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（7）电解水实验
课本实验再现
1、实验原理：
2、实验装置
3、实验现象
通电一段时间后，两个电极表面都有无色气泡产生，正极的少，负极的多，正负极气体的体积比大约为1：2。（巧记：正氧负氢，氢二氧一。）
4、气体检验
（1）用带火星的木条靠近气体体积较小的玻璃管的尖嘴处，带火星的木条能够复燃；证明与正极相连的玻璃管内产生的是氧气。
（2）用燃着的木条靠近气体体积较大的玻璃管的尖嘴处，气体燃烧（有轻微爆鸣声）并产生淡蓝色火焰；证明与负极相连的玻璃管内产生的是氢气。
5、实验结论
（1）水在通电条件下生成氢气和氧气。
（2）水是由氢、氧两种元素组成的。
（3）1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。
（4）本实验同时验证了“在化学变化中，分子可以分裂成原子，但原子不能再分”。
6、实验误差分析
在实验操作中正、负极产生的气体体积比往往小于1：2，这是因为氧气在水中的溶解度比氢气稍大；氧气在电极上发生了化学反应，少部分被消耗了。
7、注意事项
电解水时通常在水中加入少量硫酸钠（或氢氧化钠）以增强导电性，它们本身并未参加反应。
8、水分子分解的微观过程
水电解微观变化实质
水在直流电作用下的分解揭示了化学变化的本质：在化学变化中，反应的分子先分裂成原子，原子再重新结合成新的分子。
拓展训练
1.下列关于电解水（如图所示）的说法错误的是( )
A.电解时，水中加入少量NaOH以增强导电性
B.试管1中的气体是最清洁的能源
C.该实验应该接入直流电源，两电极均产生气泡
D.通电一段时间后，发现试管1、2中收集的气体质量比约为2：1
2.小明通过预习知道：电解水时，生成氢气和氧气的体积比为2：1，但实际实验所得数据显示，氢气和氧气的体积比略大于2：1。针对这一发现你认为下列做法不可取的是( )
A.反复多次实验，查找原因
B.实验所得数据与理论值相差不多，可以认为实验已经成功
C.大胆提出假设：氢气比氧气更难溶于水
D.检查实验装置是否漏气
3.用如图所示装置进行电解水实验，有以下描述：①向水中加入少量硫酸钠，能使水电解产生气体的速率加快；②甲、乙两试管内收集到的气体的体积比约为2:1；③甲试管内产生的气体能燃烧；④乙试管内产生的气体能使带火星的木条复燃。其中正确的是( )
A.①②③④ B.③ C.①② D.①②③
4.有关如图实验的说法正确的是( )。
A.点燃氢气前不用检验纯度 B.干冷烧杯内壁无明显变化
C.b管气体能使带火星木条复燃 D.两个实验均可证明水的组成
5.某同学设计了如图所示装置进行水电解实验：
（1）实验前在水中加入少量的氢氧化钠或稀硫酸目的是______，电解水时，将______转化为化学能。
（2）实验中b端与电源______极相连，产生______气，
（3）反应的符号表达式为______。
（4）实验结论：该实验能证明水由______（写元素符号）元素组成。
（5）小花通过预习知道，电解水是生成氢气与氧气的体积比为2：1，但实验所得数据是氢气与氧气体积比略大于2：1。针对这一发现，下列做法中不可取的是( )
A.反复多次实验查找原因
B.实验所得数据和理论值差不多，可以认为实验已成功
C.大胆提出假设：氧气比氢气易溶于水
D.查找实验装置是否漏气
6.某同学制作了如图所示的简易电解水装置，进行家庭小实验。请根据要求回答问题：（注：该装置气密性良好，且反应一段时间后停止通电，A、B 管内液面均高于图中 D 线。）
（1）闭合开关后观察到 A、B 管内的现象是______。
（2）电解水反应的符号表达式为______，基本反应类型是______，B 管内产生的气体为______（填化学式）。
（3）A、B 管内生成的气体聚集在上部的原因是______。
（4）若检验 A 管内生成的气体，应该用______。
7.化学兴趣小组用如图装置做电解水实验时，为了使实验现象明显，增强水的导电能力，在水中加入一些氯化钠固体。
（实验记录）实验中观察到电极两端有气泡产生，用燃烧木条检验负极产生的气体，气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰，说明负极产生的气体是____，检验正极产生的气体时，闻到刺激性气味。
化学兴趣小组对这异常现象产生兴趣，继续进行探究：
（提出问题）正极产生的刺激性气味的气体是什么
（猜想与假设）猜想1：；猜想2：HCl；猜想3：；猜想4：HCl和。
（讨论与交流）大家讨论后认为猜想1不合理，理论依据是_________。
（查阅资料）①带有刺激性气味的气体有：HCl、、等；
②与水反应生成氯化氢和次氯酸（HClO），氯气能与碘化钾反应生成氯化钾和碘，有毒且能溶于四氯化碳；
③碘能使淀粉溶液变蓝色；
④HCl不溶于四氯化碳，氯化银难溶于水。
（实验探究）如下图所示，将正极产生的气体依次通过湿润的碘化钾淀粉试纸、四氯化碳、硝酸银溶液、浓氢氧化钠溶液。
（实验现象）观察到装置B中_____，装置D中____。
（实验结论）猜想3正确
（反思评价）装置C中四氯化碳的作用是______，装置E的目的是处理尾气
（拓展应用）
（1）实验结束，向装置A中的液体中滴入无色酚酞溶液，观察到溶液变红色，证明装置A中的液体显_____（填“酸性”“碱性”或“中性”），由此实验可知氯化钠参加反应，电解氯化钠溶液的化学方程式为__________。
（2）在化学反应前后有元素化合价升高，也一定有元素化合价降低。从化合价升降角度分析，正极产生的气体是而不是HCl的原因是________________。
答案以及解析
1.答案：D
解析：A、纯水导电性很弱，电解时，水中加入少量NaOH以增强导电性，故A说法正确，不符合题意；
B、试管1与电源的负极相连，是氢气，氢气是最清洁的能源，故B说法正确，不符合题意；
C、该实验应该接入直流电源，两电极分别产生氢气和氧气，故观察到均产生气泡，故C说法正确，不符合题意；
D、通电一段时间后，发现试管1、2中收集的气体体积比约为2：1，质量比是1:8，故D说法不正确，符合题意。
故选：D。
2.答案：B
解析：A、试验中出现了误差，可以反复多次实验，通过分析对比查找原因，这种做法是可取的，A正确；
B、进行化学实验，应有一种实事求是，严谨求实的科学态度，不能差不多就可以认为实验成功，B错误；
C、由于氧气的溶解性大于氢气的溶解性，氢气和氧气的体积比应略大于2：1，这种假设是成立的，C正确；
D、如果收集氧气的装置漏气，一定会使氢气和氧气的体积比大于2：1，有这可能，D正确。
故选B。
3.答案：A
解析：记住电解水实验的结论“正氧负氢，氢二氧一”是解题关键。
4.答案：D
解析：A.氢气为可燃性气体，点燃可燃性气体前，需进行验纯，防止与空气混合，点燃时发生爆炸；B.氢气燃烧生成水，因此可观察到干冷烧杯内壁有水珠产生；C.b试管收集到的为负极反应生成的气体，因此b试管中收集到的气体为氢气，氢气具有可燃性，不具有助燃性，因此不能使带火星的木条复燃；D.两个实验中都证明了水是由氢、氧元素组成的。
5.答案：（1）增强水的导电性；电能
（2）正；氧
（3）
（4）H、O
（5）B
解析：（1）纯水不导电，实验前在水中加入少量的氢氧化钠或稀硫酸目的是：增强水的导电性；电解水时，将电能转化为化学能；
（2）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，b管产生的气体较少，是氧气与正极相连；
（3）水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，该反应的符号表达式为：。
（4）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H、O元素组成；
（5）A、反复多次实验查找原因，可以改正错误，得到正确的结论，不符合题意；B、进行化学实验，应秉承实事求是、严谨的态度，实验所得数据和理论值不同，应查找原因，符合题意；C、相同条件下，氧气比氢气易溶于水，故可大胆提出假设：氧气比氢气易溶于水，导致出现偏差，不符合题意；D、如果装置漏气，也会导致实验结果有误差，故可查找实验装置是否漏气，不符合题意。故选B。
6.答案：（1）电极上产生气泡，一段时间后，管A和管B中收集的气体体积比约为1:2
（2）；分解反应；
（3）氢气和氧气的密度比水小，且氢气难溶于水，氧气不易溶于水
（4）带火星的木条
解析：（1）电解水生成氧气和氢气，二者体积比为1：2，因此管A、B内的现象是：电极上产生气泡，一段时间后，管A和管B中收集的气体体积比约为1:2，故填：电极上产生气泡，一段时间后，管A和管B中收集的气体体积比约为1:2；
（2）电解水能生成氢气和氧气，反应的符号表达式为，反应物是一种，生成物是两种，属于分解反应，B管内生成的是氢气；
（3）水被电解放出的氢气难溶于水、氧气不易溶于水，氢气和氧气的密度比水小，气体聚集于容器上部；故填：氢气和氧气的密度比水小，且氢气难溶于水，氧气不易溶于水；
（4）管A内生成的气体是氧气，能使带火星的木条复燃，所以检验A管内生成的气体应该用带火星的木条，故填：带火星的木条。
7.答案：；不符合质量守恒定律 ；湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色；无明显现象；溶解吸收氯气，以免氯气干扰对HCl的检验；碱性；；负极生成氢气，氢元素化合价降低，钠元素、氧元素化合价没有改变，氯元素化合价一定升高，所以生成氯气而不是硫化氢
解析：[实验记录]电解水的实验中，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气。氢气具有可燃性。故答案为：；
[讨论与交流]根据质量守恒定律可知，化学反应前后，元素的种类不变。由于水、加入的氯化钠中，均不含有氮元素，则电解水后正极中有刺激性气味的气体也不含有氮元素，则不可能是氨气。故答案为：不符合质量守恒定律；
[实验现象]若要证明猜想3成立，则生成的气体中只含有氯气。根据查阅资料可知，氯气能使湿润的碘化钾试淀粉纸变蓝，则观察到B中的湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，则能证明有氯气产生。试验不仅要证明生成的气体有氯气，还要证明生成的气体不含有氯化氢气体，由于氯化氢气体溶于水会形成盐酸，盐酸会和硝酸银反应生成硝酸和难溶于酸的氯化银沉淀。则若D中有白色沉淀产生，则证明有氯化氢气体，若没有白色沉淀生成，则没有氯化氢气体。故答案为：湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色、无明显现象；
[反思评价]根据查阅资料可知，四氯化碳可以吸收有毒的氯气，而且可以防止多余的氯气进入D装置中，和水反应生成盐酸，从而干扰氯化氢气体的检验。故答案为：溶解吸收氯气，以免氯气干扰对HCl的检验；
[拓展应用]（1）向A中的溶液中加入无色酚酞，观察到溶液变红，则证明溶液呈碱性，那么可以推测出溶液中可能含有氢氧化钠。根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变，则氢氧化钠的钠元素来自于氯化钠。电解时，负极产生氢气，并且验证出正极产生的刺激性气味的气体是氯气，由此可知，电解氯化钠，氯化钠和水会生成氢氧化钠、氢气和氯气。故答案为：碱性、；
（2）根据质量守恒定律可知，反应生成的氢气中的氢元素应该来自于水中的氢元素。水中氢元素的化合价为+1价，氢气中氢元素的化合价为0价，则氢元素的化合价降低。根据题意可知，另外一种元素的化合价应该升高。而钠元素在反应前是氯化钠，显+1价，反应后是氢氧化钠，显+1价，钠元素化合价不变。氧元素在反应前是水，化合价为-2价，反应后生成了氢氧化钠，氧元素的化合价依然为-2价。则可以推测升高化合价的元素为氯元素。氯化钠中，氯元素显-1价，则氯元素的化合价升高，生成物为氯气。若为氯化氢，则氯元素依然为-1价，不符合题意。故答案为：负极生成氢气，氢元素化合价降低，钠元素、氧元素化合价没有改变，氯元素化合价一定升高，所以生成氯气而不是硫化氢。

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