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-【通成学典】2026-2027学年九年级上册化学拔尖特训(科粤版·新教材)

第二单元空气、物质的构成与组成 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 一阶·基础通关 融通新授知识，夯实双基▲ 1.晓丽同学制作的分子模型中，可以保持水的化学性质的是 () ① ⑧ (0 ⊙ (0X0 ① ①▣ A. B. C. D. 2.纯净的氢气在空气中燃烧（如图所示），下列现象中，不符合事实的是 ( A.产生淡蓝色火焰 B.用冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁有水珠生成 C.接触罩在火焰上方的烧杯感到发烫 D.将罩在火焰上方的烧杯倒置并迅速加入少量澄清石灰水后，澄清石灰水一定变浑浊 号水 8 808 0一氢原子 冷而干燥 cP 。一氧原子 的烧杯 电源 ① ② ③ H. (第2题图) (第3题图) 3.[2025咸阳泾阳期中]化学小组通过水的电解来探究水的组成。 (1)如图I,通电后两电极表面出现气泡，一段时间后，玻璃管甲内收集的气体体积为10L,则 玻璃管乙内收集的气体体积约为 ml (2)用燃着的木条靠近玻璃管乙尖嘴口，打开活塞，观察到的现象是 0 (3)写出电解水反应的文字表达式： 。由上述实验可知，水是由 元 素组成的。 (4)电解水的微观过程可用如图Ⅱ中①②③表示，各种微观粒子运动变化的先后顺序是 扫二阶·素能攀升 强化运用能力，提升素能 4.新势创新实验某同学利用如图创新装置探究水的组成。下列说法不正确的是 () 注射器 电极 滴有少量氢氧 化钠溶液的水 (第4题图) A.a中气体能使带有火星的木条复燃 B.一段时间后，a、b中气体的体积比大约为2：1 C.若将滴有氢氧化钠溶液的水改为滴有稀硫酸的水，能达到相同目的 D.根据该实验可知水中含有氢元素和氧元素 27 拔尖特训·化学（科粤版）九年级上 5.[2025南阳二模]航天员在太空舱呼吸所需的氧气主要来自水的电解，如图为电解水制 氧系统的示意图。下列有关说法正确的是 ( ) A.b端连接电源的负极 B.将燃着的木条放在a口，可观察到淡蓝色火焰 C.此过程产生H2和O2的质量比为2：1 D.此过程是将化学能转化为电能 o-5%Na0H溶液 a1586 口-10%Na0H溶液 电源 甲 0 回 1028 734 450 566 电解质固定体 平382 供水膜 6 9 电极 3 供水 H20 电源 电压/V (第5题图) (第6题图) 6.[2025渭南澄城期中改编]为探究水的组成及变化，某小组同学设计图I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。请回答： (1)图I中产生氧气的是玻璃管 (填“甲”或“乙”)。 (2)切断电源后，用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是 (3)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，小组同学进行多次实验，测 得产生20L氢气所需时间如图Ⅱ。上述实验中，电解水速率最快的条件是 道三阶·思维拓展 深度探究创新，拓展思维 7.实验课上，某实验小组的同学们正在进行“水的组成”的 探究，请你参与！ 活塞 活塞 a 【提出问题】水是一种元素吗？ 【进行实验】同学们按照如图甲所示的装置进行了实验。 【收集证据】图甲所示的实验中，同学们观察到电极附近 电源 电源 乙 有 产生；一段时间后，连接电源正、负极的刻度 (第7题图) 管内产生的气体体积比约为 。 切断电源，打开b管顶端的活塞，在管口放置一根燃着的 木条，会观察到 【讨论分析】实验时，老师在水中加入了少量氢氧化钠，目的是 【得出结论】本实验得出的结论是 【拓展延伸】同学们又查阅到了如下资料： I.氢氧化钠是一种强碱，具有腐蚀性。 Ⅱ.电解水的实验装置也可用如图乙所示的装置。 Ⅲ.给含有氯化钠的水通电，会发生如下反应：氯化钠十水通申氢氧化钠十氢气十氯气。 请你分析思考：和图乙装置相比，图甲装置的优点是 (任写一点)。 进行电解水实验时， (填“能”或“不能”)将氢氧化钠换为氯化钠。 【总结交流】化学是以实验为基础的科学，通过对上述实验的分析对比，归纳出两种改进实验时需 考虑的因素：① ;② 28 >“答案与解析”见P13专题特训二分子、原子、离子和元素 1.B分于可分为原于，原于能分为原于核和核外电于，故 A认识不正确：由于电于的质量与质于和中于的质量相比 较很小，可以忽略不计，所以原子得失电子变成离子后，质 量几乎不变，故B认识正确：稀有气体元素的原子最外层 电子数不都是8，例如氨的最外层电子数是2，故C认识不 正确；元素只讲种类不讲个数，单质只含有一种元素，故D 认识不正确。 2.C分子在永不停息地做无规则运动，U形管的湿棉花 团都会逐渐变红，故A错误：温度越高，分子运动越剧烈， U形管a所连试管下方被加热，温度高分子运动速率快，更 早测出氨气，因此曲线X对应的U形管为a,故B错误；通 过a、b对比可知温度高时，分子运动速率更快，因此实验证 明了微观粒子运动速率与温度有关，故C正确；分子在永 不停息地做无规则运动，0~1min,氨气浓度为零可能是因 为此时氨分子还未运动到传感器位置，故D错误。 3.B在A~D中，只有C的结构示意图中核内质子数不 等于核外电子数，故只有一个离子结构示意图，A不正确； 由题图可知，C元素对应原子的核外电子层数为3，C、D两 种元素原子的核外电子层数相等，两者位于同一周期，B正 确；在A~D中，A和C的最外层电子都达到了相对稳定结 构，C不正确：由题图可知，铈的质子数为58，其相对原子 质量为140.12，D不正确。 4.(1)2018.998(2)B℃(3)8(4)B 〔解析)(2)元素是质子数（即核电荷数）相同的一类原子 的总称，同种元素的原子质子数相同，A、B、C、D中属于同 种元素的微观粒子是BC。(3)D的质子数为18，属于氩元 素，氩元素的化学性质稳定，D是氩原子，则18=2十8十x, x=8。(4)决定元素化学性质的是原子中的最外层电子 数，一般而言，原子的最外层电子数相同，则具有相似的化 学性质；由题干中提供的结构示意图可知，A的最外层电 子数为7，则与其化学性质相似的微观粒子结构示意图中 最外层电子数也应为7，B符合要求。 5.(1)分子构成不同（合理答案均可）(2)都含有氧原子 (3)二氧化碳、水(4)在化学变化中分子可以分解成原 子，原子也可以组合成新的分子（或化学变化前后原子种 类、原子个数不变等合理答案均可) 〔解析)(1)由微观示意图可知，一个甲烷分子由一个碳原 子和四个氢原子构成，一个二氧化碳分子由一个碳原子和 两个氧原于构成，所以一个甲烷分子和一个二氧化碳分子 的不同点是所含原于总数不同、分于构成不同等。(2)一 个氧分于由两个氧原于构成，一个二氧化碳分于由一个碳 原于和两个氧原于构成，一个水分于由两个氢原于和一个 氧原子构成，所以氧分子、二氧化碳分子、水分子的相同点 是都含有氧原于。(3)氧化物是指由两种元素组成，且其 中一种元素是氧元素的化合物，据此可知二氧化碳和水属 于氧化物。(4)由微观示意图可知，反应前后原于种类、原 子个数不变，而分子的种类改变，化学变化中分子可分而 原子不可分等。 6.C同种元素的微观粒子具有相同的质子数，但是具有 相同质子数的微观粒子，不一定属于同一种元素，如氢氧 根离子(OH)和氟离子(F)具有相同的质于数，A错误； 金属元素的原子的最外层电子数<4，但最外层电子数<4 的原子不一定是金属元素的原子，如氢原子，B错误；原子 通过得失电子形成离子，所以离子按电性分，有带正电荷 的阳离子和带负电荷的阴离子，C正确：最外层电子数相同 的原子，化学性质不一定相似，如氨原子和镁原子，两者的 最外层电子数相同，但是两者的化学性质不相似，D错误。 7.B锂带“”宇旁，属于金属元素，故选项A说法正确。 根据元素周期表中的一格可知，汉宇下面的数宇表示相对 原子质量，该元素的相对原子质量为6.94，相对原子质量 单位是“1”，不是“g”,故选项B说法错误。原子是由原于 核和电子构成的，则图乙中的“微观粒子”是带负电的电子， 故选项C说法正确。锂原子最外层电子数为1，在化学反 应中易失去电子而形成阳离子，故选项D说法正确。 8.(1)核电荷数（或核内质于数）不同P(2)核外电于 层数相同，均为2失去阳离子Mg+(3)Na、C (4)AC 解析)(4)每个C0与N2分于中原于数均为2，原子中质 于数=核外电子数，所以电子数分别为6+8=14、7×2= 14,电于数相同，是等电子体；每个S02和C02分于中原于 数均为3，但电子数分别为16+8×2=32、6+8×2=22，电 子数不同，不是等电于体：每个CO和O3中原于数均 为4，电于数分别为6+8×3+2=32、7+8×3+1=32，电 子数相同，是等电子体；每个HO和NH分子中原子数分 别为3、4，原子数不同，不是等电于体。 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.A由分于构成的物质，分于是保持其化学性质的最小 微观粒于，水是由水分子构成的，能保持水化学性质的是 水分于，1个水分子(H0)由2个氢原子和1个氧原子构 ((0) 成，其分子模型可表示为(0； 表示氧分子田 ⑧ 表示氢分子(0X0)表示过氧化氢分子。 2.D纯净的氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰；用冷而 3 干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁有水珠生成；用手融 摸烧杯感到发烫：将罩在火焰上方的烧杯倒置并迅速加人 少量澄清石灰水后，澄清石灰水无明显变化。 3.(1)5(2)燃着的木条燃烧更旺(3)水通电氢气十氧 气氢、氧(4)②③① 〔解析)(1)电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，且氢 气和氧气的体积比约为2：1。玻璃管甲连接电源负极，收 集的是氢气，体积为10L,则玻璃管乙（连接电源正极，收 集的是氧气)内收集的气体体积约为5mL。(2)玻璃管乙 内收集的是氧气，氧气具有助燃性，用燃着的木条靠近玻 璃管乙尖嘴口，打开活塞，会观察到燃着的木条燃烧更旺。 (3)电解水生成氢气和氧气，反应的文字表达式为水通电 氢气十氧气。由该实验可知，水是由氢、氧元素组成的。 (4)电解水的微观过程是水分子（②）先分解成氢原子和氧 原子（③），然后氢原子和氧原子重新组合，分别形成氢分 子和氧分子（①）。所以各种微观粒子运动变化的先后顺 序是②③① 4.B电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，故a中产 生的气体是氧气，氧气具有助燃性，能使带有火星的木条 复燃；电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，中产生氧 气，b中产生氢气，一段时间后，a、b中气体的体积比大约为 1:2:纯水导电性较弱，可以通过滴加氢氧化钠溶液或稀 硫酸，使液体中自由移动的离于增多，加强水的导电性；电 解水生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素 组成，根据化学反应前后元素种类不变，可推断出水由氢 元素和氧元素组成。 5.B电解水时，与电源负极相连的电极附近产生氢气，与 电源正极相连的电极附近产生氧气，故a端连接电源的负 极、b端连接电源的正极，故A错误；a口产生的是氢气，将 燃着的木条放在a口，氢气燃烧产生淡蓝色火焰，故B正 确；电解水产生氢气和氧气的体积比约为2：1，而氢气与 氧气的密度不一样，所以质量比不可能是2：1（实际上，产 生的氢气和氧气的质量比为1：8，后面课时会学到)，故 C错误；电解水过程是将电能转化为化学能，故D错误。 6.(1)乙(2)木条燃烧得更旺(3)12V电压、10%氢 氧化钠溶液 〔解析)(1)电解水时，与电源负极相连的甲玻璃管中产生 氢气，与电源正极相连的乙玻璃管中产生氧气。(2)乙玻 璃管与电源正极相连，产生的气体是氧气，氧气具有助燃 性。切断电源后，用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产 生的气体，观察到的现象是木条燃烧得更旺。(3)由图Ⅱ 可知，产生20L氢气所需时间越短，电解水速率越快。 在12V电压、10%NaOH溶液条件下，产生20mL氢气所 需时间最短，所以电解水速率最快的条件是12V电压、 10%氢氧化钠溶液。 7.【收集证据】气泡1：2无色气体燃烧，产生淡蓝色 火焰，放热【讨论分析】增强导电性【得出结论】水 由氢、氧元素组成（合理答案均可）【拓展延伸】管上有 刻度，结果更准确（合理答案均可）不能【总结交流】 ①改进实验要更易于操作②改进实验要具备更高的准 确性（合理答案均可） 〔解析)【收集证据】水通电分解生成氢气和氧气，所以观 察到电极附近有气泡产生；一段时间后，连接电源正、负极 的刻度管内产生的气体体积比约为1：2。b管内气体体积 大，为氢气，打开b管顶端的活塞，在管口放置一根燃着的 木条，会观察到无色气体燃烧，产生淡蓝色火焰，放热。【讨 论分析】加入少量氢氧化钠，目的是增强导电性。【得出结 论】水通电分解生成氢气和氧气，所以本实验得出的结论 是水由氢、氧元素组成等。【拓展延伸】图甲装置的优点是 管上有刻度，结果更准确，更便于检验生成的气体等。电解 含氯化钠的水会生成氢气和氯气，会干扰实验结果，所以 不能用氯化钠代替氢氧化钠。【总结交流】化学是以实验 为基础的科学，改进实验时需考虑的因素：改进实验要更 易于操作；改进实验要具备更高的准确性等。 第二单元拔尖自主测评 1.B氮气化学性质很稳定，但在一定条件下，也能与其他 物质发生反应，比如氨气和氢气在高温、高压、催化剂条件 下可合成氨气，故A选项说法不正确：稀有气体在通电时 能发出不同颜色的光，可用于制造电光源，如霓虹灯等，故 B选项说法正确；空气中各成分的含量不是固定不变的，会 随着环境等因素的改变产生一定的变化，故C选项说法不 正确：目前列入空气质量监测标准的主要污染物为二氧化 硫、二氧化氮、一氧化碳PM、PM。、臭氧等，而二氧化碳 是空气的成分之一，不属于空气污染物，故D选项说法不 正确。 2.C分子是不断运动的，花香物质分子通过运动而散发 香味，故A正确：水由水分子构成，过氧化氢由过氧化氢分 子构成，分子不同，所以化学性质不同，故B正确；用水银 体温计测量体温，水银柱上升，是因为温度升高，原子间间 隔变大，故C错误；元素是质子数（即核电荷数）相同的一 类原子的总称，铝和氯是两种不同的元素，所以质于数不 同，故D正确。 3.C铷带“”字旁，属于金属元素，故选项A说法正确。 原于结构示意图中，圆圈内数字表示核内质于数，铷原于 的核内质于数为37，原于中原于序数=核电荷数=质于 数=核外电子数，则铷的原子序数是37，故选项B说法正 确。铷的相对原子质量为85.468，约为85，相对原子质量≈