2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型（分层作业） 化学新教材科粤版九年级上册

**基本信息** 聚焦电解水实验，通过基础认知→微观分析→实验探究的分层设计，覆盖实验现象、微观本质及影响因素，强化化学观念与科学探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|电解水气体产物、体积比等实验现象|以选择题为主，直接考查核心结论，落实化学观念中物质组成的认知| |微观分析|水分子分解微观过程、原子构成|结合微观示意图题，培养科学思维中的模型建构能力| |实验探究|电压/浓度对电解速率影响、数据处理|设计跨学科实践任务，提升科学探究与实践中的实验分析能力|

分层作业 2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型 1．电解水实验中，负极产生的气体是 A. 氧气 B. 氢气 C. 氮气 D. 二氧化碳 2．电解水的实验装置如图所示。下列说法正确的是 A. 该实验证明水是由氢气和氧气组成的 B. 水中可加入少量硫酸钠以增强导电性 C. a、b玻璃管中产生的气体质量之比是2：1 D. b玻璃管产生的气体可以被燃着的木条点燃 3．（25-26九年级上·辽宁本溪·期末）“水的组成及变化的探究”为学生必做实验。下列对该实验的说法不正确的是 A. 负极产生的气体能燃烧 B. 正极与负极产生气体的体积比为1：2 C. 电解水过程中电能转化为化学能 D. 该实验证明水由氢气和氧气组成 4．用电解水实验探究水的元素组成，下列说法不正确的是 A. a管和b管中气体体积比约为2：1 B. a管产生的气体具有可燃性，在空气中燃烧产生淡蓝色火焰 C. 该探究说明水中含有氢分子和氧分子 D. 该探究的依据是化学变化前后元素种类不变 5．（25-26九年级上·四川绵阳·期末）我国航天事业在不断发展中，建设空间站其中要解决的问题之一是氧气的来源，电解水是途径之一。电解水过程由如图步骤的模型构成(图中“”表示氧原子，“”表示氢原子)，完整表示电解水过程的顺序是 A. ①②③④ B. ②③④① C. ②①④③ D. ④①②③ 6．（25-26九年级上·四川绵阳·期末）有关水电解过程的微观示意图，下列说法中不正确的是 A. 氧分子由氧原子构成，氢分子由氢原子构成 B. 这个微观示意图说明水分子分解的条件是通电 C. 这个微观示意图可以解释获得的氢气体积是氧气体积的两倍 D. 该实验证明了水中含有氢气和氧气 7．如图是实验室电解水的简易实验装置，下列有关叙述错误的是 A. b是电源的正极 B. A管收集到的是氢气 C. 该实验表明，水由2个氢原子和1个氧原子构成 D. 在水中加入少许硫酸钠溶液，能增强导电性 8．（25-26九年级上·四川宜宾·期末）为探究不同电压对电解水速率的影响，同学们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。下列分析正确的是 A. a管连接的是电源正极 B. 关闭电源后，a管与b管中气体质量比约为 C. 实验说明，水是由氢气和氧气组成 D. 该实验中，电压越高，电解水的速率越快 9．如图所示，图1是电解水的装置，图2是甲、乙试管中收集到的气体体积与时间的关系图。若甲试管中生成气体N，下列说法不正确的是 A. a应接电源正极 B. 气体M能使带火星的木条复燃 C. 实验前向水中加入少量硫酸可以增加水的导电性 D. 0～3s内甲、乙试管内气体的体积比和8s时的体积比不同，原因是氧气比氢气在水中溶解得多 10．（25-26九年级上·广东广州·期末）用如图装置电解水。下列有关叙述正确的是 A. 试管a中收集的气体是氧气 B. 此实验说明水属于混合物 C. 电解水生成的氢气与氧气的体积比是2：1 D. 电解水证明水中氢、氧分子个数比为2：1 1．下列有关水的合成与分解的实验的说法，不正确的是 A. 图1烧杯内壁有水雾出现 B. 图2连接正负两极的玻璃管汇集的气体体积之比为2：1 C. 两个实验均发生的是化学变化 D. 两个实验均可证明水是由氢元素和氧元素组成 2．某化学小组为探究水的组成，做如图所示实验。下列说法错误的是 A. 实验1利用氢气的可燃性 B. 实验2中甲和乙中产生气体的体积比为1:2 C. 实验1和实验2均能验证水的组成 D. 实验2乙中气体能使带火星的木条复燃 3．电解水的实验装置如图所示。下列关于该实验的叙述正确的是 A. a管中的气体是氧气 B. b管中的气体能被点燃，产生淡蓝色火焰 C. 电解水生成的氢气和氧气的质量比是 D. 电解水的实验证明水是由氢、氧两种元素组成的 4．如图为水电解的实验装置图和微观示意图。下列叙述正确的是 A. 图1中a处的气体可以使带火星的木条复燃 B. 图1中a处与b处气体的质量比为2：1 C. 图1中实验可以验证水分子是由氢原子、氧原子构成的 D. 图2中水分解的微观顺序是acb 5．某兴趣小组对电解水实验进行项目式探究。 任务一：探究水的组成 （1）电解法探究水的组成——电解水的实验（图1）写出电解水的文字表达式　　　　　　，经检验气体成分后，可推知水是由　　　　　　　　　组成的。 （2）注射器排尽空气后电解一段时间，若注射器2在刻度8处，则注射器1约在刻度　　　　　　　　处。 （3）查阅资料可知，NaOH具有较强的腐蚀性，氢气易燃烧，因此在电解水以及检验生成物的实验中，不需要标注的安全图标是________（填序号）； A. 护目镜 B. 明火 C. 锐器 D. 洗手 任务二：探究电压对电解水速率的影响 在不同电压、5%的氢氧化钠溶液条件下，收集10 mL氢气所需的时间如图2： （4）结合图2分析，改变电压对电解水速率的影响是　　　　　　。 任务三：探究影响电解水速率的其他因素 【查阅资料】20℃时，1个标准大气压下，1升水可以溶解氢气的体积为0.01819 L，氧气为0.03102 L 根据任务二的结果，兴趣小组的同学选用12 V直流电源，仍然采用图1的装置进行了相关实验探究，（以下氢氧化钠溶液体积均为100 mL）数据如下： 编号 温度 NaOH溶液浓度 注射器2中气体体积 注射器1中气体体积 电解时间 ① 20℃ 2% 20 mL 9.8 mL 54.0 s ② 20℃ 5% 20 mL 9.8 mL 36.2 s ③ 30℃ 2% 20 mL 9.9 mL X ④ 30℃ 5% 20 mL 9.9 mL 35.4 s （5）电解水时在水中加入氢氧化钠的目的是　　　　　　　　　　　　。 （6）对比实验①和②，可得到的结论是　　　　　　　　。 （7）分析四组实验数据，实验③的电解时间X可能是________（填序号）。 A. 32.4 s B. 35.2 s C. 50.2 s D. 55.6 s （8）收集到的注射器1中气体体积与注射器2中气体体积之比与理论值有偏差的可能原因是　　　　　　　（答一点） 6．为探究水的组成及变化，某小组同学设计如图甲装置进行电解水实验，先在电解器玻璃管里加满水（含少量NaOH），再接通直流电源。 （1）电解时，水中加入NaOH的目的是　　　　　　　。 （2）A、B两支玻璃管中生成气体的体积比约为　　　　　　。 （3）断开电源后，用燃着的木条在A玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是　　　。 （4）电解纯水速率较慢，为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的影响，小组同学进行多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图乙。 ①电解浓度为5%的NaOH溶液时，电压对电解水速率的影响是　　　　　　　　　　　。 ②上述实验中，电解水速率最快的试剂及条件是　　　　　　。 1．（2024·河南·中考真题）电解水的简易实验装置如图所示。下列说法不正确的是 A. 甲管中的电极连接的是电源正极 B. 乙管中的气体能使带火星的木条复燃 C. 该实验生成的氢气与氧气的质量比为1：8 D. 该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的 2．电解水实验装置如图所示。下列说法不正确的是 A. 该实验可以证明水是由氢元素和氧元素组成的 B. a玻璃管中的电极与直流电源的负极相连 C. a、b两玻璃管中产生的气体质量之比是2：1 D. 将燃着的木条放在b玻璃管尖嘴口，开启活塞，木条燃烧更旺 3．（25-26九年级上·云南昭通·期末）中国工程院院士谢和平在《Nature》发表论文，以物理力学与电化学相结合的全新思路，建立了相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢全新原理与技术。核心反应如图，下列说法中错误的是 A. 隔膜的孔径大于水分子直径小于钠离子与氯离子直径 B. 海水属于混合物 C. 电极a上产生的是氢气 D. 电极b是负极 4．（2024·江西·中考真题）兴趣小组追寻科学家的足迹，对水进行探究。 【宏观辨识】根据实验探究水的组成 （1）水的合成：在密闭容器中将氢气和氧气的混合气体点燃，根据容器内生成的小水珠可知，水是由　　　　　　　　组成的化合物。 （2）水的分解：电解水一段时间后（如图），观察到管a和管b中气体体积比为　　　　　　　　，经检验管a中的气体是　　　　　　　　（填化学式）。 【证据推理】结合实验现象推算水分子中氢、氧原子个数比。 （3）方法一：根据相同条件下气体的体积比等于其分子的个数比，得出电解水的产物中氢、氧原子个数比为　　　　　　　　，进而推算出结果。 （4）方法二：已知电解水实验中氢气和氧气的体积比和正、负极产生气体的　　　　　　　　，可计算出水中各元素质量比，结合氢、氧原子的相对原子质量，可进一步推算出结果。 【模型构建】 （5）以分子构成的物质为例，图中“▲”表示的是　　　　　　　　。 5．学习了水的组成相关知识后，化学兴趣小组的同学对电解水的实验进行了以下探究与学习。 任务一   用电解法探究水的组成 该兴趣小组利用如图所示的装置进行电解水实验，先在电解器玻璃管里加满水（含少量氢氧化钠），再接通直流电源。 （1）电解一段时间后，若b玻璃管中产生3mL气体，则a玻璃管中产生的气体约为　　　　　　mL。 （2）该反应用文字表示为　　　　　　。 （3）由上述实验得到的结论是　　　　　　　　　　　　。 任务二   探究影响电解水速率的因素 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10mL氢气所需时间如下表所示。 电压/V反应时间/s氢氧化钠溶液浓度/% 6 9 12 5 1586 734 450 10 1028 566 382 【实验分析】 （4）根据以上数据，电解浓度为5%的氢氧化钠溶液时，改变电压对电解水速率的影响是　　　　　　。 【实验结论】 （5）上述实验中，电解水速度最快的条件是　　　　　　。 【实验拓展】 （6）除了上述因素外，你认为还有哪些因素会影响电解水的速率？　　　　　　　　　　　　（写1点即可）。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 分层作业 2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型 1．B 2．B 3．D 4．C 5．C 6．D 7．C 8．D 9．B 10．C 1．B 2．B 3．D 4．C 5．（1）①     ② 氢元素和氧元素     （2）4     （3）C     （4）在8～16V范围内，电压越大，电解水速率越快     （5）增强水的导电性     （6）在温度相同的情况下，氢氧化钠溶液浓度越大，电解水的反应速率越快（合理即可）     （7）C     （8）氢气比氧气更难溶于水（合理即可）      6．（1）增强水的导电性     （2）1∶2     （3）木条燃烧得更旺     （4）① 电压越大，电解水的速率越快    ② 10%的NaOH溶液和12V电压      1．A 2．C 3．C 4．（1）氢元素和氧元素     （2）①     ②      （3）##     （4）密度比##密度     （5）各元素质量比      5．（1）6     （2）     （3）水由氢元素和氧元素组成     （4）相同条件下，电压越大，电解水速率越快     （5）10%氢氧化钠溶液、12V     （6）温度（合理即可）      1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 分层作业 2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型 1．电解水实验中，负极产生的气体是 A. 氧气 B. 氢气 C. 氮气 D. 二氧化碳 【答案】B 【详解】电解水实验的核心结论是 “正氧负氢、氢二氧一”，即正极产生氧气，负极产生氢气。选项中，A（氧气）是正极产物，C（氮气）、D（二氧化碳）并非电解水的产物，因此负极产生的气体是氢气。 故填：B。 2．电解水的实验装置如图所示。下列说法正确的是 A. 该实验证明水是由氢气和氧气组成的 B. 水中可加入少量硫酸钠以增强导电性 C. a、b玻璃管中产生的气体质量之比是2：1 D. b玻璃管产生的气体可以被燃着的木条点燃 【答案】B 【分析】电解水时“正氧负氢，氢二氧一”。 【详解】A、水通电分解生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，根据反应前后元素种类不变，该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的，故说法错误； B、纯水的导电性较弱，向水中可加入少量硫酸钠，可增强其导电性，故说法正确； C、电解水时负极产生的氢气是正极产生的氧气体积的两倍，由图知a玻璃管中的气体是b玻璃管中气体的大约两倍，所以a管内产生的是氢气，b管内产生的是氧气，氢气与氧气的质量比为（2×2）：32=1：8，故说法错误； D、b管内产生的是氧气，不具有可燃性，故说法错误。 故选B。 3．（25-26九年级上·辽宁本溪·期末）“水的组成及变化的探究”为学生必做实验。下列对该实验的说法不正确的是 A. 负极产生的气体能燃烧 B. 正极与负极产生气体的体积比为1：2 C. 电解水过程中电能转化为化学能 D. 该实验证明水由氢气和氧气组成 【答案】D 【详解】A、电解水实验中，负极产生氢气，氢气具有可燃性，能燃烧，该说法正确。 B、实验中正极产生氧气，负极产生氢气，二者的体积比约为，该说法正确。 C、电解水过程中，需要通电才能发生反应，是电能转化为化学能，该说法正确。 D、氢气只含氢元素、氧气只含氧元素，电解水生成氢气和氧气，根据化学反应前后元素种类不变，说明水是由氢元素和氧元素组成的，而非由氢气和氧气组成（氢气和氧气是两种独立的物质，水是纯净物），该说法错误。 故选D。 4．用电解水实验探究水的元素组成，下列说法不正确的是 A. a管和b管中气体体积比约为2：1 B. a管产生的气体具有可燃性，在空气中燃烧产生淡蓝色火焰 C. 该探究说明水中含有氢分子和氧分子 D. 该探究的依据是化学变化前后元素种类不变 【答案】C 【详解】A、电解水实验中，正极产生氧气，负极产生氢气，产生氧气和氢气的体积比为1:2。a与负极相连，b与正极相连，所以a管和b管中气体体积比约为2：1，说法正确； B、a管产生的气体是氢气，氢气具有可燃性，在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，说法正确； C、水由水分子构成，水中不含有氢分子和氧分子，说法不正确； D、该探究的依据是化学变化前后元素种类不变，水电解生成氢气和氧气，生成物中含有氢元素和氧元素，得出水由氢元素和氧元素组成，说法正确。 故选C。 5．（25-26九年级上·四川绵阳·期末）我国航天事业在不断发展中，建设空间站其中要解决的问题之一是氧气的来源，电解水是途径之一。电解水过程由如图步骤的模型构成(图中“”表示氧原子，“”表示氢原子)，完整表示电解水过程的顺序是 A. ①②③④ B. ②③④① C. ②①④③ D. ④①②③ 【答案】C 【详解】电解水的微观过程为： 初始状态：水分子（H2O，由1个氧原子和2个氢原子构成）存在于电极两侧（图②）。 分子分解：通电后，水分子分解为氢原子和氧原子（图①）。 原子移动：氢原子向负极移动，氧原子向正极移动（图④）。 原子重组：氢原子相互结合成氢分子（H2），氧原子相互结合成氧分子（O2）（图③）。 因此，完整表示电解水过程的顺序是②①④③，故选C。 6．（25-26九年级上·四川绵阳·期末）有关水电解过程的微观示意图，下列说法中不正确的是 A. 氧分子由氧原子构成，氢分子由氢原子构成 B. 这个微观示意图说明水分子分解的条件是通电 C. 这个微观示意图可以解释获得的氢气体积是氧气体积的两倍 D. 该实验证明了水中含有氢气和氧气 【答案】D 【详解】A、氧分子（O2）由氧原子构成，氢分子（H2）由氢原子构成，该说法正确。 B、微观示意图中明确标注 “通电” 条件，说明水分子分解的条件是通电，该说法正确。 C、从图中可以看到，2个水分子分解后生成2个氢分子和1个氧分子，氢分子的数量是氧分子的2倍，因此可以解释获得的氢气体积是氧气体积的两倍，该说法正确。 D、水电解生成氢气和氧气，证明了水是由氢元素和氧元素组成的，而不是水中含有氢气和氧气，该说法错误。 故选D。 7．如图是实验室电解水的简易实验装置，下列有关叙述错误的是 A. b是电源的正极 B. A管收集到的是氢气 C. 该实验表明，水由2个氢原子和1个氧原子构成 D. 在水中加入少许硫酸钠溶液，能增强导电性 【答案】C 【分析】电解水时正氧负氢，氢二氧一。 【详解】A、连接b极的试管中产生的气体较少，是氧气，该电极是正极，故说法正确； B、连接电源a端A试管中的气体较多，是氢气，故说法正确； C、该实验表明，水由氢元素与氧元素组成，每个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，故说法错误； D、在水中加入少许硫酸钠，可以增强导电性，故说法正确。 故选C。 8．（25-26九年级上·四川宜宾·期末）为探究不同电压对电解水速率的影响，同学们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。下列分析正确的是 A. a管连接的是电源正极 B. 关闭电源后，a管与b管中气体质量比约为 C. 实验说明，水是由氢气和氧气组成 D. 该实验中，电压越高，电解水的速率越快 【答案】D 【详解】A、电解水时“正氧负氢、氧一氢二”，a管气体体积多，是氢气，与电源负极相连，故说法错误； B、在电解水实验中，a管收集到的气体是氢气，b管收集到的气体是氧气，两者的体积比约为，并非质量比，故说法错误； C、电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气分别是由氢元素和氧元素组成的，说明水是由氢元素和氧元素组成的，故说法错误； D、由题意可知，电压越高，生成20mL氢气的时间越短，电解速率越快，故说法正确。 故选D。 9．如图所示，图1是电解水的装置，图2是甲、乙试管中收集到的气体体积与时间的关系图。若甲试管中生成气体N，下列说法不正确的是 A. a应接电源正极 B. 气体M能使带火星的木条复燃 C. 实验前向水中加入少量硫酸可以增加水的导电性 D. 0～3s内甲、乙试管内气体的体积比和8s时的体积比不同，原因是氧气比氢气在水中溶解得多 【答案】B 【详解】A、水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，结合图2可知，气体M的体积大约是气体N的两倍，若甲试管中生成气体N，则N为氧气，a应接电源正极，说法正确； B、气体M体积较大，为氢气，不能使带火星的木条复燃，说法错误； C、纯水导电性很差，实验时水中少量硫酸的目的是增强导电性，说法正确； D、0～3s内甲、乙试管内气体的体积比和8s时的体积比不同，可能的原因是氧气比氢气在水中溶解得多，导致氧气体积较小，说法正确。 故选B。 10．（25-26九年级上·广东广州·期末）用如图装置电解水。下列有关叙述正确的是 A. 试管a中收集的气体是氧气 B. 此实验说明水属于混合物 C. 电解水生成的氢气与氧气的体积比是2：1 D. 电解水证明水中氢、氧分子个数比为2：1 【答案】C 【详解】A、试管a所得的气体体积大于试管b内气体，根据水电解时电解出氢气体积约为氧气体积的2倍，可判断a试管内气体是氢气，故说法错误； B、电解水生成氢气和氧气，说明水中含有氢、氧两种元素，此实验说明水属于化合物，故说法错误； C、试管a中为氢气、试管b中为氧气，根据水电解时电解出氢气体积约为氧气体积的2倍，可判断试管a与试管b中产生的气体体积比约为2：1，故说法正确； D、电解水产生氧气和氢气，说明水中含有氢原子和氧原子，但是不含有氢分子和氧分子，故说法错误。 故选C。 1．下列有关水的合成与分解的实验的说法，不正确的是 A. 图1烧杯内壁有水雾出现 B. 图2连接正负两极的玻璃管汇集的气体体积之比为2：1 C. 两个实验均发生的是化学变化 D. 两个实验均可证明水是由氢元素和氧元素组成 【答案】B 【详解】A、氢气燃烧生成水，干冷烧杯内壁有水雾出现，故A不符合题意； B、在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2：1，故正极和负极产生的气体的体积比为1：2，故B符合题意； C、电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，两个实验中均有新物质生成，属于化学变化，故C不符合题意； D、电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据化学反应前后，元素的种类不变，均可得出水是由氢元素和氧元素组成，故D不符合题意。 故选B． 2．某化学小组为探究水的组成，做如图所示实验。下列说法错误的是 A. 实验1利用氢气的可燃性 B. 实验2中甲和乙中产生气体的体积比为1:2 C. 实验1和实验2均能验证水的组成 D. 实验2乙中气体能使带火星的木条复燃 【答案】B 【详解】A、实验1中氢气在氧气中燃烧，利用了氢气的可燃性，选项正确； B、由图可知，实验2中甲和乙中产生气体的体积比为2:1，选项错误； C、根据“反应前后元素种类不变”，题中两个实验均可证明水是由氢、氧元素组成的，选项正确； D、实验2中水通电分解，乙中气体体积约是甲中气体体积的二分之一，故乙中气体是氧气，氧气具有助燃性，故乙中气体能使带火星的木条复燃，选项正确； 故选：B。 3．电解水的实验装置如图所示。下列关于该实验的叙述正确的是 A. a管中的气体是氧气 B. b管中的气体能被点燃，产生淡蓝色火焰 C. 电解水生成的氢气和氧气的质量比是 D. 电解水的实验证明水是由氢、氧两种元素组成的 【答案】D 【分析】电解水时，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氧气和氢气的体积比约为，质量比是。 【详解】A.a管与电源负极相连，由分析可知，负极产生的氢气，则a管中的气体为氢气，故选项说法错误，不符合题意。 B.b管与电源正极相连，由分析可知，正极产生的氧气，氧气不能被点燃，故选项说法错误，不符合题意。 C.由分析可知，电解水生成的氢气和氧气的质量比为，故选项说法错误，不符合题意。 D.水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据质量守恒定律反应前后元素的种类不变，该实验证明，水是由氢、氧两种元素组成的，故选项说法正确，符合题意。 故选：D。 4．如图为水电解的实验装置图和微观示意图。下列叙述正确的是 A. 图1中a处的气体可以使带火星的木条复燃 B. 图1中a处与b处气体的质量比为2：1 C. 图1中实验可以验证水分子是由氢原子、氧原子构成的 D. 图2中水分解的微观顺序是acb 【答案】C 【详解】A、电解水实验中，与电源正极相连的一端产生氧气，与电源负极相连的一端产生氢气，则图1中a处、b处产生的气体分别是氢气、氧气，氧气具有助燃性，则图1中b处的气体可以使带火星的木条复燃，说法错误，不符合题意； B、由A选项分析可知，图1中a处、b处产生的气体分别是氢气、氧气，根据化学方程式，则a处与b处气体的质量比为，说法错误，不符合题意； C、水在通电条件下分解生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类不变，氢分子由氢原子构成，氧分子由氧原子构成，由此说明水分子是由氢原子、氧原子构成的，说法正确，符合题意； D、水在通电条件下分解生成氢气和氧气，其微观实质是水分子分解成氢原子、氧原子，氢原子、氧原子分别重新组合形成氢分子、氧分子，则图2中水分解的微观顺序是bca，说法错误，不符合题意。 故选：C。 5．某兴趣小组对电解水实验进行项目式探究。 任务一：探究水的组成 （1）电解法探究水的组成——电解水的实验（图1）写出电解水的文字表达式　　　　　　，经检验气体成分后，可推知水是由　　　　　　　　　组成的。 （2）注射器排尽空气后电解一段时间，若注射器2在刻度8处，则注射器1约在刻度　　　　　　　　处。 （3）查阅资料可知，NaOH具有较强的腐蚀性，氢气易燃烧，因此在电解水以及检验生成物的实验中，不需要标注的安全图标是________（填序号）； A. 护目镜 B. 明火 C. 锐器 D. 洗手 任务二：探究电压对电解水速率的影响 在不同电压、5%的氢氧化钠溶液条件下，收集10 mL氢气所需的时间如图2： （4）结合图2分析，改变电压对电解水速率的影响是　　　　　　。 任务三：探究影响电解水速率的其他因素 【查阅资料】20℃时，1个标准大气压下，1升水可以溶解氢气的体积为0.01819 L，氧气为0.03102 L 根据任务二的结果，兴趣小组的同学选用12 V直流电源，仍然采用图1的装置进行了相关实验探究，（以下氢氧化钠溶液体积均为100 mL）数据如下： 编号 温度 NaOH溶液浓度 注射器2中气体体积 注射器1中气体体积 电解时间 ① 20℃ 2% 20 mL 9.8 mL 54.0 s ② 20℃ 5% 20 mL 9.8 mL 36.2 s ③ 30℃ 2% 20 mL 9.9 mL X ④ 30℃ 5% 20 mL 9.9 mL 35.4 s （5）电解水时在水中加入氢氧化钠的目的是　　　　　　　　　　　　。 （6）对比实验①和②，可得到的结论是　　　　　　　　。 （7）分析四组实验数据，实验③的电解时间X可能是________（填序号）。 A. 32.4 s B. 35.2 s C. 50.2 s D. 55.6 s （8）收集到的注射器1中气体体积与注射器2中气体体积之比与理论值有偏差的可能原因是　　　　　　　（答一点） 【答案】（1）①     ② 氢元素和氧元素     （2）4     （3）C     （4）在8～16V范围内，电压越大，电解水速率越快     （5）增强水的导电性     （6）在温度相同的情况下，氢氧化钠溶液浓度越大，电解水的反应速率越快（合理即可）     （7）C     （8）氢气比氧气更难溶于水（合理即可）      【详解】(1)水在通电的条件下分解生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：； 氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则水是由氢元素和氧元素组成的； (2)据图可知，注射器2与电源的负极相连，收集到的是氢气，注射器1与电源的正极相连，收集到的是氧气，电解水生成氢气和氧气的体积比为2:1，则注射器2在刻度8处，则注射器1约在刻度4处； (3)查阅资料可知，NaOH具有较强的腐蚀性，氢气易燃烧，因此在电解水以及检验生成物的实验中，需要佩戴护目镜、注意明火、实验完毕要洗手，故选C； (4)结合图2分析可知，在8～16V范围内，电压越大，电解水速率越快； (5)水的导电性很弱，电解水时，水中加入少量氢氧化钠，可以增加水中自由移动的离子，能增强水的导电性； (6)实验①和②温度相同，氢氧化钠溶液浓度②更大，电解时间更短，可得到结论：在温度相同的情况下，氢氧化钠溶液浓度越大，电解水的反应速率越快； (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＜54.0，所以实验③的电解时间“x”应在35.4～54.0之间，故选C； (8)从物理性质角度分析，因为氢气比氧气更难溶于水（或氧气比氢气更易溶于水），导致氧气溶解更多，收集的氢气相对更多，所以实验中氢氧体积比大于理论值。 6．为探究水的组成及变化，某小组同学设计如图甲装置进行电解水实验，先在电解器玻璃管里加满水（含少量NaOH），再接通直流电源。 （1）电解时，水中加入NaOH的目的是　　　　　　　。 （2）A、B两支玻璃管中生成气体的体积比约为　　　　　　。 （3）断开电源后，用燃着的木条在A玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是　　　。 （4）电解纯水速率较慢，为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的影响，小组同学进行多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图乙。 ①电解浓度为5%的NaOH溶液时，电压对电解水速率的影响是　　　　　　　　　　　。 ②上述实验中，电解水速率最快的试剂及条件是　　　　　　。 【答案】（1）增强水的导电性     （2）1∶2     （3）木条燃烧得更旺     （4）① 电压越大，电解水的速率越快    ② 10%的NaOH溶液和12V电压      【详解】(1)水是电的弱导体，电解时，水中加入NaOH能增强水的导电性，加快反应； (2)电解水实验中，根据正氧负氢，氧一氢二，A管与电源的正极相连，产生的是氧气，B管与电源的负极相连，产生的是氢气，故A（氧气）、B（氢气）两支玻璃管中生成气体的体积比约为1：2； (3)A管收集的气体是氧气，氧气具有助燃性，用燃着的木条在A玻璃管尖嘴口，打开活塞会观察到木条燃烧得更旺； (4)①由图可知，电解溶质质量分数为5%的NaOH溶液时，改变电压对电解水速率的影响是：相同条件下，电压越大，电解水所用时间越短，说明相同条件下，电压越大，电解水速率越快； ②由图可知，当电压为12V，10%氢氧化钠溶液时，所需时间最小，则说明反应速率最快，故填：10%NaOH溶液、12V电压。 1．（2024·河南·中考真题）电解水的简易实验装置如图所示。下列说法不正确的是 A. 甲管中的电极连接的是电源正极 B. 乙管中的气体能使带火星的木条复燃 C. 该实验生成的氢气与氧气的质量比为1：8 D. 该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的 【答案】A 【详解】A、电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，甲管中产生的气体较多，为氢气，则甲管中的电极连接的是电源负极，故A说法不正确； B、乙管中的气体较少，为氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故B说法正确； C、水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为：，则该实验生成的氢气与氧气的质量比为4：32=1：8，故C说法正确； D、水通电分解生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的，故D说法正确； 故选：A。 2．电解水实验装置如图所示。下列说法不正确的是 A. 该实验可以证明水是由氢元素和氧元素组成的 B. a玻璃管中的电极与直流电源的负极相连 C. a、b两玻璃管中产生的气体质量之比是2：1 D. 将燃着的木条放在b玻璃管尖嘴口，开启活塞，木条燃烧更旺 【答案】C 【详解】A、电解水生成氢气和氧气，根据反应前后元素的种类不变，则可以证明水是由氢元素和氧元素组成的，选项正确； B、电解水是正氧负氢，且生成氢气和氧气的体积比是2:1，如图，a试管内气体较多则是氢气，因此与电源的负极相连，选项正确； C、如图所示，a、b两玻璃管中产生的气体体积之比是2：1，不是质量比，选项错误； D、如图，b产生的是氧气，氧气具有助燃性，因此燃着的木条伸到b管口，木条燃烧更旺，选项正确； 故选：C。 3．（25-26九年级上·云南昭通·期末）中国工程院院士谢和平在《Nature》发表论文，以物理力学与电化学相结合的全新思路，建立了相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢全新原理与技术。核心反应如图，下列说法中错误的是 A. 隔膜的孔径大于水分子直径小于钠离子与氯离子直径 B. 海水属于混合物 C. 电极a上产生的是氢气 D. 电极b是负极 【答案】C 【详解】A、图示中水分子能通过隔膜，而Na+、Cl-被阻隔，说明隔膜的孔径大于水分子直径小于钠离子与氯离子直径，故选项说法正确； B、海水中含有氯化钠、水等物质，属于混合物，故选项说法正确； C、由图可知，电极a上产生的是氧气，故选项说法错误； D、由图可知，电极b上产生的是氢气，由电解水实验结论“正氧一、负氢二”可知，电极b是负极，故选项说法正确； 故选：C。 4．（2024·江西·中考真题）兴趣小组追寻科学家的足迹，对水进行探究。 【宏观辨识】根据实验探究水的组成 （1）水的合成：在密闭容器中将氢气和氧气的混合气体点燃，根据容器内生成的小水珠可知，水是由　　　　　　　　组成的化合物。 （2）水的分解：电解水一段时间后（如图），观察到管a和管b中气体体积比为　　　　　　　　，经检验管a中的气体是　　　　　　　　（填化学式）。 【证据推理】结合实验现象推算水分子中氢、氧原子个数比。 （3）方法一：根据相同条件下气体的体积比等于其分子的个数比，得出电解水的产物中氢、氧原子个数比为　　　　　　　　，进而推算出结果。 （4）方法二：已知电解水实验中氢气和氧气的体积比和正、负极产生气体的　　　　　　　　，可计算出水中各元素质量比，结合氢、氧原子的相对原子质量，可进一步推算出结果。 【模型构建】 （5）以分子构成的物质为例，图中“▲”表示的是　　　　　　　　。 【答案】（1）氢元素和氧元素     （2）①     ②      （3）##     （4）密度比##密度     （5）各元素质量比      【详解】(1)水（H2O）是由氢元素和氧元素组成的化合物。 (2)电解水实验中，正极产生的气体是氧气，负极产生的气体是氢气，且氢气与氧气的体积比为2∶1。根据图象，管a与电源负极相连，产生的是氢气，管b与电源正极相连，产生的是氧气，所以管a中的气体是H2，观察到管a和管b中气体体积比为2∶1。 (3)相同条件下气体的体积比等于其分子的个数比，则电解水产生的氢分子（H2）与氧分子（O2）的个数比为2∶1，得出电解水的产物中氢、氧原子个数比为。 (4)由于，已知电解水实验中氢气和氧气的体积比，要计算出水中各元素质量比，则需要知道正、负极产生气体的密度比，故填：密度比或密度。 (5)化学式是通过元素符号及数字的组合表示物质组成，知道相对分子质量的情况下，需结合物质中各元素质量比来确定物质的化学式，故填：各元素质量比。 5．学习了水的组成相关知识后，化学兴趣小组的同学对电解水的实验进行了以下探究与学习。 任务一   用电解法探究水的组成 该兴趣小组利用如图所示的装置进行电解水实验，先在电解器玻璃管里加满水（含少量氢氧化钠），再接通直流电源。 （1）电解一段时间后，若b玻璃管中产生3mL气体，则a玻璃管中产生的气体约为　　　　　　mL。 （2）该反应用文字表示为　　　　　　。 （3）由上述实验得到的结论是　　　　　　　　　　　　。 任务二   探究影响电解水速率的因素 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10mL氢气所需时间如下表所示。 电压/V反应时间/s氢氧化钠溶液浓度/% 6 9 12 5 1586 734 450 10 1028 566 382 【实验分析】 （4）根据以上数据，电解浓度为5%的氢氧化钠溶液时，改变电压对电解水速率的影响是　　　　　　。 【实验结论】 （5）上述实验中，电解水速度最快的条件是　　　　　　。 【实验拓展】 （6）除了上述因素外，你认为还有哪些因素会影响电解水的速率？　　　　　　　　　　　　（写1点即可）。 【答案】（1）6     （2）     （3）水由氢元素和氧元素组成     （4）相同条件下，电压越大，电解水速率越快     （5）10%氢氧化钠溶液、12V     （6）温度（合理即可）      【详解】(1)在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2：1，试管b与正极相连，产生的是氧气，试管a与负极相连，产生的是氢气，故电解后，若b玻璃管中产生3mL气体，则a玻璃管中产生的气体约为6mL； (2)水在通电条件下生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：； (3)氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，电解水生成氢气和氧气，氧气由氧元素组成，氢气由氢元素组成，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； (4)由表中数据可知，相同条件下，电压越大，产生10mL氢气所需时间越短，说明相同条件下，电压越大，电解水速率越快； (5)由表中数据可知，相同条件下，电压越大，电解水反应速率越快，氢氧化钠溶液的浓度越大，电解水反应速率越快，故电解水速率最快的条件是10%氢氧化钠溶液、12V； (6)除了上述因素外，温度还可能会影响电解水的速率。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $