也不支持燃烧 D．二氧化碳可用澄清石灰水检验 ③图中二氧化碳能从塑料瓶大量进入烧杯的原因是 。 （4）二氧化碳的捕集与利用。 ①自然固碳：地球本身具备一定固碳能力，如水能吸收二氧化碳。写出水与二氧化碳的化学方程式 ②人工固碳如图：利用氨水与二氧化碳在一定温度下会反应生成碳酸氢铵。当温度升高至 38℃-60℃，碳酸氢铵会分解。“吸收塔”中采用喷淋的方式目的是 该反应温度不宜过高的原因是 。 ③利用：我国自主研发的“液态太阳能燃料合成技术”得到的氢气可将二氧化碳转化为甲醇 (CH3OH) 等物质，甲醇可作为燃料。流程如图所示。请说明该流程可实现“零碳”排放的理由 。 1．【新辨识·稀有气体】（2021·上海·中考真题）下面哪个气体是稀有气体 A．氦气 B．氮气 C．氯气 D．氧气 2．【新辨析·二氧化碳性质】（2022·上海·中考真题）关于二氧化碳的说法，正确的是 A．二氧化碳分子由碳原子和氧分子构成 B．能使紫色石蕊试液变蓝 C．常用块状大理石和稀硫酸反应制得 D．可用于制作碳酸饮料 3．【新应用·人造空气】（2025·上海崇明·三模）我国空间站里的“人造空气”帮助宇航员实现了“太空漫步”的梦想。人造空气中含有70%的氮气、20%以上的氧气以及少量的二氧化碳，下列说法正确的是 A．为了宇航员呼吸，“人造空气”中氧气的体积分数越大越好 B．该“人造空气”的主要成分都不是空气污染物 C．“人造空气”与空气成分完全相同 D．燃着的木条在“人造空气”中会立即熄灭 4．【新改进·氧气含量测定】（2025·上海杨浦·三模）测定空气中氧气含量的改进实验装置如图，对该实验认识正确的是 A．现象：实验中红磷燃烧，产生大量白雾 B．推论：实验后玻璃管中剩余的气体难溶于水 C．分析：红磷的量不会影响实验结果 D．反思：燃烧匙可以伸入到液面与刻度1之间的位置 5．【新技术·碳捕集转化】（25-26九年级上·江苏扬州·期末）近期中科院化学研究所光化学实验室盛桦课题组在空气CO2的直接光催化转化方面取得了新的突破。搭建了可在自然环境中运行的漂浮式光催化平台。该平台能够在太阳光照射和开放空气条件下，将空气中的CO2和水中的氨(NH3)转化为尿素[CO(NH2)2]，其原理（如图）。对此理解不正确的是 A．该技术有利于实现“碳中和” B．该转化过程中CO2和NH3反应的产物只有CO(NH2)2 C．漂浮多孔载体除了携载催化剂外还能提高反应物的接触面积 D．利用该技术，理论上每产生60kg CO(NH2)2，可以吸收44kgCO2 6．【新方法·数字化实验】（25-26九年级上·山东聊城·期末）某兴趣小组利用图1装置，对“CO2和NaOH溶液是否反应”进行数字化实验再探究。实验1：在盛满CO2的烧瓶中滴加蒸馏水；实验2：在同样盛满CO2的烧瓶中滴加80mLNaOH溶液。实验得到如图2所示曲线。下列说法正确的是 A．由实验1对应的图像是B曲线 B．该实验不能证明CO2与NaOH溶液发生了反应 C．A曲线中ab段上升是因为加液体使烧瓶内CO2分子数增多 D．此实验说明，数字化实验可以实现对化学反应的定量研究 7．【新工艺·火法炼锌】（23-24九年级下·湖北孝感·期中）明代《天工开物》一书介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐(如图所示)，泥封，“其底铺薪，发火煅红”、“冷定毁罐取出”。下列说法错误的是 A．“火法炼锌”符合低碳发展理念 B．炉甘石粉碎后加入锌罐，目的是增大反应物之间的接触面积 C．“冷定毁罐取出”的目的是防止锌在较高温度下再次被氧化 D．反应区中发生的反应之一：C+2ZnO2Zn+CO2↑，体现了碳的还原性 8．【新分析·碳还原氧化铜】（25-26九年级上·山东滨州·月考）将一定量的氧化铜粉末和过量的木炭粉末在充满氮气的试管中持续高温加热(如图1)，通过传感器测得装置内CO2体积分数变化如图2，下列说法错误的是 A．酒精灯加网罩可使火焰集中并提高温度 B．t1时刻木炭恰好完全反应 C．t1~t2段装置内CO2体积分数减少的主要原因是C+CO22CO D．气球的作用是平衡内外压强、收集实验中产生的气体及形成密闭装置 9．【新探究·过碳酸钠制备】（2024·上海虹口·二模）过碳酸钠(2Na2CO3•3H2O2)是某些洗涤剂的有效成分，它是一种白色固体、易溶于水，受热易分解生成碳酸钠、水和氧气。某种制备过碳酸钠的方法如图所示(反应器中，过氧化氢和碳酸钠在一定条件下反应生成过碳酸钠)。 （1）30%的过氧化氢溶液在常温时就能够分解生成氧气，反应的化学方程式是 。 （2）加入乙醇可以使生成的过碳酸钠在常温条件下从溶液中结晶析出，这说明加入乙醇使过碳酸钠的溶解性变 （选填“强”或“弱”）；操作M是 （填操作名称）。 （3）某小组开展实验，探究温度、加入过氧化氢溶液所用时间对该反应收率的影响。（收率指每投入1mol碳酸钠，实际得到的过碳酸钠固体与理论计算值的比值） ①某温度时，分别将αg、30%的过氧化氢溶液加入盛有等质量碳酸钠的反应器中，测定将过氧化氢溶液全部加入反应器中所用的时间（t）与收率的关系（如图一所示）。该项研究至少进行了 次实验；结合图中数据分析，可以得出的结论是 。向反应器中加入过氧化氢溶液应使用的仪器是 （选填图二中的仪器编号）。 ②如表所示，滴加等量、等浓度过氧化氢溶液所用时间相同的条件下，温度在20-25℃时收率较低，可能的原因是 。 反应器温度(℃) 收率 5-10 85.5% 10-15 85.8% 15-20 88.4% 20-25 83.0% 10．【新推断·物质转化】（25-26九年级上·河南南阳·期末）X、Y、Z是中学化学常见的物质，三种物质均含有同一种元素，它们之间有如下图所示的转化关系（“→”表示反应一步实现，部分物质和反应条件已略去）。 （1）若X、Y的组成元素完全相同；Z为气体单质，能供给呼吸，也能使带火星的木条复燃。从微观角度解释X、Y性质有差异的原因是 。 （2）若X为固体单质；Y可以用于灭火；Z是易与血液中血红蛋白结合的有毒气体。X的化学式为 ；Y转化为Z的化学方程式为 。 1．【新设计·二氧化碳与水反应证明】（25-26八年级上·上海闵行·期末）利用如图装置探究二氧化碳的性质： （1）通入干燥的二氧化碳后②处观察到湿润的紫色石蕊试纸变红，若要证明二氧化碳能与水反应，还应在①处放___________。 A．水 B．干燥的紫色石蕊试纸 C．碳酸溶液 D．澄清石灰水 （2）烧杯中的导管应伸到 （选填“1”或“2”）处，观察到蜡烛自下而上依次熄灭，说明CO2具有的性质是 。(不定项) A．密度比空气大            B．能溶于水                C．不能燃烧                D．不支持燃烧 2．【新探究·过氧化氢去除污染物】（2026·上海徐汇·一模）探究过氧化氢去除某污染物的影响因素。取等量的废水，加入等体积一定质量分数的过氧化氢溶液和硫酸铁，按下表进行分组实验，获得不同条件下某污染物的去除率数据，见下表。某污染物的去除率 实验 组别 过氧化氢的质量分数（%） 加入硫酸铁的质量（g） 温度（℃） 某污染物的去除率（%） ① 0.001 X 25 32.5 ② 0.020 1.42 25 65.2 ③ 0.020 3.58 10 45.2 ④ 0.020 3.58 30 85.0 ⑤ 0.020 7.10 25 86.0 （1）表格中 ，则能说明过氧化氢的浓度对该污染物的去除率有影响。 （2）对比实验 （填编号），可说明升温有利于废水中该污染物的去除。 （3）对比实验②、⑤，可得出的结论为 。 3．【新模拟·二氧化碳吸收原理】（25-26八年级上·上海普陀·期末）实验室模拟吸收二氧化碳的原理。 【设计实验】（1） 实验步骤 实验现象 实验结论 Ⅰ．如图所示：向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入约三分之一体积的蒸馏水，立即旋紧瓶盖后，振荡。 软塑料瓶变瘪。 二氧化碳的物理性质是 。 Ⅱ．继续向试管中滴加紫色石蕊溶液，振荡。 二氧化碳能与水反应。 【反思评价】 （2）二氧化碳与水发生化学反应生成的物质是 。 （3）有同学认为步骤Ⅱ不足以证明二氧化碳与水发生了化学反应，设计了如图实验进一步验证，并证明二氧化碳的部分性质，该实验的现象为 、下面的火柴先熄灭，证明二氧化碳能和水反应，同时证明二氧化碳 的性质。 4．【新综合·二氧化碳性质验证】（25-26九年级上·上海虹口·期末）某化学兴趣小组利用如图所示装置对二氧化碳的性质进行验证： （1）仪器a的名称为 。 （2）B装置相比A装置，优点是 ；B装置中所发生的化学方程式是 。 （3）用F装置收集二氧化碳，验满的方法为： 。 （4）若用图G装置收集二氧化碳，气体应从 (填a或b)通入；当打开K，反应一段时间后：D处发生的反应的化学方程式为 ；E烧杯中的现象是 ，说明二氧化碳具有的物理性质是 。 （5）空气中的二氧化碳过多容易引发的环境问题是 。 （6）为控制空气中CO2的含量，以下建议可行的是___________(填序号，多选)。 A．推广充电汽车，逐步减少燃油汽车 B．开展植树造林，提高城市绿地面积 C．大力发展公共交通，提倡绿色出行 5．【新实验·碳还原氧化铜】（2025·浦东·期末）学习小组的同学开展“碳单质还原氧化铜”的探究活动。 资料：①常温下，铜不与稀硫酸发生反应。 ②Cu2O能与稀硫酸发生反应：。 ③碳与氧化铜反应得到的固体中可能含有少量的红色氧化亚铜（Cu2O）固体。 【活动一】探究反应物“碳”的选择 同学们利用刚烘干的活性炭粉末、木炭粉末分别与氧化铜粉末进行反应，实验装置如图1所示(玻璃丝可使固体粉末铺匀)，同时利用传感器检测CO的含量，相关实验数据如图2、图3所示(表示有毒气体浓度，数值越大，有毒气体浓度越高)。 （1）碳还原氧化铜的原理为 （用化学方程式表示）。 （2）图1中金属网罩的作用是 。气球除可以收集尾气，还可以 。 （3）图1中使用球形干燥管的目的是 （任答一点）。 （4）对比图2、图3，该实验更应选择活性炭的理由为 。 【活动二】探究反应物质量对实验的影响 同学们利用活动一最终选择的反应物，按图1装置进行实验，针对不同反应物质量比出现的实验现象记录如下表： 碳与氧化铜的质量比 1:6.7 1:10.6 1:13.3 实验现象 红热，产生大量气泡，澄清石灰水变浑浊 红热，产生大量气泡，澄清石灰水变浑浊 偶尔红热，有气泡，澄清石灰水变浑浊 实验结果 有较多黑色粉末 亮红色金属光泽 暗红色粉末 （5）分析上述实验结果，可得出该反应中碳与氧化铜的最佳质量比为 。 （6）理论上碳与氧化铜充分反应的质量比约为1：13.3，但实验中碳的用量比理论上要略多，分析可能的原因是 （任答一点）。 【活动三】探究碳与氧化铜反应后的固体成分 （7）将图1实验中的试管冷却后，观察到内部的黑色固体全部变为红色。若红色固体是Cu和Cu2O的混合物，取3.6 g红色固体于试管中，滴加足量稀硫酸，充分反应，可以观察到 ，再将试管中的物质过滤，将滤渣洗涤、干燥、称量，称得滤渣的质量为m g，试分析m的范围是 。 【拓展延伸】 （8）进一步查阅资料得知：Cu2O产生量与加热时间的关系如图4所示，为确保碳还原氧化铜所得固体产物尽可能不含Cu2O，可采取的措施是 。 6．【新应用·碳及其氧化物】（24-25九年级·上海松江·期末）碳及其氧化物在生产、生活和科学技术领域有着广泛的应用，与碳有关的研究在不断的发展。 Ⅰ.碳单质的多样性 （1）金刚石是天然存在最硬的物质；石墨很软，有滑腻感。它们物理性质存在着明显差异的原因是 。 （2）我国古代书法家、画家用墨书写或绘制的字画，能够保存至今不变色的原因是 。 Ⅱ.探究碳捕捉 （3）化学兴趣小组利用图示装置进行CO还原CuO的实验。 ①硬质玻璃管内观察到的实验现象是 ，发生反应的化学方程式为 。 ②根据CO2的性质，选择检验并“捕捉”CO2的试剂a为 ，反应的化学方程式为 。 ③处理尾气可采取的一种措施是 。 Ⅲ.计算碳转化 （4）我国科学家利用二氧化碳直接合成乙醇的研究有了很大进展，转化的化学方程式为。若用此法处理并使其完全反应，请计算生成乙醇的质量。 考点三 水和氢气 考法01 水的电解实验与组成探究——新角度·基础事实与性质比较 1．（2022·上海·中考真题）关于电解水实验中生成的氢气和氧气，说法正确的是 A．都是无色气体 B．体积比为8：1 C．物质的量之比为1：1 D．密度均大于空气 考法02 水的净化与自来水生产——新辨析·净水工艺功能识别 2．（2021·上海·中考真题）自来水生产中，能起到杀菌消毒作用的过程是 A．加入明矾 B．沉淀过滤 C．通入氯气 D．加入活性炭 考法03 水资源的保护与合理利用——新探究·元素组成与定量推算 3．（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___________g氢气。 （4）经大量实验最终确认了水的化学式是H2O。某课题组通过实验将水分解成了一种化合物Y和H2，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___________。 考法04 氢气的性质与制备——新融合·科技应用与物质转化 4．（2023·上海·中考真题）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H2在一定条件下反应生成MgH2（氢化镁）固体：放氢时，MgH2受热分解放出H2。已知1m镁基材料储存的H2在常温常压下体积可达1345m3，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__________。 知识点一 水的电解实验 1. 合成水——氢气燃烧实验 实验原理：通过氢气与氧气反应生成水，从“合成”角度证明水的组成。 文字表达式：__________ 实验现象：纯净的氢气在空气或氧气中安静地燃烧，火焰呈__________色，用干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁出现__________。 实验结论：氢气与氧气反应可以生成水，说明水至少由__________、__________两种元素组成。 2. 分解水——水的电解实验 实验原理：通过电能将水分解，从“分解”角度证明水的组成。 文字表达式：__________ 实验装置与现象： 接通直流电源后，两电极上均有__________产生。 一段时间后，连接电源__________的玻璃管中气体体积多，连接__________的玻璃管中气体体积少，体积比约为__________。 检验气体： 体积多的气体（负极）：用燃着的木条检验，气体能__________，发出淡蓝色火焰，是__________。 体积少的气体（正极）：用带火星的木条检验，木条__________，是__________。 实验结论：水在通电条件下可以分解生成__________和__________，直接证明水是由__________元素和__________元素组成的。 3. 研究物质组成的基本方法 核心思路：化学上常通过“分”（__________反应）和“合”（__________反应）两种途径来探究物质的元素组成。 具体应用： “合”：氢气 + 氧气 水（化合反应），证明水由氢、氧元素组成。 “分”：水 氢气 + 氧气（分解反应），证明水由氢、氧元素组成。 历史意义：18世纪末，化学家通过水的合成与分解实验，最终确认水不是一种基本元素，而是由氢和氧组成的化合物。 4. 水的微观构成 宏观构成：水由__________和__________组成。 微观构成：水由大量的__________聚集而成。每个水分子由__________和__________构成，化学式为 __________。 5. 化学变化的微观过程分析 水的电解（分解反应）： 微观过程：水分子 氢分子和氧分子→ 大量氢分子聚集成__________，大量氧分子聚集成__________。 微观图示理解： 氢气的燃烧（化合反应）： 微观过程：氢分子和氧分子 氢原子和氧原子 → 每2个氢原子和1个氧原子结合成1个__________ → 大量水分子聚集成__________。 微观图示理解： 6. 化学变化的微观实质 本质：在化学变化中，__________首先分裂成__________，然后这些原子__________，形成__________。 不变与变： 不变：原子的__________、__________、__________均不变（这是质量守恒定律的微观基础）。 变：分子的__________一定改变，物质的__________也随之改变。 知识点二 水的净化 1. 净化方法与原理 净化方法 作用原理与目的 常用试剂或材料 变化类型 在自来水生产中的顺序（典型） __________（沉降） 利用__________、氯化铁等净水剂溶于水后生成的胶状物，吸附水中__________，使其凝聚成较大颗粒而__________。 明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]、氯化铁(FeCl₃) 化学变化（生成胶体） 第一步或第二步 __________ 使水通过滤纸、滤网或多孔材料（如石英砂），分离水中的__________。 滤纸、石英砂、小卵石 __________变化 在沉降之后 __________ 利用活性炭等多孔物质的__________作用，去除水中的__________、__________、余氯及部分可溶性有机物和重金属离子。 活性炭（炭罐） __________变化 在过滤之后，消毒之前 __________ 杀灭水中的病原微生物（细菌、病毒），防止疾病传播。 __________(Cl₂)、二氧化氯(ClO₂)、紫外线、臭氧 __________变化（化学消毒剂） 最后一步 __________ 利用混合物中各成分__________不同，加热使水__________，再__________得到纯净的蒸馏水。可去除所有可溶性和不溶性杂质。 蒸馏烧瓶、冷凝管、接收器 __________变化 实验室制取纯水，非自来水厂常规步骤 2. 硬水与软水 硬水：含有较多可溶性__________、__________化合物的水。 软水：__________或__________可溶性钙、镁化合物的水。 硬水的危害：用硬水洗涤衣物会浪费肥皂且衣物变硬；烧水时易形成__________，浪费__________，堵塞管道；长期饮用可能影响__________。 硬水软化方法： 生活中：__________（可降低部分硬度，属物理变化，生成水垢沉淀）。 实验室/工业上：__________（可得到纯水，完全软化，属物理变化）。 3. 自来水生产流程（简图与解析） 取水 → 加__________沉降 → 过滤 → __________吸附 → __________（加氯等） → 配水 （注意：吸附通常在__________之后，以保护活性炭并提高吸附效率。） 知识点三 水资源的保护 1. 水循环的过程与环节 定义：水在太阳辐射和地球引力作用下，通过__________、__________、__________和__________等环节，以__________体、__________体、__________体的形式在__________、__________以及大气间不断循环的过程。 实质：水的__________（三态）在自然界中持续转化，但总质量保持恒定，是一种全球性的__________循环和__________流动。 2. 水的自然净化 定义：水在循环过程中，通过__________作用（如沉淀、稀释、挥发）、__________作用（如氧化、分解）和__________作用（主要是微生物对污染物的降解），不断去除污浊和杂质，保持自身洁净的能力。 核心作用者：水体中的__________和__________。溶解氧是水质净化的关键，也是衡量水质的重要指标，因为它支持好氧微生物分解有机物。 自净能力的有限性：水体具有一定的自净能力，但若污染物数量__________其自净能力，就会造成__________。 3. 我国水资源现状与问题 总量与人均：总量居世界第6位，但人均占有量不足世界人均的1/4，是严重缺水的国家。 空间分布：__________多__________少，__________多__________少，与人口、耕地、经济布局不匹配（南方水多地少，北方地多水少）。 时间分布：夏秋多，冬春少，年际变化大。 4. 解决淡水危机的途径——海水淡化 必要性：缓解水资源短缺的重要途径。 原理：利用热能（如太阳能）使海水蒸发，再将水蒸气冷凝得到淡水。 实例：早期太阳能蒸馏器，现代膜蒸馏(MD)技术（利用太阳能驱动水蒸气通过特定薄膜实现脱盐）。 变化类型：__________变化（利用沸点差异分离）。 5. 污水处理与再利用 意义：变废为宝，缓解供需矛盾，保障水生态安全，是可持续发展的重要体现。 污水处理三级流程： 一级处理（机械处理）：通过格栅、沉淀、气浮等，去除石块、砂石、油脂等大颗粒污染物。 二级处理（生物处理）：利用微生物的代谢作用，将污水中的有机物降解和转化为污泥。 三级处理（深度处理）：进一步去除难降解有机物、氮、磷等，并通过加氯、紫外线或臭氧进行深度消毒，以达到更高排放或回用标准。 6. 合理利用与保护水资源 农业：改大水漫灌为__________、喷灌。 工业：提高水的重复利用率，处理达标后排放。 生活：一水多用，使用节水器具。 社会：加强立法，防治水污染，提高水价。 知识点四 氢气的性质与制备 1. 氢气的物理性质 （1）主要性质： 颜色与气味： __________色、__________味、__________毒，在常温常压下为__________态。 密度： 标准状况下密度约为0.089g/L，约为同体积空气的1/14，是密度最__________的气体，这是氢气区别于其他气体的显著特征-。 溶解性： __________溶于水，20℃时每100mL水仅溶解约0.018mL氢气-。 （3）三态变化： 在-252.8℃时变成无色液体，-259.2℃时变成雪花状固体。 （4）判断方法： 用氢气流吹肥皂泡，若肥皂泡__________，说明氢气密度比空气小。 2. 氢气的化学性质 氢气在常温下化学性质__________，但在点燃或加热等条件下，能够与许多物质发生化学反应，主要表现__________性和__________性。 （1）可燃性：纯净的氢气在空气（或氧气）中能够安静燃烧，与氧气反应生成__________，并放出__________。 化学方程式： __________。 实验现象： 纯净的氢气在空气里安静地燃烧，发出__________色火焰，放出大量热，在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯内壁出现__________。 产物验证： 氢气燃烧的唯一生成物是水，证明水是由__________和__________组成的。 （2）爆炸极限与验纯：空气中混入氢气的体积分数达到4.0%~74.2%时，遇明火会立即发生爆炸，这个范围称为氢气的__________。 验纯方法（口诀“一收二捂三点火”）： 收集一小试管氢气，用拇指堵住试管口，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火。若发出尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯；若听到轻微的“噗”声，则表明氢气较纯。 注意事项： 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，点燃前都必须__________。 （3）还原性：氢气在加热条件下能夺取某些金属氧化物中的氧，使金属被还原出来，本身被氧化生成水。 典型反应——氢气还原氧化铜： 化学方程式：__________ 实验现象：黑色氧化铜粉末逐渐变成光亮的__________色固体（铜），试管壁上有__________产生。 实验口诀与关键操作（“早出晚归，迟到早退”）： 实验前先通氢气后加热： 通入氢气排尽装置内的空气，防止__________。 实验结束先停止加热后停止通氢气： 防止__________。 3. 氢气的实验室制法 在实验室中，利用活泼金属与稀酸（通常是__________和__________）在常温下发生置换反应来制取氢气。 （1）反应原理（核心反应）： 锌与稀硫酸（最常用）： __________ 锌与稀盐酸（可替代）： Zn + 2HCl ═ ZnCl₂ + H₂↑ 反应类型： __________反应。 为何选用锌粒和稀硫酸： 镁反应速度过快（不易控制），铁反应速度过慢（效率低），而锌与稀硫酸反应速率适中，便于收集气体，且制得的氢气较纯净。 不可用浓硫酸： 浓硫酸具有强氧化性，与锌反应不生成氢气。 不可用排在氢后面的金属（如铜）： 不反应，不产生氢气。 （2）发生装置： 简易装置： 试管、单孔橡皮塞（带导管），适用于制取少量氢气。 启普发生器： 一种可控制反应发生与停止的气体发生装置，适用于制取较多氢气，由球形漏斗、容器和导气管三部分组成。 注意事项： 长颈漏斗下端必须插入液面以下形成“液封”，防止产生的氢气从漏斗口逸出。 （3）收集方法： 排水集气法： 利用氢气__________溶于水的性质，可收集到较纯净的氢气。 向下排空气法： 利用氢气__________的性质，将导管伸入集气瓶底部，收集后盖上玻璃片倒扣在实验桌上。 （4）实验步骤： ①检验装置气密性→②装锌粒（试管横放，放入锌粒后慢慢竖起）→③将试管固定在铁架台上→④加入稀硫酸→⑤验纯→⑥收集气体。 4. 氢气的工业制法 工业上需要大量制取氢气，通常以水、天然气或水煤气等为原料进行大规模制备，与实验室制法在原理和装置上有显著差异。 主要方法对比： 制取方法 反应原理（化学方程式） 优点 缺点 电解水 __________ 氢气纯度高 耗能大、成本高 水煤气法 C + H₂O(g) CO + H₂ 成本低 产物含CO需提纯，设备多 天然气重整 CH₄ + H₂O CO + 3H₂ 原料丰富 氢气纯度低 电解食盐水副产 2NaCl + 2H₂O 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑ 氯碱工业副产品，成本低 产量有限，纯度低 理想模式： 利用太阳能和高效催化剂分解水制氢，不耗电、不耗热能、环保，但高效催化剂尚未研发成功，尚未实现实际应用。 5. 氢气的用途 氢气的独特性质使其在多个领域具有重要用途，包括作为高能燃料、还原剂、化工原料以及填充气体等。 （1）填充气球（利用__________）： 利用氢气密度最小的性质充灌气球和探空气球，使其升空。 （2）高能洁净燃料（利用__________性）： 氢气燃烧热值高（燃烧相同质量的氢气和汽油，前者放出的热量约为后者的3倍），燃烧产物只有水、不污染环境，是理想的洁净高能燃料，可用作航天火箭的推进剂。 （3）冶炼金属（利用__________性）： 利用氢气的还原性，在冶金工业中用作还原剂，还原金属氧化物得到纯金属（如钨、钼的精炼）。 （4）化工原料： 氢气是合成氨（NH₃）、制备盐酸（HCl）等重要化工产品的重要原料。 1．【新辨析·氢气性质正误判断】（2025·上海崇明·二模）有关氢气的说法，错误的是 A．密度比空气小 B．点燃前需检验纯度 C．有毒 D．燃烧时产生淡蓝色火焰 2．【新辨析·净水环节功能识别】（2025·上海闵行·二模）自来水生产中起杀菌消毒作用的是 A．液氯 B．氯化钠 C．活性炭 D．明矾 3．【新探究·电解水速率影响因素】（24-25九年级上·上海崇明·期末）为探究不同电压对电解水速率的影响，用如图装置进行多次实验，并记录不同电压下生成20mL 氢气所需时间。有关分析正确的是 A．a管与电源正极相连 B．b管中气体能使带火星的木条复燃 C．a管与b管中气体的质量比为2：1 D．该实验中，电压越高电解水的速率越快 4．【新绘图·电解水产物体积关系】（2026·上海徐汇·一模）电解水生成氢气和氧气，在下图中画出与电源负极连接的电极上生成气体体积和反应时间的关系。 5．【新辨析·净水工艺流程功能】（2025·上海·一模）水是最重要的物质之一、 以下是自来水厂净化水的主要步骤。明矾的作用是___________，通过过滤池的目的是___________，活性炭的作用是___________，消毒剂是___________。 6．【新探究·水的组成与定量分析】（2025·上海·一模）水是地球上最常见的物质之一。 （1）在干燥的烧杯中进行如图所示实验，观察到______。 （2）电解水的实验中产生了氢气和氧气的体积比为______。可以计算每电解产生4g氢气，生成______g氧气。 （3）将足量水蒸气通入灼热的铁中，最终铁全部转化为一种含铁的氧化物M，并生成H2。设计实验确认M的化学式，需获取的实验数据及计算所需数据有______。 7．【新综合·水相关实验与计算】（2024·上海·模拟预测）水是一切生命体生存所必需的物质。 （1）在1800年，某科学家利用“伏打电池”在常温下对水进行通电分解，当正极产生了10mL的_____，负极产生的气体约为_____mL，再次确认了水的组成。 （2）《茶疏》中对泡茶过程有如下记载：“治壶、投茶、出浴、淋壶、烫杯、酾茶、品茶”，以上过程涉及的操作有溶解、过滤等。在实验室进行过滤操作时玻璃棒的作用是_____。过滤_____(填“能”或“不能”)将硬水软化。 （3）二氧化氯(ClO2)是一种消毒剂，能对饮用水消毒，可以有效杀灭病毒。将Cl2通入NaClO2溶液中可制得ClO2和一种生活中常见的盐，反应的化学方程式为，其中X的化学式为_____。 （4）航天员呼吸所需的O2来自水的电解，其反应的化学方程式是_____。 （5）理论上，通过测量外星球矿样中氢元素的质量，可换算出矿样中水的质量。若1.0g某矿样含氢的质量为8.0×10-5g，则含水的质量m(H2O)=_____g 8．【新辨析·净水流程与操作】（2024·上海静安·一模）自来水厂净水过程的主要流程如图： 结合流程图试回答下列问题。 （1）物质A的名称为_______。加入的常用消毒剂是_______，发生的变化属于_______。(“化学变化”或“物理变化”)。沉降过程通常加入_______促进沉降。 （2）过滤是实验室中常见的操作。使用的主要仪器有铁架台、烧杯、玻璃棒、_______等。玻璃棒的作用是_______，如滤液浑浊，可能的原因是_______。(写出一条即可) 9．【新整合·常见气体制备与收集】（25-26九年级上·上海·月考）如图装置可用于实验室制取气体。 （1）请写出图中标号仪器的名称：①___________，②___________。 （2）实验室用加热高锰酸钾制取氧气，写出发生反应的化学方程式___________。 （3）实验室用金属锌与稀硫酸反应制取氢气，氢气难溶于水，密度小于空气。写出制取氢气发生反应的化学方程式___________。使用C装置相对于B装置的优点是___________。收集氢气的装置为___________。 （4）实验室制取二氧化碳时，在锥形瓶中加入___________(填试剂的名称)，向仪器①中加入一定量的稀盐酸，即可生成。写出实验室制取反应的化学方程式___________。使用如图装置收集，请在图中将导管补全___________。 10．【新探究·可乐除锈原理分析】（25-26九年级上·上海·期中）同学们将几枚生锈的铁钉放入某品牌的可乐中，观察到铁钉表面有气泡产生，容器底部沉有固体物质。取出铁钉后用水清洗，铁钉光亮如新。 任务一：探究容器底部固体成分 【查阅资料】氯化铁水溶液呈黄色 【实验探究1】取出容器底部剩余的固体物质，用水清洗、干燥后，分成甲、乙两份备用。 （1）①用磁铁靠近固体物质甲，固体物质没有被吸引，说明固体物质中不含________。 ②将固体物质甲放入20%的盐酸中，固体逐渐溶解消失，溶液变成黄色。固体物质主要是脱落的铁锈，写出铁锈主要成分的化学式________。 任务二：探究溶液中逸出气体的成分。 【提出猜想】猜想一：CO2；猜想二：H2；猜想三：CO2和H2 【实验探究2】将逸出气体依次通过下图装置。 （2）NaOH溶液的作用是________，写出化学方程式________。 （3）浓硫酸的作用是________，浓硫酸敞口放置一段时间后，溶质的质量分数会________。 （4）实验过程中观察到：________，则证明逸出气体中含有二氧化碳；管中CuO的颜色变化是________和无水硫酸铜颜色变化是________，证明逸出气体中含有氢气。 【拓展与延伸】 （5）可乐能快速去除铁钉表面铁锈的原因是_______（填序号）。 A．可乐中的酸性物质与氧化铁反应生成溶于水的铁的化合物 B．铁锈结构疏松多孔 C．可乐中的二氧化碳从液体中分离出来，产生大量的气泡使铁锈脱落而加速反应的发生 1．【新辨析·电解水实验正误判断】（25-26九年级上·上海·期中）用如图装置进行水电解实验，有关说法正确的是 A．该实验可证明水是由氢元素和氧元素组成的 B．a管中产生的气体能使带火星的木条复燃 C．实验中可观察到正极产生氧气，负极产生氢气 D．该实验可得到每个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成 2．【新情境·航天生命保障与微观模型】（25-26八年级上·上海闵行·期中）神舟二十号乘组人员生活所需的一部分水来自于呼出的二氧化碳与氢气反应生成。反应原理如图： （1）图甲是氢气分子模型示意图，下列说法正确的是____ A．借助氢气分子模型可以研究氢气的结构 B．借助氢气分子模型无法解释或预测氢气的性质 C．氢气分子模型只能是平面形态，不能是立体形态 D．物质结构的微观模型是联系宏观和微观的桥梁 （2）乙的化学式是______；丁由______组成（填写元素名称）。 3．【新探究·电解水速率与溶液浓度】（24-25八年级下·上海黄浦·期末）人类对于水的组成的认识历程漫长，电能为研究提供了重要的技术支持。 （1）1781年，卡文迪许通过点燃氢气得到了水。氢气燃烧时，产生____________色火焰。 （2）1783年，拉瓦锡将水蒸气通过灼热铁管，发现水质量减少，收集到氢气，铁管质量增加且生成黑色固体（化学式：Fe3O4），进而推翻了“水是单一元素物质”的观点。请写出Fe3O4的物质名称为________。 （3）1800年，尼科尔森电解水得到氢气和氧气。图是电解水的实验装置。 ①接通电源后，观察到电极附近有气泡产生。检验A管中收集气体的方法是________，B管中收集气体的化学式为________。 ②该实验证明水是由________组成的。 ③为了探究影响电解水速度的因素，向100mL水中加入10mL不同浓度的碳酸氢钠溶液以增强其导电性，记录200s时收集到氢气的体积数据如表： 碳酸氢钠溶液的浓度 0 10% 15% 20% 25% 30% 35% 收集到氢气体积/mL 1 4 7 11 15 18 20 根据上述实验的数据可推断：电解水的速度与碳酸氢钠溶液浓度之间的关系是________。 4．【新分析·合金成分测定误差探究】（24-25九年级下·上海宝山·阶段练习）金属材料以及化合物在农业，工业领域都有重要用途 （1）黄铜中含铜和锌。某黄铜中铜的含量为50%~65%，小张同学为测定铜的含量，设计如下实验：（资料：已知氯化氢气体易溶于水） Ⅰ：确定原理 只有锌能与稀硫酸反应产生难溶水的氢气 Ⅱ：搭建装置 Ⅲ：操作 ag样品加入锥形瓶，bmL足量的稀硫酸经分液漏斗全部滴入，待气泡不再产生，记录量筒中收集到的水的体积 Ⅳ：数据分析 量筒中水的体积为得到的氢气的体积，由氢气的密度，换算成氢气质量，再计算得出锌的质量 ①写出锌与稀硫酸反应的化学方程式______。 ②根据Ⅳ，计算得出该样品中铜的含量为48%，小于理论值。在装置气密性良好、操作规范、计算无误的前提下： 小于认为：小张同学误将稀盐酸当成了稀硫酸使用，由于稀盐酸具有一定的挥发性，氯化氢气体占据了部分体积，导致所测得氢气体积偏大。这一结论有根本性错误，原因是______。事实上，小张同学没有拿错任何试剂，请你帮助小张同学分析导致该结果的主要原因______。 （2）合金的使用也是历史悠久。 ①合金与纯金属相比较，性质存在差异。对比分析图1，从微观角度解释原因：______（写一个）； ②依据图2可知，增强铝合金的硬度的措施是______； ③欲确定含Zn、Cu的铝合金中各金属的质量分数（提供足量的含Zn、Cu的铝合金和稀盐酸）。请写出实验操作及需要收集的证据：______； 5．【新应用·零碳能源与催化转化】（2025·上海·三模）填空题 Ⅰ.加快能源转型升级，发展新质生产力。使用“零碳甲醇燃料”作为亚运会主火炬燃料，将绿色低碳理念融入场馆设计和运营。 （1）如图，绿色氢气产生的原理是_____（用化学方程式表示）。 （2）从碳排放的角度看，由化石能源（煤、石油、天然气）制得的氢气被称为“灰氢”，而图中制得的氢气被称为“绿氢”；原因是_____。 Ⅱ.清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂，可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图(图中的微粒恰好完全反应)所示。请根据微观示意图回答。 （3）该反应的化学方程式为______。 （4）甲醇中氢、氧元素的质量比为______，1mol甲醇分子中约含有______个氢原子（科学记数法表达）。 （5）上述反应中不变的微观粒子是______(填符号，不考虑催化剂)。 （6）化学反应前后，催化剂的质量和______不变。 （7）这项研究在实际中的重要意义是______(写一条)。 6．【新验证·氢气燃烧产物与微观图示】（24-25八年级下·上海黄浦·期中）为证明氢气燃烧的产物是水，进行如下实验。 （1）将电解水产生的氢气通过盛有氧化钙的A装置后点燃。用手摸A装置，感觉其外壁发热，说明电解水产生的氢气中含有___________，A装置中发生的反应的文字表达式是___________，该反应属于___________反应(填基本反应类型)。 （2）氢气燃烧的微观示意图如下。补全方框中的图形。 7．【新对比·绿氢与灰氢制取及应用】（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。 8．【新方案·铜的两种制备方法对比】（2025·上海青浦·二模）实验室以氧化铜、锌粒、稀硫酸为原料制备铜。 （1）方法1：用氢气还原氧化铜制取铜。 ①搭建装置时，应在图中选取_____（选填“乙”或“丙”）装置与甲装置进行连接。 ②选择甲装置制取氢气的优点是_____。甲中发生反应的化学方程式为_____。 ③加热一段时间后，可以观察到试管内的固体由黑色变为_____色。 （2）方法2：采用以下两步反应制得铜，请写出第一步的化学方程式。 第一步：_____； 第二步： 9．【新综合·水的组成与分解速率探究】（24-25八年级下·上海闵行·期中）“宏观”与“微观”是化学探究物质的两个角度，某化学兴趣小组追寻科学家的足迹，对水进行探究。 步骤一：用高锰酸钾制取一瓶氧气 步骤二：干燥纯净的氢气在这瓶氧气中燃烧 图1：氢气燃烧 图2：电解水 【宏观探究】根据实验探究水的组成 （1）水的合成：在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气(如图1所示)，观察到火焰呈______色，有同学认为该实验不能达到实验目的，原因是______；重新用______法收集一瓶氧气进行实验，观察到集气瓶内壁有无色小液滴。 （2）水的分解：电解水一段时间后(如图2)，观察到管a和管b中气体体积比为_______，电解过程发生反应的文字表达式为_______。切断电源后，用燃着的木条在b玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是______。 （3）上述两个实验都能得到的实验结论是：水是由_______组成。 【微观探析】结合实验推算水分子的构成 （4）如图为电解水的微观示意图，可知反应过程中没有发生变化的微粒是_______，该变化过程的微观实质是______。根据水分子的示意图可知，一个水分子由______构成。 【实验探究】探究影响水分解速率的因素 （5）电解纯水速率较慢。为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，该兴趣小组进行了多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图所示。可看出电解水速率最快的条件是______。 （6）我国科学家已研究出在新型高效光催化剂作用下利用太阳能分解水制氢气的方法。水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观示意图如图：(“”表示氢原子，“”表示氧原子，“”表示催化剂)，则水分解的微观过程的正确顺序是______(填序号)。 10．【新历程·氢气的制取与应用发展】（24-25八年级下·上海·阶段练习）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锌和稀硫酸作用制得“可燃空气”，即氢气。 ①用如图1所示进行实验，氢气燃烧时可观察到的现象是________。 ②锌相对原子质量的国际新标准由张青莲教授主持测定。请根据图2回答：锌的相对原子质量为________，在化学反应中容易________（填“得到”或“失去”）电子。 （2）1782年，法国化学家拉瓦锡将水蒸气通过1000多摄氏度红热的铁制枪管（如图3），收集到了氢气，同时，铁的表面生成了黑色固体（Fe3O=），写出此反应的化学方程式________。 （3）“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________。 （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。写出电解水制氢气的化学方程式是________。某种光分解水的过程如图所示，产生的。转化过程中循环利用的物质有和________（写名称）。 （5）储氢是实现氢能广泛应用的重要环节，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，该过程属于________（填“物理变化”或“化学变化”）。 1．【新应用·电热水器中的氢能循环】（2022·上海徐汇·一模）如图是某种环保电热水器的装置示意图。 （1）请写出装置②内电解水的化学方程式___________； （2）太阳能电池负极连接的电极上生成气体是________。 （3）氢气和氧气在燃料电池中反应生成水，水中氧元素质量分数为________； （4）氢气罐和氧气罐内气体物质的量之比为________。 （5）该装置中利用的绿色能源有________（只需写出一种）； （6）夜晚使用电热水器时，电能由哪个装置提供？ ______（填写编号）。 2．【新辨析·氢能的分类与储氢方式】（24-25八年级下·上海浦东新·期中）加快能源转型升级，发展新质生产力。氢气是最理想的清洁能源，依据不同制取方式，可分为“绿氢”“灰氢”“蓝氢”“紫氢”和“金氢”等。如图带你认识“多彩”的氢。 储氢是实现氢能广泛应用的重要环节，分为物理储氢和化学储氢，前者包括高压气态、低温液态、吸附等储存方式，后者将氢气转化为其他化合物进行储存。“液氨储氢”的原理是氢气与氮气在一定条件下生成液氨，进行储存。 依据上文，回答问题。 （1）电解水制氢的文字表达式为______，属于______反应。（填反应基本类型） （2）属于“绿氢”和“紫氢”的分别是______和______（填字母）。 a．风能发电制氢            b．煤燃烧发电制氢            c．核能发电制氢 （3）从微观角度解释，氢气能被压缩储存的原因是______。 （4）将氢气降温液化进行储存，属于物理储氢中的______储存方式。 （5）“液氨储氢”属于______（填“物理”或“化学”）储氢。 （6）氢气之所以是最理想的清洁能源的原因是______（用文字表达式表示），该反应属于______反应。（填反应基本类型） 3．【新探究·氢能全产业链分析】（25-26九年级下·上海闵行·月考）氢能是人类未来的理想能源之一，制氢、储氢、释氢、用氢是氢能研究的热点。 项目一：制氢 根据生产来源和碳排放量不同，可将氢能分为以下三类。 （1）“灰氢”是用化石燃料制氢，过程中主要发生的是_____（填“物理”或“化学”）变化。从生成物的角度分析，该方法造成的环境问题是_____。 A．酸雨     B．温室效应增强     C．臭氧空洞 （2）以天然气为原料并采用如图流程制氢，最终制得的属于“蓝氢”，请分析作出此判断的依据。_____ （3）利用可再生能源电解水可以制得“绿氢”，该反应的化学方程式为_____。请列举除氢能之外的一种可再生能源_____。 项目二：储氢 （4）物理储氢：在高压下把氢气压缩储存于钢瓶中，发生变化的是_____。 A．氢分子的质量 B．氢分子的大小 C．氢分子间的间隔 D．氢分子的体积 （5）化学储氢：可利用Mg—Cu储氢合金与氢气反应生成金属氢化物MgH2，MgH2中氢元素的化合价为_____。 A． B． C．+1 D．+2 项目三：释氢 （6）的一种释氢过程如图所示，释氢开始时反应速率较快，然后逐渐减小。据图分析，反应速率逐渐减小的原因是_____。 项目四：用氢 （7）氢气是理想的燃料，原因是_____（任写一条）。 4．【新计算·绿氨替代甲烷的减排量】（2026·上海·一模）化学助力低碳经济。山东省通过“绿电-绿氢-绿氨”全链条生产绿氨超百万吨，彻底摒弃传统工艺中依赖化石燃料制氢的高碳路径。绿氨合成及供能的流程如图所示。 （1）绿氨合成中氢气生成在水电解槽的________（填“正”或“负”）极。 （2）上述流程中氨气在氧气中燃烧的化学方程式为________。 （3）氨气（NH3）燃烧不充分会生成的一种空气污染物是________。使氨燃料发动机燃料充分燃烧，通常考虑的因素有________。 （4）若每2.5kg氨气充分燃烧与1kg甲烷充分燃烧释放的能量相当，则用60kg氨气代替甲烷燃烧，理论上可减少________kg二氧化碳排放。 5．【新计算·锡纸合金成分的测定】（2024·上海·模拟预测）在党的领导下，我国正在向第二个百年奋斗目标进军 近年来，我国贯彻人与自然和谐共生理念，越来越重视氢能源，以下是生产氢气的两种方法： 方法一：用太阳能发电，电解水制取氧气 方法二：以天然气和水为原料，在高温和催化剂的作用下生成氢气和二氧化碳 （1）请写出方法二的化学方程式___________。 资料： 灰氢 蓝氢 绿氢 以化石燃料为原料，生产中排放二氧化碳较多。 以化石燃料为原料，经过改进，实现低碳制氢。 利用可再生能源，生产中实现零排放。 （2）小龚同学认为用方法二生产的氢气属于“灰氢”。若不改变该方法的反应原理，要使其成为“蓝氢”，请你替她向生产者提出一条改进生产的建议___________。 （3）近年来，我国贯彻以人民为中心，建设环境友好型社会，越来越多地方用天然气代替煤炭做饭。家用燃料天然气的主要成分属于___________(“有机物”或“无机物”)。若火焰呈黄色时，锅底则会出现黑色物质，该黑色物质是___________。 （4）小姜同学做饭时发现厨房的锡纸产品“铝箔卷锡纸”，查阅资料得到锡与盐酸反应的化学方程式为Sn+2HCl=SnCl2+H2↑，则SnCl2中锡元素的化合价为___________，为了探究其成分，他称量10.8g该锡纸产品于锥形瓶中，称得如图整套装置为612.4g，向锥形瓶中加入稀盐酸至金属完全溶解，再次称量整套装置的质量为611.2g，请你用化学方程式计算得出该铝箔卷锡纸各成分及其质量___________。 6．【新整合·水的组成实验与速率探究】（24-25八年级下·上海杨浦·期中）为探究水的组成，进行如下实验。 实验1（电解法）：图1、图2为电解水的实验装置。 （1）图1中a端连接电源的________极；甲气体是________，检验的方法是________。 （2）图2中注射器Ⅰ中产生xmL气体时，则注射器Ⅱ收集的气体体积是________mL；与图1相比较，该装置的优点是________。 （3）水电解的化学方程式：________，属于________反应（填基本反应类型）。 实验2（燃烧法）：如图为氢气燃烧的实验装置 （4）点燃氢气前，需________；如图进行实验，观察到的现象是________。 （5）氢气燃烧的化学方程式________。由上述两个实验能得到：水是由________。 拓展：为探究影响电解水反应速率的因素，利用12V直流电源进行实验，获得的数据如下： 编号 温度/℃ NaOH溶液浓度 氢气体积/mL 氧气体积/mL 电解时间/s 1 20 2% 20 9.8 54.0 2 20 5% 20 9.8 36.2 3 30 2% 20 9.9 X 4 30 5% 20 9.9 35.4 （加入少量NaOH可增强水的导电性） （6）比较实验1和2，得到的结论是________。 （7）实验3的电解时间“X”的范围是________。 （8）查阅资料发现，直流电的电压对电解水的反应速率也有影响。请利用如图所示的电源，设计实验方案验证此结论。 ________。 7．【新辨析·氢能分类与镁基储氢原理】（24-25八年级下·上海·期末）加快能源转型升级，发展新质生产力。氢气是最理想的清洁能源，按照制取过程及碳排放量的不同，制得的氢气可以分为“灰氢”“蓝氢”和“绿氢”。“灰氢”指采用化石能源制取的氢气，制氢过程中有大量的碳排放。“蓝氢”指采用化石能源制取，但过程中采用了碳捕捉及封存技术。“绿氢”指采用可再生能源，通过电解制氢，制氢过程完全没有碳排放。中国科学家研究出镁基固态储氢技术：利用金属镁和氢气在300℃和高压条件下发生反应生成氢化镁（MgH2），实现了固态储氢。 (一)绿氢是通过绿电进行电解水制得(如图)。 （1）下列电解水制氢的化学方程式正确的是___________。 A．2H2O=2H2↑+O2↑ B． C． D． （2）如图是通过绿电进行电解水的装置图。下列有关叙述错误的是___________。 A．负极与正极产生的气体质量比是2：1 B．在水中加入少许氢氧化钠能增强水的导电性 C．燃料电池发电实现能量的转化，把化学能转化为电能 D．电解水实验表明，水由2个氢原子、1个氧原子构成 （3）氢能源汽车以氢气为燃料。将氢气高压加注到氢能源汽车中时发生变化的是___________。 A．氢分子的质量 B．氢分子的大小 C．氢分子间的间隔 D．氢分子的体积 (二)“蓝氢”与“灰氢” （4）灰氢以化石燃料为原料，化石燃料属于___________(填“可再生”或“不可再生”)能源。 （5）蓝氢：通过水蒸气、甲烷重整制成，发生的反应为：。则X的化学式为___________。该反应过程中，没有发生变化的微观粒子是___________。 (三)镁基固态储氢技术 （6）固体镁基材料储氢时，Mg与H2在一定条件下反应生成MgH2固体，该反应属于___________(填四大基本反应类型)。 （7）已知1m3该镁基材料储存的H2在常温常压下体积可达1345m3.请从微观角度解释镁基材料储氢量大的原因：___________。 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2 / 18 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（一） 目 录 01 析·考情目标 02 筑·专题框架 03 攻·重难考点 考点一 空气 氧气 真题动向 考法 01 空气的成分与用途辨析 考法 02 空气污染与环境保护 考法 03 空气中氧气含量的测定 考法 04 氧气的化学性质（可燃物燃烧） 考法 05 氧气的实验室制取 核心提炼 知识点一 空气的组成与各成分用途 知识点二 空气污染与防治 知识点三 空气中氧气含量测定的实验 知识点四 氧气的化学性质 知识点五 氧气的实验室制取 提升训练 考点二 碳和二氧化碳 真题动向 考法 01 碳单质的性质与用途 考法 02 二氧化碳的性质与用途 考法 03 一氧化碳的性质与毒性 考法 04 CO与CO2的鉴别、转化与除杂 考法 05 低碳与碳中和（新情境应用） 核心提炼 知识点一 碳单质的多样性 知识点二 二氧化碳的性质与用途 知识点三 一氧化碳的性质与危害 知识点四 碳及其化合物的相互转化 知识点五 二氧化碳的实验室制取与检验 提升训练 考点三 水与氢气 真题动向 考法 01 水的电解实验与组成探究 考法 02 水的净化与自来水生产 考法 03 水资源的保护与合理利用 考法 04 氢气的性质与制备 核心提炼 知识点一 水的电解实验 知识点二 水的净化 知识点三 水资源的保护 知识点四 氢气的性质与制备 提升训练 04 测·预测闯关 命题透视 纵观近五年试卷，命题已形成稳定而鲜明的风格：以选择题锁定核心概念（如空气污染物、同素异形体、电解水结论），确保基础知识的全面覆盖；以简答题和实验探究题为阵地，纵深考查学生在真实、复杂的科学研究或生产情境中，综合运用知识、设计实验、推理解释的能力。 命题演进呈现出清晰的“三重进阶”路径： 从识记到应用：从直接判断“酸雨成因”“氧气的助燃性”，发展为在“碳中和”“能源利用”等社会议题背景下，解释物质性质如何支撑技术原理。 从孤立到综合：从单一考查“二氧化碳的制取”或“水的净化”，升级为在完整的工艺流程（如海水淡化、天然气脱碳、粗盐提纯） 中，要求考生分析多步操作的目的，评价方案的优劣。 从验证到探究：从复现教材经典实验（如测定空气中氧气含量），发展为要求基于证据提出假设、设计对照实验、分析异常数据，完整经历科学探究过程。 试题始终以“组成-性质-用途-转化” 的化学学科逻辑为主线，以资源利用、环境保护、能源开发、科技进步等国家发展重大战略议题为情境，旨在系统考查学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。 热考角度 考点 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 空气 氧气 (未单独设题，可能融入综合探究) (未单独设题，可能融入基础判断) 空气中氧气含量测定 (39题，简答)：考查红磷燃烧实验的原理与误差分析。 空气污染 (24题，1分)：SO2是造成酸雨的主要物质。 1. 空气成分用途 (22题，1分)：磷肥提供营养元素P。 2. 氧气化学性质 (28题，1分)：硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰。 碳和二氧化碳 (未单独设题，可能涉及低碳理念) 二氧化碳性质与用途 (34题，1分)：判断关于二氧化碳说法的正误。 碳单质的同素异形体 (24题，1分)：判断与C60互为同素异形体的物质。 1. 一氧化碳性质 (32题，1分)：CO还原CuO中表现还原性。 2. 二氧化碳实验 (39题，简答)：涉及制取、催化剂比较等。 物质除杂与鉴别 (34题，2分)：考查利用气体性质（如CO还原性、H2O吸水性）进行除杂的装置选择。 水与氢气 水的电解实验 (33题，1分)：考查电解水产物、方程式及证明水组成的结论。 (未单独设题，可能融入简答) 水的净化流程 (41题，简答)：自来水厂通氯气的主要作用是杀菌消毒。 水的电解实验 (33题，1分)：判断关于电解水产物的正确说法。 1. 水的净化 (26题，1分)：自来水杀菌消毒用氯气。 2. 水的组成探究 (简答)：结合氢燃、电解水多角度证明水组成。 命题预测 1．围绕“双碳”目标，深化碳循环与能源转型的综合探究。 预测方向：以“二氧化碳捕集与利用(CCUS)”“生物质能源转化”“甲烷重整制氢”等真实工业流程为背景，设计流程题。重点考查CO2、CO、CH4、H2等物质的性质与相互转化，以及反应条件控制、能量变化分析。 2．结合“海绵城市”与“智慧水务”，创新水处理技术的原理分析。 预测方向：以新型膜分离技术、光催化降解水污染物、雨水回收利用系统等为情境。考查水的净化原理（物理、化学方法）、硬水软化的化学本质，以及电解水制氢作为绿色能源方案的优势与挑战。 3．依托“深空探测”与“深海探索”，设计极端环境下的生命保障与物质制备。 预测方向：模拟空间站氧气循环（电解水、CO2还原）、深海潜水器供氧（过氧化物供氧）等场景。考查氧气的制取、储存与循环利用，以及空气成分的精确控制与监测，强调系统的密闭性与物质守恒。 4．链接“文物修复”与“文化遗产保护”，挖掘传统工艺中的化学智慧。 预测方向：以青铜器防锈（隔绝氧气、水）、古代壁画保护（控制CO2与湿度）、古籍纸张脱酸等为课题。考查金属腐蚀（生锈）的条件、酸性氧化物（CO2）的性质以及调控反应条件以减缓化学变化的应用。 5．关注“公共卫生安全”与“家居环境”，开展基础实验的迁移与创新。 预测方向：以检测室内空气质量（CO、CO2、甲醛）、自制消毒液（电解食盐水）、验证空气净化器效能等为任务。考查气体的检验与鉴别方法、溶液配制与浓度计算，以及基于控制变量法设计对比实验的能力。 考点一 空气 氧气 考法01 空气的成分与用途辨析——新角度·物质类别辨析 1．（2021·上海·中考真题）属于稀有气体的是 A．He B．H2 C．Cl2 D．O2 【答案】A 【解析】稀有气体是元素周期表中的第18族元素，包括氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）等。A选项He为氦气，属于稀有气体；B选项H2是氢气，属于非金属单质；C选项Cl₂是氯气，属于卤素单质；D选项O2是氧气，属于非金属单质。因此正确选项为A。 考法02 空气污染与环境保护——新情境·污染物的识别判断 2．（2024·上海·中考真题）下列属于空气污染物的是 A. N2 B. SO2 C. Ar D. CO2 【答案】B 【解析】空气污染物主要包括二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOₓ）、一氧化碳（CO）、可吸入颗粒物（PM）等。B选项SO2是主要污染物之一，可导致酸雨；A选项N2是空气的主要成分，无害；C选项Ar是稀有气体，无害；D选项CO2虽为温室气体，但未列入常规空气污染物（除非浓度极高）。因此正确选项为B。 考法03 空气中氧气含量的测定——新形式·实验误差的分析应用 3．（2026·上海·一模）如图为测定空气中氧气体积分数的装置(反应前)。有关说法错误的是 A．实验前应检查装置的气密性 B．如实验所用红磷不足，会导致测量结果偏大 C．实验过程中，活塞先向右移动，后又向左移动 D．若实验成功，最终活塞停在10mL刻度处 【答案】B 【解析】A正确，气密性良好是实验准确的前提；B错误，红磷不足会导致氧气未完全消耗，测量结果偏小；C正确，红磷燃烧放热气体膨胀活塞右移，冷却后氧气消耗气压减小活塞左移；D正确，氧气约占空气体积的1/5，若初始空气体积为50mL，氧气消耗约10mL，活塞应停在10mL刻度处。 考法04 氧气的化学性质（可燃物燃烧）——新融合·科学史实与定量计算 4．（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 g氢气。 （4）经大量实验最终确认了水的化学式是H2O。某课题组通过实验将水分解成了一种化合物Y和H2，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）淡蓝（或蓝）；H （2）①21%；②化合反应；③氧气 （3）4 （4）水的质量、氢气的质量（或水的体积、氢气的体积等，需包含水和氢气的定量数据） 【解析】（1）氢气燃烧火焰呈淡蓝色，生成水说明水中含氢元素（H）。 （2）①空气中氧气体积分数约为21%；②氢气与氧气反应生成水属于化合反应；③为避免空气中其他气体干扰，应在纯氧中燃烧。 （3）电解水时，m(H2) : m(O2) = 1:8，生成32g O2时，H2质量为4g。 （4）要确定Y的组成，需知道反应前后各物质的质量或物质的量，如水的质量、氢气的质量等。 考法05 氧气的实验室制取——新载体·实验装置的操作分析 5．（2023·上海·中考真题）用 3%双氧水与二氧化锰制取氧气的装置如图所示，下列说法正确的是 A．加入的双氧水应浸没分液漏斗下端 B．控制双氧水滴加速率，能使反应较平稳进行 C．Ⅱ中气体的收集方法是向下排空气法 D．Ⅱ中收集到的氧气不够纯净 【答案】B 【解析】A错误，分液漏斗下端不需浸没液体，只需插入液面以下防止气体逸出即可；B正确，控制滴加速率可控制反应速率；C错误，氧气密度大于空气，应用向上排空气法；D错误，若操作正确，收集到的氧气应较纯净，除非装置漏气或未排尽空气。 知识点一 空气的组成与各成分用途 1.空气的成分（按体积分数计） 成分 体积分数 主要性质与用途 氮气(N₂) 约78% 化学性质稳定，用作保护气（食品防腐）、制冷剂、制硝酸和化肥 氧气(O₂) 约21% 支持呼吸和燃烧，用于医疗急救、炼钢、气焊 稀有气体 约0.94% 包括氦气（He）、氖气（Ne）、氩气（Ar）等，化学性质极不活泼，用作保护气、电光源、激光技术 二氧化碳(CO₂) 约0.03% 参与光合作用，用于灭火、人工降雨、制冷剂 其他气体和杂质 约0.03% 如水蒸气、臭氧、二氧化硫等 2. 空气中各成分的鉴别 气体 检验方法 现象 氧气 将燃着的木条伸入集气瓶 木条燃烧更旺 氮气 将燃着的木条伸入集气瓶 火焰熄灭 【易错提醒】 · 空气中各成分的含量是体积分数，不是质量分数 · 稀有气体是混合物，包含多种气体单质 · 氮气不支持燃烧，但本身不燃烧 知识点二 空气污染与防治 1.空气污染物分类及来源 污染物类型 主要代表物 主要来源 颗粒物 PM2.5、PM10 工业烟尘、建筑扬尘、汽车尾气 气体污染物 二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3） 化石燃料燃烧、汽车尾气、工厂废气 其他 氟氯烃（CFCs） 制冷剂、发泡剂 2. 空气污染的危害与防治 【主要危害】 形成酸雨 增强温室效应 破坏臭氧层 危害人体健康 SO2、NOX导致 CO2等温室气体 氟氯烃导致 引发呼吸道疾病 【防治措施】 减少污染物排放 使用清洁能源（太阳能、风能）、改进燃烧技术、汽车尾气处理 加强监测管理 建立空气质量监测站，发布空气质量指数（AQI） 生态修复 植树造林，吸收有害气体，吸附粉尘 【易错提醒】 · 二氧化碳不是空气污染物，但过量会导致温室效应 · 空气质量报告中，首要污染物通常是PM₂.₅、SO2、NO2 · 臭氧在高空是“保护层”，近地面则是污染物 知识点三 空气中氧气含量测定的实验 1. 实验原理 利用红磷在密闭容器中燃烧，消耗氧气，生成五氧化二磷固体，使容器内压强减小，通过进入容器内水的体积测定氧气体积。 化学方程式：4P + 5O₂ 2P₂O₅ 2.实验装置与步骤（红磷燃烧法） 主要仪器 集气瓶、燃烧匙、导气管、烧杯、弹簧夹 操作步骤 检查装置气密性 集气瓶内加少量水，做记号 夹紧弹簧夹，点燃红磷伸入集气瓶，塞紧塞子 红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹 3. 实验现象与结论 现象 红磷燃烧，产生大量白烟 冷却后打开弹簧夹，水进入集气瓶，体积约占瓶容积的1/5 结论 空气中氧气的体积分数约为1/5 4. 误差分析 误差原因 测量结果 说明 红磷量不足 偏小 氧气未完全消耗 装置漏气 偏小 外界空气进入 未冷却至室温就打开弹簧夹 偏小 瓶内气体膨胀，进入水量减少 弹簧夹未夹紧 偏大 燃烧时气体受热从导管逸出 燃烧匙伸入过慢 偏大 瓶内空气受热逸出 【注意事项】 · 红磷要过量，确保氧气完全消耗 · 装置气密性必须良好 · 必须冷却至室温再打开弹簧夹 · 导管中预先充满水 知识点四 氧气的化学性质 1. 氧气的物理性质 性质 具体描述 颜色状态 无色、无味的气体 密度 比空气略大（1.429 g/L） 溶解性 不易溶于水 三态变化 降温至-183℃变为淡蓝色液体，-218℃变为淡蓝色雪花状固体 2. 氧气的化学性质（具有氧化性） 反应物 实验现象 化学方程式 注意事项 实现效果图 木炭 发出白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 C + O₂ CO₂ 夹持木炭的坩埚钳应由上而下缓慢伸入 红磷 产生大量白烟（P₂O₅固体） 4P + 5O₂ 2P₂O₅ 烟是固体小颗粒，雾是小液滴 铁丝 剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 3Fe + 2O₂ Fe₃O₄ 集气瓶底放少量水或细沙，防止炸裂 镁带 发出耀眼的白光，生成白色固体 2Mg + O₂ 2MgO 不能直视火焰，需用坩埚钳夹持 3. 氧化反应的分类 类型 特点 举例 剧烈氧化（燃烧） 剧烈、发光、放热 木炭、硫、铁的燃烧 缓慢氧化 缓慢、不发光、放热 铁生锈、食物腐败、呼吸作用 自燃 缓慢氧化积累热量引发自发燃烧 白磷自燃、秸秆堆自燃 【易错提醒】 · 氧气支持燃烧但本身不可燃 · 物质在氧气中燃烧比在空气中更剧烈 · 烟是固体小颗粒，雾是小液滴，火焰是气体燃烧 知识点五 氧气的实验室制取 1. 三种制取方法的比较 方法 药品 化学方程式 反应类型 发生装置 加热高锰酸钾 高锰酸钾 2KMnO₄ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ 分解反应 固体加热型 加热氯酸钾 氯酸钾、二氧化锰 2KClO₃ 2KCl + 3O₂↑ 分解反应 固体加热型 分解过氧化氢 过氧化氢、二氧化锰 2H₂O₂ 2H₂O + O₂↑ 分解反应 固液常温型 2. 实验装置选择 装置类型 适用反应 图示要点 装置图 固体加热型 加热高锰酸钾或氯酸钾 试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流 固液常温型 过氧化氢分解 长颈漏斗下端需伸入液面以下形成液封 收集方法 原理 适用气体性质 装置图 排水法 氧气不易溶于水 气体不与水反应，密度不限 向上排空气法 氧气密度比空气略大 气体密度大于空气，不与空气成分反应 3. 实验步骤（以加热高锰酸钾为例） 操作流程 检查气密性 → 装药品 → 固定试管 → 加热 → 收集 → 结束操作 关键步骤 检查气密性：将导管放入水中，双手捂热试管，观察气泡 装药品：试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管 加热：先预热，后集中加热药品部位 收集：导管口有连续均匀气泡时开始收集 结束：先将导管移出水面，再熄灭酒精灯 4. 氧气检验与验满 项目 操作方法 现象 装置图 检验 将带火星的木条伸入集气瓶 木条复燃 验满（排水法） 集气瓶口有大气泡冒出 瓶口有大气泡 验满（向上排空气法） 将带火星的木条放在集气瓶口 木条复燃 5. 催化剂的特点 定义 在化学反应中能改变反应速率，但本身的质量和化学性质在反应前后不变的物质 特点 一变：改变反应速率（可能加快或减慢） 两不变：质量不变、化学性质不变 选择性：催化剂对反应有选择性 不唯一：一个反应的催化剂可能不止一种 【易错提醒】 · 催化剂不参与反应，不写入化学方程式 · 用高锰酸钾制氧气时，棉花团必不可少 · 过氧化氢分解的催化剂还可用氧化铜、硫酸铜溶液等 · 实验结束时，一定要先移导管后熄灯，防止水倒吸炸裂试管 1．【新角度·燃烧产物判断】（2025·上海徐汇·二模）能在氧气中燃烧生成气体的是 A．硫粉 B．铁丝 C．红磷 D．镁带 【答案】A 【解析】A、硫在氧气中燃烧生成具有刺激性气味的二氧化硫气体，故A正确； B、铁丝在氧气中燃烧生成固体四氧化三铁，故B错误； C、红磷在氧气中燃烧生成白色固体五氧化二磷，故C错误； D、镁在空气中燃烧生成白色固体氧化镁，故D错误。 故选A。 2．【新载体·实验装置综合判断】（2025·上海·二模）如图装置可用于制取气体，说法正确的是 A．该装置可制取二氧化碳 B．Ⅰ可控制反应的发生与停止 C．Ⅱ中气体的收集方法是向下排空气法 D．若用带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃则氧气集满 【答案】A 【解析】A、实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应物为固体，不需加热，二氧化碳密度比空气大，可溶与水，只能使用向上排空气法收集，可选用该装置制取二氧化碳，选项正确； B、Ⅰ装置不能使固液分离，不能可控制反应的发生与停止，选项错误； C、Ⅱ中气体的收集方法是向上排空气法，选项错误； D、验满氧气时应将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃则氧气集满，不能伸入瓶中，选项错误； 故选A。 3．【新形式·误差分析与条件辨析】（2025·上海浦东新·一模）用如下装置测定空气中氧气的体积分数，有关说法正确的是 A．红磷的作用是消耗②中瓶内的氧气 B．红磷换成硫粉也能得出实验结论 C．②中水的作用是吸收热量和白烟 D．最终量筒内液面停留在40mL刻度处 【答案】AC 【解析】A.红磷能与氧气反应生成五氧化二磷固体，与空气中其他成分不反应，所以红磷的作用是消耗②中瓶内的氧气，故A正确； B.硫与氧气反应生成二氧化硫气体，装置内的压强几乎不变，无法测定空气中氧气的含量，故B错误； C.红磷与氧气反应生成五氧化二磷，该反应放热，生成物五氧化二磷有毒，能溶于水，因此②中水的作用是吸收热量和白烟，故C正确； D.200mL空气中含氧气的体积约为：，则最终量筒内液面停留在刻度处，故D错误。 故选：AC。 4．【新情境·燃烧条件与氧气测定融合】（2025·上海青浦·一模）利用如图装置测定空气中氧气的含量。有关说法错误的是（不定项） A．实验前需检查装置气密性 B．向烧杯中加水后，白磷才燃烧，说明白磷燃烧需要与氧气接触 C．白磷燃烧时，产生大量白烟 D．待锥形瓶内气体冷却至室温后，打开弹簧夹，量筒内液面由100 mL降至约80mL刻度线处 【答案】BD 【解析】A、该实验中氧气参与了反应，故实验前需要检查装置的气密性，防止装置漏气，影响实验结果，不符合题意； B、向烧杯中加水前，白磷与氧气接触，温度没有达到着火点，不燃烧，向烧杯中加水后，生石灰与水反应放出大量的热，白磷与氧气接触，温度达到了着火点，燃烧，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点，符合题意； C、白磷燃烧产生大量白烟，放出大量的热，不符合题意； D、该实验中，白磷燃烧消耗氧气，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，打开弹簧夹，量筒中的水进入集气瓶，进入水的体积就是消耗氧气的体积，氧气约占空气体积的，则消耗氧气的体积为：，故待锥形瓶内气体冷却至室温后，打开弹簧夹，量筒内液面由100 mL降至约50mL刻度线处，符合题意。 故选BD。 5．【新情境·科技与生活综合应用】（2025·上海·一模）人类生存离不开空气和水。 （1）测定空气中氧气体积分数的实验装置如图所示。实验结束后集气瓶中剩余气体的主要成分是 ，红磷燃烧的化学方程式是 。 （2）天然水需通过人工净化才能作为生活、生产用水。自来水生产中可以加入 用作消毒剂。 （3）空间站是航天员在太空长期生活的地方，其中安装了环境控制与生命保障系统，实现水和氧气的循环利用。 I、人体呼出的水蒸气经冷凝后进入水净化系统，冷凝的过程属于 （选填“物理变化”或“化学变化”）； II、人体呼出的二氧化碳与电解水产生的氢气在催化剂的作用下生成水和甲烷（CH4），反应的化学方程式是 。 III、甲烷（CH4）属于 （选填“有机化合物”或“无机化合物”）。 【答案】（1） 氮气/N2 （2）氯气 （3） 物理变化 有机化合物 【解析】（1）空气中的主要成分是氮气和氧气，红磷燃烧消耗氧气，故实验结束后集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气； 红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷，化学方程式为； （2）自来水厂生产自来水的过程中常使用的消毒剂是氯气； （3）人体呼出的水蒸气经冷凝后进入水净化系统，冷凝的过程中没有新物质生成，属于物理变化； 二氧化碳与氢气在催化剂作用下反应生成水和甲烷，化学方程式为； 甲烷是含有碳元素的化合物，属于有机化合物。 6．【新探究·催化剂性质验证】（2025·上海金山·二模）如图所示装置，以过氧化氢溶液与二氧化锰为原料制取氧气。 （1）写出反应的化学方程式 。 （2）实验时需要调节分液漏斗的活塞，控制加入过氧化氢溶液的速率，这样做的目的是 。使用图中所示的方法收集氧气，利用了氧气 的性质。 （3）为证明过氧化氢制取氧气的反应中二氧化锰的催化作用，进行如图实验。 实验中观察到的现象分别是： 实验1：火星更明亮，但不复燃实验2：木条不复燃 实验3：木条复燃实验4：木条复燃 ①证明二氧化锰在过氧化氢分解反应前后化学性质不变的实验是 (填实验编号)。 ②要证明二氧化锰的质量在反应前后不变，应进行的实验是 。(请写出具体的实验步骤) 【答案】（1） （2） 控制反应速率并便于收集氧气 密度比空气大 （3） 实验3和实验4 实验前，用天平准确称量一定质量的二氧化锰，记录其质量为；待过氧化氢溶液完全反应后，将反应后的混合物进行过滤，把滤渣洗涤、干燥，再用天平称量其质量，记录为。比较和，若=，则证明二氧化锰的质量在反应前后不变 【解析】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为； （2）实验时调节分液漏斗活塞控制加入过氧化氢溶液的速率，目的是控制反应速率，同时使产生的氧气能平稳地排出，便于收集； 使用向上排空气法收集氧气，利用了氧气密度比空气大的性质； （3）①证明二氧化锰在过氧化氢分解反应前后化学性质不变的实验是实验3和实验4。因为在实验3中，加入二氧化锰后过氧化氢分解产生氧气使木条复燃，说明二氧化锰能催化过氧化氢分解；实验4在无气泡后再加入过氧化氢溶液，木条又复燃，表明反应后二氧化锰仍能继续催化过氧化氢分解，即其化学性质不变； ②要证明二氧化锰的质量在反应前后不变，应进行的实验步骤为：实验前，用天平准确称量一定质量的二氧化锰，记录其质量为；待过氧化氢溶液完全反应后，将反应后的混合物进行过滤，把滤渣（二氧化锰）洗涤、干燥，再用天平称量其质量，记录为。比较和，若=，则证明二氧化锰的质量在反应前后不变。 7．【新融合·实验异常与定量分析】（2026·上海宝山·一模）兴趣小组在实验室进行氧气、二氧化碳相关制取和性质实验时，发现了一些异常情况：①加热通入二氧化碳后的石蕊试液，红色没有变为紫色。②用排水法收集到的一瓶含有空气的氧气，也能使带火星木条复燃。 【实验1】复现：二氧化碳制取与性质实验 【实验2】探究带火星木条在不同体积分数氧气中的复燃情况，数据记录见表。 氧气体积分数(%) 30 40 60 70 带火星木条 不变 稍亮 复燃 复燃 （1）高锰酸钾制氧气的化学方程式为，该反应的基本反应类型是 。 A．化合反应 B．分解反应 C．置换反应 D．复分解反应 （2）装置气密性检查操作顺序正确的是 。 A．①②③ B．③①② C．②③① D．①③② （3）实验2中，若用250 mL集气瓶收集60%的氧气，预先加入的水应 150 mL。 A．大于 B．等于 C．小于 （4）实验1a中反应的化学方程式为 ，红色液体没有变为紫色的原因是 。 （5）某同学用向上排空气法收集氧气并验满(如图)，当带火星木条复燃后，他宣布收集到了一瓶纯氧。请谈谈你的看法 。 【答案】（1）B （2）B （3）C （4） 浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢气体溶于水形成盐酸使石蕊变红（答案合理即可） （5）该结论不严谨，氧气体积分数等于大于60%时就能使带火星木条 【解析】（1）加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应是由一种反应物生成三种其他物质的反应，基本反应类型属于分解反应。故选：B。 （2）检查装置的气密性，用手握住试管，导管口会有气泡冒出；移开手后过一段时间，导管口会形成一段水柱，说明该装置气密性良好。所以装置气密性检查操作顺序正确的是③①②，故选：B。 （3）采用排水法在250 mL集气瓶中制备体积分数为60%的氧气，即集气瓶中最终的气体由原有的空气和通入的氧气组成。设预先在集气瓶中加入水的体积为，则集气瓶中空气的体积为，需要通入氧气的体积为。根据题意，混合后氧气的体积分数为60%，可列式为，解得。因为，故选C。 （4）大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为：；浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢气体溶于水形成盐酸，盐酸能使紫色石蕊溶液变红，所以加热通入二氧化碳后的石蕊试液，红色没有变为紫色。故填：；浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢气体溶于水形成盐酸使石蕊变红（答案合理即可）。 （5）由实验2表格数据可知，当氧气体积分数等于或大于60%时就能使带火星木条复燃，所以结论不严谨。故填：该结论不严谨，氧气体积分数等于或大于60%时就能使带火星木条。 8．【新应用·家用制氧与实验探究】（2026·上海浦东新·一模）某化学小组组装了一套简易家用空气检测仪如图 1，滤网过滤可吸入颗粒物，氯化钙吸收水蒸气，碱石灰吸收二氧化碳 (药品均足量，省略夹持仪器)，进行了空气检测。随后对氧气制取进行研究。 （1）关于空气及其成分说法正确的是___________。 A．氧气的质量分数约 21% B．稀有气体可制成多种用途电光源 C．氮气化学性质活泼，可制氮肥 D．空气是多种气体组成的化合物 （2）图1 中，通过称量装置 b 前后的总质量，可检测的物质是___________。 A．氮气 B．水蒸气 C．二氧化碳 D．氧气 （3）下列物质燃烧的现象描述正确的是___________。 A．蜡烛在空气中燃烧：发出白光 B．红磷在空气中燃烧；耀眼红光 C．铁丝在氧气中燃烧：火星四射 D．木炭在空气中燃烧：蓝色火焰 （4）图 2是以过碳酸钠(a 剂) 和二氧化锰 (b 剂) 为原料的家庭制氧机。图 3 是实验室制取氧气的装置。    ①下列说法正确的是 。(不定项) A．反应仓中 a 剂可以替换为高锰酸钾 B．反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置 C．二氧化锰反应前后质量和性质不变 D．排水法收集氧气是由于氧气不易溶于水 ②用 100 g 6.8%过氧化氢溶液与二氧化锰混合可制取多少克氧气 ？(根据化学方程式列式计算) ③为研究使带火星的木条复燃的最低氧气体积分数，需收集多种体积分数的氧气。现用排水法收集一瓶氧气体积分数约为 60%的气体，该如何操作 ？ 【答案】（1）B （2）B （3）C （4）①BD ②设100g6.8%过氧化氢溶液可制取氧气为克 100g6.8%的过氧化氢溶液中含过氧化氢 可求得。 答：100g6.8%过氧化钠溶液可制取3.2g氧气。 ③见解析 【解析】（1）A、空气中氧气的体积分数约为21%，不是质量分数，故选项A错误； B、稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，因此可制成多种用途的电光源，比如霓虹灯等，故选项B正确； C、氮气的化学性质不活泼，氮气是由氮元素组成的，可用于制氮肥，故选项C错误； D、空气是由氮气、氧气、二氧化碳等多种气体组成的混合物，不是化合物。化合物是由不同种元素组成的纯净物，故选项D错误。 故选B。 （2）根据题意，由图1可知，b装置里面装的是氯化钙，可以起到干燥剂的作用，吸收水蒸气。可检测的物质是水蒸气。故应填写：B； （3）A、蜡烛在空气中燃烧，发出黄白色火焰，不是白光，故选项A错误； B、红磷在空气中燃烧，产生的是大量白烟，不是耀眼红光，故选项B错误； C、铁丝在氧气中燃烧，会出现火星四射的现象，同时生成黑色固体，故选项C正确； D、木炭在空气中燃烧，不会发出蓝色火焰，故选项D错误。 故选C。 （4）①A、高锰酸钾加热分解也能制取氧气，但通常用于加热法，而制氧机中一般使用过氧化氢在二氧化锰催化下分解，因此a剂为过氧化氢，不能替换为高锰酸钾，故选项A错误； B、制氧机的反应仓用于盛放过氧化氢和二氧化锰，进行氧气的生成反应，与实验室中制取氧气的发生装置功能相同，故选项B正确； C、二氧化锰是催化剂，在反应中质量和化学性质不变，但物理状态可能变化，如颗粒变细，因此“性质不变”表述不严谨，故选项C错误； D、氧气不易溶于水，因此可用排水法收集，故选项D正确。 故选BD。 ②过氧化氢在二氧化锰催化剂的作用下，生成氧气和水，其反应的化学方程式为，设100g6.8%过氧化氢溶液可制取氧气为克 100g6.8%的过氧化氢溶液中含过氧化氢 可求得。 ③取一个集气瓶，装入约一半（50%）体积的水，盖上玻璃片倒置于水槽中，然后用排水法收集氧气，直至水被完全排出。此时瓶中气体约含50%的空气和50%的氧气，氧气的体积分数约为。 故应填写：BD；3.2g；取一个集气瓶，装入约一半（50%）体积的水，盖上玻璃片倒置于水槽中，然后用排水法收集氧气，直至水被完全排出。此时瓶中气体约含50%的空气和50%的氧气，氧气的体积分数约为。 9．【新情境·医用消毒与实验综合】（2025·上海·一模）医用过氧化氢溶液可以用于伤口消毒和环境消毒，如图是某医用过氧化氢溶液说明书的一小部分。医用过氧化氢溶液，具有温和的氧化性，消毒无残留，安全性较高，但忌用于大面积烧伤创面。实验室常用5%的过氧化氢制取氧气。 过氧化氢溶液 【成分】主要成分为过氧化氢 【储存】避光，密闭(10～30℃) 【有效期】24个月 【药理】本品为氧化性消毒剂，含有过氧化氢2.5%～3.5%，再过氧化氢酶作用下迅速分解，释放新生氧，使细菌组分发生氧化作用…… （1）低浓度过氧化氢溶液能用于消毒，主要是利用了它的_______。 A．挥发性 B．吸水性 C．氧化性 D．稳定性 （2）根据储存方法分析，过氧化氢可能具有的化学性质是 。 （3）用密度为1.1g/cm3、溶质质量分数为30%的过氧化氢溶液，配制120g5%的过氧化氢溶液。计算后，后续实验步骤依次是 。将配好的溶液装入细口瓶后，贴标签备用。若实验时要制取1.6克氧气，则需要从细口瓶中取出 克溶液。(根据化学方程式列式计算) （4）实验室用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气，采用如图装置要考虑的因素是______。 A．氧气的溶解性 B．反应物的状态 C．氧气密度 D．反应的条件 （5）实验室中还可以用高锰酸钾制取氧气，写出该反应的方程式 。 （6）FeCl3对H2O2分解也有催化作用。为比较MnO2和FeCl3对H2O2分解快慢的不同影响，用图甲装置进行实验：启动传感器，注入H2O2溶液。氧气体积分数随时间变化情况如图乙： ①初始时氧气的体积分数不为0，原因是 。 ②写出使H2O2分解较快的催化剂及判断依据： 。 ③用5%H2O2溶液制取氧气，若采用如图所示装置进行实验，上述两种催化剂中较为合适的是 。 【答案】（1）C （2）见光易分解 （3） 量取的过氧化氢溶液和水，稀释、混匀 68 （4）BD （5） （6） 装置内含有空气 MnO2，判断依据是相同时间内，MnO2作催化剂时氧气体积分数更高（或达到稳定氧气体积分数的时间更短） FeCl3 【解析】（1）说明书提到过氧化氢 “具有温和的氧化性”，消毒利用的是其氧化性。 故填：C。 （2）储存方法要求 “避光、密闭”，说明过氧化氢可能具有见光易分解的化学性质。 故填：见光易分解。 （3）配制溶液的步骤为计算后，量取的过氧化氢溶液和水，稀释、混匀； 过氧化氢（H2O2）的相对分子质量为，氧气（）的相对分子质量为，设需要H2O2的质量为x，则 解得 需5%的过氧化氢溶液质量为。 故填：量取的过氧化氢溶液和水，稀释、混匀，68。 （4）装置为 “固液不加热型”，选择依据是反应物的状态（液体+固体）、反应的条件（常温）。 故填：BD。 （5）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，其化学方程式为。 故填：。 （6）初始氧气体积分数不为0的原因：装置内含有空气； 分解较快的催化剂： MnO2，判断依据是相同时间内，MnO2作催化剂时氧气体积分数更高（或达到稳定氧气体积分数的时间更短）； 较合适的催化剂： FeCl3，其催化速率较慢，便于控制反应，适配该装置。 故填：装置内含有空气；MnO2，判断依据是相同时间内，MnO2作催化剂时氧气体积分数更高（或达到稳定氧气体积分数的时间更短）；FeCl3。 考点二 碳和二氧化碳 考法01 碳单质的性质与用途——新角度·定量分析与守恒判断 1．（2023·上海·中考真题）密闭容器中，碳粉与二氧化碳的反应为 C + CO2 2CO，有关说法正确的是 A. 有 1g 碳粉参加反应，气体总质量增加 1g B. 随着反应进行，CO 的式量不断增大 C. 随着反应进行，混合气体中碳元素的质量分数不变 D. 反应前后，容器中气体所含的氧原子数不变 【答案】D 【解析】A 错误：根据反应方程式，每12g C参与反应，气体总质量增加12g（因为固体C转化为气体CO），因此1g C参与反应，气体总质量增加1g 表述正确，但需注意是“气体质量增加”，而非“总质量增加”。若理解为体系总质量，则反应前后总质量守恒，不会增加。 B 错误：CO的式量是固定值（28 g），不随反应进行而改变。 C 错误：反应前气体为CO2，反应后为CO，碳元素质量不变，但气体总质量减少（因失去氧），故碳元素质量分数增大。 D 正确：根据质量守恒定律，反应前后原子种类与数目不变，氧原子数守恒。 考法02 二氧化碳的性质与用途——新情境·溶液酸碱性与气体溶解 2．（2023·上海·中考真题）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 【解析】二氧化碳溶于水并与水反应生成碳酸，碳酸为弱酸，其水溶液呈酸性，pH 小于 7。通常饱和二氧化碳溶液的 pH 约为 5.6，故选项中只有 A（pH=4）属于酸性范围，符合实际。 考法03 一氧化碳的性质与毒性——新辨析·物质性质正误判断 3．（2024·上海·中考真题）关于CO以下说法正确的是 A．无毒 B．加热还原氧化铁 C．密度比空气大 D．有刺激性气味 【答案】B 【解析】A 错误：CO 有毒，与血红蛋白结合导致人体缺氧。 B 正确：CO 具有还原性，可用于冶炼金属 C 错误：CO 密度略小于空气（相对分子质量 28 < 空气平均 29）。 D 错误：CO 为无色无味气体。 考法04 CO与CO2的鉴别、转化与除杂——新融合·科技应用与定量计算 4．（2025·上海·中考真题）分子筛膜的作用相当于滤纸，分子直径不同的气体经过分子筛膜分离后可再利用。 （1）某气田开采的天然气（主要成分是CH4）由于CO2含量高，无法直接作为燃料使用。我国科学家研制了一种分子薄膜，能将CO2与CH4分离，实现天然气脱CO2处理。根据表4推测该膜孔径（孔的直径）的范围是 。 （2）CH4在反应器中完全燃烧，冷却后得到气体Y,经分子筛膜后CO2与N2分离，过程如图13所示。 ①写出CH4完全燃烧的化学方程式 。 ②比较X与Y，分析说明“Y中分子总数小于X分子总数”的理由 。 （3）CO2可转化为甲酸（HCOOH），即2CO2+2H2O2HCOOH+O2。若有440gCO2参与反应，计算产物中甲酸的质量。 【答案】（1）0.33 nm ~ 0.38 nm （2）① CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O ② CH4燃烧消耗氧气，生成CO2和水（冷却后水为液态），因此气体分子总数减少。 （3）460g 【解析】 （1）分子筛膜的分离原理是根据分子直径大小进行筛分。CO2的分子直径为0.33 nm，CH4的分子直径为0.38 nm。要有效分离二者，膜的孔径应大于CO2直径而小于CH4直径，故范围为 0.33 nm ~ 0.38 nm。 （2）① 甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为：CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O。 ② 甲烷（CH4）和氧气（O₂）都是气体，参与反应。根据化学方程式，1个CH4分子和2个O2分子反应，生成1个CO2分子和2个H2O分子。反应后冷却至室温，水蒸气凝结为液态水，不再计入气体分子。因此，从X（CH4与空气的混合气）到Y（冷却后的燃烧产物），气体分子总数减少。 （3）设产物中甲酸（HCOOH）的质量为x 答：产物中甲酸的质量为 460 g。 考法05 低碳与碳中和（新情境应用）——新流程·资源循环与绿色化学 5．（2021·上海·中考真题）用碳酸钙是重要的工业产品。以二氧化碳、氢氧化钠溶液和氧化钙为原料制取碳酸钙，设计如下流程。 反应 I 的化学方程式是 ； 若采用上述流程连续生产碳酸钙，理论上需要反复添加的原料是 ，理由是 。 【答案】反应 I：CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O 反复添加的原料：二氧化碳（CO2）和氧化钙（CaO） 理由：在该流程中，氢氧化钠可循环再生使用，而二氧化碳和氧化钙作为反应物被消耗，需不断补充。 【解析】流程分析： 反应I：二氧化碳与氢氧化钠溶液反应，生成碳酸钠和水。化学方程式为：CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O。 反应II：生成的碳酸钠溶液与氧化钙（生石灰）反应，生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠。化学方程式为：Na2CO3 + CaO + H2O = CaCO3↓ + 2NaOH。 循环分析：从反应II可以看出，氢氧化钠被重新生成，可以返回到反应I中继续使用。因此，在整个连续生产过程中，氢氧化钠理论上不需要额外添加。而被消耗的反应物是二氧化碳（在反应I中）和氧化钙（在反应II中），它们需要从外部持续补充，以维持生产的进行。 此流程体现了绿色化学中“原子经济性”和“循环使用”的理念，是“碳中和”背景下二氧化碳资源化利用的一种路径。 知识点一 碳单质的多样性 1. 碳单质物理性质差异大的原因 碳原子的排列方式不同，导致结构不同、性质不同。 2. 常见碳单质比较 碳单质 结构特点 主要物理性质 主要用途 金刚石 正四面体空间网状结构 硬度最大、无色透明、不导电 钻头、刻刀、装饰品 石墨 层状结构，层间作用力弱 质软滑腻、导电导热、深灰色 电极、铅笔芯、润滑剂 C₆₀（富勒烯） 足球状分子结构 分子晶体、有特殊光学电学性质 超导材料、催化剂载体 活性炭 多孔结构，表面积大 强吸附性 净水、脱色、除异味 3. 碳单质的化学共性 · 常温下化学性质稳定 · 高温下可与O₂、CO₂、金属氧化物等反应 · 燃烧产物：充分燃烧生成CO₂，不充分燃烧生成CO 【易错提醒】 · 木炭、活性炭、焦炭都是无定形碳，主要成分是石墨微晶 · 碳单质的稳定性使其可用于书写、保存字画 知识点二 二氧化碳的性质与用途 1. 物理性质 性质 具体描述 颜色状态 无色无味气体 密度 比空气大（1.977 g/L） 溶解性 能溶于水（1体积水溶解约1体积CO₂） 三态变化 -78.5℃升华（固体二氧化碳俗称：干冰） 2. 化学性质 反应类型 反应方程式 现象/应用 与水反应 CO₂ + H₂O = H₂CO3 使紫色石蕊试液变红，加热后恢复紫色 与碱反应（通性） （以氢氧化钠、氢氧化钙为例） CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O 澄清石灰水变浑浊（检验CO₂） 与金属反应 （以金属镁为例） CO₂ + 2Mg 2MgO + C 镁条继续在CO₂中燃烧，生成黑白固体 与碳反应 CO₂ + C 2CO 吸热反应，用于冶炼金属 光合作用 6CO₂ + 6H₂O C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 自然界碳循环的关键反应 3. 二氧化碳的用途 灭火：密度大于空气，不支持燃烧 制冷剂：干冰升华吸热 化工原料：制纯碱、尿素、碳酸饮料 气体肥料：促进光合作用 人工降雨：干冰升华使水蒸气凝结 【易错提醒】 CO₂不是（选填“是”或“不是”）空气污染物，但含量过高加剧温室效应 进入久未开启的菜窖前，应先做灯火试验 碳酸不稳定，易分解：H₂CO₃ H₂O + CO₂↑ 知识点三 一氧化碳的性质与危害 1. 物理性质 性质 具体描述 颜色状态 无色无味气体 密度 比空气略小 溶解性 难溶于水 2. 化学性质（与CO₂对比） 性质 一氧化碳（CO） 二氧化碳（CO₂） 可燃性 2CO + O₂ 2CO₂（蓝色火焰） 不支持燃烧（除Mg等活泼金属） 还原性（以氧化铁、氧化铜为例） CuO + CO Cu + CO₂ Fe₂O₃ + 3CO 2Fe + 3CO₂ 无还原性 与水反应 不反应 反应生成碳酸 与碱反应 不反应 反应生成碳酸盐 毒性 剧毒（与血红蛋白结合） 无毒，但高浓度窒息 3. 一氧化碳的毒性及防护 中毒机理：CO与血红蛋白结合能力是O₂的200-300倍，导致组织缺氧 中毒症状：头晕、恶心、昏迷，严重时死亡 预防措施： 燃气热水器正确安装，保持通风 使用CO报警器 冬季取暖注意通风 【易错提醒】 CO是（选填“是”或“不是”）大气污染物，主要来自化石燃料不完全燃烧 实验室处理CO尾气：点燃或收集 煤气中毒急救：立即开窗通风，将患者移至空气新鲜处 知识点四 碳及其化合物的相互转化 1.转化关系图（“碳三角”） 2. 重要转化反应 转化方向 化学方程式 条件/说明 C → CO₂ C + O₂ CO₂ 充分燃烧 C → CO 2C + O₂ 2CO 不充分燃烧 CO → CO₂ 2CO + O₂ 2CO₂ CuO + CO Cu + CO₂ 燃烧或还原金属氧化物 CO₂ → CO CO₂ + C 2CO 吸热反应 CO₂ → 碳酸盐 CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O 检验CO₂ 碳酸盐 → CO₂ CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ CaCO₃ CaO + CO₂↑ 实验室制CO₂ 工业制生石灰 3. 碳酸及碳酸盐的性质 碳酸（H₂CO₃） 弱酸，不稳定，易分解 碳酸钙（CaCO₃） 白色固体，难溶于水 与酸反应：CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ 高温分解：CaCO₃  CaO + CO₂↑ 碳酸钠（Na₂CO₃） 白色固体，易溶于水（俗名：纯碱、苏打） 水溶液呈碱性，使酚酞变红 【易错提醒】 CO与CO₂不能用燃着木条区分（CO燃烧，CO₂使火焰熄灭，但难以区分） 除去CO₂中的CO：通过灼热CuO，不可用点燃（含量低难点燃） 除去CO中的CO₂：通过澄清石灰水或NaOH溶液 知识点五 二氧化碳的实验室制取与检验 1. 反应原理 大理石（或石灰石）与稀盐酸反应 化学方程式为：CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ 2. 药品选择依据 药品组合 评价 原因 大理石 + 稀盐酸 最佳选择 反应速率适中，CO₂纯度高 大理石 + 稀硫酸 不适用 生成微溶CaSO₄覆盖表面，阻止反应 碳酸钠 + 稀盐酸 不适用 反应速率太快，难以控制 3. 实验装置（固液不加热型） 装置要点： 长颈漏斗下端应伸入液面以下形成液封 导管应刚露出橡皮塞，利于气体导出 集气瓶口向上，导管伸近瓶底 4. 收集与检验方法 项目 方法 现象 化学方程式 装置图 收集方法 向上排空气法 - - 验满方法 燃着木条放瓶口 木条熄灭 - 检验方法 通入澄清石灰水 石灰水变浑浊 CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O 5. 实验步骤与注意事项 ①检查气密性：关闭止水夹，向长颈漏斗加水，液面不下降 ②装药品：先固后液 ③收集：导管伸到集气瓶底部 ④验满：燃着木条放瓶口 ⑤检验：通入澄清石灰水 【注意事项】 不用稀硫酸：防止生成CaSO₄覆盖反应物 不用浓盐酸：挥发出HCl使CO₂不纯 不用碳酸钠：反应太快难以控制 6. 工业制取方法 煅烧石灰石：CaCO₃  CaO + CO₂↑ 【易错提醒】 检验CO₂只能用澄清石灰水，不能用燃着木条 制取CO₂的发生装置与制H₂相同（固液不加热型） 多功能瓶（洗气瓶）使用：①长进短出（收集密度大于空气的气体） ②短进长出（除去杂质或测量体积） 1．【新设计·二氧化碳性质验证】（2024·上海普陀·一模）下列实验设计中，不能证明二氧化碳的化学性质的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A、软塑料瓶变瘪，仅能证明二氧化碳能溶于水（物理性质），不能体现其化学性质，符合题意。 B、蜡烛熄灭（下层先灭），证明二氧化碳不燃烧、不支持燃烧（化学性质），同时体现密度比空气大，不符合题意。 C、喷水的石蕊花变红，证明二氧化碳能与水反应生成酸性物质（化学性质），不符合题意。 D、燃着的木条熄灭，证明二氧化碳不支持燃烧（化学性质），不符合题意。 故选A。 2．【新分析·碳还原氧化铜】（2025·上海杨浦·三模）有关碳还原氧化铜的实验如图，分析正确的是 A．开始加热时，装置Ⅲ中出现的气泡是 B．实验中，装置I中铜元素的质量始终不变 C．停止加热前，必须将导管从装置Ⅲ中取出 D．结束后，装置I中仍有黑色固体说明碳过量 【答案】B 【解析】A、加热装置I，装置中空气受热膨胀逸出，因此开始加热时，装置Ⅲ中出现的气泡是装置中的空气，说法错误，不符合题意； B、碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类及质量不变，则实验中，装置I中铜元素的质量始终不变，说法正确，符合题意； C、停止加热前，不需要将导管从装置Ⅲ中取出，是因为装置II可以防倒吸，说法错误，不符合题意； D、结束后，装置I中仍有黑色固体，由于碳、氧化铜均为黑色固体，则可能是碳过量，也可能是氧化铜过量，说法错误，不符合题意。 故选：B。 3．【新验证·二氧化碳与水反应】（24-25九年级上·上海闵行·期末）收集一瓶干燥的，放入蓝色石蕊试纸，试纸不变色；再加入蒸馏水振荡，试纸变红；倒置后玻璃片没有掉下来（如图）。由此能得出的结论是 A．振荡后试纸变红，证明与石蕊发生了反应 B．振荡后试纸变红，证明与水反应产生了酸性物质 C．玻璃片没有掉下，证明瓶内气压大于大气压 D．玻璃片没有掉下，证明与水发生了反应 【答案】B 【解析】A、注入水之前CO2与石蕊试纸接触，但不能使石蕊试纸变红，说明CO2不能与石蕊反应，故选项说法不正确； B、蓝色石蕊试纸遇酸变红，注入水之前CO2与石蕊试纸接触，但不能使石蕊试纸变红，倒置且振荡后CO2与水充分接触，而此时石蕊试纸变红，说明CO2与水反应产生了酸性物质，酸性物质使蓝色石蕊试纸变红，故选项说法正确； C、玻璃片没有掉下，证明瓶内气压小于大气压，故选项说法不正确； D、玻璃片没有掉下，证明瓶内气压小于大气压，不能证明CO2与水发生了反应，可能是CO2溶于水导致的，故选项说法不正确。 故选B。 4．【新模拟·竖炉炼铜】（2025·上海徐汇·二模）下图是模拟竖炉炼铜的装置，打开止水夹，加热耐高温容器，一段时间后a、b两层中都有红色固体生成，澄清石灰水变浑浊，关于该实验的说法正确的是 A．b层发生反应的化学方程式为 B．a层的物质在加热过程中一定生成了 C．a层的物质在加热过程中一定没有生成 D．澄清石灰水可吸收 【答案】B 【解析】A、b层氧化铜不和木炭接触，但也有红色固体生成，说明a层生成了一氧化碳，b层一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，该选项说法不正确； B、结合前面分析可知，a层的物质在加热过程中，生成了一氧化碳，该选项说法正确； C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则说明a层的物质在加热过程中生成了二氧化碳，该选项说法不正确； D、一氧化碳不能和澄清石灰水反应，则澄清石灰水不能吸收一氧化碳，该选项说法不正确。 故选B。 5．【新探究·氧气性质与产物】（2025·上海宝山·二模）制取氧气并进行相关物质性质实验，装置如图(夹持仪器省略)。 实验的部分现象：C中两处木炭粉均减少；D中黑色固体变红；E中石灰水变浑浊。 （1）A中用双氧水和二氧化锰制取氧气的化学方程式为 。 （2）B中的现象是 。 （3）C中铜网的作用 。 （4）D中反应的化学方程式为 。 （5）使E中石灰水变浑浊的CO2的来源是 。 （6）F的作用 。 【答案】（1） （2）白色粉末变为蓝色 （3）除去混合气体中的氧气 （4） （5）C中生成的二氧化碳(C中未反应完的二氧化碳)，D中生成的二氧化碳 （6）尾气处理（合理即可） 【解析】（1）双氧水在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为，故填：； （2）硫酸铜粉末遇水变蓝，则B中的现象是白色粉末变为蓝色，故填：白色粉末变为蓝色； （3）氧气与铜在加热的条件下可以反应生成氧化铜，则C中铜网的作用是除去混合气体中的氧气，故填：除去混合气体中的氧气； （4）木炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳，D中一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为，故填：； （5）C中木炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳；D中一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，则使E中石灰水变浑浊的CO2的来源是C中生成的二氧化碳(C中未反应完的二氧化碳)，D中生成的二氧化碳，故填：C中生成的二氧化碳(C中未反应完的二氧化碳)，D中生成的二氧化碳； （6）一氧化碳有毒会污染空气，且一氧化碳具有可燃性，则F的作用是尾气处理，故填：尾气处理（合理即可）。 6．【新实验·木炭还原氧化铜】（24-25九年级上·上海金山·期末）对木炭还原氧化铜进行实验探究，实验装置如图。 （1）实验开始时，先通一会氮气然后点燃酒精喷灯的目的是 。 （2）实验中，B处澄清的石灰水变浑浊，点燃C处酒精灯，看见导管口有蓝色火焰，则说明木炭和氧化铜反应生成的气体有 ，B瓶中反应化学方程式是 。 （3）实验结束后，A玻璃管内固体的质量 （选填“变大”或“变小”或“不变”）。 （4）用数字化传感器对不同质量比的氧化铜和木炭反应产生的CO气体进行数据采集，实验数据如图。（图像纵坐标为CO气体浓度/ppm，1 ppm=0.0001%，横坐标为时间/s） 根据图示信息，该实验中要减少CO产生的措施是 。 【答案】（1）排尽装置内的空气，防止加热时木炭与空气中的氧气反应以及防止爆炸 （2） CO和CO2 （3）变小 （4）增大反应物中氧化铜与木炭的质量比 【解析】（1）装置内有空气，其中的氧气在加热时会与木炭反应，同时可燃性的木炭粉与氧气混合加热可能会发生爆炸，所以先通一会氮气然后点燃酒精喷灯的目的是：排尽装置内的空气，防止加热时木炭与空气中的氧气反应以及防止爆炸。 （2）B 处澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成；C 处导管口有蓝色火焰，一氧化碳燃烧产生蓝色火焰，说明有一氧化碳生成； B处二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：。 （3）木炭还原氧化铜的反应中，氧化铜失去氧生成铜，根据质量守恒定律，固体由氧化铜（CuO）变为铜（Cu），质量变小。 （4）从图像可知，相同条件下，随着氧化铜和木炭的质量比增大，产生的CO气体浓度不断减小，所以要减少CO产生可增大反应物中氧化铜与木炭的质量比。 7．【新视角·二氧化碳多维性质】（24-25九年级上·上海静安·期末）研究二氧化碳的性质。 第一组实验：实验前如图打开K1，关闭K2，将稀盐酸注入。 （1）A中的实验现象为 ，发生反应的化学方程式为 。 （2）关闭K1，打开K2，一段时间后，C中蜡烛由下至上依次熄灭，体现出CO2的性质有 。与该性质有关的二氧化碳的用途是 。 第二组实验：用如图实验研究CO2遇水的变化。 （3）向实验1中盛有CO2的软塑料瓶中倒入三分之一体积的水，迅速旋紧瓶盖后振荡。观察到的现象是 。如把这个现象作为二氧化碳与水发生了反应的证据，你认为是否严密？请说明理由 。 （4）实验3中加热试管后观察到产生气泡，溶液颜色变成 ，用化学方程式解释产生该现象的原因 。 【答案】（1） 澄清的石灰水变浑浊 （2） 不可燃、不助燃、密度比空气大 灭火 （3） 变瘪 不严密，二氧化碳也能溶于水 （4） 紫色 【解析】（1）大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成的二氧化碳进入A，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，观察到澄清石灰水变浑浊，化学方程式为； （2）关闭K1，打开K2，一段时间后，C中蜡烛由下至上依次熄灭，说明二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，二氧化碳的密度比空气大；利用此性质，二氧化碳可用于灭火； （3）向实验1中盛有CO2的软塑料瓶中倒入三分之一体积的水，二氧化碳能溶于水，瓶内气体减少，压强减小，软塑料瓶变瘪；这个现象不能作为二氧化碳与水发生了反应的证据，因为二氧化碳能溶于水； （4）实验3中，碳酸加热分解生成二氧化碳和水，二氧化碳逸出，溶液变为紫色，化学方程式为。 8．【新应用·二氧化碳捕集与利用】（2026·上海浦东新·一模）碳元素对生命及人类生产生活意义重大，但二氧化碳过多会造成温室效应。近日，全球首艘装碳捕捉封存设备的海上浮式生产储油船在上海长兴岛建成投用，助力“零碳排放”，彰显大国担当。 （1）碳元素的相关信息如图所示，下列说法正确的是___________。(不定项) A．碳元素属于非金属元素 B．a 表示碳的原子序数 C．碳的相对原子质量是 12.01 D．碳原子的核电荷数是 4 （2）石墨、金刚石都是由碳元素组成的不同单质，但它们的物理性质有很大的差异，原因是 。 （3）二氧化碳的制取和性质。 ①实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，写出反应的化学方程式 。 ②如图进行实验，观察到蜡烛由下而上依次熄灭，下列说法错误的是 。 A．二氧化碳的密度比空气大 B．二氧化碳能使石蕊试液变红色 C．二氧化碳不燃烧也不支持燃烧 D．二氧化碳可用澄清石灰水检验 ③图中二氧化碳能从塑料瓶大量进入烧杯的原因是 。 （4）二氧化碳的捕集与利用。 ①自然固碳：地球本身具备一定固碳能力，如水能吸收二氧化碳。写出水与二氧化碳的化学方程式 ②人工固碳如图：利用氨水与二氧化碳在一定温度下会反应生成碳酸氢铵。当温度升高至 38℃-60℃，碳酸氢铵会分解。“吸收塔”中采用喷淋的方式目的是 该反应温度不宜过高的原因是 。 ③利用：我国自主研发的“液态太阳能燃料合成技术”得到的氢气可将二氧化碳转化为甲醇 (CH3OH) 等物质，甲醇可作为燃料。流程如图所示。请说明该流程可实现“零碳”排放的理由 。 【答案】（1）ABC （2）碳原子的排列方式不同 （3） B 干冰升华时，快速由固态变为气态，使塑料瓶内气态 CO2 的量急剧增加，瓶内压强增大，瓶内压强高于烧杯内的大气压，因此 CO2 会从塑料瓶被“压入”烧杯中 （4） 增大氨水与二氧化碳的接触面积，使反应更充分 温度过高会导致碳酸氢铵分解，降低产率 该流程中，二氧化碳与氢气反应生成甲醇，甲醇燃烧生成二氧化碳和水，生成的二氧化碳可再次参与催化合成反应，实现二氧化碳的循环利用，无额外二氧化碳排放，故能实现“零碳”排放 【解析】（1）A、碳为“石”字旁，属于非金属元素，故A正确； B、根据元素周期表一格可知，左上角的数字表示原子序数，则a 表示碳的原子序数，故B正确； C、根据元素周期表一格可知，元素名称下方的数字表示相对原子质量，即碳的相对原子质量是 12.01，故C正确； D、在原子中，质子数=核电荷数，根据碳原子的原子结构示意图可知，碳原子的核电荷数是6，故D错误； 故选ABC。 （2）石墨、金刚石都是由碳元素组成的不同单质，但它们的碳原子排列方式不同，导致它们的物理性质有很大的差异。 （3）①大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为； ②A、蜡烛由下而上依次熄灭，说明二氧化碳先在底部聚集​，证明其密度大于空气，故A不符合题意； B、二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红，而非二氧化碳直接使石蕊变红，故B符合题意； C、蜡烛熄灭​，说明二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，故C不符合题意； D、澄清石灰水用于检验二氧化碳（变浑浊），故D不符合题意； 故选B； ③干冰升华时，快速由固态变为气态，使塑料瓶内气态 CO2的量急剧增加，瓶内压强增大，瓶内压强高于烧杯内的大气压，因此 CO2 会从塑料瓶被“压入”烧杯中。 （4）①水与二氧化碳反应生成碳酸，反应的化学方程式为； ②“吸收塔”中采用喷淋的方式目的是增大氨水与二氧化碳的接触面积，使反应更充分； 氨水与二氧化碳在一定温度下会反应生成碳酸氢铵。当温度升高至 38℃-60℃，碳酸氢铵会分解，因此该反应温度不宜过高； ③该流程中，二氧化碳与氢气反应生成甲醇，甲醇燃烧生成二氧化碳和水，生成的二氧化碳可再次参与催化合成反应，实现二氧化碳的循环利用，无额外二氧化碳排放，故能实现“零碳”排放。 1．【新辨识·稀有气体】（2021·上海·中考真题）下面哪个气体是稀有气体 A．氦气 B．氮气 C．氯气 D．氧气 【答案】A 【解析】稀有气体指的是空气中含量比较稀少的一些气体，氮气、氯气 、氧气不属于稀有气体，稀有气体包括氦气、氖气、氩气等，故选：A。 2．【新辨析·二氧化碳性质】（2022·上海·中考真题）关于二氧化碳的说法，正确的是 A．二氧化碳分子由碳原子和氧分子构成 B．能使紫色石蕊试液变蓝 C．常用块状大理石和稀硫酸反应制得 D．可用于制作碳酸饮料 【答案】D 【解析】A、分子是由原子构成的，二氧化碳分子由碳原子和氧原子构成，该选项说法错误； B、二氧化碳不能使紫色石蕊变红，但二氧化碳与水反应生成的碳酸能使紫色石蕊试液变红，该选项说法错误； C、二氧化碳常用块状大理石和稀盐酸反应制得，而不是稀硫酸，该选项说法错误； D、二氧化碳能与水反应生成碳酸，可以用于制作碳酸饮料，该选项说法正确。 故选D。 3．【新应用·人造空气】（2025·上海崇明·三模）我国空间站里的“人造空气”帮助宇航员实现了“太空漫步”的梦想。人造空气中含有70%的氮气、20%以上的氧气以及少量的二氧化碳，下列说法正确的是 A．为了宇航员呼吸，“人造空气”中氧气的体积分数越大越好 B．该“人造空气”的主要成分都不是空气污染物 C．“人造空气”与空气成分完全相同 D．燃着的木条在“人造空气”中会立即熄灭 【答案】B 【解析】A、氧气浓度过高会增加火灾风险，且可能引发氧中毒，并非越大越好，错误； B、氮气、氧气、二氧化碳都是空气的成分，均不属于空气污染物，正确； C、人造空气的氮气（70%）和氧气（20%以上）比例与正常空气（氮气78%、氧气21%）不同，错误； D、人造空气中氧气含量与正常空气相近，燃着的木条不会立即熄灭，错误。 故选B。 4．【新改进·氧气含量测定】（2025·上海杨浦·三模）测定空气中氧气含量的改进实验装置如图，对该实验认识正确的是 A．现象：实验中红磷燃烧，产生大量白雾 B．推论：实验后玻璃管中剩余的气体难溶于水 C．分析：红磷的量不会影响实验结果 D．反思：燃烧匙可以伸入到液面与刻度1之间的位置 【答案】B 【解析】A、实验过程中，红磷燃烧，产生大量白烟，不符合题意； B、实验后，水位到达刻度1处，水位不再升高，说明玻璃管中剩余的气体难溶于水，符合题意； C、如果红磷不足，导致氧气不能完全反应，进一步导致实验结果偏小，不符合题意； D、该实验中，红磷燃烧消耗氧气，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，玻璃管内液面上升，上升的体积就是消耗氧气的体积，氧气约占空气体积的，故液面会上升至“1”处，故燃烧匙不能伸入到液面与刻度1之间的位置，应在刻度1上方，不符合题意。 故选B。 5．【新技术·碳捕集转化】（25-26九年级上·江苏扬州·期末）近期中科院化学研究所光化学实验室盛桦课题组在空气CO2的直接光催化转化方面取得了新的突破。搭建了可在自然环境中运行的漂浮式光催化平台。该平台能够在太阳光照射和开放空气条件下，将空气中的CO2和水中的氨(NH3)转化为尿素[CO(NH2)2]，其原理（如图）。对此理解不正确的是 A．该技术有利于实现“碳中和” B．该转化过程中CO2和NH3反应的产物只有CO(NH2)2 C．漂浮多孔载体除了携载催化剂外还能提高反应物的接触面积 D．利用该技术，理论上每产生60kg CO(NH2)2，可以吸收44kgCO2 【答案】B 【解析】A.该技术将空气中的CO₂转化为尿素，减少了空气中的CO₂含量，有利于实现“碳中和”，该项正确 B.二氧化碳中碳、氧元素质量比为：12:32=3:8，尿素中碳、氧元素质量比为：12:16=3:4；氨气中氮、氢元素的质量比为：14:3，尿素中氮、氢元素的质量比为：28:4=7:1（14:2），结合质量守恒定律，化学反应前后元素质量不变，如果只能生成尿素，碳元素质量是守恒的，而氧元素质量和氢元素质量都是减小的，这与质量守恒定律相违背，所以还有另外的含有氢元素和氧元素的物质生成，该项错误； C.漂浮多孔载体除了负载催化剂外，还能增大反应物的接触面积，使反应更充分，该项正确 D.由B选项分析可知，二氧化碳和氨气反应生成尿素和另外的物质，另外的物质只含有碳元素和氢元素，不再含有碳元素，再根据质量守恒定律，化学反应前后元素质量不变，可知尿素中碳元素的质量等于参加反应的二氧化碳中碳元素的质量。60kg尿素中碳元素的质量为：，所以二氧化碳的质量为：，该项正确； 故选B。 6．【新方法·数字化实验】（25-26九年级上·山东聊城·期末）某兴趣小组利用图1装置，对“和溶液是否反应”进行数字化实验再探究。实验1：在盛满的烧瓶中滴加蒸馏水；实验2：在同样盛满的烧瓶中滴加80mLNaOH溶液。实验得到如图2所示曲线。下列说法正确的是 A．由实验1对应的图像是B曲线 B．该实验不能证明与溶液发生了反应 C．A曲线中ab段上升是因为加液体使烧瓶内分子数增多 D．此实验说明，数字化实验可以实现对化学反应的定量研究 【答案】D 【解析】A、虽然二氧化碳能溶于水，但二氧化碳和同体积氢氧化钠溶液反应消耗的二氧化碳更多，因此实验过程中，二氧化碳和氢氧化钠溶液反应导致压强下降更快，实验结束时实验1中烧瓶内的压强比实验2中烧瓶内的压强大，实验1对应的图像是A曲线。故选项A错误； B、通常状况下，1体积的水约能溶解1体积二氧化碳，因此实验1中只有部分二氧化碳溶于水（其中部分二氧化碳和水反应生成碳酸），烧瓶内压强减小，但下降较少。实验2中，氢氧化钠溶液与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，导致烧瓶内压强迅速下降，且下降较多。通过对比实验1和实验2的曲线，可以明显看出氢氧化钠溶液与二氧化碳发生了反应。故选项B错误； C、A曲线表示二氧化碳溶于水的压强变化，A曲线中ab段上升是因为加入蒸馏水，瓶内液体体积增加，而二氧化碳又没有很快溶解达到饱和，导致瓶内压强在开始一段时间内反而增大。该过程中，烧瓶内二氧化碳因为部分溶于水，二氧化碳分子数应该减少，不可能增多。故选项C错误； D、数字化实验通过记录实验过程中的数据变化，能够对化学反应进行定量分析。通过对比实验1和实验2的曲线，可以定量分析二氧化碳与溶液的反应情况，数字化实验支持定量研究。故选项D正确。 故选D。 7．【新工艺·火法炼锌】（23-24九年级下·湖北孝感·期中）明代《天工开物》一书介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐(如图所示)，泥封，“其底铺薪，发火煅红”、“冷定毁罐取出”。下列说法错误的是 A．“火法炼锌”符合低碳发展理念 B．炉甘石粉碎后加入锌罐，目的是增大反应物之间的接触面积 C．“冷定毁罐取出”的目的是防止锌在较高温度下再次被氧化 D．反应区中发生的反应之一：C+2ZnO2Zn+CO2↑，体现了碳的还原性 【答案】A 【解析】A、“火法炼锌”中发生反应为碳酸锌高温煅烧生成氧化锌和二氧化碳，碳和氧化锌在高温下反应生成锌和二氧化碳，生成了二氧化碳，不符合低碳发展理念，符合题意； B、炉甘石粉碎后加入锌罐，可以增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分，不符合题意； C、“冷定毁罐取出”可以防止高温下，锌与氧气反应生成氧化锌，不符合题意； D、反应区中发生了碳和氧化锌在高温下反应生成锌和二氧化碳的反应，该反应的化学方程式为：，在该反应中，碳得到氧，属于还原剂，体现了碳的还原性，不符合题意。 故选A。 8．【新分析·碳还原氧化铜】（25-26九年级上·山东滨州·月考）将一定量的氧化铜粉末和过量的木炭粉末在充满氮气的试管中持续高温加热(如图1)，通过传感器测得装置内CO2体积分数变化如图2，下列说法错误的是 A．酒精灯加网罩可使火焰集中并提高温度 B．t1时刻木炭恰好完全反应 C．t1~t2段装置内CO2体积分数减少的主要原因是C+CO22CO D．气球的作用是平衡内外压强、收集实验中产生的气体及形成密闭装置 【答案】B 【解析】A、该实验的反应条件是高温，酒精灯加网罩，可以集中火焰，提高温度，该选项说法正确，不符合题意； B、木炭和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，由图2可知，二氧化碳从0开始增加，到t1达到最大值（木炭或氧化铜被反应完），然后二氧化碳减少，减少的二氧化碳是与木炭又发生了反应，故t1时刻，是氧化铜完全反应，木炭还有剩余，该选项说法错误，符合题意； C、根据选项B的分析，可知减少的二氧化碳是与木炭发生了反应，化学方程式为：，该选项说法正确，不符合题意； D、木炭和氧化铜反应有气体生成，气球可以防止试管内压强过大；同时还可以收集产生的二氧化碳，形成密闭环境，该选项说法正确，不符合题意。 故选：B。 9．【新探究·过碳酸钠制备】（2024·上海虹口·二模）过碳酸钠(2Na2CO3•3H2O2)是某些洗涤剂的有效成分，它是一种白色固体、易溶于水，受热易分解生成碳酸钠、水和氧气。某种制备过碳酸钠的方法如图所示(反应器中，过氧化氢和碳酸钠在一定条件下反应生成过碳酸钠)。 （1）30%的过氧化氢溶液在常温时就能够分解生成氧气，反应的化学方程式是 。 （2）加入乙醇可以使生成的过碳酸钠在常温条件下从溶液中结晶析出，这说明加入乙醇使过碳酸钠的溶解性变 (选填“强”或“弱”)；操作M是 (填操作名称)。 （3）某小组开展实验，探究温度、加入过氧化氢溶液所用时间对该反应收率的影响。(收率指每投入1mol碳酸钠，实际得到的过碳酸钠固体与理论计算值的比值) ①某温度时，分别将αg、30%的过氧化氢溶液加入盛有等质量碳酸钠的反应器中，测定将过氧化氢溶液全部加入反应器中所用的时间(t)与收率的关系(如图一所示)。该项研究至少进行了 次实验；结合图中数据分析，可以得出的结论是 。向反应器中加入过氧化氢溶液应使用的仪器是 (选填图二中的仪器编号)。 ②如表所示，滴加等量、等浓度过氧化氢溶液所用时间相同的条件下，温度在20-25℃时收率较低，可能的原因是 。 反应器温度(℃) 收率 5-10 85.5% 10-15 85.8% 15-20 88.4% 20-25 83.0% 【答案】（1） （2） 弱 过滤 （3） 五/5 相同条件下，随着加入过氧化氢溶液所用时间的增加，收率先增大后减小 c 温度较高，过氧化氢分解生成水和氧气 【解析】（1）30%的过氧化氢溶液在常温时就能够分解生成氧气，同时生成水，该反应的化学方程式为：； （2）加入乙醇可以使生成的过碳酸钠在常温条件下从溶液中结晶析出，这说明加入乙醇使过碳酸钠的溶解性变弱； 操作M实现了固液分离，名称是过滤； （3）①由图可知，该项研究至少进行了五次实验； 由图可知，相同条件下，随着加入过氧化氢溶液所用时间的增加，收率先增大后减小； 向反应器中加入过氧化氢溶液应使用的仪器是分液漏斗，可以通过分液漏斗控制加入过氧化氢溶液的滴加速率，从而控制加入时间，故填：c； ②如表所示，滴加等量、等浓度过氧化氢溶液所用时间相同的条件下，温度在20-25℃时收率较低，可能的原因是：温度较高，过氧化氢分解生成水和氧气。 10．【新推断·物质转化】（25-26九年级上·河南南阳·期末）X、Y、Z是中学化学常见的物质，三种物质均含有同一种元素，它们之间有如下图所示的转化关系(“→”表示反应一步实现，部分物质和反应条件已略去)。 （1）若X、Y的组成元素完全相同；Z为气体单质，能供给呼吸，也能使带火星的木条复燃。从微观角度解释X、Y性质有差异的原因是 。 （2）若X为固体单质；Y可以用于灭火；Z是易与血液中血红蛋白结合的有毒气体。X的化学式为 ；Y转化为Z的化学方程式为 。 【答案】（1）分子构成不同 （2） C CO2+C2CO 【解析】（1）已知Z为气体单质，能供给呼吸且能使带火星的木条复燃，则Z是氧气（O2）。因为X、Y组成元素完全相同且都能转化为氧气，且X能转化为Y，所以X是过氧化氢（H2O2），Y是水（H2O）。由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子，水由水分子构成，过氧化氢由过氧化氢分子构成，二者的分子构成不同，所以X、Y性质有差异。 （2）因为Y可以用于灭火，所以Y是二氧化碳（CO2）；又因为Z是易与血液中血红蛋白结合的有毒气体，所以Z是一氧化碳（CO）。由于X、Y、Z三种物质均含有同一种元素且X为固体单质，所以X是碳，其化学式为C。Y转化为Z，即二氧化碳和碳在高温条件下反应生成一氧化碳，该反应的化学方程式为CO2+C2CO。 1．【新设计·二氧化碳与水反应证明】（25-26八年级上·上海闵行·期末）利用如图装置探究二氧化碳的性质： （1）通入干燥的二氧化碳后②处观察到湿润的紫色石蕊试纸变红，若要证明二氧化碳能与水反应，还应在①处放___________。 A．水 B．干燥的紫色石蕊试纸 C．碳酸溶液 D．澄清石灰水 （2）烧杯中的导管应伸到 (选填“1”或“2”)处，观察到蜡烛自下而上依次熄灭，说明具有的性质是 。(不定项) A．密度比空气大            B．能溶于水                C．不能燃烧                D．不支持燃烧 【答案】（1）B （2） 1 ACD 【解析】（1）通入干燥的二氧化碳后②处观察到湿润的紫色石蕊试纸变红，若要证明二氧化碳能与水反应，还应在①处放干燥的紫色石蕊纸花，用于证明二氧化碳不能使石蕊变红色，而是二氧化碳与水反应的生成物使之变红色；故选B； （2）烧杯中的导管应伸到1处，观察到蜡烛自下而上依次熄灭，说明CO2具有的性质是二氧化碳不燃烧、也不支持燃烧，密度比空气大，故选ACD。 2．【新探究·过氧化氢去除污染物】（2026·上海徐汇·一模）探究过氧化氢去除某污染物的影响因素。取等量的废水，加入等体积一定质量分数的过氧化氢溶液和硫酸铁，按下表进行分组实验，获得不同条件下某污染物的去除率数据，见下表。某污染物的去除率 实验 组别 过氧化氢的质量分数（%） 加入硫酸铁的质量（g） 温度（℃） 某污染物的去除率（%） ① 0.001 X 25 32.5 ② 0.020 1.42 25 65.2 ③ 0.020 3.58 10 45.2 ④ 0.020 3.58 30 85.0 ⑤ 0.020 7.10 25 86.0 （1）表格中 ，则能说明过氧化氢的浓度对该污染物的去除率有影响。 （2）对比实验 （填编号），可说明升温有利于废水中该污染物的去除。 （3）对比实验②、⑤，可得出的结论为 。 【答案】（1）1.42/7.10 （2）③、④ （3）在其他条件相同时，增加硫酸铁的质量有利于废水中该污染物的除去 【解析】（1）要说明过氧化氢的浓度对该污染物的除去率有影响，需要控制其他条件相同，只改变过氧化氢的浓度。 实验①和②中，温度都为25℃，加入硫酸铁的质量在实验②中为1.42g，那么在实验①中X的值也应为1.42，这样才能保证除过氧化氢浓度外其他条件一致，从而探究过氧化氢浓度对污染物除去率的影响。实验①和⑤中，温度都为25℃，加入硫酸铁的质量在实验⑤中为7.10g，那么在实验①中X的值也可为7.10，这样也能保证除过氧化氢浓度外其他条件一致，从而探究过氧化氢浓度对污染物除去率的影响。故表格中X=1.42或7.10。 （2）要探究升温对除去污染物的影响，需控制过氧化氢质量分数和加入硫酸铁的质量相同，改变温度。实验③和④中，过氧化氢质量分数都为0.020%，加入硫酸铁的质量都为3.58g，温度分别为10℃和30℃，且30℃时某污染物的除去率85.0%大于10℃时的45.2%，所以对比实验③④，可说明升温有利于废水中该污染物的除去。 （3）实验②和⑤中，过氧化氢质量分数都为0.020%，温度都为25℃，加入硫酸铁的质量不同，分别为1.42g和7.10g，某污染物的除去率不同，分别为65.2%和86.0%。 由此可得出的结论为：在其他条件相同时，增加硫酸铁的质量有利于废水中该污染物的除去。 3．【新模拟·二氧化碳吸收原理】（25-26八年级上·上海普陀·期末）实验室模拟吸收二氧化碳的原理。 【设计实验】（1） 实验步骤 实验现象 实验结论 Ⅰ．如图所示：向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入约三分之一体积的蒸馏水，立即旋紧瓶盖后，振荡。 软塑料瓶变瘪。 二氧化碳的物理性质是 。 Ⅱ．继续向试管中滴加紫色石蕊溶液，振荡。 二氧化碳能与水反应。 【反思评价】 （2）二氧化碳与水发生化学反应生成的物质是 。 （3）有同学认为步骤Ⅱ不足以证明二氧化碳与水发生了化学反应，设计了如图实验进一步验证，并证明二氧化碳的部分性质，该实验的现象为 、下面的火柴先熄灭，证明二氧化碳能和水反应，同时证明二氧化碳 的性质。 【答案】（1） 二氧化碳溶于水 溶液变为红色 （2）碳酸 （3） 干燥的紫色石蕊小花不变红，湿润的紫色石蕊小花变红 不燃烧也不支持燃烧，密度大于空气 【解析】（1）从软塑料瓶变瘪的现象得知。二氧化碳的物理性质是二氧化碳溶于水； 实验结论：二氧化碳能与水反应；二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊溶液变红，因此试管中的现象为溶液变为红色； （2）二氧化碳与水反应生成碳酸； （3）步骤Ⅱ不足以证明二氧化碳与水发生了化学反应，如图实验现象是：干燥的紫色石蕊小花不变红，湿润的紫色石蕊小花变红，证明二氧化碳能和水反应； 火柴熄灭，证明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，下面的火柴先熄灭，证明二氧化碳的密度大于空气。 4．【新综合·二氧化碳性质验证】（25-26九年级上·上海虹口·期末）某化学兴趣小组利用如图所示装置对二氧化碳的性质进行验证： （1）仪器a的名称为 。 （2）B装置相比A装置，优点是 ；B装置中所发生的化学方程式是 。 （3）用F装置收集二氧化碳，验满的方法为： 。 （4）若用图G装置收集二氧化碳，气体应从 (填a或b)通入；当打开K，反应一段时间后：D处发生的反应的化学方程式为 ；E烧杯中的现象是 ，说明二氧化碳具有的物理性质是 。 （5）空气中的二氧化碳过多容易引发的环境问题是 。 （6）为控制空气中CO2的含量，以下建议可行的是___________(填序号，多选)。 A．推广充电汽车，逐步减少燃油汽车 B．开展植树造林，提高城市绿地面积 C．大力发展公共交通，提倡绿色出行 【答案】（1）铁架台 （2） 能控制反应的发生与停止 （3）将燃着的小木条放在瓶口，若熄灭，则集满 （4） a 蜡烛由下至上依次熄灭 密度比空气大 （5）二氧化碳是产生温室效应的主要气体，空气中的二氧化碳过多容易引发温室效应增强，全球气候变暖 （6）ABC 【解析】（1）仪器 a 的名称为铁架台。 （2）B 装置相比 A 装置的优点是：可以控制反应的发生与停止（通过关闭或打开弹簧夹 K，使固液分离或接触，从而控制反应）。B 装置中碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应化学方程式为：。 （3）用 F 装置收集二氧化碳，验满的方法为：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已收集满。 （4）① 二氧化碳密度比空气大，用 G 装置收集时应从a端通入（空气从 b 端排出）。D处澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为：。E 烧杯中的现象是：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭。这说明二氧化碳具有的物理性质是：密度比空气大。 （5）空气中的二氧化碳过多容易引发的环境问题是温室效应加剧，全球气候变暖。 （6）可行的建议是：推广充电汽车、植树造林、发展公共交通，均可减少或吸收二氧化碳，控制其含量。故选ABC。 5．【新实验·碳还原氧化铜】（2025·浦东·期末）学习小组的同学开展“碳单质还原氧化铜”的探究活动。 资料：①常温下，铜不与稀硫酸发生反应。 ②Cu2O能与稀硫酸发生反应：。 ③碳与氧化铜反应得到的固体中可能含有少量的红色氧化亚铜（Cu2O）固体。 【活动一】探究反应物“碳”的选择 同学们利用刚烘干的活性炭粉末、木炭粉末分别与氧化铜粉末进行反应，实验装置如图1所示(玻璃丝可使固体粉末铺匀)，同时利用传感器检测CO的含量，相关实验数据如图2、图3所示(表示有毒气体浓度，数值越大，有毒气体浓度越高)。 （1）碳还原氧化铜的原理为 （用化学方程式表示）。 （2）图1中金属网罩的作用是 。气球除可以收集尾气，还可以 。 （3）图1中使用球形干燥管的目的是 （任答一点）。 （4）对比图2、图3，该实验更应选择活性炭的理由为 。 【活动二】探究反应物质量对实验的影响 同学们利用活动一最终选择的反应物，按图1装置进行实验，针对不同反应物质量比出现的实验现象记录如下表： 碳与氧化铜的质量比 1:6.7 1:10.6 1:13.3 实验现象 红热，产生大量气泡，澄清石灰水变浑浊 红热，产生大量气泡，澄清石灰水变浑浊 偶尔红热，有气泡，澄清石灰水变浑浊 实验结果 有较多黑色粉末 亮红色金属光泽 暗红色粉末 （5）分析上述实验结果，可得出该反应中碳与氧化铜的最佳质量比为 。 （6）理论上碳与氧化铜充分反应的质量比约为1：13.3，但实验中碳的用量比理论上要略多，分析可能的原因是 （任答一点）。 【活动三】探究碳与氧化铜反应后的固体成分 （7）将图1实验中的试管冷却后，观察到内部的黑色固体全部变为红色。若红色固体是Cu和Cu2O的混合物，取3.6 g红色固体于试管中，滴加足量稀硫酸，充分反应，可以观察到 ，再将试管中的物质过滤，将滤渣洗涤、干燥、称量，称得滤渣的质量为m g，试分析m的范围是 。 【拓展延伸】 （8）进一步查阅资料得知：Cu2O产生量与加热时间的关系如图4所示，为确保碳还原氧化铜所得固体产物尽可能不含Cu2O，可采取的措施是 。 【答案】（1） （2） 集中火焰，提高温度 平衡装置内外气压 （3）防止液体倒吸入热的试管内，导致试管炸裂 （4）活性炭与氧化铜反应过程中产生一氧化碳较少 （5）1:10.6 （6）生成的二氧化碳在高温条件下会与碳反应 （7） 红色固体部分溶解，溶液变蓝 1.6＜m＜3.6 （8） 加热足够长的时间 【解析】（1）碳和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为，故填：； （2）图1中金属网罩的作用是集中火焰，提高温度；一氧化碳有毒，逸散到空气中会造成空气污染，且反应有气体生成，可能因气压过大导致橡胶塞弹出，气球的作用是收集尾气、平衡装置内外气压等，故填：集中火焰，提高温度；平衡装置内外气压； （3）根据实验目的分析，使用球形干燥管的目的是防止液体倒吸入热的试管内，导致试管炸裂，也可以使二氧化碳与澄清石灰水充分接触，反应现象更明显等，故填：防止液体倒吸入热的试管内，导致试管炸裂； （4）对比图2、图3，使用活性炭进行实验时，产生一氧化碳量少，因此，应选择的反应物为活性炭，故填：活性炭与氧化铜反应过程中产生一氧化碳较少； （5）分析表格内容，实验结果为“亮红色金属光泽”为最佳结果，此时碳与氧化铜的最佳质量比为1:10.6，故填：1:10.6； （6）碳会与空气中的氧气反应或生成的二氧化碳在高温条件下也会与碳反应，均会导致实际实验中碳的用量偏大，故填：生成的二氧化碳在高温条件下会与碳反应； （7）由结论可知，红色固体是铜和氧化亚铜的混合物，根据资料可知，氧化亚铜能与稀硫酸反应生成硫酸铜、水和铜，铜和稀硫酸不反应，取3.6g红色固体于试管中，滴加足量稀硫酸，充分反应，观察到的现象为红色固体部分溶解，溶液变蓝；采用极值法分析，假设红色固体全部是铜，则所得滤渣为铜，即m=3.6，假设红色固体全部是氧化亚铜，假设3.6g氧化亚铜完全反应生成铜的质量为x，，，解得，故填：红色固体部分溶解，溶液变蓝；1.6＜m＜3.6； （8）由图像可知，加热时间足够长时，产生量较小，故填：加热足够长的时间。 6．【新应用·碳及其氧化物】（25-26九年级上·河南平顶山·期末）碳及其氧化物在生产、生活和科学技术领域有着广泛的应用，与碳有关的研究在不断的发展。 Ⅰ.碳单质的多样性 （1）金刚石是天然存在最硬的物质；石墨很软，有滑腻感。它们物理性质存在着明显差异的原因是 。 （2）我国古代书法家、画家用墨书写或绘制的字画，能够保存至今不变色的原因是 。 Ⅱ.探究碳捕捉 （3）化学兴趣小组利用图示装置进行CO还原CuO的实验。 ①硬质玻璃管内观察到的实验现象是 ，发生反应的化学方程式为 。 ②根据CO2的性质，选择检验并“捕捉”CO2的试剂a为 ，反应的化学方程式为 。 ③处理尾气可采取的一种措施是 。 Ⅲ.计算碳转化 （4）我国科学家利用二氧化碳直接合成乙醇的研究有了很大进展，转化的化学方程式为。若用此法处理并使其完全反应，请计算生成乙醇的质量。 【答案】（1）碳原子的排列方式不同 （2）常温下碳的化学性质不活泼 （3） 固体由黑色变为红色 澄清石灰水 装置尾部放一个燃着的酒精灯（或用气囊收集尾气） （4）解：设生成乙醇的质量为x  。                                           答：生成乙醇的质量为46 kg。 【解析】（1）金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但它们的原子排列方式不同。金刚石中碳原子排列成正四面体结构，非常坚固，所以硬度大；石墨中碳原子呈层状排列，层与层之间作用力较弱，所以很软且有滑腻感。因此，它们物理性质存在明显差异的原因是碳原子的排列方式不同。 （2）墨的主要成分是碳，常温下碳的化学性质稳定，不易与其他物质发生化学反应。所以我国古代书法家、画家用墨书写或绘制的字画能够保存至今不变色的原因是 常温下碳的化学性质稳定（或不活泼）。 （3）①一氧化碳（CO）具有还原性，能与氧化铜（CuO）在加热条件下反应生成铜（Cu）和二氧化碳（CO2​）。氧化铜是黑色粉末，铜是红色固体，所以硬质玻璃管内观察到的实验现象是黑色粉末逐渐变红，发生反应的化学方程式为 。 ②二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，通常用澄清石灰水检验二氧化碳，其主要成分氢氧化钙[Ca(OH)2​]能与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，所以选择检验并 “捕捉”CO2​的试剂a为澄清石灰水，反应的化学方程式为 CO2​+Ca(OH)2​=CaCO3​↓+H2​O 。 ③一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染空气，因为一氧化碳具有可燃性，所以处理尾气可采取的一种措施是 装置尾部放一个燃着的酒精灯（或用气囊收集尾气）。 （4）见答案。 考点三 水和氢气 考法01 水的电解实验与组成探究——新角度·基础事实与性质比较 1．（2022·上海·中考真题）关于电解水实验中生成的氢气和氧气，说法正确的是 A．都是无色气体 B．体积比为8：1 C．物质的量之比为1：1 D．密度均大于空气 【答案】A 【解析】A、氢气和氧气都是无色气体，故A说法正确； B、氢气和氧气体积比是2：1，故B说法不正确； C、氢气和氧气物质的量之比是2：1，故C说法不正确； D、氢气密度比空气小，氧气密度比空气大，故D说法不正确。 故选：A。 考法02 水的净化与自来水生产——新辨析·净水工艺功能识别 2．（2021·上海·中考真题）自来水生产中，能起到杀菌消毒作用的过程是 A．加入明矾 B．沉淀过滤 C．通入氯气 D．加入活性炭 【答案】C 【解析】A、明矾在净水的时候常作为絮凝剂来吸附一些杂质，起不到消毒的作用，不符合题意； B、过滤可以除去水中不溶性杂质，起不到消毒的作用，不符合题意； C、氯气能够和水反应生成次氯酸，次氯酸可以杀菌消毒，符合题意； D、活性炭可以吸附水中色素和异味，起不到消毒的作用，不符合题意。 故选C。 考法03 水资源的保护与合理利用——新探究·元素组成与定量推算 3．（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___________g氢气。 （4）经大量实验最终确认了水的化学式是H2O。某课题组通过实验将水分解成了一种化合物Y和H2，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） 淡蓝 H （2） 21% 化合反应 氧气 （3）4 （4）消耗水的质量，生成H,的质量、Y的质量(答2点，合理即可) 【解析】（1）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，符号为:H； （2）①空气中氧气的体积分数约为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，要证明“水的元素组成”，应使氢气在氧气中燃烧； （3）氧气的相对分子质量为32，电解水生成氢气和氧气，水中氢氧元素的质量比为1:8，故产生氢气和氧气的物质的量比为1:8，故产生氢气为4g； （4）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) 考法04 氢气的性质与制备——新融合·科技应用与物质转化 4．（2023·上海·中考真题）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H2在一定条件下反应生成MgH2（氢化镁）固体：放氢时，MgH2受热分解放出H2。已知1m镁基材料储存的H2在常温常压下体积可达1345m3，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】（1）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。 （2）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↑。 （3）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。 知识点一 水的电解实验 1. 合成水——氢气燃烧实验 实验原理：通过氢气与氧气反应生成水，从“合成”角度证明水的组成。 文字表达式：氢气 + 氧气 水 实验现象：纯净的氢气在空气或氧气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色，用干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁出现水雾。 实验结论：氢气与氧气反应可以生成水，说明水至少由氢、氧两种元素组成。 2. 分解水——水的电解实验 实验原理：通过电能将水分解，从“分解”角度证明水的组成。 文字表达式：水 氢气 + 氧气 实验装置与现象： 接通直流电源后，两电极上均有气泡产生。 一段时间后，连接电源负极的玻璃管中气体体积多，连接正极的玻璃管中气体体积少，体积比约为 2:1。 检验气体： 体积多的气体（负极）：用燃着的木条检验，气体能燃烧，发出淡蓝色火焰，是氢气（H₂）。 体积少的气体（正极）：用带火星的木条检验，木条复燃，是氧气（O₂）。 实验结论：水在通电条件下可以分解生成氢气和氧气，直接证明水是由氢元素和氧元素组成的。 3. 研究物质组成的基本方法 核心思路：化学上常通过“分”（分解反应）和“合”（化合反应）两种途径来探究物质的元素组成。 具体应用： “合”：氢气 + 氧气 水（化合反应），证明水由氢、氧元素组成。 “分”：水 氢气 + 氧气（分解反应），证明水由氢、氧元素组成。 历史意义：18世纪末，化学家通过水的合成与分解实验，最终确认水不是一种基本元素，而是由氢和氧组成的化合物。 4. 水的微观构成 宏观构成：水由氢元素和氧元素组成。 微观构成：水由大量的水分子聚集而成。每个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，化学式为 H₂O。 5. 化学变化的微观过程分析 水的电解（分解反应）： 微观过程：水分子 氢分子和氧分子→ 大量氢分子聚集成氢气，大量氧分子聚集成氧气。 微观图示理解： 氢气的燃烧（化合反应）： 微观过程：氢分子和氧分子 氢原子和氧原子 → 每2个氢原子和1个氧原子结合成1个水分子 → 大量水分子聚集成水。 微观图示理解： 6. 化学变化的微观实质 本质：在化学变化中，反应物的分子首先分裂成原子，然后这些原子重新组合，形成新物质的分子。 不变与变： 不变：原子的种类、数目、质量均不变（这是质量守恒定律的微观基础）。 变：分子的种类一定改变，物质的化学性质也随之改变。 知识点二 水的净化 1. 净化方法与原理 净化方法 作用原理与目的 常用试剂或材料 变化类型 在自来水生产中的顺序（典型） 絮凝（沉降） 利用明矾、氯化铁等净水剂溶于水后生成的胶状物，吸附水中微小悬浮物，使其凝聚成较大颗粒而沉降。 明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]、氯化铁(FeCl₃) 化学变化（生成胶体） 第一步或第二步 过滤 使水通过滤纸、滤网或多孔材料（如石英砂），分离水中的不溶性固体杂质。 滤纸、石英砂、小卵石 物理变化 在沉降之后 吸附 利用活性炭等多孔物质的吸附作用，去除水中的异味、色素、余氯及部分可溶性有机物和重金属离子。 活性炭（炭罐） 物理变化 在过滤之后，消毒之前 消毒 杀灭水中的病原微生物（细菌、病毒），防止疾病传播。 氯气(Cl₂)、二氧化氯(ClO₂)、紫外线、臭氧 化学变化（化学消毒剂） 最后一步 蒸馏 利用混合物中各成分沸点不同，加热使水汽化，再冷凝得到纯净的蒸馏水。可去除所有可溶性和不溶性杂质。 蒸馏烧瓶、冷凝管、接收器 物理变化 实验室制取纯水，非自来水厂常规步骤 2. 硬水与软水 硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水。 软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。 硬水的危害：用硬水洗涤衣物会浪费肥皂且衣物变硬；烧水时易形成水垢，浪费燃料，堵塞管道；长期饮用可能影响健康。 硬水软化方法： 生活中：煮沸（可降低部分硬度，属物理变化，生成水垢沉淀）。 实验室/工业上：蒸馏（可得到纯水，完全软化，属物理变化）。 3. 自来水生产流程（简图与解析） 取水 → 加絮凝剂沉降 → 过滤 → 活性炭吸附 → 消毒（加氯等） → 配水 （注意：吸附通常在过滤之后，以保护活性炭并提高吸附效率。） 知识点三 水资源的保护 1. 水循环的过程与环节 定义：水在太阳辐射和地球引力作用下，通过蒸发、水汽输送、降水和径流等环节，以气体、液体、固体的形式在陆地、海洋以及大气间不断循环的过程。 实质：水的物理状态（三态）在自然界中持续转化，但总质量保持恒定，是一种全球性的物质循环和能量流动。 2. 水的自然净化 定义：水在循环过程中，通过物理作用（如沉淀、稀释、挥发）、化学作用（如氧化、分解）和生物作用（主要是微生物对污染物的降解），不断去除污浊和杂质，保持自身洁净的能力。 核心作用者：水体中的溶解氧和微生物。溶解氧是水质净化的关键，也是衡量水质的重要指标，因为它支持好氧微生物分解有机物。 自净能力的有限性：水体具有一定的自净能力，但若污染物数量超过其自净能力，就会造成水体污染。 3. 我国水资源现状与问题 总量与人均：总量居世界第6位，但人均占有量不足世界人均的1/4，是严重缺水的国家。 空间分布：南多北少，东多西少，与人口、耕地、经济布局不匹配（南方水多地少，北方地多水少）。 时间分布：夏秋多，冬春少，年际变化大。 4. 解决淡水危机的途径——海水淡化 必要性：缓解水资源短缺的重要途径。 原理：利用热能（如太阳能）使海水蒸发，再将水蒸气冷凝得到淡水。 实例：早期太阳能蒸馏器，现代膜蒸馏(MD)技术（利用太阳能驱动水蒸气通过特定薄膜实现脱盐）。 变化类型：物理变化（利用沸点差异分离）。 5. 污水处理与再利用 意义：变废为宝，缓解供需矛盾，保障水生态安全，是可持续发展的重要体现。 污水处理三级流程： 一级处理（机械处理）：通过格栅、沉淀、气浮等，去除石块、砂石、油脂等大颗粒污染物。 二级处理（生物处理）：利用微生物的代谢作用，将污水中的有机物降解和转化为污泥。 三级处理（深度处理）：进一步去除难降解有机物、氮、磷等，并通过加氯、紫外线或臭氧进行深度消毒，以达到更高排放或回用标准。 6. 合理利用与保护水资源 农业：改大水漫灌为滴灌、喷灌。 工业：提高水的重复利用率，处理达标后排放。 生活：一水多用，使用节水器具。 社会：加强立法，防治水污染，提高水价。 知识点四 氢气的性质与制备 1. 氢气的物理性质 （1）主要性质： 颜色与气味： 无色、无味、无毒，在常温常压下为气态。 密度： 标准状况下密度约为0.089g/L，约为同体积空气的1/14，是密度最小的气体，这是氢气区别于其他气体的显著特征-。 溶解性： 极难溶于水，20℃时每100mL水仅溶解约0.018mL氢气-。 （3）三态变化： 在-252.8℃时变成无色液体，-259.2℃时变成雪花状固体。 （4）判断方法： 用氢气流吹肥皂泡，若肥皂泡上升，说明氢气密度比空气小。 2. 氢气的化学性质 氢气在常温下化学性质稳定，但在点燃或加热等条件下，能够与许多物质发生化学反应，主要表现可燃性和还原性。 （1）可燃性：纯净的氢气在空气（或氧气）中能够安静燃烧，与氧气反应生成水，并放出大量热。 化学方程式： 2H₂ + O₂2H₂O。 实验现象： 纯净的氢气在空气里安静地燃烧，发出淡蓝色火焰，放出大量热，在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯内壁出现水珠。 产物验证： 氢气燃烧的唯一生成物是水，证明水是由氢元素和氧元素组成的。 （2）爆炸极限与验纯：空气中混入氢气的体积分数达到4.0%~74.2%时，遇明火会立即发生爆炸，这个范围称为氢气的爆炸极限。 验纯方法（口诀“一收二捂三点火”）： 收集一小试管氢气，用拇指堵住试管口，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火。若发出尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯；若听到轻微的“噗”声，则表明氢气较纯。 注意事项： 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，点燃前都必须检验纯度。 （3）还原性：氢气在加热条件下能夺取某些金属氧化物中的氧，使金属被还原出来，本身被氧化生成水。 典型反应——氢气还原氧化铜： 化学方程式：H₂ + CuO Cu + H₂O 实验现象：黑色氧化铜粉末逐渐变成光亮的红色固体（铜），试管壁上有无色水珠产生。 实验口诀与关键操作（“早出晚归，迟到早退”）： 实验前先通氢气后加热： 通入氢气排尽装置内的空气，防止氢气与空气混合受热发生爆炸。 实验结束先停止加热后停止通氢气： 防止刚生成的灼热铜在空气中被重新氧化成氧化铜。 3. 氢气的实验室制法 在实验室中，利用活泼金属与稀酸（通常是锌粒和稀硫酸）在常温下发生置换反应来制取氢气。 （1）反应原理（核心反应）： 锌与稀硫酸（最常用）： Zn + H₂SO₄ ═ ZnSO₄ + H₂↑ 锌与稀盐酸（可替代）： Zn + 2HCl ═ ZnCl₂ + H₂↑ 反应类型： 置换反应。 为何选用锌粒和稀硫酸： 镁反应速度过快（不易控制），铁反应速度过慢（效率低），而锌与稀硫酸反应速率适中，便于收集气体，且制得的氢气较纯净。 不可用浓硫酸： 浓硫酸具有强氧化性，与锌反应不生成氢气。 不可用排在氢后面的金属（如铜）： 不反应，不产生氢气。 （2）发生装置： 简易装置： 试管、单孔橡皮塞（带导管），适用于制取少量氢气。 启普发生器： 一种可控制反应发生与停止的气体发生装置，适用于制取较多氢气，由球形漏斗、容器和导气管三部分组成。 注意事项： 长颈漏斗下端必须插入液面以下形成“液封”，防止产生的氢气从漏斗口逸出。 （3）收集方法： 排水集气法： 利用氢气极难溶于水的性质，可收集到较纯净的氢气。 向下排空气法： 利用氢气密度比空气小的性质，将导管伸入集气瓶底部，收集后盖上玻璃片倒扣在实验桌上。 （4）实验步骤： ①检验装置气密性→②装锌粒（试管横放，放入锌粒后慢慢竖起）→③将试管固定在铁架台上→④加入稀硫酸→⑤验纯→⑥收集气体。 4. 氢气的工业制法 工业上需要大量制取氢气，通常以水、天然气或水煤气等为原料进行大规模制备，与实验室制法在原理和装置上有显著差异。 主要方法对比： 制取方法 反应原理（化学方程式） 优点 缺点 电解水 2H₂O 2H₂↑ + O₂↑ 氢气纯度高 耗能大、成本高 水煤气法 C + H₂O(g) CO + H₂ 成本低 产物含CO需提纯，设备多 天然气重整 CH₄ + H₂O CO + 3H₂ 原料丰富 氢气纯度低 电解食盐水副产 2NaCl + 2H₂O 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑ 氯碱工业副产品，成本低 产量有限，纯度低 理想模式： 利用太阳能和高效催化剂分解水制氢，不耗电、不耗热能、环保，但高效催化剂尚未研发成功，尚未实现实际应用。 5. 氢气的用途 氢气的独特性质使其在多个领域具有重要用途，包括作为高能燃料、还原剂、化工原料以及填充气体等。 （1）填充气球（利用密度最小）： 利用氢气密度最小的性质充灌气球和探空气球，使其升空。 （2）高能洁净燃料（利用可燃性）： 氢气燃烧热值高（燃烧相同质量的氢气和汽油，前者放出的热量约为后者的3倍），燃烧产物只有水、不污染环境，是理想的洁净高能燃料，可用作航天火箭的推进剂。 （3）冶炼金属（利用还原性）： 利用氢气的还原性，在冶金工业中用作还原剂，还原金属氧化物得到纯金属（如钨、钼的精炼）。 （4）化工原料： 氢气是合成氨（NH₃）、制备盐酸（HCl）等重要化工产品的重要原料。 1．【新辨析·氢气性质正误判断】（2025·上海崇明·二模）有关氢气的说法，错误的是 A．密度比空气小 B．点燃前需检验纯度 C．有毒 D．燃烧时产生淡蓝色火焰 【答案】C 【解析】A、氢气是密度最小的气体，其密度比空气小，该说法正确，不符合题意； B、氢气具有可燃性，当氢气与空气（或氧气）混合达到一定比例时，遇明火可能会发生爆炸。所以点燃氢气前需检验纯度，该说法正确，不符合题意； C、氢气是一种无毒的气体，不会对人体造成毒害，该说法错误，符合题意； D、氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰，该说法正确，不符合题意。 故选C。 2．【新辨析·净水环节功能识别】（2025·上海闵行·二模）自来水生产中起杀菌消毒作用的是 A．液氯 B．氯化钠 C．活性炭 D．明矾 【答案】A 【解析】A、氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性，能杀灭微生物，有杀菌消毒作用，符合题意； B、净水过程用不到氯化钠，不符合题意； C、活性炭具有吸附作用，可以吸附水中的色素和异味，没有杀菌消毒作用，不符合题意； D、明矾溶于水生成的胶状物，对悬浮于水中的不溶物有吸附作用，能使不溶物沉降，没有杀菌消毒作用，不符合题意； 故选A。 3．【新探究·电解水速率影响因素】（24-25九年级上·上海崇明·期末）为探究不同电压对电解水速率的影响，用如图装置进行多次实验，并记录不同电压下生成20mL 氢气所需时间。有关分析正确的是 A．a管与电源正极相连 B．b管中气体能使带火星的木条复燃 C．a管与b管中气体的质量比为2：1 D．该实验中，电压越高电解水的速率越快 【答案】BD 【解析】A、水通电分解，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，a管产生的气体体积较大，该气体是氢气，与电源负极相连，错误； B、水通电分解，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，b管中产生气体体积较小，该气体的是氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，正确； C、水通电分解，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，a管（氢气）与b管（氧气）中气体体积比为2：1，不是质量比，错误； D、根据图示可知，收集相同体积的氢气时，电压越高，所需时间越短，则相同条件下电压越大电解水的速率越快，正确。 故选BD。 4．【新绘图·电解水产物体积关系】（2026·上海徐汇·一模）电解水生成氢气和氧气，在下图中画出与电源负极连接的电极上生成气体体积和反应时间的关系。 【答案】 【解析】在电解水的实验中，在两电极上都有气体产生，与电源正极连接的电极产生的是氧气，与电源负极连接的电极产生的是氢气，生成氧气与氢气的体积比为1:2，图中产生氧气的体积为2L，则生成氢气的体积为4L，图示为：。 5．【新辨析·净水工艺流程功能】（2025·上海·一模）水是最重要的物质之一、 以下是自来水厂净化水的主要步骤。明矾的作用是___________，通过过滤池的目的是___________，活性炭的作用是___________，消毒剂是___________。 【答案】 吸附悬浮物/使小颗粒杂质加速沉降 除去难溶性固体 吸附色素和异味 氯气（合理即可） 【解析】明矾溶于水形成的胶状物能吸附水中悬浮杂质，使杂质沉降，所以作用是吸附悬浮杂质，加速沉降； 过滤能将不溶性固体与液体分离，通过过滤池可除去水中的难溶性杂质； 活性炭具有疏松多孔的结构，有很强的吸附性，在吸附池中可吸附水中的色素和异味； 消毒剂的作用是杀灭水中的细菌和病毒，常见的消毒剂有氯气、二氧化氯等。 6．【新探究·水的组成与定量分析】（2025·上海·一模）水是地球上最常见的物质之一。 （1）在干燥的烧杯中进行如图所示实验，观察到______。 （2）电解水的实验中产生了氢气和氧气的体积比为______。可以计算每电解产生4g氢气，生成______g氧气。 （3）将足量水蒸气通入灼热的铁中，最终铁全部转化为一种含铁的氧化物M，并生成H2。设计实验确认M的化学式，需获取的实验数据及计算所需数据有______。 【答案】（1）烧杯内壁有水雾产生 （2） 2：1 32 （3）铁粉反应前的质量、M的质量，并计算铁元素和氧元素的质量比 【解析】（1）氢气燃烧生成水，在火焰上倒扣一个干燥的烧杯，观察到烧杯内壁有水雾产生； （2）①电解水的实验中，正极产生氧气，负极产生氢气，产生的氢气和氧气的体积比为2：1； ②氢气的摩尔质量为2g/mol，所以每产生4g氢气，即2mol氢气。 设生成氧气的物质的量为x， X=32g； （3）确定M的化学式需要：1、称量反应前铁粉的质量，通过质量守恒定律计算出生成的M中铁元素的质量；2、将生成的M进行烘干、称重，得到M的质量；3、计算铁元素和氧元素的质量比；4、根据铁元素和氧元素的质量比，利用元素质量比的计算方法，推算出M中铁原子和氧原子的个数比，从而确定M的化学式；综上所述，为了确认M的化学式，我们需要获取铁粉反应前的质量、M的质量，并计算铁元素和氧元素的质量比。 7．【新综合·水相关实验与计算】（2024·上海·模拟预测）水是一切生命体生存所必需的物质。 （1）在1800年，某科学家利用“伏打电池”在常温下对水进行通电分解，当正极产生了10mL的_____，负极产生的气体约为_____mL，再次确认了水的组成。 （2）《茶疏》中对泡茶过程有如下记载：“治壶、投茶、出浴、淋壶、烫杯、酾茶、品茶”，以上过程涉及的操作有溶解、过滤等。在实验室进行过滤操作时玻璃棒的作用是_____。过滤_____(填“能”或“不能”)将硬水软化。 （3）二氧化氯(ClO2)是一种消毒剂，能对饮用水消毒，可以有效杀灭病毒。将Cl2通入NaClO2溶液中可制得ClO2和一种生活中常见的盐，反应的化学方程式为，其中X的化学式为_____。 （4）航天员呼吸所需的O2来自水的电解，其反应的化学方程式是_____。 （5）理论上，通过测量外星球矿样中氢元素的质量，可换算出矿样中水的质量。若1.0g某矿样含氢的质量为8.0×10-5g，则含水的质量m(H2O)=_____g 【答案】（1） 氧气/O2 20 （2） 引流 不能 （3）NaCl （4） （5）7.2×10-4 【解析】（1）电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，氢气和氧气的体积比约为2:1，则正极产生了10mL的氧气(或O2)，负极产生的气体约为20mL，故填：氧气或者O2；20； （2）在实验室进行过滤操作时玻璃棒的作用是引流，防止液体溅出；过滤只除去水中不溶性的固体，不能除去水中可溶性的钙镁化合物，不能将硬水软化，故填：引流；不能； （3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和个数不变，反应前有2个Na、4个Cl、4个O，反应后有2个Cl、4个O，相差2个Na、2个Cl，则X中含有1个Na和1个Cl，则X的化学式为NaCl，故填：NaCl （4）水的电解生成氢气和氧气，反应的化学方程式是：； （5）根据质量守恒定律，氢元素的质量=水中氢元素的质量，若1.0g某矿样含氢的质量为，则含水的质量m(H2O)=，故填：。 8．【新辨析·净水流程与操作】（2024·上海静安·一模）自来水厂净水过程的主要流程如图： 结合流程图试回答下列问题。 （1）物质A的名称为_______。加入的常用消毒剂是_______，发生的变化属于_______。(“化学变化”或“物理变化”)。沉降过程通常加入_______促进沉降。 （2）过滤是实验室中常见的操作。使用的主要仪器有铁架台、烧杯、玻璃棒、_______等。玻璃棒的作用是_______，如滤液浑浊，可能的原因是_______。(写出一条即可) 【答案】（1） 活性炭 氯气/Cl2 化学变化 明矾 （2） 漏斗 引流 滤纸破损或滤液液面高于滤纸的边缘或盛接滤液的烧杯不干净 【解析】（1）活性炭具有吸附性，能 吸附色素和异味，物质A的名称为活性炭；自来水厂常用消毒剂是氯气，杀菌消毒过程有新物质生成，属于化学变化，明矾溶于水可以吸附水中的悬浮杂质而加速其沉降，沉降过程通常加入明矾促进沉降； （2）过滤是实验室中常见的操作。使用的主要仪器有铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗等，玻璃棒的作用是引流，若经过过滤后，所得液体中仍有浑浊，其原因可能是滤纸破损或滤液液面高于滤纸的边缘或盛接滤液的烧杯不干净。 9．【新整合·常见气体制备与收集】（25-26九年级上·上海·月考）如图装置可用于实验室制取气体。 （1）请写出图中标号仪器的名称：①___________，②___________。 （2）实验室用加热高锰酸钾制取氧气，写出发生反应的化学方程式___________。 （3）实验室用金属锌与稀硫酸反应制取氢气，氢气难溶于水，密度小于空气。写出制取氢气发生反应的化学方程式___________。使用C装置相对于B装置的优点是___________。收集氢气的装置为___________。 （4）实验室制取二氧化碳时，在锥形瓶中加入___________(填试剂的名称)，向仪器①中加入一定量的稀盐酸，即可生成。写出实验室制取反应的化学方程式___________。使用如图装置收集，请在图中将导管补全___________。 【答案】（1） 长颈漏斗 水槽 （2） （3） 能控制反应速率 D或F （4） 大理石（或石灰石） 【解析】（1）由图可知，仪器①为长颈漏斗，②为水槽； （2）高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，方程式为：； （3）锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，方程式为：； 与装置B相比，装置C能通过分液漏斗控制滴加液体的速率，从而控制反应速率； 氢气难溶于水，可选用排水法收集，密度小于空气，可选用向下排空气法收集，故选D或F； （4）实验室用大理石（或石灰石）与稀盐酸制取二氧化碳，故在锥形瓶中加入应加入大理石或石灰石；大理石（或石灰石）中的碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，方程式为：； 二氧化碳密度比空气大，选用图中万能瓶时，气体应长进短出，故装置图为：。 10．【新探究·可乐除锈原理分析】（25-26九年级上·上海·期中）同学们将几枚生锈的铁钉放入某品牌的可乐中，观察到铁钉表面有气泡产生，容器底部沉有固体物质。取出铁钉后用水清洗，铁钉光亮如新。 任务一：探究容器底部固体成分 【查阅资料】氯化铁水溶液呈黄色 【实验探究1】取出容器底部剩余的固体物质，用水清洗、干燥后，分成甲、乙两份备用。 （1）①用磁铁靠近固体物质甲，固体物质没有被吸引，说明固体物质中不含________。 ②将固体物质甲放入20%的盐酸中，固体逐渐溶解消失，溶液变成黄色。固体物质主要是脱落的铁锈，写出铁锈主要成分的化学式________。 任务二：探究溶液中逸出气体的成分。 【提出猜想】猜想一：CO2；猜想二：H2；猜想三：CO2和H2 【实验探究2】将逸出气体依次通过下图装置。 （2）NaOH溶液的作用是________，写出化学方程式________。 （3）浓硫酸的作用是________，浓硫酸敞口放置一段时间后，溶质的质量分数会________。 （4）实验过程中观察到：________，则证明逸出气体中含有二氧化碳；管中CuO的颜色变化是________和无水硫酸铜颜色变化是________，证明逸出气体中含有氢气。 【拓展与延伸】 （5）可乐能快速去除铁钉表面铁锈的原因是_______（填序号）。 A．可乐中的酸性物质与氧化铁反应生成溶于水的铁的化合物 B．铁锈结构疏松多孔 C．可乐中的二氧化碳从液体中分离出来，产生大量的气泡使铁锈脱落而加速反应的发生 【答案】（1） 铁 Fe2O3 （2） 吸收二氧化碳 （3） 干燥气体 减小 （4） 澄清石灰水变浑浊 由黑色变为红色 由白色变为蓝色 （5）ABC 【解析】（1）①铁能被磁铁吸引，固体未被吸引，说明不含铁。 ②铁锈主要成分是氧化铁，化学式为Fe2O3。 （2）NaOH溶液的作用是吸收二氧化碳，二者反应生成碳酸钠和水，化学方程式为。 （3）浓硫酸具有吸水性，作用是干燥气体； 浓硫酸敞口放置会吸水，溶剂质量增大，导致溶质质量分数减小。 （4）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，实验过程中观察到澄清石灰水变浑浊，说明逸出气体中含有二氧化碳； 氢气还原氧化铜（），使黑色氧化铜变为红色的铜，同时生成水使无水硫酸铜由白色变为蓝色。 （5）A、可乐中的酸性物质能与氧化铁反应生成溶于水的铁的化合物，说法正确。 B、铁锈结构疏松多孔，方便可乐与铁锈充分接触发生反应，说法正确。 C、可乐中的二氧化碳从液体中分离出来，产生大量的气泡使铁锈成分脱落而加速反应的发生，说法正确。 故选ABC。 1．【新辨析·电解水实验正误判断】（25-26九年级上·上海·期中）用如图装置进行水电解实验，有关说法正确的是 A．该实验可证明水是由氢元素和氧元素组成的 B．a管中产生的气体能使带火星的木条复燃 C．实验中可观察到正极产生氧气，负极产生氢气 D．该实验可得到每个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成 【答案】AD 【解析】A、水电解生成氢气和氧气，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，可证明水是由氢元素和氧元素组成的，此选项正确； B、水电解时，与电源负极相连的试管产生氢气，与电源正极相连的试管产生氧气，且氢气和氧气的体积比约为2：1，所以a管中产生的气体是氢气，氢气具有可燃性，不具有助燃性，不能使带火星的木条复燃，此选项错误； C、实验中可观察到正极产生的气体体积少，负极产生的气体体积多，“正极产生氧气，负极产生氢气”是实验结论，不是实验现象，此选项错误； D、水电解生成氢气和氧气的体积比约为2：1，可知生成的氢分子和氧分子的个数比为2：1，结合每个氢分子由2个氢原子构成，每个氧分子由2个氧原子构成，根据反应前后原子种类和数目不变，可推断出水分子的氢、氧原子个数比为(2×2)：(1×2)=2:1，此选项正确。 故选：AD。 2．【新情境·航天生命保障与微观模型】（25-26八年级上·上海闵行·期中）神舟二十号乘组人员生活所需的一部分水来自于呼出的二氧化碳与氢气反应生成。反应原理如图： （1）图甲是氢气分子模型示意图，下列说法正确的是____ A．借助氢气分子模型可以研究氢气的结构 B．借助氢气分子模型无法解释或预测氢气的性质 C．氢气分子模型只能是平面形态，不能是立体形态 D．物质结构的微观模型是联系宏观和微观的桥梁 （2）乙的化学式是______；丁由______组成（填写元素名称）。 【答案】（1）AD （2） 碳元素和氢元素 【解析】（1）A、借助氢气分子模型可以研究氢气的结构，说法正确，符合题意； B、物质的性质与物质的结构密切相关，故借助氢气分子模型能解释或预测氢气的性质，说法错误，不符合题意； C、氢气分子模型既可以是实物搭建或电脑创作的立体形态，也可以是绘制在纸面上的平面形态，说法错误，不符合题意； D、物质结构的微观模型是联系宏观和微观的桥梁，说法正确，符合题意。 故选：AD； （2）由微观示意图可知，乙为二氧化碳，其化学式为； 由微观示意图可知，丁为甲烷，甲烷由碳元素和氢元素组成。 3．【新探究·电解水速率与溶液浓度】（24-25八年级下·上海黄浦·期末）人类对于水的组成的认识历程漫长，电能为研究提供了重要的技术支持。 （1）1781年，卡文迪许通过点燃氢气得到了水。氢气燃烧时，产生____________色火焰。 （2）1783年，拉瓦锡将水蒸气通过灼热铁管，发现水质量减少，收集到氢气，铁管质量增加且生成黑色固体（化学式：Fe3O4），进而推翻了“水是单一元素物质”的观点。请写出Fe3O4的物质名称为________。 （3）1800年，尼科尔森电解水得到氢气和氧气。图是电解水的实验装置。 ①接通电源后，观察到电极附近有气泡产生。检验A管中收集气体的方法是________，B管中收集气体的化学式为________。 ②该实验证明水是由________组成的。 ③为了探究影响电解水速度的因素，向100mL水中加入10mL不同浓度的碳酸氢钠溶液以增强其导电性，记录200s时收集到氢气的体积数据如表： 碳酸氢钠溶液的浓度 0 10% 15% 20% 25% 30% 35% 收集到氢气体积/mL 1 4 7 11 15 18 20 根据上述实验的数据可推断：电解水的速度与碳酸氢钠溶液浓度之间的关系是________。 【答案】（1）淡蓝 （2）四氧化三铁 （3） 将带火星的木条伸入气体中，木条复燃，说明是氧气 H2 氢元素和氧元素 相同条件下，在研究范围内，碳酸氢钠溶液的浓度越大，电解水的速度越快 【解析】（1）氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量； （2）根据“先读后写”，Fe3O4的物质名称为四氧化三铁； （3）①在电解水实验中，“正氧负氢”，A管与正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，故检验氧气的方法是：将带火星的木条伸入气体中，木条复燃，说明是氧气； B管与负极相连，产生的是氢气，化学式为：H2； ②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由表中数据可知，相同条件下，在研究范围内，碳酸氢钠溶液的浓度越大，200s时收集到氢气的体积越大，说明相同条件下，在研究范围内，碳酸氢钠溶液的浓度越大，电解水的速度越快。 4．【新分析·合金成分测定误差探究】（24-25九年级下·上海宝山·阶段练习）金属材料以及化合物在农业，工业领域都有重要用途 （1）黄铜中含铜和锌。某黄铜中铜的含量为50%~65%，小张同学为测定铜的含量，设计如下实验：（资料：已知氯化氢气体易溶于水） Ⅰ：确定原理 只有锌能与稀硫酸反应产生难溶水的氢气 Ⅱ：搭建装置 Ⅲ：操作 ag样品加入锥形瓶，bmL足量的稀硫酸经分液漏斗全部滴入，待气泡不再产生，记录量筒中收集到的水的体积 Ⅳ：数据分析 量筒中水的体积为得到的氢气的体积，由氢气的密度，换算成氢气质量，再计算得出锌的质量 ①写出锌与稀硫酸反应的化学方程式______。 ②根据Ⅳ，计算得出该样品中铜的含量为48%，小于理论值。在装置气密性良好、操作规范、计算无误的前提下： 小于认为：小张同学误将稀盐酸当成了稀硫酸使用，由于稀盐酸具有一定的挥发性，氯化氢气体占据了部分体积，导致所测得氢气体积偏大。这一结论有根本性错误，原因是______。事实上，小张同学没有拿错任何试剂，请你帮助小张同学分析导致该结果的主要原因______。 （2）合金的使用也是历史悠久。 ①合金与纯金属相比较，性质存在差异。对比分析图1，从微观角度解释原因：______（写一个）； ②依据图2可知，增强铝合金的硬度的措施是______； ③欲确定含Zn、Cu的铝合金中各金属的质量分数（提供足量的含Zn、Cu的铝合金和稀盐酸）。请写出实验操作及需要收集的证据：______； 【答案】（1） Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 氯化氢气体极易溶于水，挥发出来的氯化氢气体被水吸收，不会导致测得的氢气的体积偏大 加入的稀硫酸占据一定的体积，导致测定的氢气的体积偏大，测得的锌的含量偏大，计算出的铜的含量偏小 （2） 合金中的原子排列方式与纯金属不同 适当提高铝合金中铜元素的含量 称取mg铝合金放到试管中，然后加入足量的稀硫酸充分反应，过滤，将滤渣洗涤，干燥，称其质量为ng 【解析】（1）①锌与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↑。 ②氯化氢气体极易溶于水，挥发出来的氯化氢气体被水吸收，不会导致测得的氢气的体积偏大，故填氯化氢气体极易溶于水，挥发出来的氯化氢气体被水吸收，不会导致测得的氢气的体积偏大； 加入的稀硫酸占据一定的体积，导致测定的氢气的体积偏大，测得的锌的含量偏大，计算出的铜的含量偏小，故填加入的稀硫酸占据一定的体积，导致测定的氢气的体积偏大，测得的锌的含量偏大，计算出的铜的含量偏小。 （2）①合金与纯金属相比较，性质存在差异，原因是合金中的原子排列方式与纯金属不同，故填合金中的原子排列方式与纯金属不同。 ②由图可知，铝合金的硬度随铜含量升高而增大，所以增强铝合金的硬度的措施是适当提高铝合金中铜元素的含量，故填适当提高铝合金中铜元素的含量。 ③确定含Zn、Cu的铝合金中各金属的质量分数，实验操作及需要收集的证据是称取mg铝合金放到试管中，然后加入足量的稀硫酸充分反应，过滤，将滤渣洗涤，干燥，称其质量为ng，故填称取mg铝合金放到试管中，然后加入足量的稀硫酸充分反应，过滤，将滤渣洗涤，干燥，称其质量为ng。 5．【新应用·零碳能源与催化转化】（2025·上海·三模）填空题 Ⅰ.加快能源转型升级，发展新质生产力。使用“零碳甲醇燃料”作为亚运会主火炬燃料，将绿色低碳理念融入场馆设计和运营。 （1）如图，绿色氢气产生的原理是_____（用化学方程式表示）。 （2）从碳排放的角度看，由化石能源（煤、石油、天然气）制得的氢气被称为“灰氢”，而图中制得的氢气被称为“绿氢”；原因是_____。 Ⅱ.清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂，可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图(图中的微粒恰好完全反应)所示。请根据微观示意图回答。 （3）该反应的化学方程式为______。 （4）甲醇中氢、氧元素的质量比为______，1mol甲醇分子中约含有______个氢原子（科学记数法表达）。 （5）上述反应中不变的微观粒子是______(填符号，不考虑催化剂)。 （6）化学反应前后，催化剂的质量和______不变。 （7）这项研究在实际中的重要意义是______(写一条)。 【答案】（1） （2）图中制氢方法（电解水）无碳排放，化石能源制氢有碳排放 （3） （4） 1：4 2.408×1024 （5）C、H、O （6）化学性质 （7）消耗二氧化碳，缓解温室效应（合理即可） 【解析】（1）由图可知，绿色氢气产生的原理是水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为：； （2）图中制氢方法（电解水生成氢气和氧气）无碳排放，化石能源制氢有碳排放，故由化石能源（煤、石油、天然气）制得的氢气被称为“灰氢”，而图中制得的氢气被称为“绿氢”； （3）由图知，氢气与二氧化碳在催化剂作用下生成甲醇和水，反应的化学方程式为：。 （4）甲醇的化学式为CH3OH，氢、氧元素质量比为（1×4）：16=1：4  ； 1mol甲醇分子中约含有6.02×1023个甲醇分子，每个甲醇分子中含有4个氢原子，所以1mol甲醇分子中约含有的氢原子个数为6.02×1023个×4=2.408×1024个； （5）化学变化中，原子本身不变(不考虑催化剂)，所以不变的微观粒子是C、H、O （6）化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不变，故填：化学性质； （7）这项研究的重要意义是可将温室气体二氧化碳转化为甲醇，实现二氧化碳的资源化利用，消耗二氧化碳，缓解温室效应。 6．【新验证·氢气燃烧产物与微观图示】（24-25八年级下·上海黄浦·期中）为证明氢气燃烧的产物是水，进行如下实验。 （1）将电解水产生的氢气通过盛有氧化钙的A装置后点燃。用手摸A装置，感觉其外壁发热，说明电解水产生的氢气中含有___________，A装置中发生的反应的文字表达式是___________，该反应属于___________反应(填基本反应类型)。 （2）氢气燃烧的微观示意图如下。补全方框中的图形。 【答案】（1） 水蒸气 化合 （2） 【解析】（1）氧化钙与水反应会放出热量，用手摸 A 装置外壁发热，说明电解水产生的氢气中含有水蒸气，水蒸气和氧化钙发生反应生成氢氧化钙，同时放出热量； 氧化钙和水反应生成氢氧化钙，文字表达式为：； 该反应由两种物质生成一种物质，符合 “多变一” 的特征，属于基本反应类型中的化合反应； （2）氢气燃烧的化学方程式为，从微观角度看，反应是 2 个氢分子和 1 个氧分子反应生成 2 个水分子，所以方框中应补全为两个水分子，每个水分子由一个氧原子和两个氢原子构成，作图为。 7．【新对比·绿氢与灰氢制取及应用】（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） 【解析】（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）。 8．【新方案·铜的两种制备方法对比】（2025·上海青浦·二模）实验室以氧化铜、锌粒、稀硫酸为原料制备铜。 （1）方法1：用氢气还原氧化铜制取铜。 ①搭建装置时，应在图中选取_____（选填“乙”或“丙”）装置与甲装置进行连接。 ②选择甲装置制取氢气的优点是_____。甲中发生反应的化学方程式为_____。 ③加热一段时间后，可以观察到试管内的固体由黑色变为_____色。 （2）方法2：采用以下两步反应制得铜，请写出第一步的化学方程式。 第一步：_____； 第二步： 【答案】（1） 丙 能控制反应的发生与停止 红 （2） 【解析】（1）①氢气还原氧化铜时，导管应伸入试管的底部，便于氢气和氧化铜接触，所以搭建装置时，应选取丙装置与甲装置连接；（乙装置导管没有伸入试管底部，且试管口有橡皮塞） ②甲装置可通过弹簧夹控制反应的发生和停止，其优点是能随时控制反应的开始与停止； 甲中锌粒与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为Zn + H2SO4=ZnSO4+ H2↑； ③加热一段时间后，氧化铜被氢气还原为铜，试管内的固体由黑色变为红色； （2）方法2，先用氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，然后再用锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜。第一步的化学方程式为CuO + H2SO4=CuSO4+ H2O； 9．【新综合·水的组成与分解速率探究】（24-25八年级下·上海闵行·期中）“宏观”与“微观”是化学探究物质的两个角度，某化学兴趣小组追寻科学家的足迹，对水进行探究。 步骤一：用高锰酸钾制取一瓶氧气 步骤二：干燥纯净的氢气在这瓶氧气中燃烧 图1：氢气燃烧 图2：电解水 【宏观探究】根据实验探究水的组成 （1）水的合成：在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气(如图1所示)，观察到火焰呈______色，有同学认为该实验不能达到实验目的，原因是______；重新用______法收集一瓶氧气进行实验，观察到集气瓶内壁有无色小液滴。 （2）水的分解：电解水一段时间后(如图2)，观察到管a和管b中气体体积比为_______，电解过程发生反应的文字表达式为_______。切断电源后，用燃着的木条在b玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是______。 （3）上述两个实验都能得到的实验结论是：水是由_______组成。 【微观探析】结合实验推算水分子的构成 （4）如图为电解水的微观示意图，可知反应过程中没有发生变化的微粒是_______，该变化过程的微观实质是______。根据水分子的示意图可知，一个水分子由______构成。 【实验探究】探究影响水分解速率的因素 （5）电解纯水速率较慢。为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，该兴趣小组进行了多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图所示。可看出电解水速率最快的条件是______。 （6）我国科学家已研究出在新型高效光催化剂作用下利用太阳能分解水制氢气的方法。水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观示意图如图：(“”表示氢原子，“”表示氧原子，“”表示催化剂)，则水分解的微观过程的正确顺序是______(填序号)。 【答案】（1） 淡蓝 用排水法收集氧气时，集气瓶中会有水蒸气，干扰对氢气燃烧生成水的判断 向上排空气 （2） 2∶1 木条燃烧得更旺 （3）氢元素和氧元素 （4） 氢原子、氧原子 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 2 个氢原子和 1 个氧原子 （5）10%氢氧化钠溶液、电压为12V （6）①④②⑤③ 【解析】（1）氢气在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色； 排水法收集氧气会使集气瓶中混有水蒸气，无法确定氢气燃烧后集气瓶内壁的无色小液滴是燃烧生成的水还是原本集气瓶中的水蒸气，所以不能达到实验目的； 向上排空气法收集氧气，得到的氧气较为干燥，可避免水蒸气干扰氢气燃烧实验对水生成的判断。 （2）电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，氧气与氢气的体积比约为1∶2，根据图像，a管内产生气体的体积较大，是氢气，则b管内产生的气体是氧气，管a和管b中气体体积比为2∶1； 电解水是水在通电条件下分解生成氢气和氧气的反应，文字表达式为：； b管产生的是氧气，氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺； （3）氢气只含氢元素、氧气只含氧元素。氢气燃烧是氢气和氧气反应生成水，电解水是水分解生成氢气和氧气，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。 （4）化学变化中，分子可分，原子不可分，电解水过程中氢原子和氧原子没有发生变化； 从微观角度看，化学变化的实质是分子破裂、原子重新组合，电解水时水分子先分裂为氢、氧原子，然后氢原子、氧原子分别重新组合成氢分子和氧分子； 根据水分子的示意图可知，一个水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成。 （5）由图可知，产生20mL氢气所需时间越短，电解水速率越快，在12V电压、10%氢氧化钠溶液条件下，产生20mL氢气所需时间最短，所以此时电解水速率最快。 （6）水分解首先是水分子向催化剂表面聚集（①④），然后水分子在催化剂作用下分裂成氢原子和氧原子（②） ，接着氢原子与氢原子组合成氢分子、氧原子与氧原子组合成氧分子（⑤），最后氢分子和氧分子脱离催化剂表面（③），所以顺序是①④②⑤③。 10．【新历程·氢气的制取与应用发展】（24-25八年级下·上海·阶段练习）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锌和稀硫酸作用制得“可燃空气”，即氢气。 ①用如图1所示进行实验，氢气燃烧时可观察到的现象是________。 ②锌相对原子质量的国际新标准由张青莲教授主持测定。请根据图2回答：锌的相对原子质量为________，在化学反应中容易________（填“得到”或“失去”）电子。 （2）1782年，法国化学家拉瓦锡将水蒸气通过1000多摄氏度红热的铁制枪管（如图3），收集到了氢气，同时，铁的表面生成了黑色固体，写出此反应的化学方程式________。 （3）“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________。 （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。写出电解水制氢气的化学方程式是________。某种光分解水的过程如图所示，产生的。转化过程中循环利用的物质有和________（写名称）。 （5）储氢是实现氢能广泛应用的重要环节，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，该过程属于________（填“物理变化”或“化学变化”）。 【答案】（1） 发出淡蓝色火焰，烧杯内壁有小液滴出现 65.38 失去 （2） （3） 一氧化碳/CO （4） 氧化亚铁 （5）化学变化 【解析】（1）①氢气燃烧生成水，现象是：发出淡蓝色火焰，烧杯内壁有水雾出现； ②在元素周期表中，元素名称下方的数字表示相对原子质量，故锌的相对原子质量为：65.38； 锌原子的最外层电子数为2，小于4，在化学反应中容易失去电子； （2）将水蒸气通过1000多摄氏度红热的铁制枪管（如图3），收集到了氢气，同时，铁的表面生成了黑色固体四氧化三铁，该反应的化学方程式为：； （3）①根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，反应物中含6个H，生成物中也应含6个H，故氢气的化学计量数为3，水的化学计量数为1，则配平后为：； ②该反应的产物中一氧化碳有毒，极易与血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能再与氧气结合，生成生物体缺氧； （4）水通电分解生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为：； 由图可知，转化过程中循环利用的物质有和氧化亚铁； （5）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，该过程有新物质生成，属于化学变化。 1．【新应用·电热水器中的氢能循环】（2022·上海徐汇·一模）如图是某种环保电热水器的装置示意图。 （1）请写出装置②内电解水的化学方程式___________； （2）太阳能电池负极连接的电极上生成气体是________。 （3）氢气和氧气在燃料电池中反应生成水，水中氧元素质量分数为________； （4）氢气罐和氧气罐内气体物质的量之比为________。 （5）该装置中利用的绿色能源有________(只需写出一种)； （6）夜晚使用电热水器时，电能由哪个装置提供？ ______(填写编号)。 【答案】（1） （2）氢气/H2 （3）88.9% （4）1∶8 （5）太阳能（合理即可） （6）③ 【解析】（1）电解水生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为：； （2）水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，太阳能电池负极连接的电极上生成气体是氢气（或H2）； （3）水中氧元素质量分数=； （4）根据化学方程式可知，氢气罐和氧气罐内气体物质的量之比为1∶8； （5）该装置中利用的绿色能源有太阳能； （6）夜晚使用电热水器时，电能由燃料电池提供，即装置③。 2．【新辨析·氢能的分类与储氢方式】（24-25八年级下·上海浦东新·期中）加快能源转型升级，发展新质生产力。氢气是最理想的清洁能源，依据不同制取方式，可分为“绿氢”“灰氢”“蓝氢”“紫氢”和“金氢”等。如图带你认识“多彩”的氢。 储氢是实现氢能广泛应用的重要环节，分为物理储氢和化学储氢，前者包括高压气态、低温液态、吸附等储存方式，后者将氢气转化为其他化合物进行储存。“液氨储氢”的原理是氢气与氮气在一定条件下生成液氨，进行储存。 依据上文，回答问题。 （1）电解水制氢的文字表达式为______，属于______反应。（填反应基本类型） （2）属于“绿氢”和“紫氢”的分别是______和______（填字母）。 a．风能发电制氢            b．煤燃烧发电制氢            c．核能发电制氢 （3）从微观角度解释，氢气能被压缩储存的原因是______。 （4）将氢气降温液化进行储存，属于物理储氢中的______储存方式。 （5）“液氨储氢”属于______（填“物理”或“化学”）储氢。 （6）氢气之所以是最理想的清洁能源的原因是______（用文字表达式表示），该反应属于______反应。（填反应基本类型） 【答案】（1） 水氢气+氧气 分解 （2） a c （3）分子间有间隔，在受压时分子的间隔变小 （4）低温液态 （5）化学 （6） 氢气+氧气水 化合 【解析】（1）电解水制氢发生的反应是水通电分解生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：水氢气+氧气，该反应由一种物质生成两种物质，属于分解反应； （2）由制氢的方式可知，风能发电制氢属于“绿氢”，故选a；核能发电制氢是“紫氢”，故选c； （3）从微观角度，氢气能被压缩储存的原因是分子间有间隔，在受压时分子的间隔变小了； （4）将氢气降温液化进行储存，属于物理储氢中的低温液态储存方式； （5）根据““液氨储氢”的原理是氢气与氮气在一定条件下生成液氨”可知，“液氨储氢”的过程中生成了新物质，属于化学储氢。 （6）氢气之所以是最理想的清洁能源的原因是氢气燃烧生成了水，无污染，文字表达式是：氢气+氧气水，该反应由两种物质生成了一种物质，属于化合反应。 3．【新探究·氢能全产业链分析】（25-26九年级下·上海闵行·月考）氢能是人类未来的理想能源之一，制氢、储氢、释氢、用氢是氢能研究的热点。 项目一：制氢 根据生产来源和碳排放量不同，可将氢能分为以下三类。 （1）“灰氢”是用化石燃料制氢，过程中主要发生的是_____（填“物理”或“化学”）变化。从生成物的角度分析，该方法造成的环境问题是_____。 A．酸雨     B．温室效应增强     C．臭氧空洞 （2）以天然气为原料并采用如图流程制氢，最终制得的属于“蓝氢”，请分析作出此判断的依据。_____ （3）利用可再生能源电解水可以制得“绿氢”，该反应的化学方程式为_____。请列举除氢能之外的一种可再生能源_____。 项目二：储氢 （4）物理储氢：在高压下把氢气压缩储存于钢瓶中，发生变化的是_____。 A．氢分子的质量 B．氢分子的大小 C．氢分子间的间隔 D．氢分子的体积 （5）化学储氢：可利用Mg—Cu储氢合金与氢气反应生成金属氢化物MgH2，MgH2中氢元素的化合价为_____。 A． B． C．+1 D．+2 项目三：释氢 （6）的一种释氢过程如图所示，释氢开始时反应速率较快，然后逐渐减小。据图分析，反应速率逐渐减小的原因是_____。 项目四：用氢 （7）氢气是理想的燃料，原因是_____（任写一条）。 【答案】（1） 化学 B （2）以天然气（化石燃料）为原料制氢，同时对生成的CO2进行了捕集、封存，符合蓝氢的定义 （3） 太阳能（合理即可） （4）C （5）B （6）反应生成的层覆盖在表面，阻碍了与水的接触，使反应速率减慢 （7）燃烧产物只有水，无污染（或热值高、制取原料来源广，合理即可） 【解析】（1）化石燃料制氢有新物质H2、CO2生成，属于化学变化；该过程排放大量CO2​，CO2会造成温室效应增强，而酸雨由硫氮氧化物导致，臭氧空洞由氟利昂等导致，不是CO2排放引起的，故选B。 （2）该方法以化石燃料（天然气）为原料制氢，过程中分离捕集了CO2​，不向环境排放大量CO2​，符合蓝氢的分类标准，因此属于蓝氢。 （3）水在通电条件下反应生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为；太阳能、风能、地热能等都属于常见可再生能源。 （4）高压压缩氢气属于物理变化，氢分子的质量、大小、体积都不变，仅分子间的间隔减小，故选C。 （5）在MgH2中镁元素的化合价为+2价，根据化合物中正负化合价代数和为零可知，其中氢元素的化合价为-1价，故选B。 （6）反应生成的Mg(OH)2覆盖在MgH2​表面，阻碍了水与内部MgH2接触，反应物接触面积减小，因此反应速率逐渐减小。 （7）氢气燃烧产物是水，无污染（或热值高、制取原料来源广，任写一条合理即可） 4．【新计算·绿氨替代甲烷的减排量】（2026·上海·一模）化学助力低碳经济。山东省通过“绿电-绿氢-绿氨”全链条生产绿氨超百万吨，彻底摒弃传统工艺中依赖化石燃料制氢的高碳路径。绿氨合成及供能的流程如图所示。 （1）绿氨合成中氢气生成在水电解槽的________（填“正”或“负”）极。 （2）上述流程中氨气在氧气中燃烧的化学方程式为________。 （3）氨气（NH3）燃烧不充分会生成的一种空气污染物是________。使氨燃料发动机燃料充分燃烧，通常考虑的因素有________。 （4）若每2.5kg氨气充分燃烧与1kg甲烷充分燃烧释放的能量相当，则用60kg氨气代替甲烷燃烧，理论上可减少________kg二氧化碳排放。 【答案】（1）负 （2） （3） NO2/NO 燃烧时要有足够的助燃剂；燃料与助燃剂要有足够大的接触面积（合理即可） （4）66 【解析】（1）根据“绿氨合成中的氢气由电解水制得”和水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，绿氨合成中氢气生成在水电解槽的负极； （2）由流程图可知，氨气在氧气中燃烧生成氮气和水，反应的化学方程式为：； （3）根据质量守恒定律可知，氨气（NH3）燃烧不充分会生成的一种空气污染物是NO2或NO； 使氨燃料发动机燃料充分燃烧，通常考虑两点：燃烧时要有足够的助燃剂和燃料与助燃剂要有足够大的接触面积； （4）若每2.5kg氨气充分燃烧与1kg甲烷充分燃烧释放的能量相当，则用60kg氨气充分燃烧对应甲烷的质量为：；设24kg甲烷燃烧生成二氧化碳的质量为x， x=66kg， 由于氨气燃烧不会产生二氧化碳，所以用60kg氨气代替甲烷燃烧，理论上可减少66kg二氧化碳排放。 5．【新计算·锡纸合金成分的测定】（2024·上海·模拟预测）在党的领导下，我国正在向第二个百年奋斗目标进军 近年来，我国贯彻人与自然和谐共生理念，越来越重视氢能源，以下是生产氢气的两种方法： 方法一：用太阳能发电，电解水制取氧气 方法二：以天然气和水为原料，在高温和催化剂的作用下生成氢气和二氧化碳 （1）请写出方法二的化学方程式___________。 资料： 灰氢 蓝氢 绿氢 以化石燃料为原料，生产中排放二氧化碳较多。 以化石燃料为原料，经过改进，实现低碳制氢。 利用可再生能源，生产中实现零排放。 （2）小龚同学认为用方法二生产的氢气属于“灰氢”。若不改变该方法的反应原理，要使其成为“蓝氢”，请你替她向生产者提出一条改进生产的建议___________。 （3）近年来，我国贯彻以人民为中心，建设环境友好型社会，越来越多地方用天然气代替煤炭做饭。家用燃料天然气的主要成分属于___________(“有机物”或“无机物”)。若火焰呈黄色时，锅底则会出现黑色物质，该黑色物质是___________。 （4）小姜同学做饭时发现厨房的锡纸产品“铝箔卷锡纸”，查阅资料得到锡与盐酸反应的化学方程式为Sn+2HCl=SnCl2+H2↑，则SnCl2中锡元素的化合价为___________，为了探究其成分，他称量10.8g该锡纸产品于锥形瓶中，称得如图整套装置为612.4g，向锥形瓶中加入稀盐酸至金属完全溶解，再次称量整套装置的质量为611.2g，请你用化学方程式计算得出该铝箔卷锡纸各成分及其质量___________。 【答案】（1） （2）将生成的气体通入石灰乳中，吸收二氧化碳 （3） 有机物 炭黑 （4） +2 铝，10.8g 【解析】（1）天然气和水高温和催化剂的作用下生成氢气和二氧化碳，反应的化学方程式为：； （2）由表可知，“灰氢”以化石燃料为原料，生产中排放二氧化碳较多，“蓝氢”以化石燃料为原料，经过改进，实现低碳制氢。故若不改变该方法的反应原理，要使其成为“蓝氢”，可减少二氧化碳的排放，可将生成的气体通入石灰乳中，吸收二氧化碳； （3）家用燃料天然气的主要成分是甲烷，甲烷是一种含碳元素的化合物，属于有机物；若火焰呈黄色时，锅底则会出现黑色物质，该黑色物质是炭黑； （4）SnCl2中氯元素的化合价为-1价，设锡元素的化合价为x，根据化合物中正负化合价的代数和为零可得x+（-1）×2=0，则x=+2；根据质量守恒定律，化学反应前后的总质量不变，则生成氢气的质量为612.4g-611.2g=1.2g， 设生成1.2g氢气需要铝的质量为y， y=10.8g， 设生成1.2g氢气需要锡的质量为z， z=71.4g， 则根据上述实验数据，结合上述的计算可知，“铝箔卷锡纸”的成分是铝。 6．【新整合·水的组成实验与速率探究】（24-25八年级下·上海杨浦·期中）为探究水的组成，进行如下实验。 实验1（电解法）：图1、图2为电解水的实验装置。 （1）图1中a端连接电源的________极；甲气体是________，检验的方法是________。 （2）图2中注射器Ⅰ中产生xmL气体时，则注射器Ⅱ收集的气体体积是________mL；与图1相比较，该装置的优点是________。 （3）水电解的化学方程式：________，属于________反应（填基本反应类型）。 实验2（燃烧法）：如图为氢气燃烧的实验装置 （4）点燃氢气前，需________；如图进行实验，观察到的现象是________。 （5）氢气燃烧的化学方程式________。由上述两个实验能得到：水是由________。 拓展：为探究影响电解水反应速率的因素，利用12V直流电源进行实验，获得的数据如下： 编号 温度/℃ NaOH溶液浓度 氢气体积/mL 氧气体积/mL 电解时间/s 1 20 2% 20 9.8 54.0 2 20 5% 20 9.8 36.2 3 30 2% 20 9.9 X 4 30 5% 20 9.9 35.4 （加入少量NaOH可增强水的导电性） （6）比较实验1和2，得到的结论是________。 （7）实验3的电解时间“X”的范围是________。 （8）查阅资料发现，直流电的电压对电解水的反应速率也有影响。请利用如图所示的电源，设计实验方案验证此结论。 ________。 【答案】（1） 负 氧气 将燃着的木条伸入试管中，若木条燃烧的更旺盛，则证明是氧气 （2） 2x 能方便、准确地测量两极所产生气体的体积 （3） 分解 （4） 验纯 烧杯内壁有水雾生成 （5） 氢元素和氧元素 （6）增大NaOH溶液浓度能加快电解水速率 （7）35.4 ~54.0 （8）在相同温度、溶液浓度等条件下，分别选用不同电压进行电解，比较产生相同体积气体所需时间 【解析】（1）由图可知，乙试管中生成的气体较多，则生成的是氢气，与电源的负极相连；甲与电源的正极相连，生成的是氧气，氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺，则将燃着的木条伸入试管中，若木条燃烧的更旺盛，则证明是氧气，故填：负；氧气；将燃着的木条伸入试管中，若木条燃烧的更旺盛，则证明是氧气； （2）根据电解水“正氧负氢、氢二氧一”，注射器Ⅰ与电源的正极相连，其中生成的是氧气，注射器Ⅱ与电源的负极相连，其中生成的是氢气，氧气与氢气的体积比为1:2，则注射器Ⅰ中产生x mL气体时，则注射器Ⅱ收集的气体体积是2xmL；与图1相比，图2装置的优点是能方便、准确地测量两极所产生气体的体积，故填：2x；能方便、准确地测量两极所产生气体的体积； （3）水在通电的条件下分解生成氢气和氧气，反应的化学方程式为，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，故填：；分解； （4）氢气与氧气混合遇明火易发生爆炸，则点燃氢气前，需验纯；氢气燃烧生成水，则可观察到烧杯内壁有水雾生成，故填：验纯；烧杯内壁有水雾生成； （5）氢气燃烧生成水，反应的化学方程式为；根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，则说明水是由氢元素和氧元素组成，故填：；氢元素和氧元素； （6）比较实验1和2，变量为NaOH溶液浓度，则可得出的结论是增大NaOH溶液浓度能加快电解水速率，故填：增大NaOH溶液浓度能加快电解水速率； （7）对比1、2实验可知温度相同，氢氧化钠溶液浓度越高，电解水的速率越快，则3、4实验温度相同时，3实验中加入2%的氢氧化钠溶液的电解时间比4实验中加入5%的氢氧化钠溶液的电解时间长，即X>35.4；对比2、4实验可知氢氧化钠溶液浓度相同，温度越高，电解水的速率越快，则1、3实验氢氧化钠溶液的浓度相同时，1实验中温度为20℃时的电解时间比3实验中温度为30℃时的电解时间长，即X<54.4，所以实验3的电解时间“X”应在35.4~54.0之间，故填：35.4 ~54.0； （8）在相同温度、溶液浓度等条件下，分别选用不同电压进行电解，比较产生相同体积气体所需时间，即可验证电压对电解水速率的影响，故填：在相同温度、溶液浓度等条件下，分别选用不同电压进行电解，比较产生相同体积气体所需时间。 7．【新辨析·氢能分类与镁基储氢原理】（24-25八年级下·上海·期末）加快能源转型升级，发展新质生产力。氢气是最理想的清洁能源，按照制取过程及碳排放量的不同，制得的氢气可以分为“灰氢”“蓝氢”和“绿氢”。“灰氢”指采用化石能源制取的氢气，制氢过程中有大量的碳排放。“蓝氢”指采用化石能源制取，但过程中采用了碳捕捉及封存技术。“绿氢”指采用可再生能源，通过电解制氢，制氢过程完全没有碳排放。中国科学家研究出镁基固态储氢技术：利用金属镁和氢气在300℃和高压条件下发生反应生成氢化镁(MgH2)，实现了固态储氢。 (一)绿氢是通过绿电进行电解水制得(如图)。 （1）下列电解水制氢的化学方程式正确的是___________。 A．2H2O=2H2↑+O2↑ B． C． D． （2）如图是通过绿电进行电解水的装置图。下列有关叙述错误的是___________。 A．负极与正极产生的气体质量比是2：1 B．在水中加入少许氢氧化钠能增强水的导电性 C．燃料电池发电实现能量的转化，把化学能转化为电能 D．电解水实验表明，水由2个氢原子、1个氧原子构成 （3）氢能源汽车以氢气为燃料。将氢气高压加注到氢能源汽车中时发生变化的是___________。 A．氢分子的质量 B．氢分子的大小 C．氢分子间的间隔 D．氢分子的体积 (二)“蓝氢”与“灰氢” （4）灰氢以化石燃料为原料，化石燃料属于___________(填“可再生”或“不可再生”)能源。 （5）蓝氢：通过水蒸气、甲烷重整制成，发生的反应为：。则X的化学式为___________。该反应过程中，没有发生变化的微观粒子是___________。 (三)镁基固态储氢技术 （6）固体镁基材料储氢时，Mg与H2在一定条件下反应生成MgH2固体，该反应属于___________(填四大基本反应类型)。 （7）已知1m3该镁基材料储存的H2在常温常压下体积可达1345m3.请从微观角度解释镁基材料储氢量大的原因：___________。 【答案】（1）B （2）AD （3）C （4）不可再生 （5） CO 碳原子、氢原子、氧原子 （6）化合反应 （7）氢气和镁在一定条件下生成固体，固体分子之间的间隔变小，氢气变回气态后，气态分子之间间隔变大 【解析】（1）水通电生成氢气和氧气，化学方程式为：；故选B； （2）A、根据电解水“正氧负氢、氢二氧一”可知，负极与正极产生的气体体积比是2：1，说法错误； B、氢氧化钠在水中能解离出可自由移动的离子，水中预先加入少量氢氧化钠的作用是增强导电性；说法正确； C、燃料电池发电实现能量的转化，是把化学能转化为电能，说法正确； D、水电解生成氢气和氧气，氢气中含有氢元素，氧气中含有氧元素，反应前后元素种类不变，反应物只有水，所以水由氢元素和氧元素组成，水由水分子构成，水分子由氢原子和氧原子构成，说法错误； 故选AD； （3）氢气在高压下被压缩到汽车的储氢罐中，这个过程中氢气分子之间间隔变小，氢分子质量、大小、体积均不发生改变； 故选C； （4）化石燃料属于不可再生能源； （5）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和数目不变，反应前有1个C、6个H、1个O，反应后有6个H，则X中含有1个C和1个O，化学式为CO；在化学反应里，分子分解成原子，原子重新组合成新分子，故该反应过程中，没有发生变化的微观粒子是碳原子、氢原子、氧原子； （6）Mg与H2在一定条件下反应生成MgH2固体，该反应符合多变一，属于化合反应； （7）氢气和镁在一定条件下生成固体，固体分子之间的间隔变小，氢气变回气态后，气态分子之间间隔变大。 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2 / 18 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $