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第11讲 水的组成
知识点1 氢气的性质
1．物理性质：氢气是一种 无 色、 无 臭、 难 溶于水的气体，密度比空气的 小 。
2．化学性质（可燃性）：
实验 实验操作 实验现象 实验结论
检验氢气的纯度 用拇指堵住集满氢气的试管口，靠近火焰，移开拇指点火 发出尖锐爆鸣声 气体不纯
声音很小 气体较纯
氢气燃烧 点燃氢气，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯 产生 淡蓝 色火焰，放热，罩在火焰上方的烧杯内壁有 水雾 产生 文字表达式氢气+氧气水符号表达式H2 + O2 H2O
【讨论】
（1）混有一定量空气或氧气的氢气，遇到明火会发生爆炸。因此，点燃氢气前一定要 验纯 。
（2）氢气燃烧生成水的实验说明水是由 氢 元素和 氧 元素组成的。
知识点2 水的组成
实验装置
实验现象 两电极均产生气泡，负极产生气体速度较快，一段时间后，正、负极玻璃管内气体体积比为1:2
气体检验 在正极端玻璃管口置一根带火星的木条，木条复燃，证明是O2；在正极端玻璃管口置一根燃着的木条，气体燃烧，发出淡蓝色的火焰，证明是H2。
文字表达式符号表达式
分析 生成物中有氢、氧元素，反应前后元素的种类不会改变。
实验结论 水是由氢、氧元素组成的
水分解微观解释 当水分子分解成氢原子和氧原子，每2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；每2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。
根据精确的实验测定，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，因此水可以表示为H2O。
【特别提醒】
水中可加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液以增强导电性。
【易错提醒】
①水的电解实验中，在水中加入少量Na2SO4或NaOH溶液，其目的是增强水的导电性。
②所用电源为直流电源，若用交流电会有爆炸危险。电解过程中，电能转化为化学能。
③实验中氢气与氧气的体积比往往大于2∶1，原因可能是氧气的溶解性大于氢气、氧气与电极反应而消耗。
知识点3 纯净物的简单分类
1．单质：由 同种 元素组成的 纯净物 。
2．化合物：由 不同种 元素组成的 纯净物 。
3．氧化物：由 两种 元素组成的化合物中，其中一种元素是 氧 元素。
【易错提醒】
（1）单质中 一定 只有一种元素，但只由一种元素组成的物质 不一定 是单质。（如氧气和臭氧组成的物质是混合物）
（2）化合物中 一定 含不同种元素，但由不同种元素组成的物质 不一定 是化合物。（如氧气和氮气组成的物质是混合物）
（3）氧化物 一定 含有氧元素，但含氧化合物 不一定 是氧化物。（如高锰酸钾KMnO4不是氧化物）
4．物质的简单分类：
混合物 氧化物
物质 化合物
纯净物 其他
单质
【易错提醒】
纯净物、混合物是根据组成物质种类多少来分的；而单质、化合物是根据组成元素种类多少来分的。
教材习题P105-2电解水的简易实验装置如图所示。下列关于该实验的叙述中，不正确的是A．管a中的气体是氢气B．管b中的气体能使燃着的木条燃烧得更旺C．电解水实验证明水是由氢、氧两种元素组成的D．电解水生成的氢气与氧气的质量比是2：1 解题方法A.由电解水实验可知，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氧气与氢气的体积比为1：2，由图可知a管和b管气体体积比为2：1，所以管a中的气体是氢气，此选项正确；B. 管a中的气体是氢气，所以管b中的气体是氧气，氧气具有助燃性，所以管b中的气体能使燃着的木条燃烧得更旺，此选项正确；C. 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，所以可得水是由氢、氧元素组成的，此选项正确；D. 电解水生成的氢气与氧气的体积比是2：1，此选项错误；故选D。
教材习题P95-6从不同的角度研究物质是化学中常用的研究思路。请阅读“科学史话——水的组成揭秘”，回答下列问题。（1）人们对水的组成的认识经历了相当长的时间。 ① 在普里斯特利的研究中，“易燃空气”实际上是__________。请用文字表示其与空气混合后点火所发生的反应：_________________________。 ② 在拉瓦锡的实验中，水蒸气通过一根烧红的铁制枪管，枪管内壁有黑色固体（四氧化三铁）生成，同时得到了“易燃空气”。请用文字表示这一化学反应：_________________ 。（2）在电解水的实验中，两个玻璃管上方产生的气体分别是_______和________。（3）水是由___________元素组成的，每个水分子是由_______原子构成的。（4）依据不同的分类标准，你认为水分别属于哪些物质类别？A．纯净物 B．单质 C．化合物 D．氧化物 解题方法氢气与空气混合点燃，氢气与氧气反应生成水，反应的文字表达式为：氢气+氧气 水；②反应物是铁和水，生成物是四氧化三铁和氢气，反应的条件是高温，所以反应的文字表达式为：铁+水四氧化三铁+氢气；（2）在电解水的实验中，正极、负极两个玻璃管上方产生的气体分别是氧气和氢气；（3）水是由氢、氧元素组成的，每个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的；（4）水是由一种物质组成的属于纯净物 ，水中含有两种元素，属于化合物，两种元素其中一种是氧元素，所以属于氧化物。
①
教材习题P95-4将下列物质分别按混合物、纯净物、单质、化合物、氧化物进行分类。（1）空气 （2）氧气 （3）水蒸气 （4）二氧化硫 （5）高锰酸钾 （6）铁粉（7）氮气 （8）四氧化三铁 解题方法(1)空气中含有氮气、氧气等多种气体，属于混合物;(2)氧气中只含有一种物质，属于纯净物；氧气是由氧元素一种元素组成，属于单质；(3)水蒸气中只有水一种物质，属于纯净物；水是由氢元素和氧元素组成，因此属于化合物、氧化物;(4)二氧化硫中只有二氧化硫一种物质，属于纯净物；二氧化硫是由硫元素和氧元素组成，因此属于化合物、氧化物；(5)高锰酸钾中只含有一种物质，属于纯净物；高锰酸钾是由钾元素、锰元素、氧元素组成，属于化合物;(6)铁粉中只含有铁一种物质，属于纯净物；铁是由铁元素一种元素组成，属于单质；(7)氮气中只含有氮气一种物质，属于纯净物；氮气是由氮元素一种元素组成，属于单质;(8)四氧化三铁中只含有四氧化三铁一种物质，属于纯净物；四氧化三铁是由铁元素、氧元素组成，属于化合物、氧化物。
考点一 氢气的性质
1．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
2．1766年，英国化学家卡文迪什用金属铁和稀硫酸作用制得“可燃空气”，即氢气。氢气燃烧时发出火焰颜色为
A．淡蓝色 B．紫色 C．黄色 D．绿色
3．化学是一门以实验为基础的学科。下列有关制取氢气的实验操作中，不正确的是
A．检查装置气密性 B．倾倒稀硫酸
C．检验氢气纯度 D．收集氢气
考点二 电解水实验
1．如图是兴趣小组设计的电解水实验创新装置，下列有关说法正确的是
A．实验中可观察到玻璃管内气体的质量之比为
B．与电源正极端相连的玻璃管内液面下降速率更快
C．在水中加入硫酸钠溶液，可增强水的导电性
D．反应停止后，两玻璃管中气压不同不会影响读数
2．如图是电解水实验的改进装置，下列有关说法不正确的是
A．开始实验前，两注射器内要装满水
B．可用带火星的木条检验正极产生的气体
C．正极、负极产生的气体体积比为2：1
D．该实验能证明水由氢元素和氧元素组成
3．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．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的
D．8min时产生的H 和O 的体积比是2:1
4．水是一种重要的物质，在日常生活和实验室中有着不可替代的作用。按要求回答问题：
(1)从物质构成的微粒观角度看：
水是由许许多多的 构成的；1个水分子由 构成。
(2)从物质变化角度看：在实验一和实验二中水发生了不同的变化。从微观角度解释两个变化的本质区别 。
(3)我们可以通过“分”“合”的思维方法证明水的组成。
I．分解水。
①电解时，发生反应的文字表达式是 ；通电后能观察到的现象有 。
②实验二中，a管产生的气体是 （填化学式），检验该气体的方法是 ；b管产生的气体是 （填化学式），检验该气体的方法是 ；若正极产生8mL气体，那另一个电极产生的气体体积约为 mL。
③微观探析：电解水的微观示意图如图。
补全横线上的模型图 ；从微观角度解释化学变化的实质是 。
④电解水的实验可证明水是由 组成的。
II．合成水。
在实验三中点燃氢气，用证明燃烧产物的方法证实了水的组成。某学生在c处加入了氧化钙，发生反应的文字表达式是 ，加入该物质的目的是 。在实验过程中会产生的现象有 。
考点三 物质的分类
1．分类是化学学习的重要方法。下列物质中均为氧化物的是
A．冰、干冰 B．石灰石、生石灰 C．硫、硫酸 D．石灰水、矿泉水
2．下列各图中和分别表示不同元素的原子，其中表示化合物的是
A． B． C． D．
3．分类和绘制概念图是化学学习和研究的重要方法。小明同学用绘制概念图的方式较快地掌握了物质分类及各概念之间的关系，方框内应该填写的物质是
A． B． C． D．
知识导图记忆
知识目标复核
【学习目标】
1．认识水的组成。
2．掌握氢气的性质。
3．掌握纯净物的简单分类。
4．学习分类的科学方法。
【学习重难点】
1．认识水的组成。
2．掌握纯净物的简单分类。
一、选择题
1．氢气区别于其他气体，最显著的性质特点是
A．密度最小 B．难溶于水 C．点燃前需验纯 D．燃烧时为蓝色火焰
2．完全电解ag水，在负极上得到20mL气体，则在正极上得到气体的质量和体积分别是
A．ag，10mL B．ag，10mL C．ag，10mL D．ag，40mL
3．下列有关氢气的说法不正确的是
A．氢气是一种无色、无臭、难溶于水的气体
B．氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰
C．氢气可以用向上排空气法收集
D．氢气在空气中燃烧时，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，内壁有水雾产生
4．氢气是一种理想新能源，下列与氢气有关的操作或说法不正确的是
A．水在通电条件下分解，正极产生氢气 B．收集氢气
C．检验氢气纯度 D．闻氢气气味
5．实验是化学学习的基础，能够准确描述实验现象是每一位同学应具备的基本核心素养。下列有关实验现象描述正确的是
A．硫在空气中燃烧，产生蓝紫色火焰
B．氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰
C．红磷在空气中燃烧，产生大量白雾
D．镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光，生成氧化镁
6．天津杨柳青年画以矿物颜料绘制，其朱红色颜料的主要成分为氧化铁（Fe2O3）。从物质分类角度判断，氧化铁属于
A．混合物 B．单质 C．有机物 D．氧化物
7．下列物质与臭氧、红磷、铁属于同一类别的是
A．干冰 B．液氮 C．空气 D．二氧化硫
8．“”“”和“”分别代表不同元素的原子，下列各图中能表示由分子构成的混合物的是
A． B． C． D．
9．科学概念有交叉、并列和包含等关系如下图，下列概念之间的关系说法正确的是
A．单质和化合物属于包含关系 B．单质和纯净物属于并列关系
C．化合物和氧化物属于交叉关系 D．纯净物和混合物属于并列关系
10．下列有关电解水的说法正确的是
A．电解水时正极产生氧气，负极产生氢气
B．电解水实验中得到的氧气和氢气的质量比为1:2
C．电解水的实验证明水是由氢气和氧气组成的
D．电解水实验时向水中加入少量氢氧化钠的目的是增强溶液的导电性
11．我国科学家开创了海水原位直接电解制氢全新原理与技术，破解了该领域长期困扰科技界和产业界的技术难题。该反应的微观示意图如下，下列说法不正确的是

A．隔膜只允许水分子通过
B．反应过程中氢元素的化合价不变
C．生成物的质量比为1∶8
D．该反应经历了分子分解、原子重组的过程
12．电解水实验常需要加入一些物质增强导电性。同学们利用下图1装置探究不同物质对电解水实验的影响，分别取相同质量、浓度均为的溶液于烧杯中，用石墨电极进行实验，测得的数据如图2(石墨与电解水产生的氧气反应会生成二氧化碳)。下列说法正确的是
A．正极产生的气体是氢气
B．向水中加入溶液进行实验，测定的氢气、氧气的体积比更接近2：1
C．实验结束后插入溶液中的石墨电极剩余的质量最多
D．实验结束后溶液中溶质质量分数大小关系为
13．化学是一门以实验为基础的科学，同学们利用如图装置验证水的组成，下列有关说法正确的是
A．①中发生的反应属于分解反应 B．①正极端玻璃管产生的是氢气
C．②中生石灰的作用是吸收氧气 D．③的烧杯内壁未看到明显现象
14．利用注射器进行电解水的创新实验，电极插入注射器筒内，装置示意图如图1，产生气体的体积变化如图2所示。下列说法不正确的是
A．水中加入少量氢氧化钠，目的是增强水的导电性
B．两个注射器内的原始液面、电极长度要保持一致
C．0~3s内甲乙试管内气体的体积比和8s时的体积比不同，可能原因是氧气比氢气在水中溶解得多
D．检验a管产生的气体时，将注射器（内有剩余溶液）取出，顶端靠近带火星的小木条，推动活塞即可
二、实验题
15．如图是电解水实验的简易装置，试回答下列问题。
(1)试在图中标出电源的正、负极。
(2)实验中甲试管内产生的气体是 ；通常可用 来检验乙管内产生的气体。实验中，连接电源正负两极的试管里产生的气体的质量比为 。该反应的文字表达式是 。
(3)实验操作中，甲、乙两管中的气体体积比常大于 2:1，原因可能是 。
16．通过水的分解与水的生成来探究水的组成。
(1)通过电解水实验验证水的组成（图甲）。
①通电后，两电极上都出现气泡，一段时间后，与正．负两极相连的注射器内收集的气体体积比为 。
②实验结论：水由 组成。
(2)通过氢气燃烧的方法验证水的组成（如图乙、丙）。
①将氢气点燃前要先 。
②如图丙，点燃氢气后观察到的现象是 ，从而验证了水的组成。
(3)建构合理的思维模型，既能促进深度学习又能提高思维品质。如下图为探索纯净物组成成分的思路和方法。
①分析纯净物组成成分的理论依据是 。
②铜在潮湿的空气中会生锈，是因为铜与二氧化碳．氧气和水发生了化合反应，由此推断铜锈中含有 （填元素符号）。
三、科学探究题
17．人类的日常生活和工农业生产离不开水。十三中化学兴趣小组对水的组成展开了项目式学习。
【活动一】用燃烧法探究水的组成
(1)点燃氢气前先要 ，然后在带尖嘴的导管口点燃气体（如图甲所示），观察到火焰呈 色，然后在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，过一会儿，观察到烧杯壁有水雾出现且烧杯外壁发热，发生反应的符号表达式为 。
【活动二】用电解法探究水的组成
该兴趣小组利用图乙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。
(2)实验一段时间后，与电源正、负极相连接的玻璃管内产生的气体体积比大约为 ；切断电源后，用燃着的木条在玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是 ，然后又用合理的方法检验了负极产生的气体。通过以上实验，可以证明水是由 组成的。
【继续探究】实验过程中，同学们发现电解纯水速率较慢。查阅资料获知，调节电压或改变氢氧化钠溶液浓度都会改变电解速率。于是他们进行了多次实验，将实验数据的平均值记录如下、（保持其他条件不变，每次实验收集氧气）
电压反应时间
氢氧化钠溶液浓度 26分26秒 12分14秒 7分30秒
17分8秒 9分26秒 6分22秒
【实验结论】
(3)该实验的目的是探究电压和 对电解水速率的影响，实验时不选择以下电压的原因是
(4)分析上表数据可得出的结论是：其他条件相同时， （写一条）。
18．“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)。
答案和解析
知识点1 氢气的性质
1．物理性质：氢气是一种 无 色、 无 臭、 难 溶于水的气体，密度比空气的 小 。
2．化学性质（可燃性）：
实验 实验操作 实验现象 实验结论
检验氢气的纯度 用拇指堵住集满氢气的试管口，靠近火焰，移开拇指点火 发出尖锐爆鸣声 气体不纯
声音很小 气体较纯
氢气燃烧 点燃氢气，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯 产生 淡蓝 色火焰，放热，罩在火焰上方的烧杯内壁有 水雾 产生 文字表达式氢气+氧气水符号表达式H2 + O2 H2O
【讨论】
（1）混有一定量空气或氧气的氢气，遇到明火会发生爆炸。因此，点燃氢气前一定要 验纯 。
（2）氢气燃烧生成水的实验说明水是由 氢 元素和 氧 元素组成的。
知识点2 水的组成
实验装置
实验现象 两电极均产生气泡，负极产生气体速度较快，一段时间后，正、负极玻璃管内气体体积比为1:2
气体检验 在正极端玻璃管口置一根带火星的木条，木条复燃，证明是O2；在正极端玻璃管口置一根燃着的木条，气体燃烧，发出淡蓝色的火焰，证明是H2。
文字表达式符号表达式
分析 生成物中有氢、氧元素，反应前后元素的种类不会改变。
实验结论 水是由氢、氧元素组成的
水分解微观解释 当水分子分解成氢原子和氧原子，每2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；每2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。
根据精确的实验测定，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，因此水可以表示为H2O。
【特别提醒】
水中可加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液以增强导电性。
【易错提醒】
①水的电解实验中，在水中加入少量Na2SO4或NaOH溶液，其目的是增强水的导电性。
②所用电源为直流电源，若用交流电会有爆炸危险。电解过程中，电能转化为化学能。
③实验中氢气与氧气的体积比往往大于2∶1，原因可能是氧气的溶解性大于氢气、氧气与电极反应而消耗。
知识点3 纯净物的简单分类
1．单质：由 同种 元素组成的 纯净物 。
2．化合物：由 不同种 元素组成的 纯净物 。
3．氧化物：由 两种 元素组成的化合物中，其中一种元素是 氧 元素。
【易错提醒】
（1）单质中 一定 只有一种元素，但只由一种元素组成的物质 不一定 是单质。（如氧气和臭氧组成的物质是混合物）
（2）化合物中 一定 含不同种元素，但由不同种元素组成的物质 不一定 是化合物。（如氧气和氮气组成的物质是混合物）
（3）氧化物 一定 含有氧元素，但含氧化合物 不一定 是氧化物。（如高锰酸钾KMnO4不是氧化物）
4．物质的简单分类：
混合物 氧化物
物质 化合物
纯净物 其他
单质
【易错提醒】
纯净物、混合物是根据组成物质种类多少来分的；而单质、化合物是根据组成元素种类多少来分的。
教材习题P105-2电解水的简易实验装置如图所示。下列关于该实验的叙述中，不正确的是A．管a中的气体是氢气B．管b中的气体能使燃着的木条燃烧得更旺C．电解水实验证明水是由氢、氧两种元素组成的D．电解水生成的氢气与氧气的质量比是2：1 解题方法A.由电解水实验可知，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氧气与氢气的体积比为1：2，由图可知a管和b管气体体积比为2：1，所以管a中的气体是氢气，此选项正确；B. 管a中的气体是氢气，所以管b中的气体是氧气，氧气具有助燃性，所以管b中的气体能使燃着的木条燃烧得更旺，此选项正确；C. 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，所以可得水是由氢、氧元素组成的，此选项正确；D. 电解水生成的氢气与氧气的体积比是2：1，此选项错误；故选D。
【答案】D
教材习题P95-6从不同的角度研究物质是化学中常用的研究思路。请阅读“科学史话——水的组成揭秘”，回答下列问题。（1）人们对水的组成的认识经历了相当长的时间。 ① 在普里斯特利的研究中，“易燃空气”实际上是__________。请用文字表示其与空气混合后点火所发生的反应：_________________________。 ② 在拉瓦锡的实验中，水蒸气通过一根烧红的铁制枪管，枪管内壁有黑色固体（四氧化三铁）生成，同时得到了“易燃空气”。请用文字表示这一化学反应：_________________ 。（2）在电解水的实验中，两个玻璃管上方产生的气体分别是_______和________。（3）水是由___________元素组成的，每个水分子是由_______原子构成的。（4）依据不同的分类标准，你认为水分别属于哪些物质类别？A．纯净物 B．单质 C．化合物 D．氧化物 解题方法氢气与空气混合点燃，氢气与氧气反应生成水，反应的文字表达式为：氢气+氧气 水；②反应物是铁和水，生成物是四氧化三铁和氢气，反应的条件是高温，所以反应的文字表达式为：铁+水四氧化三铁+氢气；（2）在电解水的实验中，正极、负极两个玻璃管上方产生的气体分别是氧气和氢气；（3）水是由氢、氧元素组成的，每个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的；（4）水是由一种物质组成的属于纯净物 ，水中含有两种元素，属于化合物，两种元素其中一种是氧元素，所以属于氧化物。
【答案】(1) ①氢气 氢气+氧气 水 ②铁+水四氧化三铁+氢气(2)氧气、氢气 (3)氢元素、氧元素 (4)纯净物、化合物、氧化物
教材习题P95-4将下列物质分别按混合物、纯净物、单质、化合物、氧化物进行分类。（1）空气 （2）氧气 （3）水蒸气 （4）二氧化硫 （5）高锰酸钾 （6）铁粉（7）氮气 （8）四氧化三铁 解题方法(1)空气中含有氮气、氧气等多种气体，属于混合物;(2)氧气中只含有一种物质，属于纯净物；氧气是由氧元素一种元素组成，属于单质；(3)水蒸气中只有水一种物质，属于纯净物；水是由氢元素和氧元素组成，因此属于化合物、氧化物;(4)二氧化硫中只有二氧化硫一种物质，属于纯净物；二氧化硫是由硫元素和氧元素组成，因此属于化合物、氧化物；(5)高锰酸钾中只含有一种物质，属于纯净物；高锰酸钾是由钾元素、锰元素、氧元素组成，属于化合物;(6)铁粉中只含有铁一种物质，属于纯净物；铁是由铁元素一种元素组成，属于单质；(7)氮气中只含有氮气一种物质，属于纯净物；氮气是由氮元素一种元素组成，属于单质;(8)四氧化三铁中只含有四氧化三铁一种物质，属于纯净物；四氧化三铁是由铁元素、氧元素组成，属于化合物、氧化物。
【答案】混合物：（1） 纯净物：（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）单质：（2）（6）（7） 化合物：（3）（4）（5）（8） 氧化物：（3）（4）（8）
考点一 氢气的性质
1．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
【详解】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。
2．1766年，英国化学家卡文迪什用金属铁和稀硫酸作用制得“可燃空气”，即氢气。氢气燃烧时发出火焰颜色为
A．淡蓝色 B．紫色 C．黄色 D．绿色
【答案】A
【详解】氢气具有可燃性，氢气燃烧时发出火焰颜色为淡蓝色；
故选A。
3．化学是一门以实验为基础的学科。下列有关制取氢气的实验操作中，不正确的是
A．检查装置气密性 B．倾倒稀硫酸
C．检验氢气纯度 D．收集氢气
【答案】A
【详解】A、由于长颈漏斗下端没有形成液封，受热的空气会从长颈漏斗逸出，无法在导管口看到气泡，无法检查气密性。故不正确；
B、倾倒液体时，取下瓶塞倒放在桌面上，标签向着手心，略斜的持试管，瓶口紧挨试管口。故正确。
C、检验氢气纯度的正确方法是，用拇指堵住装满氢气的试管口，移近酒精灯的火焰，移开拇指点火，发出尖锐爆鸣声，表明氢气不纯；声音很小表明氢气较纯。故正确。
D、氢气密度比空气小，可用向下排气法收集，故正确。
故选A。
考点二 电解水实验
1．如图是兴趣小组设计的电解水实验创新装置，下列有关说法正确的是
A．实验中可观察到玻璃管内气体的质量之比为
B．与电源正极端相连的玻璃管内液面下降速率更快
C．在水中加入硫酸钠溶液，可增强水的导电性
D．反应停止后，两玻璃管中气压不同不会影响读数
【答案】C
【详解】A、电解水实验中，正极产生氧气，负极产生氢气，玻璃管内气体的体积之比约为1∶2，而质量之比为8∶1 ，A 错误；
B、与电源正极端相连的玻璃管内产生氧气，与电源负极端相连的玻璃管内产生氢气，氢气和氧气的体积比约为2∶1，所以与电源负极端相连的玻璃管内液面下降速率更快，B 错误；
C、纯水几乎不导电，在水中加入硫酸钠溶液，硫酸钠在水中解离出钠离子和硫酸根离子，可增强水的导电性，C 正确；
D、反应停止后，若两玻璃管中气压不同，会导致液面高度不同，从而影响读数，D 错误。
故选C。
2．如图是电解水实验的改进装置，下列有关说法不正确的是
A．开始实验前，两注射器内要装满水
B．可用带火星的木条检验正极产生的气体
C．正极、负极产生的气体体积比为2：1
D．该实验能证明水由氢元素和氧元素组成
【答案】C
【详解】A、开始实验前，两注射器内要装满水，用排水法来收集生成的氢气和氧气，故选项说法正确；
B、电解水时正极产生氧气，氧气能使带火星的木条复燃，所以可用带火星的木条检验正极产生的气体，故选项说法正确；
C、电解水时正极产生氧气，负极产生氢气，生成氧气和氢气的体积比为1:2，则正极、负极产生的气体体积比为1:2，则故选项说法不正确；
D、电解水生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，则该实验能证明水由氢元素和氧元素组成，故选项说法正确。
故选：C。
3．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．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的
D．8min时产生的H 和O 的体积比是2:1
【答案】B
【详解】A.相同时间内，生成气体N的体积较少，气体N为氧气，即甲试管中生成氧气，a应接电源正极，故A正确；
B.气体 M为氢气，氢气不能使带火星的木条复燃，故B错误；
C.电解水生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，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，故C正确；
D.8min时产生的H 和O 的体积比是2:1，故D正确。
故选：B。
4．水是一种重要的物质，在日常生活和实验室中有着不可替代的作用。按要求回答问题：
(1)从物质构成的微粒观角度看：
水是由许许多多的 构成的；1个水分子由 构成。
(2)从物质变化角度看：在实验一和实验二中水发生了不同的变化。从微观角度解释两个变化的本质区别 。
(3)我们可以通过“分”“合”的思维方法证明水的组成。
I．分解水。
①电解时，发生反应的文字表达式是 ；通电后能观察到的现象有 。
②实验二中，a管产生的气体是 （填化学式），检验该气体的方法是 ；b管产生的气体是 （填化学式），检验该气体的方法是 ；若正极产生8mL气体，那另一个电极产生的气体体积约为 mL。
③微观探析：电解水的微观示意图如图。
补全横线上的模型图 ；从微观角度解释化学变化的实质是 。
④电解水的实验可证明水是由 组成的。
II．合成水。
在实验三中点燃氢气，用证明燃烧产物的方法证实了水的组成。某学生在c处加入了氧化钙，发生反应的文字表达式是 ，加入该物质的目的是 。在实验过程中会产生的现象有 。
【答案】(1) 水分子 2个氢原子和1个氧原子
(2)实验一，水分子本身没变，只是分子间隔改变；实验二，水分子本身改变，变成了氢分子和氧分子
(3) 玻璃管中有气泡产生，a管中气体的体积约为b管中气体体积的2倍 H2 将燃着的木条放在a管管口，若气体被点燃，发出淡蓝色的火焰，则是氢气 O2 带火星的木条放在b管管口，若木条复燃，证明是氧气 16 水分子分解为氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，2个氧原子结合成1个氧分子 氢元素和氧元素 干燥氢气 产生淡蓝色的火焰，烧杯外部有水珠生成
【详解】（1）水是由许许多多的水分子构成，1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，故填：水分子；2个氢原子和1个氧原子；
（2）实实验一是水的蒸发，是物理变化，实验二是电解水，是化学变化，从微观的角度：实验一，水分子本身没变，只是分子的间隔改变；实验二，水分子本身改变，变成了氢分子和氧分子，故填：实验一，水分子本身没变，只是分子间隔改变；实验二，水分子本身改变，变成了氢分子和氧分子；
（3）I．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；通电后能观察到的现象有玻璃管中有气泡产生，a管中气体的体积约为b管中气体体积的2倍，故填：；玻璃管中有气泡产生，a管中气体的体积约为b管中气体体积的2倍；
②电解水时正极产生氧气，负极产生氢气，氢气是氧气体积的2倍，实验二中，a管连接的是电源的负极，所以产生的气体是H2，检验氢气的方法是：将燃着的木条放在a管管口，若气体被点燃，发出淡蓝色的火焰，则是氢气；
b管连接的是电源的正极，产生的气体是O2，氧气具有助燃性，则检验方法是：将带火星的木条放在b管管口，若木条复燃，证明是氧气；16；
若正极产生8mL气体，根据氢气是氧气体积的2倍，那负极产生的气体体积为16mL；
故填：H2；将燃着的木条放在a管管口，若气体被点燃，发出淡蓝色的火焰，则是氢气；O2；带火星的木条放在b管管口，若木条复燃，证明是氧气；
③由图可知，水分子分解为氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，2个氧原子结合成1个氧分子，则缺少的为1个氧分子，故填： ；水分子分解为氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，2个氧原子结合成1个氧分子；
④水在通电的条件下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，反应前后元素的种类不变，则说明水是由氢元素和氧元素组成，故填：氢元素和氧元素；
II．电解水产生的氢气中含有水蒸气，c处加入了氧化钙，氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，反应的文字表达式为，其作用是干燥氢气；点燃氢气，可观察到的现象为产生淡蓝色的火焰，烧杯外部有水珠生成，故填：；干燥氢气；产生淡蓝色的火焰，烧杯外部有水珠生成。
考点三 物质的分类
1．分类是化学学习的重要方法。下列物质中均为氧化物的是
A．冰、干冰 B．石灰石、生石灰 C．硫、硫酸 D．石灰水、矿泉水
【答案】A
【详解】A、冰 是固态的水，化学式为H2O，由氢和氧两种元素组成，其中一种元素是氧元素，属于氧化物；干冰 是固态二氧化碳，化学式为CO2，由碳和氧两种元素组成，其中一种元素是氧元素，属于氧化物。所以冰和干冰均为氧化物，符合题意；
B、石灰石 的主要成分是碳酸钙(CaCO3)，属于混合物；生石灰 是氧化钙(CaO)，由钙和氧两种元素组成，其中一种元素是氧元素，属于氧化物；该选项中石灰石不属于氧化物，不符合题意；
C、硫的化学式为S，是由一种元素组成的纯净物，属于单质；硫酸的化学式为H2SO4，由氢、硫、氧三种元素组成，属于化合物，但不属于氧化物。该选项中两种物质都不是氧化物，不符合题意；
D、石灰水是氢氧化钙的水溶液，属于混合物；矿泉水中含有水和多种矿物质，属于混合物。两种物质都不是氧化物，不符合题意。
故选A。
2．下列各图中和分别表示不同元素的原子，其中表示化合物的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】A、图示是由一种分子构成的，即只含有一种物质，属于纯净物；而该物质是由一种元素组成的纯净物，属于单质，错误；
B、图示是由一种分子构成的，即只含有一种物质，属于纯净物；而该物质是由两种元素组成的纯净物，属于化合物，正确；
C、图示是由一种原子构成的，即只含有一种物质，属于纯净物；而该物质是由一种元素组成的纯净物，属于单质，错误；
D、图示是由两种分子构成的，即含有两种物质，属于混合物，错误；
故选：B。
3．分类和绘制概念图是化学学习和研究的重要方法。小明同学用绘制概念图的方式较快地掌握了物质分类及各概念之间的关系，方框内应该填写的物质是
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】物质分为混合物和纯净物，纯净物又分为单质和化合物，方框内物质应属于单质。
A、CuSO4是由铜离子、硫酸根离子组成的化合物，不符合要求；
B、Cu是由铜元素一种元素组成的纯净物，属于单质，符合要求；
C、CuO是由铜和氧两种元素组成的化合物，不符合要求；
D、Cu(OH)2是由铜离子、氢氧根离子组成的化合物，不符合要求。
故选B。
知识导图记忆
知识目标复核
【学习目标】
1．认识水的组成。
2．掌握氢气的性质。
3．掌握纯净物的简单分类。
4．学习分类的科学方法。
【学习重难点】
1．认识水的组成。
2．掌握纯净物的简单分类。
一、选择题
1．氢气区别于其他气体，最显著的性质特点是
A．密度最小 B．难溶于水 C．点燃前需验纯 D．燃烧时为蓝色火焰
【答案】A
【详解】A、气体中氢气的密度最小，明显小于其它气体，故选项正确；
B、难溶于水的气体很多，例如氮气、一氧化碳、稀有气体等，故选项错误；
C、点燃前需验纯的气体很多，例如一氧化碳、甲烷等，故选项错误；
D、燃烧时为蓝色火焰的气体很多，例如甲烷等，故选项错误；
故选：A。
2．完全电解ag水，在负极上得到20mL气体，则在正极上得到气体的质量和体积分别是
A．ag，10mL B．ag，10mL C．ag，10mL D．ag，40mL
【答案】B
【详解】电解水实验与电源正极相连的一边产生气体可以使带火星的木条复燃，可说明为氧气，与电源负极相连的一边产生较多的气体，该气体燃烧火焰呈淡蓝色，罩在火焰上方冷而干燥的烧杯壁有水出现，可说明为氢气，两种气体体积比为1:2，水中氧、氢元素质量比=16:（1×2）=8:1，所以生成的氧气和氢气的质量比为8:1．完全电解ag水，生成的氧气的质量为，负极得到的气体体积为20mL，则正极得到的气体体积为10mL。
故选B。
3．下列有关氢气的说法不正确的是
A．氢气是一种无色、无臭、难溶于水的气体
B．氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰
C．氢气可以用向上排空气法收集
D．氢气在空气中燃烧时，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，内壁有水雾产生
【答案】C
【详解】A、氢气无色无味，且难溶于水，该选项说法正确；
B、氢气在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，该选项说法正确；
C、氢气密度比空气小，应用向下排空气法收集，该选项说法不正确；
D、氢气燃烧生成水，则点燃氢气后，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，内壁有水雾出现，该选项说法正确。
故选C。
4．氢气是一种理想新能源，下列与氢气有关的操作或说法不正确的是
A．水在通电条件下分解，正极产生氢气 B．收集氢气
C．检验氢气纯度 D．闻氢气气味
【答案】A
【详解】A、在电解水实验中，“正氧负氢”，负极产生氢气，符合题意；
B、氢气的密度比空气小，可用向下排空气法收集，不符合题意；
C、检验氢气纯度的方法：收集一试管氢气，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，如果听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯，需要再收集，再检验，直到听到轻微的响声，才表明氢气已经纯净，图中操作正确，不符合题意；
D、闻氢气气味：应用手在瓶口轻轻扇动，使少量气味飘进鼻孔中，不能凑到瓶口去闻，图中操作正确，不符合题意。
故选A。
5．实验是化学学习的基础，能够准确描述实验现象是每一位同学应具备的基本核心素养。下列有关实验现象描述正确的是
A．硫在空气中燃烧，产生蓝紫色火焰
B．氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰
C．红磷在空气中燃烧，产生大量白雾
D．镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光，生成氧化镁
【答案】B
【详解】A、硫在空气中燃烧，产生的是淡蓝色火焰；在氧气中燃烧才产生蓝紫色火焰，A 选项错误；
B、氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，B 选项正确；
C、红磷在空气中燃烧，产生的是大量白烟。烟是固体小颗粒，雾是小液滴，红磷燃烧生成的五氧化二磷是固体，所以是白烟不是白雾，C 选项错误；
D、镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光，“生成氧化镁” 是实验结论，不是能直接观察到的实验现象，D 选项错误。
故选B。
6．天津杨柳青年画以矿物颜料绘制，其朱红色颜料的主要成分为氧化铁（Fe2O3）。从物质分类角度判断，氧化铁属于
A．混合物 B．单质 C．有机物 D．氧化物
【答案】D
【详解】氧化铁，其化学式为Fe2O3.，该物质由两种元素组成，且其中一种元素是氧元素，属于氧化物，故选D。
7．下列物质与臭氧、红磷、铁属于同一类别的是
A．干冰 B．液氮 C．空气 D．二氧化硫
【答案】B
【详解】A、干冰是二氧化碳，由碳元素和氧元素组成的氧化物，属于化合物，选项错误；
B、液氮是液态氮气，是由氮元素组成的纯净物，属于单质，选项正确；
C、空气中含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等物质，属于混合物，选项错误，
D、二氧化硫是由硫元素和氧元素组成的纯净物，属于化合物，选项错误。
故选：B。
8．“”“”和“”分别代表不同元素的原子，下列各图中能表示由分子构成的混合物的是
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】A、图示物质分子由同种原子构成，其中只有一种分子，属于单质，不符合题意；
B、图示物质分子是由不同种原子构成，其中只有一种分子，属于化合物，不符合题意；
C、图示物质是由不同种原子构成，属于混合物，不符合题意；
D、图示物质是由不同种分子构成，属于混合物，符合题意。
故选D。
9．科学概念有交叉、并列和包含等关系如下图，下列概念之间的关系说法正确的是
A．单质和化合物属于包含关系 B．单质和纯净物属于并列关系
C．化合物和氧化物属于交叉关系 D．纯净物和混合物属于并列关系
【答案】D
【详解】A、单质是由同种元素组成的纯净物，化合物是由不同种元素组成的纯净物。单质和化合物是基于组成元素种类的不同对纯净物进行的分类，二者属于并列关系，并非包含关系，错误；
B、纯净物分为单质和化合物，单质是纯净物中的一类，所以单质和纯净物属于包含关系，而不是并列关系，错误；
C、氧化物是由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。氧化物属于化合物中的一类，所以化合物和氧化物属于包含关系，不是交叉关系，错误；
D、纯净物是由一种物质组成，混合物是由两种或两种以上物质混合而成。物质根据组成物质种类的多少分为纯净物和混合物，二者属于并列关系，正确。
故选D。
10．下列有关电解水的说法正确的是
A．电解水时正极产生氧气，负极产生氢气
B．电解水实验中得到的氧气和氢气的质量比为1:2
C．电解水的实验证明水是由氢气和氧气组成的
D．电解水实验时向水中加入少量氢氧化钠的目的是增强溶液的导电性
【答案】A
【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，说法正确，符合题意；
B、根据，则电解水实验中得到的氧气和氢气的质量比为，说法错误，不符合题意；
C、电解水的实验证明水是由氢元素和氧元素组成的，说法错误，不符合题意；
D、电解水实验时向水中加入少量氢氧化钠的目的是增强水的导电性，说法错误，不符合题意。
故选：A。
11．我国科学家开创了海水原位直接电解制氢全新原理与技术，破解了该领域长期困扰科技界和产业界的技术难题。该反应的微观示意图如下，下列说法不正确的是

A．隔膜只允许水分子通过
B．反应过程中氢元素的化合价不变
C．生成物的质量比为1∶8
D．该反应经历了分子分解、原子重组的过程
【答案】B
【详解】A、由图知，隔膜只允许水分子通过得到纯水，说法正确；
B、水电解生成氢气，氢元素化合价由+1价变为0价，说法错误；
C、电解水：2H2O2H2↑ +O2↑，则生成的氢气与氧气的质量比为4：32=1：8，说法正确；
D、水电解生成气与氧气，经历了分子分解、原子重组的过程，说法正确。
故选B。
12．电解水实验常需要加入一些物质增强导电性。同学们利用下图1装置探究不同物质对电解水实验的影响，分别取相同质量、浓度均为的溶液于烧杯中，用石墨电极进行实验，测得的数据如图2(石墨与电解水产生的氧气反应会生成二氧化碳)。下列说法正确的是
A．正极产生的气体是氢气
B．向水中加入溶液进行实验，测定的氢气、氧气的体积比更接近2：1
C．实验结束后插入溶液中的石墨电极剩余的质量最多
D．实验结束后溶液中溶质质量分数大小关系为
【答案】B
【详解】A、电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，故A错误；
B、从图2中可以看出，在相同时间内，加入溶液产生的二氧化碳浓度最低，说明溶液中石墨电极与氧气反应最少，测定的氢气、氧气的体积比更接近2：1，故正确；
C、从图2中可以看出，在相同时间内，加入溶液产生的二氧化碳浓度最低，说明溶液中石墨电极与氧气反应最少，即溶液中石墨电极损耗最少，剩余最多，故错误；
D、石墨电极与电解水产生的氧气反应会生成二氧化碳气体，这会导致石墨电极质量减少，而不是溶质质量减少，故实验结束后溶液中溶质质量分数大小关系为，故错误；
故选：B。
13．化学是一门以实验为基础的科学，同学们利用如图装置验证水的组成，下列有关说法正确的是
A．①中发生的反应属于分解反应 B．①正极端玻璃管产生的是氢气
C．②中生石灰的作用是吸收氧气 D．③的烧杯内壁未看到明显现象
【答案】A
【详解】A、①中水在通电条件下生成氢气和氧气，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，故选项说法正确；
B、由电解水实验结论“正氧一、负氢二”可知，①正极端玻璃管产生的是氧气，故选项说法错误；
C、②中生石灰的作用是吸收水蒸气，故选项说法错误；
D、氢气燃烧生成水，所以③的烧杯内壁会看到有水雾出现，故选项说法错误；
故选：A。
14．利用注射器进行电解水的创新实验，电极插入注射器筒内，装置示意图如图1，产生气体的体积变化如图2所示。下列说法不正确的是
A．水中加入少量氢氧化钠，目的是增强水的导电性
B．两个注射器内的原始液面、电极长度要保持一致
C．0~3s内甲乙试管内气体的体积比和8s时的体积比不同，可能原因是氧气比氢气在水中溶解得多
D．检验a管产生的气体时，将注射器（内有剩余溶液）取出，顶端靠近带火星的小木条，推动活塞即可
【答案】D
【详解】A、纯水不导电，水中加入少量氢氧化钠，目的是增强水的导电性，不符合题意；
B、为了确保实验结果的准确性，两个注射器内的原始液面和电极长度应保持一致，这样可以保证电解过程中两个电极的反应条件相同，避免因条件不一致导致的气体体积误差，不符合题意；
C、氧气不易溶于水，氢气难溶于水，因此相同条件下，氧气的溶解性比氢气强，故0~3s内甲乙试管内气体的体积比和8s时的体积比不同，可能原因是氧气比氢气在水中溶解得多，不符合题意；
D、在电解水实验中，“正氧负氢”，a管与负极相连，产生的气体是氢气，氢气具有可燃性，故检验a管产生的气体时，将注射器（内有剩余溶液）取出，顶端靠近燃着的小木条，推动活塞，气体燃烧，发出淡蓝色火焰，说明是氢气，符合题意。
故选D。
二、实验题
15．如图是电解水实验的简易装置，试回答下列问题。
(1)试在图中标出电源的正、负极。
(2)实验中甲试管内产生的气体是 ；通常可用 来检验乙管内产生的气体。实验中，连接电源正负两极的试管里产生的气体的质量比为 。该反应的文字表达式是 。
(3)实验操作中，甲、乙两管中的气体体积比常大于 2:1，原因可能是 。
【答案】(1)
(2) 氢气 带火星的木条 8:1
(3)两种气体在水中的溶解能力不同，氧气的溶解能力比氢气大
【详解】（1）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，产生氢气与氧气的体积比约为2:1，则试管甲、乙中产生的气体分别是氢气、氧气，则甲试管与电源负极相连，乙试管与电源正极相连，在图中标出电源的正、负极为；
（2）由第（1）小问分析可知，实验中甲试管内产生的气体是氢气；
由第（1）小问分析可知，实验中乙试管内产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，通常用带火星的木条来检验乙管内产生的气体；
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，根据化学方程式，则连接电源正负两极的试管里产生的气体的质量比为；
水在通电条件下分解生成氢气和氧气，文字表达式为；
（3）实验操作中，甲、乙两管中的气体体积比常大于 2:1，原因可能是两种气体在水中的溶解能力不同，氧气的溶解能力比氢气大。
16．通过水的分解与水的生成来探究水的组成。
(1)通过电解水实验验证水的组成（图甲）。
①通电后，两电极上都出现气泡，一段时间后，与正．负两极相连的注射器内收集的气体体积比为 。
②实验结论：水由 组成。
(2)通过氢气燃烧的方法验证水的组成（如图乙、丙）。
①将氢气点燃前要先 。
②如图丙，点燃氢气后观察到的现象是 ，从而验证了水的组成。
(3)建构合理的思维模型，既能促进深度学习又能提高思维品质。如下图为探索纯净物组成成分的思路和方法。
①分析纯净物组成成分的理论依据是 。
②铜在潮湿的空气中会生锈，是因为铜与二氧化碳．氧气和水发生了化合反应，由此推断铜锈中含有 （填元素符号）。
【答案】(1) 氢元素和氧元素
(2) 验纯（或检验氢气的纯度） 气体能被点燃，发出淡蓝色火焰，烧杯内壁出现水雾
(3) 化学反应前后元素种类不变（或质量守恒定律） Cu、C、H、O
【详解】（1）①通电后，两电极上具有气泡产生，连接正极的试管内产生的气体较少，是氧气，连接负极的试管内产生的是氢气，体积较大，正、负两极试管内收集的气体体积比为1：2；
②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，由此可得出水由氢元素和氧元素组成；
（2）①将氢气点燃前要先验纯（或检验氢气的纯度），防止发生爆炸；
②如图丙，点燃氢气后观察到气体能被点燃，发出淡蓝色火焰，烧杯内壁出现水雾，从而验证了水的组成；
（3）①分析纯净物组成成分的理论依据是化学反应前后元素种类不变（或质量守恒定律）；
②根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变，铜在潮湿的空气中会生锈，是因为铜与二氧化碳、氧气和水发生了化合反应，由此推断铜锈中含有铜、碳、氧、氢元素。
三、科学探究题
17．人类的日常生活和工农业生产离不开水。十三中化学兴趣小组对水的组成展开了项目式学习。
【活动一】用燃烧法探究水的组成
(1)点燃氢气前先要 ，然后在带尖嘴的导管口点燃气体（如图甲所示），观察到火焰呈 色，然后在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，过一会儿，观察到烧杯壁有水雾出现且烧杯外壁发热，发生反应的符号表达式为 。
【活动二】用电解法探究水的组成
该兴趣小组利用图乙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。
(2)实验一段时间后，与电源正、负极相连接的玻璃管内产生的气体体积比大约为 ；切断电源后，用燃着的木条在玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是 ，然后又用合理的方法检验了负极产生的气体。通过以上实验，可以证明水是由 组成的。
【继续探究】实验过程中，同学们发现电解纯水速率较慢。查阅资料获知，调节电压或改变氢氧化钠溶液浓度都会改变电解速率。于是他们进行了多次实验，将实验数据的平均值记录如下、（保持其他条件不变，每次实验收集氧气）
电压反应时间
氢氧化钠溶液浓度 26分26秒 12分14秒 7分30秒
17分8秒 9分26秒 6分22秒
【实验结论】
(3)该实验的目的是探究电压和 对电解水速率的影响，实验时不选择以下电压的原因是
(4)分析上表数据可得出的结论是：其他条件相同时， （写一条）。
【答案】(1) 验纯/检验纯度 淡蓝 H2+O2H2O
(2) 1:2 木条燃烧得更旺 氢元素和氧元素
(3) 氢氧化钠溶液浓度 电压过低，电解速率太慢
(4)电压越高，电解水速率越快（或氢氧化钠溶液浓度越大，电解水速率越快）。
【详解】（1）氢气具有可燃性，混有一定量的空气或氧气时，遇明火可能会发生爆炸，所以点燃氢气前先要验纯；氢气在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色；氢气燃烧生成水，发生反应的符号表达式为H2+O2H2O。
（2）在电解水实验中，“正氧负氢，氢二氧一”，即与电源正、负极相连接的玻璃管内产生的气体体积比大约为1:2；b玻璃管与电源正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，所以用燃着的木条在b玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是木条燃烧得更旺；通过电解水生成氢气和氧气，氧气是由氧元素组成，氢气是由氢元素组成，化学反应中元素的种类不变，可以证明水是由氢元素和氧元素组成的；
（3）由表格数据可知，该实验改变了电压和氢氧化钠溶液浓度，记录反应时间，所以实验的目的是探究电压和氢氧化钠溶液浓度对电解水速率的影响。
实验时不选择6V以下电压的原因是电压过低，电解速率太慢，收集10mL氧气所需时间过长，不利于实验的进行。
（4）分析上表数据可得出的结论是：其他条件相同时，电压越高，电解水速率越快（或其他条件相同时，氢氧化钠溶液浓度越大，电解水速率越快）
18．“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
【详解】（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。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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