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主题三 身边的化学物质
（二）水与常见的溶液
【考点梳理】
考点4:氢气的性质
1.物理性质与收集方法:
氢气的密度比空气小，可用向下排空气法收集;氢气难溶于水，也可用排水法收集。
2.化学性质:
(1)氢气具有可燃性，可作燃料。
氢气燃烧的化学方程式为: 2H2+O2 2H2O。纯净的氢气在空气中能安静燃烧，产生淡蓝色火焰，烧杯内壁出现水珠;当氢气中混有-定量空气或氧气时，遇明火可能会发生爆炸，因此点燃氢气前一定要验纯。若发出尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯。
(2)氢气具有还原性，可用于冶炼金属。
氢气还原氧化铜反应的化学方程式为: H2+Cu0H2O+Cu。
《过关训练》
一、单选题
1．如图是教材中两个实验，下列有关说法错误的是( )
A．实验①点燃氢气之前要检验其纯度 B．实验②a，b两管上方生成气体的体积比的为2：1
C．两个实验中发生的反应都是分解反应 D．两个实验均可证明水的组成
2．2020年5月5日，配置有氢氧发动机的长征五号B火箭，搭载我国新一代载人试验飞船顺利升空，飞船成功返回。从变化观念和平衡思想认识反应: 。下列说法正确的是( )
A．氢气和氧气混合生成水 B．反应前后元素种类不变、化合价改变
C．2g氢气和1g氧气反应生成3g水 D．氢气和氧气反应吸收热量
3．下列物质中被认为是理想的清洁、高能燃料的是( )
A．氧气 B．氮气 C．氢气 D．二氧化硫
4．理论上电解水得到氧气和氢气的体积比为1∶2。某同学用碳棒作电极进行电解水实验，得到氧气和氢气的体积比小于1∶2，对产生此现象原因的猜想不合理的是（ ）
A．部分氧气溶于水 B．部分氧气与碳棒反应
C．部分氧气被碳棒吸附 D．部分氧气与氢气反应重新生成了水
5．下列实验操作和现象能得出相应结论的是( )
选项 实验操作 现象 结论
A 向收集满CO2的软塑料瓶中加入约1/3体积的食盐水，拧紧瓶盖，振荡 塑料瓶变瘪 CO2能与食盐反应
B 点燃从导管放出的某气体，在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯 烧杯内壁有无色液滴产生 被点燃的气体一定是H2
C 50℃时，将19g KCl固体加入50g蒸馏水中，完全溶解后缓慢降温 降温至20℃时开始有晶体析出 20℃时，KCl的溶解度为19g
D 将白磷浸没在热水中，再向热水中的白磷通氧气 通氧气前白磷不燃烧，通氧气后白磷燃烧 氧气是可燃物燃烧的条件之一
A．A B．B C．C D．D
6．下列有关实验现象描述正确的是　　
A．镁条在空气中燃烧，火星四射 B．硫在空气中燃烧，发出蓝紫色火焰
C．氢气在空气中燃烧，发出黄色的火焰 D．红磷在空气中燃烧，产生大量白烟
7．下列有关氢气的说法不正确的是( )
A．氢气是一种无色、无味、难溶于水的气体 B．氢气在空气中燃烧只生成水
C．氢气的密度比空气的小，可以用向上排空气法收集
D．点燃排水法收集到的氢气，若发出尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯
8．由下列实验及现象可推出相应结论的是
选项 实验 现象 结论
A 检验氢气的纯度 点燃氢气时没有声音 氢气较纯
B 向装有二氧化碳的塑料瓶中加入约 1/3 体积的水，迅速盖紧瓶盖 塑料瓶变瘪 二氧化碳与水反应生成碳酸
C 称量盐酸和碳酸钠粉末反应前后的质量 反应前后称量结果不同 参加该反应的反应物质量总和不等于生成物质量总和
D 用 木 炭 还 原 氧 化 铜 黑色粉末变红，石灰水变浑浊 木炭具有还原性
A．A B．B C．C D．D
二、填空题
9．如图是电解水实验的简易装置图，回答下列有关问题：
(1)由实验现象可以确定：试管a连接电池____极，若试管a中得到10mL气体，则试管b中得到____mL气体，写出验证试管b中气体的方法：________________________________________。
(2)小丽同学将纯净的氢气点燃，观察到管口有________火焰，将冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁出现_________；据此，她发现氢气的一个化学性质是__________；该反应的化学方程式为______________________，该反应的基本类型为_____________。
10．氢气是理想的清洁高能燃料。
(1)写出氢气燃烧的化学反应的符号表达式式________。以水为原料生产氢气的方法有多种。
方法Ⅰ：电解水法。如图所示，电解水的实验。
(2)正极生成气体与负极生成气体的体积比约为________。
(3)用________检验正极生成的气体，现象为_________________，证明有________生成。
(4)用化学方程式表示这个反应____________________。
方法Ⅱ：光解水法。我国科学家已研制出在新型高效光催化剂作用下，利用太阳能分解水制氢气。水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观过程用示意图表示如下：（“ ”表示氢原子，“ ”表示氧原子，“”表示催化剂）。
(5)则水分解微观过程的正确顺序是________（填数字序号）。上述过程中，不能再分的粒子是________。
三、推断题
11．A、B、C、D都是初中化学常见的物质，A是人类赖以生存的一种无色液体，B、C是两种气体单质；D是一种黑色固体氧化物，E是一种固体单质。它们之间有如图所示的转化关系(反应条件、其它反应物及多余的生成物均已略去)。请回答下列问题：
(1)写出A的名称_______；D的化学式可能为________。
(2)写出反应①的化学方程式_______；基本反应类型______。
(3)写出反应③的化学方程式______。
四、流程题
12．对于空气、氧气的相关知识是我们在初三上半期学习的重要内容，让我们一起来从不同的角度进行回顾。
(1)从空气成分的角度：已知：常压下，氮气沸点－196℃，氧气沸点－183℃，将燃着的木条置于盛满液态空气的烧杯口，观察到的现象是________________________。
(2)从空气应用的角度：利用空气制取氮肥的流程如图 1 所示。
①图1中Ⅰ属于_________变化（填“物理”或“化学”)。
②图1反应Ⅱ中的单质甲的化学式为_____。
③图1反应Ⅲ中发生的化学反应符号表达式为_________________________。
(3)从物质间相互转化关系的角度：图 2 中的 A→G 分别代表初中化学中的常见物质。
①写出图 2 中反应IV的符号表达式_____。
②图 2 四个反应中属于化合反应的是__________________（填序号）
③请再写出一个不需要催化剂在实验室制备气体 D 的化学反应的符号表达式_____。
五、实验题
13．某气体中可能含有H2、CO、CO2中的一种或几种，为确定该气体的成分，某同学设计了如下的实验装置：
（1）写出编号仪器的名称：①__________；②__________．
（2）若能观察到______________________，则证明该气体中含有CO2．
（3）若该气体中含有H2，则C处能观察到的现象是________________．
（4）B中NaOH的作用是_____________．
（5）在证明CO存在的过程中涉及到的反应的化学方程式为：_________________________
（6）按照这位同学的设计进行实验是否一定能判断H2的存在？__________（填“是”或“否”）
六、计算题
14．化学兴趣小组的同学在老师的带领下，用如图装置测定混合固体中CùO的质量分数。氢气能和氧化铜发生还原反应得到单质铜，反应方程式为：，现用纯净的氢气测定混合固体中CuO的质量分数。
(1)已知：反应前A装置中CuO样品的质量为8g（样品中的其它物质不与反应），反应结束后B装置增重1.35g，请计算样品中CuO的质量分数_________。（请写出计算过程）：
(2)若没有碱石灰干燥管，计算结果将会______（填增大、减小或不变），原因是__________________。
参考答案：
1．C
【详解】A、氢气具有可燃气，点燃氢气前要检验纯度，否则可能会发生爆炸，故说法正确；
B、电解水实验中，a管连接负极，负极产生氢气，b管连接正极，正极产生氧气，且体积比为2：1，故说法正确；
C、氢气燃烧实验生成水，是由两种物质生成一种物质的反应是化合反应。电解水生成氢气和氧气，是由一种物质分解产出两种物质的反应是分解反应，故说法错误；
D、电解水生成氢气和氧气，氢气在氧气中燃烧生成水，氢气和氧气分别由氢元素和氧元素组成，说明水是由氢元素和氧元素组成的，故选项说法正确；
故选C。
2．B
【详解】A、氢气和氧气在点燃的条件下才能生成水，不符合题意；
B、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，氢、氧元素由游离态变为化合态，化合价一定发生了改变，符合题意；
C、设2g氢气消耗氧气的质量为x，参加反应的氢气与氧气的质量比为：4:32=2g：x，x=16g，故氢气剩余，不可能生成3g水，不符合题意；
D、氢气燃烧，放出大量的热，不符合题意。
故选B。
3．C
【详解】A、氧气具有助燃性，是助燃剂，不是燃料，不符合题意；
B、一般认为氮气是不可燃的，也就是说不是可燃物，也不是助燃物，不符合题意；
C、氢气的热值高，燃烧时生成水，不污染环境，是一种理想的清洁、高能燃料，符合题意；
D、二氧化硫不是燃料，不符合题意。
故选C。
4．D
【详解】A、在室温下，1L水中能溶解约30mL氧气，而氢气难溶于水，室温下，溶解的比氧气少，故得到氧气和氢气的体积比小于1:2，不符合题意；
B、碳能与氧气在一定条件下反应生成二氧化碳，故可能是部分氧气与碳棒发生了反应，不符合题意；
C、碳棒具有疏松多孔的结构，可能会吸附一部分氧气，不符合题意；
D、在电解水实验中，“正氧负氢”，氧气在正极生成，氢气在负极生成，故氧气与氢气不可能重新生成水，符合题意。
故选D。
5．D
【解析】根据二氧化碳溶于水，使塑料瓶内压强减小；氢气、甲烷等燃烧生成水；溶解度的概念；
将白磷浸没在热水中，白磷不燃烧，通氧气后白磷燃烧，可以证明氧气是燃烧需要的条件之一进行解答。
【详解】A、根据二氧化碳溶于水，使塑料瓶内压强减小，因此该实验产生的现象为：瓶子变瘪，但不能得出结论：CO2能与氯化钠反应，结论错误；故不符合题意；
B、据实验现象知，烧杯内壁有无色液滴产生，气体燃烧生成了水，燃烧生成水的气体有很多，如甲烷、氢气等，结论错误；故不符合题意；
C、根据溶解度的概念和已知条件：50℃时，将19gKCl固体加入50g蒸馏水中，完全溶解后缓慢降温，降温至20℃时开始有晶体析出，知20℃时，KCl的溶解度为38g，结论错误；故不符合题意；
D、将白磷浸没在热水中，白磷不燃烧，通氧气后白磷燃烧，可以证明氧气是燃烧需要的条件之一，结论正确；故符合题意；
故选D
【点睛】本题考查化学实验方案的评价，涉及物质的性质探究、燃烧的条件等，侧重于学生的分析能力、实验能力和评价能力的考查，注意把握物质的性质以及实验的严密性和可行性的评价。
6．D
【详解】解：A、镁条在空气中燃烧，发出耀眼的白光，故选项说法错误。
B、硫在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，故选项说法错误。
C、氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，故选项说法错误。
D、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，故选项说法正确。
故选D。
【点睛】在描述物质燃烧的现象时，需要注意光和火焰、烟和雾的区别。
7．C
【详解】A、氢气是一种无色、无味、难溶于水的气体，正确；
B、氢气具有可燃性，氢气在空气中燃烧只生成水，正确；
C、氢气的密度比空气的小，可用向下排空气法收集，错误；
D、点燃排水法收集到的氢气，若发出尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯，声音很小，表明氢气较纯，正确。
故选C。
8．D
【详解】A、氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气的小。氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰；混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸。因此点燃氢气前一定要检验其纯度，点燃氢气时，发出尖锐爆鸣声表明气体不纯，声音很小则表示气体较纯。故A选项不符合；
B、由实验现象塑料瓶变瘪，因二氧化碳能溶于水所以不能确定水和二氧化碳发生了反应。故B选项不符合；
C、稀盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳气体，反应后二氧化碳气体逸出，反应后烧杯中的物质质量减少，不能直接用于验证质量守恒定律，故C选项不符合；
D、黑色粉末变红，澄清石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳生成，红色物质为单质铜，木炭在高温条件下把氧化铜还原为铜，生成二氧化碳，木炭具有还原性。故D选项正确；
故选D。
9． 负 5 将带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃，证明是氧气 淡蓝色 水雾 可燃性 化合反应
【详解】（1）由电解水时“正氧负氢、氢二氧一”、生成为气体的性质可知，试管a收集的气体较多是氢气，连接电池的负极，氢气和氧气的体积比为2:1，若试管a中得到10mL气体，则试管b中得到5mL气体，由于试管b中气体是氧气，具有助燃性，所以验证试管b中气体的方法：是将带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃，证明是氧气。
（2）氢气燃烧，观察到管口有淡蓝色火焰，将冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁出现水雾；据此，氢气的一个化学性质是可燃性；该反应是氢气燃烧生成了水，文字表达式为：，该反应由两种物质生成一种物质，基本类型为化合反应。
10．(1)
(2)1：2
(3) 带火星的木条 带火星的木条复燃 氧气##O2
(4)
(5) ①④②⑤③ 氢原子、氧原子
【解析】(1)
氢气在氧气中燃烧生成水，该反应的符号表达式式为：。
(2)
水通电实验，正极产生的气体是氧气，负极产生的气体是氢气，观察图中管内产生的氧气和氢气体积比约为1：2，故填：1：2。
(3)
水通电实验，正极产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，用带火星的木条检验正极生成的气体，现象为带火星的木条复燃，证明有氧气生成，故填：带火星的木条；带火星的木条复燃；氧气（或O2）。
(4)
电解水生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为：化学方程式是：2H2+O2 2H2O。
(5)
水是由水分构成的，水在通过并接触催化剂表面时，水分子会分解成氢原子和氧原子，每两个氢原子结合成一个氢分子，每两个氧原子结合成一个氧分子，大量的氢分子的集合构成氢气，大量氧分子的集合构成氧气，所以水分解微观过程的正确顺序是①④②⑤③；原子是化学变化中的最小微粒，水分解过程中，氢原子和氧原子不能再分，故填：①④②⑤③；氢原子、氧原子。
11．(1) 水 Fe3O4##或CuO
(2) 2H2O2H2↑+O2↑ 分解反应
(3)4H2+Fe3O43Fe+4H2O或H2+CuOCu+H2O
【分析】A是人类赖以生存的一种无色液体，A是水，水发生分解反应生成氢气、氧气。D是一种黑色固体氧化物，E是一种固体单质，D是氧化铜或四氧化三铁， E是铜或铁，因为氢气具有还原性，能与氧化铜或四氧化三铁反应生成水，则B是氧气，C是氢气。
(1)
A的名称是水；D的化学式可能为Fe3O4或CuO。
(2)
反应①的化学方程式为：2H2O2H2↑+O2↑，由一种物质发生化学反应生成两种或两种以上物质的反应是分解反应，该基本反应类型是分解反应。
(3)
反应③的化学方程式为：4H2+Fe3O43Fe+4H2O或H2+CuOCu+H2O。
12．(1)木条熄灭
(2) 物理 H2
(3) III和IV
【详解】（1）将燃着的木条置于盛满液态空气的烧杯口，液氮的沸点低，首先蒸发出来，氮气不燃烧也不支持燃烧，所以会观察到燃烧的木条熄灭；
（2）①图1中Ⅰ分离液态空气得到氧气和氮气，有新物质生成，属于物理变化；
由质量守恒定律可知反应前后元素的种类不变，Ⅰ中生成的物质是氨气含有氮元素和氢元素，反应前氮气含氮元素，参加反应的单质甲为含氢元素的单质氢气，化学式是：；
③图1反应Ⅲ中发生的化学反应是氨气和氧气在高温和催化剂的条件下反应生成一氧化氮和水，符号表达式为：；
（3）根据题意，A与黑色固体B混合生成C和气体D，C在通电条件下反应生成D和F，则C是水，因此A是过氧化氢溶液，B是二氧化锰，D是氧气，F是氢气，氢气和氧气点燃生成水，E和氧气反应生成有刺激性气味的气体说明E是硫，G是二氧化硫，带入题干验证符合题意。
①图 2 中反应IV是氢气和氧气点燃生成水，化学方程式是：2H2+O2 2H2O；
②根据分析，图 2 中I是过氧化氢溶液分解出氧气和水，属于一变多是分解反应，II是水通电生成氢气和氧气属于一变多是分解反应，III是硫和氧气点燃生成二氧化硫属于多变一是化合反应，IV是氢气和氧气点燃生成水属于多变一是化合反应，因此属于化合反应的是：III和IV；
③不需要催化剂在实验室制备气体 D 即氧气的反应是，高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，符号表达式为；。
13． 酒精灯 铁架台 A处的澄清石灰水变浑浊 C处硬质玻璃管中的黑色固体变为亮红色 充分吸收原气体中的CO2 CuO+COCu+CO2，Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O 否
【详解】（1）由化学常用仪器可知两种仪器分别为：酒精灯、铁架台；故填：酒精灯；铁架台。
（2）因为二氧化碳能使石灰水变浑浊，故若能观察到A处的澄清石灰水变浑浊，则证明该气体中含有CO2。故填：A处的澄清石灰水变浑浊。
（3）氢气具有还原性可把氧化铜还原为铜，故若该气体中含有H2，则C处硬质玻璃管中的黑色固体变为亮红色。故填：C处硬质玻璃管中的黑色固体变为亮红色。
（4）因为氢氧化钠可与二氧化碳反应，能充分吸收二氧化碳气体，防止对后续一氧化碳的检验造成干扰。故B中NaOH的作用是充分吸收原气体中的CO2。故填：充分吸收原气体中的CO2 。
（5）一氧化碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳，为区分不是其他气体使氧化铜还原的，需证明有二氧化碳生成，故证明CO存在的过程中涉及到的反应的化学方程式为：CuO+COCu+CO2，Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O。故填：CuO+COCu+CO2，Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O。
（6）氢气和一氧化碳都能还原氧化铜，证明氢气的方法是要证明氢气还原氧化铜后有水生成，此装置没有验证水生成的装置，故不能判断是否有H2的存在。故填：否。
14．(1)解：反应结束后B装置增重1.35g，即为生成水的质量，设参加反应的氧化铜的质量为x，
样品中CuO的质量分数为×100%=75%；
答：样品中氧化铜的质量分数为75%。
(2) 增大 空气中水蒸气会进入B装置，被浓硫酸吸收，影响实验结果
【解析】(1)
见答案；
(2)
若没有碱石灰干燥管，计算结果将会增大，原因是空气中水蒸气会进入B装置，被浓硫酸吸收，影响实验结果；空气中水蒸气会进入B装置，被浓硫酸吸收，影响实验结果，故填：增大；空气中水蒸气会进入B装置，被浓硫酸吸收，影响实验结果。

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