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专题三 水和溶液
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可能用到的相对原子质量：H-1、C-12、O-16、Na-23、Al-27、S-32、Cl-35.5、Cu-64
选择题（本大题共14小题，每小题4分，共56分）
1.下列有关水的说法正确的是( )
A.冰水共存物是纯净物
B.水是由氢分子和氧原子构成的
C.水分子很小，在化学变化中不可以再分
D.电解水的实验中，得到的氢气和氧气的体积比是1：2
2.苏州平江路河道水清见底，道尽江南之美。下列关于河水处理和保护的说法正确的是( )
A.水中大颗粒的泥沙可通过静置沉降的方法除去
B.通过生态膜物理过滤可将河水中的离子全部滤去
C.为使河水变清澈可将河水蒸馏冷凝
D.厨房废水滤去固体后可直接排向河道
3.由河流水生产自来水的部分处理过程如下。有关说法正确的是( )
A.沉降过程中可加入明矾使悬浮物沉降
B.经过活性炭的吸附可将硬水转化为软水
C.生产自来水的过程中不需要投药消毒
D.“…”中应包含“蒸馏”
4.用如图所示装置电解水，下列说法错误的是( )
A.M、N两导管口处收集的气体质量之比是1：8
B.水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性
C.将带火星的木条放在M导管口处，木条会复燃
D.将N处收集的气体靠近火焰，若发出尖锐的爆鸣声，说明不纯
5.海洋是巨大的资源宝库，如图是从海水中获取淡水的简易装置。下列说法错误的是( )
A.水杯中的水是淡水 B.该过程中水分子大小发生改变
C.该过程中用到蒸馏的方法 D.获取淡水的快慢与温度有关
6.粗盐中难溶性杂质的去除实验如图所示。下列有关该实验的分析正确的是( )
A.正确的实验步骤为①③②④⑤
B.操作②蒸发时必须加热至水完全蒸干
C.步骤③和⑤中使用玻璃棒的作用相同
D.过滤时滤纸破损可能导致产率偏大
7.常温下，对100mL氯化钠饱和溶液进行如图所示实验。下列分析错误的是( )
A.实验1后，甲、乙中溶液的溶质质量分数相等
B.实验2后，乙中比甲中氯化钠的溶解度大
C.实验2后，甲中溶液为氯化钠的不饱和溶液
D.实验2后，甲、乙中溶液所含溶质质量相等
8.和的溶解度曲线如图所示。下列叙述正确的是( )
A.0℃时，100g水中最多能溶解40g
B.0℃时，和两种饱和溶液中，所含溶质的质量： 大于；
C.将30℃的溶液降温到20℃时一定有晶体析出
D.30℃时，将等质量的和分别配成饱和溶液，所得溶液的质量： 大于
9.配制农药波尔多液要用到硫酸铜溶液。20 ℃时，某技术员将一包硫酸铜粉末放入容器中（20 ℃时，硫酸铜的溶解度为20.7 g），分三次加水后充分搅拌，下表是所记录的数据：
加水次数 第1次 第2次 第3次
加水质量/g 1000 1000 1000
容器内情况 有固体剩余 无固体剩余 无固体剩余
则第3次加水后，容器中所得硫酸铜溶液的溶质质量分数w的范围是( )
A.6.45%<17.15% B.6.45%<12.13%
C.6.9%<13.8% D.6.9%<17.15%
10.（双选）1783年，拉瓦锡研究水的组成，装置如图所示，将水加热成蒸气通过灼热的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少，铁管的质量增加，拉瓦锡研究并判断铁转化为氧化物。下列说法正确的是( )
A.实验中收集到的可燃性气体可能是氢气
B.铁在该实验中起催化剂作用
C.实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量
D.该实验推翻了“水是单一元素物质”的观点
11.某同学将一定量的氯化钾固体按如图步骤进行实验，下列说法正确的是( )
已知：氯化钾在20 ℃、40 ℃时的溶解度分别为34.0 g、40.0 g。
A.上述溶液中仅烧杯①为不饱和溶液
B.烧杯③中溶液的质量为140 g
C.溶液的溶质质量分数：②=③
D.将烧杯④中溶液降温，可能有固体析出
12.如图，室温下，盛水的烧杯内放置两支分别盛有等质量溶液和饱和石灰水的试管甲和乙，向烧杯内的水中加入固体后，甲中未观察到明显现象。下列说法正确的是( )
A.乙中溶液一定变浑浊
B.甲中溶液一定变成饱和溶液
C.乙中溶液的溶质质量分数一定变小
D.甲、乙中溶液的质量一定相等
13.下图为的溶解度曲线；下表为20 ℃时溶解度的相对大小。
溶解度/g 一般称为
<0.01 难溶
0.01~1 微溶
1~10 可溶
>10 易容
下列说法正确的是( )
A.属于易溶物质
B.的溶解度随温度的升高而增大
C.30 ℃时，的饱和溶液中溶质与溶剂的质量比为3﹕20
D.70 ℃时的饱和溶液，降温到50 ℃时没有析出固体
14.配制50 g溶质质量分数为5%的溶液，作为无土栽培所需的营养液。溶解过程中的质量分数随时间变化关系如图所示，分析形成这种结果的原因是是( )
A.所用固体中含有水分
B.用量筒量取水时俯视刻度线
C.固体溶解前所用烧杯内有水
D.配好的溶液装瓶时部分液体洒落在试剂瓶外
二、非选择题（本大题共4小题，共44分）
15.（8分）水是生命之源，人类的生活和工农业生产都离不开水。化学上研究“水”可以从多角度进行。
（1）电解水。按图1所示装置，通电一段时间后，a管和b管中所得气体的质量比约为________，检验a管中气体的方法是_____________________（写出操作步骤、实验现象及结论）。
（2）水的作用。图2所示实验中，对水的作用分析不全面的是__________（填字母）。
A.a图中水的作用是为了便于观察烧瓶内气压变化
B.b图中水的作用是提供热量
C.c图中集气瓶中水的作用是排尽空气且便于观察是否集满
D.d图中水的作用是防止熔融物滴落时炸裂集气瓶
16.（10分）青海湖是我国最大的内陆咸水湖，该地区有“夏天晒盐（NaCl），冬天捞碱（）”的说法，某校兴趣小组分组做了如下研究。
已知：NaCl和两种物质在不同温度时的溶解度如下表。
温度/℃ 0 10 20 30 40
溶解度/g 氯化钠 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6
碳酸钠 7 12.5 21.5 39.7 48.8
（1）甲组分析“夏天晒盐”的原理：
①“夏天晒盐”是利用____________（填“蒸发结晶”或“降温结晶”）的原理，使NaCl晶体析出。
②上述所得NaCl晶体中常混有少量固体，可用NaCl饱和溶液洗涤所得晶体从而除去，该洗涤方法的化学原理是_____________________。
（2）乙组模拟“冬天捞碱”：
步骤1：先配制40 ℃时100 g溶质质量分数为30%的溶液，该溶液中溶质和溶剂的质量比为_______________________。
步骤2：再将该溶液降温至10 ℃，所得溶液的溶质质量分数为___________（保留一位小数）。
步骤3：过滤、洗涤得到纯净的固体。
（3）通过上述实验可知青海湖中含有大量的氯化钠和碳酸钠，丙组同学在实验室自制湖水（氯化钠和碳酸钠的饱和溶液），欲研究季节变化时湖水密度的变化情况，如图1所示将木块放入40 ℃的自制湖水中，木块漂浮，当向大烧杯中加入一定质量的某物质后，木块排开液体的体积（）随时间的变化如图2所示。
①推测加入的物质是__________________。
②图2中___________。先增大的原因是________________________。
17.（12分）某校化学兴趣小组的同学在老师的指导下进行了“水的组成及变化的探究”实验。
【提出问题】
水是由哪些元素组成的？
【设计并进行实验】
实验1（燃烧法）：在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，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____________且烧杯外壁发热。反应的化学方程式为________________________________。
实验2（电解法）：按下图进行电解水实验。在两试管内产生的气体中，a为___________，b为___________。
【实验结论】
由上述两个实验都能得到的实验结论是____________________________。
【拓展提升】
（1）若电解水产生了m g氢气，则同时产生了__________g（用含m的代数式表示）
氧气。
（2）水是一切生命体生存所必需的物质，我们必须爱护水资源，一方面要________，另一方面要防治水体污染。请提出一条预防和治理水体污染的措施：____________________。
18.（14分）泡沫灭火器是常用灭火器之一，其反应原理为。现将34.2 kg溶质质量分数为10%的溶液与270 kg 溶液混合，恰好完全反应（假设生成的气体全部逸出）。试计算：
（1）中氧元素与硫元素的质量比为________。
（2）最后所得溶液中的质量分数为多少
（3）将34.2 kg 溶液的溶质质量分数由10%变为20%可以用不同的方法。请选择一种方法进行计算（只写出计算过程，不答具体操作）。
1.答案：A
解析：B选项，物质由元素组成，分子由原子构成。正确的描述是“水是由氢元素和氧元素组成的”，或“1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的”。D选项，氢气和氧气体积比是2：1，不是1：2。
2.答案：A
解析：大颗粒的泥沙可以自然沉降，所以静置沉降可除去水中大颗粒的泥沙，A正确；通过生态膜物理过滤不能将河水中的离子全部滤去，B错误；为使河水变清澈可将河水过滤，除去不溶物，C错误；厨房废水只滤去固体后不可直接排向河道，可能还含有一些有害物质，D错误。
3.答案：A
解析：明矾是净水过程中常用的混凝剂，其溶于水后生成胶状物，可吸附悬浮物杂质，使杂质沉降，A正确；活性炭的作用是吸附水中的色素和异味，无法降低水的硬度，B错误；生产自来水的过程中需要投药消毒，目的是杀灭水中的细菌等，C错误；自来水的生产过程主要包括沉降、过滤、吸附、杀菌消毒，不包含蒸馏，D错误。
4.答案：A
解析：电解水时“正氧负氢，氢二氧一（体积比）”，M、N两导管口气体分别是氧气和氢气，质量比为8：1，A错误；水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性，B正确；电解水时“正氧负氢，氢二氧一”，M导管口处产生的是氧气，将带火星的木条放在M导管口处，木条会复燃，C正确；N处生成的是氢气，将N处收集的气体靠近火焰，若发出尖锐的爆鸣声，说明不纯，D正确。
5.答案：B
解析：在该装置中，海水中的水经太阳照射，受热变成水蒸气，然后水蒸气在塑料膜上液化成水，滴落到水杯中，故水杯中的水是淡水，A正确；蒸发时，水分子之间的间隔变大，液化时，水分子之间的间隔变小，整个过程水分子的体积不变，B错误；该过程用到蒸馏的方法，C正确；温度越高，海水中的水蒸发得越快，所以获取淡水的快慢与温度有关，D正确。
6.答案：D
解析：在粗盐中难溶性杂质的去除实验中，正确的操作步骤应是①取粗盐并④称量其质量，然后将③粗盐倒入盛有一定量水的烧杯中，并搅拌直到粗盐不再溶解，接着⑤过滤并②蒸发滤液，再次称量精盐的质量以计算产率，A不正确；蒸发滤液时，当蒸发皿内出现较多固体时停止加热，利用余热将剩余液体蒸干，直接加热至水分蒸干会造成部分精盐晶体飞溅而导致产率偏低，B不正确；步骤③溶解粗盐时玻璃棒的作用是搅拌以加速粗盐溶解，步骤⑤过滤时玻璃棒的作用是引流，二者的作用不同，C不正确；过滤时滤纸破损会使部分固体混入滤液，导致最终所得精盐的产率偏大，D正确。
7.答案：B
解析：B选项，溶解度与溶质和溶剂的多少无关，（外因）只跟温度有关。判断固体的溶解度是否改变，就看温度有没有变化。D选项，实验2前乙溶液是饱和溶液，虽然加入了溶质，但溶质没有溶解，正确。
8.答案：D
解析：B选项，没有说溶液质量谁多谁少，所以无法比较溶质质量。C选项，溶液有可能仍处于不饱和状态，所以降温不一定有晶体析出。D选项，不妨直接假设溶质质量都等于的溶解度则溶解需要100g水，溶解需要水的质量小于100g，溶液质量大于，正确。
9.答案：B
解析：20 ℃时，硫酸铜的溶解度为20.7 g，则1000 g水中最多溶解207 g硫酸铜，第1次加1000 g水，硫酸铜粉末未全部溶解，则所加硫酸铜质量大于207 g，第2次加1000 g水，硫酸铜全部溶解，则可能刚好形成饱和溶液，也可能形成不饱和溶液，即最多溶解414 g硫酸铜，则所加硫酸铜的质量范围是207 g<414 g，所以第3次加入1000 g水，所得溶液的溶质质量分数w的范围是，即。
10.答案：AD
解析：由题干信息可知，反应物为水蒸气和铁，生成物为铁的氧化物和可燃性气体，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，生成的气体可能是氢气，氢气有可燃性，A正确；反应后铁管的质量增加，铁转化为氧化物，铁在该实验中不是催化剂，催化剂反应前后的质量和化学性质都不变，B错误；铁管增加的质量是水中氧元素的质量，C错误；该实验生成氢气，氢气由氢元素组成，铁转化为氧化物，增加了氧元素，根据质量守恒定律，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，D正确。故选AD。
11.答案：D
解析：烧杯①②③中加溶剂水的质量均为100 g，烧杯④中溶剂水的质量为120 g；40 ℃时氯化钾的溶解度为40.0 g，则烧杯①中溶液为氯化钾的不饱和溶液；烧杯②中加入氯化钾的质量为35 g+5 g=40 g，即烧杯②中溶液恰好为氯化钾的饱和溶液；烧杯③中溶解氯化钾的质量为34.0 g<40.0 g，即析出氯化钾晶体的质量为40.0 g-34.0 g=6 g，所得溶液为氯化钾的饱和溶液；烧杯④中120 g水最多可溶解氯化钾的质量为，即烧杯④中溶液为氯化钾的不饱和溶液，A不正确；烧杯③中溶液的质量为100 g+34.0 g=134 g，B不正确；烧杯②中溶液降温析出部分晶体后形成烧杯③中溶液，即烧杯②中溶液的溶质质量分数大于烧杯③中溶液的溶质质量分数，C不正确；烧杯④内溶液为氯化钾的不饱和溶液，由于氯化钾的溶解度随温度的变化趋势未知，因此降温后可能有晶体析出，D正确。
12.答案：D
解析：加入硝酸铵，硝酸铵溶解吸热，溶液温度降低，氢氧化钙的溶解度增大，变为不饱和溶液，乙中溶液不变浑浊，溶质质量分数不变，A、C错误；加入硝酸铵，硝酸铵溶解吸热，溶液温度降低，硝酸钾的溶解度减小，甲中无明显现象，硝酸钾溶液可能恰好饱和，也可能是不饱和溶液，B错误；由以上分析可知，甲、乙中溶液均无溶质析出，溶液质量不变，故溶液质量一定相等，D正确。
13.答案：D
解析：A、20 ℃时，氢氧化钙的溶解度为0.16 g，对照表格可知，其属于微溶物质，说法错误；B、的溶解度曲线可知，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小，说法错误；C、30 ℃时，氢氧化钙的溶解度为0.15 g，其饱和溶液中溶质与溶剂的质量比为0.15 g：100 g=3:2000，说法错误；D、氢氧化钙的溶解度随温度的降低而增大，70 ℃时氢氧化钙的饱和溶液，降温到50 ℃时没有析出固体，说法正确。故选：D。
14.答案：B
解析：由题图可知，配制溶液的溶质质量分数大于5%。所用固体中含有水分，会造成实际称取的溶质的质量偏小，使溶质质量分数偏小；用量筒量取水时俯视刻度线，读数偏大，会造成实际量取的水的体积偏小，使溶质质量分数偏大；固体溶解前所用烧杯内有水，会造成实际使用的水的体积偏大，使溶质质量分数偏小；溶液具有均一性，配好的溶液装瓶时部分液体洒落在试剂瓶外，溶质质量分数不变。故选B。
15.答案：（1）8：1（2分）；把带火星的木条放在a管尖嘴处，打开活塞，木条复燃，证明是氧气（4分）
（2）AB（2分）
解析：（1）水通电产生氢气和氧气，a管中气体体积较少是氧气，b管中是氧气，根据电解水的化学方程式可知，a管和b管中所得气体的质量比即电解水生成的氧气和氢气的质量比=（16×2）：2×（1×2）=8:1。a管中的氧气具有助燃性，检验方法是把带火星的木条放在a管尖嘴处，打开活塞，木条复燃，证明是氧气。
（2）a图中的水不仅便于观察烧瓶内气压变化而且也能检查装置的气密性，也用于和氧化钙反应，A分析不全面；b图中的水除了提供热量，还起到隔绝空气的作用，B分析不全面；c图集气瓶中的水可以排尽空气且便于观察H 是否集满，C分析全面；d图中的水可以防止熔融物滴落炸裂集气瓶，D分析全面。
16.答案：（1）①蒸发结晶（1分）；②NaCl饱和溶液不能继续溶解氯化钠，但可以溶解碳酸钠（2分）
（2）步骤1：3：7（1分）；步骤2：11.1%（2分）
（3）①硝酸铵（1分）；②温度降低，小烧杯中有晶体析出，密度变小（3分）
解析：（1）①氯化钠的溶解度随温度的升高而增大，且受温度变化影响较小，故“夏天晒盐”是利用蒸发结晶的原理；②用NaCl饱和溶液洗涤混有少量的NaCl晶体时，饱和NaCl溶液不能继续溶解氯化钠固体，但可以溶解固体。
（2）步骤1：100 g溶质质量分数为30%的碳酸钠溶液中溶质的质量为100 g×30%=30 g，溶剂的质量为100 g-30 g=70 g，故溶质与溶剂的质量比为3：7;步骤2：将该溶液降温至10 ℃，溶液变为饱和溶液，10 ℃时碳酸钠的溶解度为12.5 g，饱和溶液的溶质质量分数为。
（3）①向大烧杯中加入一定质量的某物质后，木块排开液体的体积（）逐渐变大，说明木块下沉，即自制湖水的密度减小，说明自制湖水的溶质质量分数减小，由于碳酸钠的溶解度在0~40 ℃时随温度的降低而减小，且受温度变化影响较大，故加入的物质溶于水会吸收热量，导致温度降低，推测所加物质为硝酸铵；②从实验中得出温度降低，自制湖水中有晶体析出，密度变小，导致木块下沉，排出液体的体积增大。结合题干信息可知冬季湖水的密度小于夏季等。
17.答案：【设计并进行实验】实验1：淡蓝（1分）；无色液滴生成（1分）；（3分）
实验2：氢气（或）（1分）；氧气（或）（1分）
【实验结论】水由氢元素和氧元素组成（1分）
【拓展提升】（1）8m（1分）
（2）节约用水（1分）；工业废水处理达标后排放（或生活污水逐步实现集中处理和排放，合理即可）（2分）
解析：【设计并进行实验】实验1：氢气在空气中燃烧生成水，发出淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，过一会儿，会观察到烧杯壁有无色液滴生成，该反应的化学方程式为 。实验2：电解水实验时，与电源负极相连的试管内产生的气体是氢气，故a为氢气，与电源正极相连的试管内产生的气体是氧气，故b为氧气。
【实验结论】略。
【拓展提升】（1）电解水的化学方程式为，根据化学方程式可知，每36份质量的水在通电的条件下，会生成4份质量的氢气和32份质量的氧气，则电解水产生m g氢气时，同时产生8m g氧气。
（2）略。
18.答案：（1）2：1（2分）
（2）1.42%（计算过程见解析）（7分）
（3）见解析（方法①或②均可）（5分）
解析：（1）硫酸铝中氧元素与硫元素的质量比为（16×4×3）：（32×3）=2:1。
（2）34.2 kg溶质质量分数为10%的溶液含有硫酸铝的质量为34.2 kg×10%=3.42 kg。
解：设完全反应生成硫酸钠的质量为x，生成氢氧化铝的质量为y，生成二氧化碳的质量为z。
则最后所得溶液中的质量分数为。
答：最后所得溶液中的质量分数为1.42%。
（3）将34.2 kg 溶液的溶质质量分数由10%变为20%，可以恒温蒸发溶剂或加入溶质等。
①设蒸发水的质量为n，溶液浓缩前后溶质的质量不变，则，解得n=17.1 kg。
答：将34.2 kg 溶液的溶质质量分数由10%变为20%可以蒸发17.1 kg水。
②设加入溶质的质量为m，则，解得。
答：将34.2 kg 溶液的溶质质量分数由10%变为20%可以增加4.275 kg硫酸铝。

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