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专题三 水、氢气
一、单选题
1. “世界水日”和“中国水周”活动的宣传主题为“节约保护水资源，大力建设生态文明”。下列说法正确的是(　　)A． 保护水资源，禁止使用化肥、农药 B． 利用沉降的方法，将硬水转化成软水
C． 为了节约用水，可以用工业废水直接浇灌农田
D． 将生活用水，地表雨水分类处理，可减少污染，保护水资源
2.下列物质中，属于纯净物的是(　　)
A． 洁净的空气 B． 纯净的食盐水 C． pH＝7的溶液 D． 四氧化三铁
4.下列关于水的说法正确的是(　　)
A． 过滤能除去水中所有的杂质B． 将活性炭放入硬水中，能使硬水软化
C． 过滤时滤纸应低于漏斗边缘 D． 向硬水中加入明矾净水剂后能得到软水
5.下列说法中错误的是(　　)
A． 检验氢气纯度时，听到尖锐的爆鸣声证明氢气不纯
B． 氢气是一种无色、无气味且难溶于水的气体，实验室可用排水法收集氢气
C． 氢气的密度比空气小，不能用向上排空气法收集氢气
D． 水是由氢气和氧气组成的，属于混合物
6.已知铁的一种氧化物中，铁元素的质量分数为70%，则此氧化物的化学式为(　　)
A． FeO B． Fe2O3 C． Fe3O4 D． 无法确定
7.下列说法不正确是(　　)
A． 氧气约占空气总体积的 B． 通过过滤的方法不能降低水的硬度
C． 吸附、沉淀、过滤和蒸馏等都是净化水的方法 D． 粗略地测定空气中氧气的含量：用铁丝代替红磷
8.下列说法中错误的是(　　)
A． 水在煮沸过程中会生成氢气和氧气
B． 氢气和氧气反应生成水，说明水是由氢、氧两种元素组成的
C． 海水、湖水是混合物，氢气燃烧生成的水是纯净物
D． 氢气燃烧生成水的反应是化合反应，水电解生成氢气和氧气的反应是分解反应
9.日常生活中，与肥皂水作用容易起泡沫的是(　　)
A． 长江水B． 矿泉水C． 煮沸的水 D． 含较多可溶性钙、镁化合物的水
10.明矾净化水的作用是(　　)
A． 使硬水软化 B． 除去水中的异味C． 除去水中的悬浮物D． 消毒杀菌和净化水
11.下列对图示实验或现象的分析或解释不正确的是(　　)
A． 甲图：说明通电时水分子发生了改变 B． 乙图：棉花的作用是防止固体粉末进入导管
C． 丙图：因为分子不停地运动，所以墨水在温度不同的水中扩散的快慢不同
D． 丁图：由于具备了燃烧的三个条件，因此白磷能在水下燃烧
12.三里是一座缺水城镇，我们应像珍惜自己的血液一样珍惜每一滴水。下列关于水的说法中不正确的是(　　)
A． 水是由氢元素和氧元素组成的化合物 B． 城市污水必须经过净化处理后才能排放
C． 清澈、透明的泉水是纯净物 D． 水资源是宝贵的，一定要节约用水
13.科学家在南极洲发现大量的企鹅死亡，经解剖检验发现其体内含有超量的氢化物和其它大量有毒物质，下列不是造成此后果的原因是(　　)
A． 冶金工业的废水排放B． 生活污水的大量排放C． 化肥、农药的大量使用D． 全球天气变暖
14.下列净化水的单一操作中，净化程度最高的是(　　)
A． 过滤 B． 蒸馏 C ． 吸附沉淀 D． 静置沉淀
15.下列对有关水资源认识的叙述中，错误的是(　　)
A． 水体污染加剧了淡水资源危机 B． 节约用水是每个公民应尽的义务
C． 地球表面约71%被水覆盖，可利用的淡水资源十分丰富
D． 天津属极度缺水的地区，可以考虑通过海水淡化来解决用水问题
16.“五水共治，治污为先”是我省提出改善生态环境的一项重要政策，为了防止水体污染，你认为下列措施中不可行的是(　　) A． 不任意排放生活污水 B． 禁止使用农药和化肥
C． 工业污水经净化处理后再排放 D． 牲畜粪便适当处理后再施用
17.在进行过滤操作时，下列仪器不会用到的是
A．烧杯 B．漏斗 C．玻璃棒 D．酒精灯
18．关于净水器（如图）的说法不正确的是
A．能除去难溶性杂质 B．不能杀菌消毒
C．能除去颜色和异味 D．能将硬水转化为软水
19．下列对水的认识不正确的是
A．水由氢元素和氧元素组成 B．冰中的水分子也在不断运动
C．用肥皂水鉴别硬水和软水 D．活性炭可使硬水软化
20．电解水实验如图，下列说法不正确的是
A．试管1中得到H2 B．水由H2、O2构成
C．水发生了分解反应 D．水由氢、氧元素组成
21．下图所示实验操作及现象可以得到相应结论的是
A B C D
实验操作及现象 甲中气体被点燃，火焰呈淡蓝色；乙中气体使木条燃烧更旺 甲中木条无明显变化，乙中木条熄灭 甲中有极少量气泡；乙中有大量气泡 甲中溶液无明显现象；乙中溶液变为红色
结论 甲中气体是氧气；乙中气体是氢气 乙中氧气的含量比甲中的低 硫酸铜在过氧化氢分解中起催化作用 酚酞分子运动到浓氨水中
A．A B．B C．C D．D
二、 填空题
22．如图所示为净水实验，回答下列问题。
(1)图中缺少一种仪器，其作用是______。(2)图中还有一处错误，这样操作会出现的结果是______。(3)若要得到纯度更高的水，还可以采用的净化方法是______。
23．我国北方的水比南方的更“硬”一些，烧水时易产生水垢。
(1)水质“硬”是由于水中含有较多钙、镁离子。镁离子的符号是______。
(2)常用来区分硬水和软水的试剂是______。
(3)降低水硬度的方法是______（填序号）。A．蒸馏 B．煮沸
24.人类的生活离不开水，下图是自来水厂净水过程示意图。完成下面小题。
（1）．下列净水方法中，在自来水厂生产自来水时没有使用到的是
A．沉淀B．过滤C．吸附D．蒸馏
（2）．用户使用的自来水属于 A．纯净物 B．单质 C．混合物 D．化合物
25．助力冬奥，延庆加氢站正式投入使用。(1)氢气是理想的燃料，理由是______。
(2)下图为氢气燃烧反应的微观示意图，在方框内补全相应微粒的图示______。
26．口罩在隔绝病毒、预防传染病中发挥着重要作用，是重要的个人防护用品。
(1)医用外科口罩制成后一般用环氧乙烷（C2H4O）进行灭菌处理。环氧乙烷属于______（填字母序号）。
A．纯净物 B．化合物 C．氧化物
(2)研究人员以某种医用口罩为例，研究了口罩实际佩戴时间对其防护性能的影响，结果如下图所示。由此说明，口罩要及时更换的原因是______。
27．科学家研制的人造空气可供航天员呼吸。
(1)某种人造空气中氮气的体积分数约为70%，比地球上空气中氮气的体积分数______（填“大”或“小”）。
(2)利用铁酸镍（NiFe2O4）可将航天员呼出的废气转化为航天员需要的气体。在此过程中铁酸镍的质量和化学性质都不发生变化，则铁酸镍是______（填字母序号）。A．反应物 B．生成物 C．催化剂
(3)铁酸镍（NiFe2O4）中Ni为+2价，则Fe的化合价为______。
28．下图是电解水的示意图。
(1)该反应的化学方程式为___________。
(2)在图2横线处补全相应微粒的图示___________。
29．100%国产技术打造的氢燃料客车将服务北京2022年冬奥会和冬残奥会。下面是工业大规模生产H2的一种方法，涉及两个连续反应。
(1)反应1，反应前后分子变化的微观示意图如下：
A的化学式为______，生成C和D的分子个数比为______。
(2)反应2，化学方程式为CO + H2OCO2 + H2，反应前后化合价发生改变的元素有______。
30．人类的生存、发展离不开化学。
(1)减少食品保存环境中的氧气含量，可延长食品的保质期。下列利用此原理的是______。
A．抽真空 B．冷藏或冷冻
(2)锂电池使用的材料是钴酸锂（LiCoO2），已知Li元素为+1价，则Co元素的化合价为______。
31．生活用水需将天然水净化处理。(1)河水属于______（填“纯净物”或“混合物”）。
(2)河水净化的主要步骤如下图。
①河水外观浑浊，因其含有______（填“可溶性”或“难溶性”）杂质，除去此类杂质的步骤是______（填序号）。②物质X能除去水中的臭味，X可能是______。
③常见的消毒剂有：O3、Cl2、Ca(ClO)2、ClO2等，其中属于单质的是______。
32．工业上常以CH4为原料生产工业原料气H2，其部分工艺流程如下：
(1)转化炉发生反应的微观示意图如下，请在横线上补全相应微粒的图示。
(2)变换塔中，发生反应的化学方程式为，该反应中化合价改变的元素是______。
(3)洗涤塔中，除去混合气中的CO2利用的CO2性质有______。
33．用如图装置研究水的组成。
(1)此实验中水发生的反应属于基本反应类型中的______（填“化合反应”或“分解反应”）。
(2)理论上若得到16mLH2，同时可得到O2的体积为______mL。
(3)由“管2中气体为O2”，可得到关于水的元素组成的结论：水中含有______。
34．化学小组用下图实验装置（气密性良好）探究影响电解水反应快慢的因素。
【进行实验
20°C时，在不同条件下进行实验，数据记录如下：
【解释与结论】
实验号 液体种类 电（V） 时间（min） 氢气体（mL） O2体积（mL）
I ① 200mL。蒸馏水 2 45 0 0
② 200mL。蒸馏水 10 45 极少 极少
③ 200mL。蒸馏水 16 45 5 2.5
Ⅱ ④ 200mL蒸馏水十1滴浓H2SO4 16 88 10 4.9
⑤ 200mL蒸馏水十2滴浓H2SO4 16 68 10 4.9
⑥ 200mL蒸馏水＋3滴浓H2SO4 16 52 10 4.9
Ⅲ ⑦ 200mL蒸馏水十0.8gNaOH 10 3.0 10 4.9
⑧ 200mL蒸馏水＋1.6gNaOH x 2.6 10 4.9
⑨ 200mL蒸馏水＋3.2gNaOH 1ū 2.0 10 5.0
【解释与结论】
(1)电解水的化学方程式为___________。(2)与电源正极相连的玻璃管内产生的气体是___________。
(3)Ⅲ组实验⑧中的x=___________。(4)对比实验②⑦，可得出的结论是___________。
(5)Ⅱ组实验的目的是___________。(6)通过本实验得出，影响电解水反应快慢的因素有___________。
【反思与评价】
(7)表中部分数据氢气与氧气的体积比略大于2:1，从物质性质角度分析可能的原因是___________。
35．
下列是两个关于水的实验。(1)实验1中，发生反应的化学方程式为______。该实验说明水由______组成。(2)下列说法正确的是______（填字母序号）。
A．实验1中b管产生的气体能使带火星的木条复燃
B．实验1中原子的种类、个数均不改变
C．实验2中发生的是物理变化 D．实验2中水分子大小改变
36．（含氯消毒剂是人类最早使用的化学消毒剂之一。课外小组同学通过查阅资料得知，可通过电解食盐水自制含氯消毒剂。在老师的指导下，小组同学对电解食盐水制备含氯消毒剂进行探究。
【提出问题】电压、食盐水浓度、电解时间对所得消毒液消毒能力是否有影响？【查阅资料】含氯消毒剂的消毒能力常以有效氯表示；有效氯越高，消毒能力越强。
【进行实验】实验装置如图所示，每次实验食盐水用量为300mL。电极长度为40mm、电极间距为10mm。
实验数据和结果记录如下：
组别 第1组 第2组 第3组
实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
食盐水浓度/（g/L） 20 20 20 20 10 20 30 40 40 40 40 40
电压/V 3 6 9 12 6 6 6 6 6 x 6 6
电解时间/min 150 150 150 150 150 150 150 150 20 40 60 80
有效氯含量/（g/mL） 0.09 0.65 0.72 0.77 0.21 0.65 1.06 1.55 0.41 0.67 0.90 1.10
【解释与结论】(1)电解食盐水制备含氯消毒剂的原理为NaCl+H2ONaClO+H2↑，该反应中化合价发生变化的元素是______。(2)电压______（填“影响”或“不影响”）所得消毒液消毒能力。
(3)设计第2组实验的目的是______。(4)第3组，⑩中x为______。
(5)第3组实验可得到的结论是______。(6)若要探究电极长度对所得消毒液消毒能力的影响，除每次实验食盐水用量为300mL、电极间距为10mm外，还需要控制的变量有______。
37.海水淡化可采用膜分离技术。如图一所示，对淡化膜右侧的海水加压，在其左侧得到淡水。其原理是海水中的水分子可以透过淡化膜，而其他各种离子不能透过。
请回答：
(1)采用膜分离技术淡化海水的原理，与化学实验中常见的________操作相似。
(2)对淡化膜右侧的海水加压后，海水中溶质的质量分数会________(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)海水中含有大量的氯化钠，图二是氯化钠的溶解度曲线，据此可知盐场从海水中得到食盐晶体利用的方法是________(填“降温”或“蒸发”)。
38.北京2008年第29届奥运会火炬是以符合环保要求的丙烷(C3H8)为燃料。请填写下列空格：
(1)丙烷的相对分子质量是________；
(2)丙烷分子中碳原子、氢原子的个数比是________；
(3)含有16 g氢元素的丙烷质量是________。
39.水是维系生命的基础物质之一。自然界的水因含有多种杂质而不能直接饮用。自来水厂净水过程可示意为
(1)加入絮凝剂(明矾)的作用是__________________；
(2)目前很多自来水厂用氯气进行消毒。消毒过程中常会发生如下化学反应，其反应的微观过程可用下图表示：
写出图甲所示反应的化学方程式：__________________。
(3)小军将新制的氯气通入紫色石蕊试液中，惊奇地发现试液先变红，接着就褪色了。他查阅资料得知新制的氯水具有漂白性。为探究溶液褪色的原因，他设计了几个实验：
答案与解析
选择题
1. D
- 解析：A选项，不能禁止使用化肥农药，应合理使用；B选项，沉降不能将硬水转化为软水，硬水软化可通过煮沸或蒸馏；C选项，工业废水含污染物，不能直接浇灌农田；D选项，分类处理生活用水和地表雨水可减少污染，保护水资源，正确。
2. D
- 解析：纯净物是由一种物质组成的。A是空气（混合物），B是食盐水（混合物），C是pH=7的溶液（可能是混合物），D四氧化三铁是一种物质，属于纯净物。
3. C
- 解析：A选项，过滤只能除去不溶性杂质；B选项，活性炭只能吸附色素和异味，不能软化硬水；C选项，过滤时滤纸应低于漏斗边缘，正确；D选项，明矾只能吸附悬浮杂质，不能软化硬水。
4. D
- 解析：水是由氢元素和氧元素组成的化合物，不是氢气和氧气组成的混合物，D错误。
5. B
- 解析：设铁的氧化物化学式为Fe_xO_y，铁元素质量分数为\frac{56x}{56x + 16y}\times100\% = 70\%，解得x:y = 2:3，化学式为Fe_2O_3。
6. D
- 解析：铁丝在空气中不能燃烧，不能用铁丝代替红磷测定空气中氧气含量，D错误。
7. A
- 解析：水煮沸是物理变化，不会生成氢气和氧气，A错误。
8. C
- 解析：煮沸的水是软水，与肥皂水作用易起泡沫；硬水（含较多钙、镁化合物的水）起浮渣。
9. C
- 解析：明矾溶于水形成的胶状物能吸附水中的悬浮物，使其沉降。
10. C
- 解析：丙图说明分子运动速率与温度有关，温度越高，分子运动越快，C的解释不正确。
11. C
- 解析：清澈透明的泉水含有多种矿物质，是混合物，C错误。
12. D
- 解析：全球天气变暖不会直接导致企鹅体内含有超量氢化物和有毒物质，A、B、C选项的工业废水排放、生活污水排放、化肥农药使用都会造成污染。
13. B
- 解析：蒸馏能得到纯净的水，净化程度最高。
14. C
- 解析：地球表面约71%被水覆盖，但可利用的淡水资源十分匮乏，C错误。
15. B
- 解析：不能禁止使用农药和化肥，应合理使用，B不可行。
16. D
- 解析：过滤操作不需要酒精灯，D正确。
17. D
- 解析：净水器不能将硬水转化为软水，硬水软化可通过煮沸或蒸馏，D错误。
18. D
- 解析：活性炭只能吸附色素和异味，不能软化硬水，D错误。
19. B
- 解析：水是由水分子构成的，不是由H_2、O_2构成的，B错误。
20. C
- 解析：A选项，甲中气体是氢气，乙中是氧气；B选项，甲中是空气，乙中是氮气，乙中氧气含量比甲中低；C选项，硫酸铜在过氧化氢分解中起催化作用，正确；D选项，是氨分子运动到酚酞溶液中，D错误。
21.C
解析：
- 选项A：甲中气体被点燃，火焰呈淡蓝色，应为氢气；乙中气体使木条燃烧更旺，应为氧气。结论中气体判断颠倒，错误。
- 选项B：甲中是空气，乙中是呼出气体，木条在乙中熄灭，说明乙中氧气含量比甲中低，但此实验不能直接得出“乙中氧气含量比甲中低”的结论（需对比燃烧剧烈程度等），逻辑不严谨，错误。
- 选项C：甲、乙中只有是否加入硫酸铜的区别，乙中有大量气泡，说明硫酸铜能加快过氧化氢分解，在反应中起催化作用，正确。
- 选项D：是浓氨水中的氨分子运动到酚酞溶液中，使酚酞变红，不是酚酞分子运动到浓氨水中，结论错误。
填空题
22- (1) 玻璃棒，作用是引流。
- (2) 滤液浑浊。
- (3) 蒸馏。
23- (1) Mg2+。
- (2) 肥皂水。
- (3) AB（蒸馏和煮沸都能降低水的硬度）。
24- (1) D（自来水厂生产自来水不用蒸馏）。
- (2) C（自来水含有多种物质，是混合物）。
25- (1) 氢气燃烧产物是水，无污染；热值高；来源广。
- (2) 补两个水分子（H_2O分子）。
26- (1) AB（环氧乙烷是纯净物、化合物，不是氧化物，因为氧化物是由两种元素组成且其中一种是氧元素的化合物，环氧乙烷由三种元素组成）。
- (2) 随着佩戴时间增加，口罩的颗粒过滤效率和细菌过滤效率降低，防护性能下降。
27- (1) 小（地球上空气中氮气体积分数约78%）。
- (2) C（催化剂在反应前后质量和化学性质不变）。
- (3) +3（设Fe的化合价为x，(+2)+2x + 4\times(-2)=0，解得x = +3）。
28- (1) 2H_2O\xlongequal{通电}2H_2\uparrow+O_2\uparrow。
- (2) 补两个氢分子（H_2分子）。
29- (1) CH_4；生成C和D的分子个数比为1:3。
- (2) C、H（反应前CO中C为+2价，H_2O中H为+1价；反应后CO_2中C为+4价，H_2中H为0价）。
30- (1) A（抽真空减少氧气含量，延长食品保质期）。
- (2) +3（设Co的化合价为x，(+1)+x + 2\times(-2)=0，解得x = +3）。
31- (1) 混合物。
- (2) ①难溶性；Ⅰ。②活性炭。③O_3、Cl_2。
32- (1) 补一个一氧化碳分子（CO分子）。
- (2) C、H（同29题(2)）。
- (3) 能溶于水（或与水反应）。
33- (1) 分解反应。
- (2) 8（电解水时氢气和氧气的体积比为2:1）。
- (3) 氧元素。
34- (1) 2H_2O\xlongequal{通电}2H_2\uparrow+O_2\uparrow。
- (2) 氧气。
- (3) 10。
- (4) 在其他条件相同时，氢氧化钠的质量越大，电解水反应速率越快。
- (5) 探究硫酸浓度对电解水反应快慢的影响。
- (6) 电压、电解质种类和浓度、电解时间。
- (7) 氢气比氧气更难溶于水（或氧气在水中溶解的比氢气多）。
35- (1) 2H_2O\xlongequal{通电}2H_2\uparrow+O_2\uparrow；氢元素和氧元素。
- (2) ABC（A选项，b管产生氧气，能使带火星木条复燃；B选项，化学反应前后原子种类、个数不变；C选项，实验2是水的蒸发，物理变化；D选项，水分子大小不变）。
36- (1) Cl、H（反应前NaCl中Cl为-1价，H_2O中H为+1价；反应后NaClO中Cl为+1价，H_2中H为0价）。
- (2) 影响。
- (3) 探究食盐水浓度对所得消毒液消毒能力的影响。
- (4) 6。
- (5) 在其他条件相同时，电解时间越长，所得消毒液消毒能力越强。
- (6) 电压、电解时间、食盐水浓度。
37- (1) 过滤。
- (2) 增大（右侧海水中溶剂减少，溶质质量分数增大）。
- (3) 蒸发（氯化钠溶解度受温度影响小，采用蒸发结晶）。
38- (1) 44（12\times3 + 1\times8 = 44）。
- (2) 3:8。
- (3) 88g（设丙烷质量为x，\frac{8}{44}x = 16g，解得x = 88g）。
39- (1) 吸附水中的悬浮物，使其沉降。
- (2) Cl_2 + H_2O = HCl + HClO。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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