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专题十二 物质组成的探究
(水的组成及变化的探究)
◎2022年版课标要求
①认识水的组成
②学生必做实验：水的组成及变化的探究。
◎贵州三年考情分析
年份 题号 分值 考查内容
2023 9（1） 2 电解水实验，水的元素组成及电解水的微观实质
◎链接教材
人教：九上第四单元P91～P93, P107；沪教：九上第2章P58～P61，P72 ～P73
◎课时安排
建议1课时
◎教学过程
【基础知识巩固】
知识点 水的组成及变化的探究
1.从“分”的角度研究水的组成——电解水的实验
◎实验梳理
(1)实验目的：探究水的组成。
(2)实验原理：　2H2O2H2↑＋O2↑　(填化学方程式)。
(3)实验装置(如图所示)：
为了增强水的导电性，在水中加入少量稀硫酸、硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液。
(4)实验现象：正极、负极都产生气体，通电一段时间后，正、负两极产生的气体的体积比约为　1∶2　。
【巧记口诀】电解水的产物可以巧记为“正氧负氢，氢二氧一”。
(5)气体的检验
①正极：用燃着的木条检验，木条　燃烧得更旺　，说明产生的气体是氧气；或用带火星的木条检验，带火星的木条　复燃　，说明产生的气体是氧气。
②负极：用燃着的木条检验，气体能燃烧，产生　淡蓝色　火焰，说明产生的气体是氢气。
(6)实验结论：水是由　氢元素　和　氧元素　组成的。水分子是由　氢原子　和　氧原子　构成的。
◎核心素养
(1)误差分析
在电解水的实验中，测得氢气和氧气的体积比往往不是2∶1，实际收集到的氧气的体积比理论值小。可能的原因是①氧气在水中的溶解度比氢气的大；②少部分氧气在电极上发生化学反应被消耗。
(2)电解水的微观反应示意图
推论：①验证了化学变化中分子可分而原子不可再分。
②证明化学反应的实质是　分子分裂成原子，原子重新组合成新的分子　。
(3)实验产生的氢气与氧气的量的关系
由生成氢气和氧气的体积比为　2∶1　(如图1所示)，推导出生成氢气和氧气的质量比为1∶8(如图2所示)。
2.从“合”的角度研究水的组成——氢气在氧气中燃烧生成水的实验
◎实验梳理
(1)实验目的：探究水的组成。
(2)实验原理：　2H2＋O22H2O　(填化学方程式)。
(3)实验装置(如图所示)：
生石灰的作用是吸水、干燥气体；白色的无水硫酸铜没有变蓝证明氢气中不含水蒸气。
(4)实验现象：氢气燃烧产生淡蓝色火焰，放出大量热，干燥的烧杯内壁上有　水雾　生成。
(5)实验结论：根据化学反应前后元素的种类不变，水是由　氢元素　和　氧元素　组成的。
探索纯净物组成成分的思路和方法： (依据：化学反应前后，元素的种类不变)
【核心考点突破】
考 点　水的组成及变化的探究
例　根据图示实验，回答下列问题。
(1)图1实验制取氢气，反应的化学方程式为　Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑　，该反应的基本反应类型是　置换反应　。
(2)若要收集干燥的氢气，应采用　向下排空气法　(填收集方法)收集。
(3)图2实验点燃氢气前，需　检验其纯度(或验纯)　。点燃后，烧杯壁上出现水雾，说明水是由　氢元素与氧元素　组成的。
(4)图3电解水实验相关说法错误的是　d　(填字母)。
a.通电前应将玻璃管内的空气排尽
b.两电极产生气泡的速率不相同
c.正极气体为氧气，负极气体为氢气
d.结合气体密度可计算水中氢、氧原子个数比
e.该实验表明，水不是一种元素，而是由氢、氧两种元素组成的
f.电解时，甲玻璃管中产生气泡的位置在c处
(5)如图4是水分子的分解示意图，水分解过程的微观解释是　每个水分子分解成2个氢原子和1个氧原子，每2个氢原子构成1个氢分子，每2个氧原子构成1个氧分子(或分子分裂成原子，原子重新组合成新的分子)　。
1.(郴州改编)下列关于水的说法正确的是(　C　)。
A.水是由氢、氧两种元素组成的混合物
B.水的蒸发和水的通电分解都表明分子可分
C.电解水产生氢气、氧气的体积比约为2∶1
D.饮用水越纯越好
2.(天津改编)2025年“中国水周”活动主题为“推动水利高质量发展，保障我国水安全”。
(1)下列做法符合“中国水周”活动主题的是　B　(填字母)。
A.实验室中的废液直接倒入下水道
B.农业上以喷灌或滴灌形式浇灌
(2)如图为电解水的实验示意图。
①在电解器玻璃管中加满水。通电，观察到玻璃管中有气泡冒出，一段时间后，a、b管内气体体积比约为　2∶1　。
②切断电源，用燃着的木条分别检验两个玻璃管中的气体，观察到　b　(填“a”或“b”)管中气体使木条燃烧更旺。
③请在以下框图中将电解水反应的微观粒子补充完整。
(3)某新能源汽车以氢气为燃料，使用1 kg氢气平均可行驶150 km。若通过电解水产生氢气，54 kg水分解产生的氢气理论上可供这辆汽车行驶　900　km。
【跨学科实践活动】
七、制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程
探索物质的组成与结构
Ⅰ.构建原子模型，认识物质组成规律
　　为了揭示原子结构的奥秘，人类经历了漫长的探索。
材料一：1803年，道尔顿提出物质由微小的不可再分的原子构成。
材料二：1897年，汤姆孙发现原子内有带负电的微观粒子，否定了“原子不可再分”。
材料三：1909年，卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验。结果发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大角度的偏转，并且有极少数α粒子被金箔弹了回来。
材料四：1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，发现一个α粒子留在了一个氮原子中，使氮原子变成了氧原子，同时有微观粒子从氮原子中被打出。
(1)在汤姆孙实验中，带负电的微观粒子是　电子　。
(2)卢瑟福实验中使用的金箔是由　原子(或金原子)　(填微观粒子的名称)构成的；通过卢瑟福实验，可推出的原子结构模型为　C　(填图1中字母)。
　　　
(3)当α粒子轰击金箔时，图2所示的运动轨迹不可能是　BC　(填图2中的字母)。
(4)请你分析材料四，推测被打出的微观粒子是　质子　。该过程是否属于化学变化？请结合化学变化的微观本质进行回答：　不属于化学变化，化学变化中原子种类不变　。
(5)万物皆原子，原子是构成一切化学物质的基本单元。
图3中是氢、氖、钠和氯的原子结构示意图。请以氖气、氯化氢和氯化钠三种物质为例，从原子直接或间接构成物质的角度，简要谈谈你对“原子是构成一切化学物质的基本单元”的理解：　氖原子可以直接构成氖气；氢原子和氯原子先构成氯化氢分子，再间接构成氯化氢这种物质；氯原子和钠原子先变成氯离子和钠离子，再间接构成氯化钠这种物质　。
Ⅱ.探索分子构成的奥秘
　　十九世纪初，科学家们提出早期的分子学说，部分观点如下。
观点1：一切物质都是由分子构成，分子是由原子构成。
观点2：单质分子由相同种类的原子组成，化合物分子由不同种类的原子组成。
观点3：分子不能用物理方法分割，化学方法可使它解离。
观点4：分子质量等于组成它的原子质量总和。
(6)根据以上材料回答问题：
①按现代分子理论，观点1是否正确　否　(填“是”或“否”)，并举例说明：　铁是由铁原子构成的(合理即可)　。
②根据观点2，图中表示单质的是　C　(填字母，和分别表示不同类的原子)。
A　　　 B C　　　 D
③科学家利用太阳光在新型催化剂表面高效分解水生成氢气和氧气，微观过程如图。
结合观点3，反应中发生改变的微观粒子是　水分子　，不变的微观粒子是　O、H　(填符号)。
④原子、分子质量很小，为计算和使用方便引入相对原子质量，结合观点4判断下列说法正确的是　ABC　(填字母)。
A.相对原子质量是采用以小比小使数值变大的计量原理
B.相对原子质量是1个原子的质量与1个碳－12原子质量的的比值
C.两种原子的质量之比等于它们的相对原子质量之比
D.1个分子的质量一定大于1个原子的质量
Ⅲ.探究元素与物质组成的奥秘
　　1783年，拉瓦锡研究水的组成，装置示意图如图所示，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。
(7)下列说法正确的是　AD　(填字母)。
A.实验中收集到的可燃性气体是氢气
B.铁在该实验中起催化作用
C.实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量
D.由该实验可得出“水不是一种元素”
(8)1800年，英国化学家尼科尔森通过用伏打电池在常温下对水进行通电分解，得到氢气和氧气，再次确认了水的组成。此反应的化学方程式为　2H2O2H2↑＋O2↑　；
若要产生0.8 g氢气，至少需要电解水　7.2　g。
【板书设计】专题十二 物质组成的探究
(水的组成及变化的探究)
◎2022年版课标要求
①认识水的组成
②学生必做实验：水的组成及变化的探究。
◎贵州三年考情分析
年份 题号 分值 考查内容
2023 9（1） 2 电解水实验，水的元素组成及电解水的微观实质
◎链接教材
人教：九上第四单元P91～P93, P107；沪教：九上第2章P58～P61，P72 ～P73
◎课时安排
建议1课时
◎教学过程
【基础知识巩固】
知识点 水的组成及变化的探究
1.从“分”的角度研究水的组成——电解水的实验
◎实验梳理
(1)实验目的：探究水的组成。
(2)实验原理： (填化学方程式)。
(3)实验装置(如图所示)：
为了增强水的导电性，在水中加入少量稀硫酸、硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液。
(4)实验现象：正极、负极都产生气体，通电一段时间后，正、负两极产生的气体的体积比约为 。
【巧记口诀】电解水的产物可以巧记为“正氧负氢，氢二氧一”。
(5)气体的检验
①正极：用燃着的木条检验，木条 ，说明产生的气体是氧气；或用带火星的木条检验，带火星的木条 ，说明产生的气体是氧气。
②负极：用燃着的木条检验，气体能燃烧，产生 火焰，说明产生的气体是氢气。
(6)实验结论：水是由 和 组成的。水分子是由 和 构成的。
◎核心素养
(1)误差分析
在电解水的实验中，测得氢气和氧气的体积比往往不是2∶1，实际收集到的氧气的体积比理论值小。可能的原因是①氧气在水中的溶解度比氢气的大；②少部分氧气在电极上发生化学反应被消耗。
(2)电解水的微观反应示意图
推论：①验证了化学变化中分子可分而原子不可再分。
②证明化学反应的实质是 。
(3)实验产生的氢气与氧气的量的关系
由生成氢气和氧气的体积比为 (如图1所示)，推导出生成氢气和氧气的质量比为1∶8(如图2所示)。
2.从“合”的角度研究水的组成——氢气在氧气中燃烧生成水的实验
◎实验梳理
(1)实验目的：探究水的组成。
(2)实验原理： (填化学方程式)。
(3)实验装置(如图所示)：
生石灰的作用是吸水、干燥气体；白色的无水硫酸铜没有变蓝证明氢气中不含水蒸气。
(4)实验现象：氢气燃烧产生淡蓝色火焰，放出大量热，干燥的烧杯内壁上有 生成。
(5)实验结论：根据化学反应前后元素的种类不变，水是由 和 组成的。
探索纯净物组成成分的思路和方法： (依据：化学反应前后，元素的种类不变)
【核心考点突破】
考 点　水的组成及变化的探究
例　根据图示实验，回答下列问题。
(1)图1实验制取氢气，反应的化学方程式为 ，该反应的基本反应类型是 。
(2)若要收集干燥的氢气，应采用 (填收集方法)收集。
(3)图2实验点燃氢气前，需 。点燃后，烧杯壁上出现水雾，说明水是由 组成的。
(4)图3电解水实验相关说法错误的是 (填字母)。
a.通电前应将玻璃管内的空气排尽
b.两电极产生气泡的速率不相同
c.正极气体为氧气，负极气体为氢气
d.结合气体密度可计算水中氢、氧原子个数比
e.该实验表明，水不是一种元素，而是由氢、氧两种元素组成的
f.电解时，甲玻璃管中产生气泡的位置在c处
(5)如图4是水分子的分解示意图，水分解过程的微观解释是 。
1.(郴州改编)下列关于水的说法正确的是( )。
A.水是由氢、氧两种元素组成的混合物
B.水的蒸发和水的通电分解都表明分子可分
C.电解水产生氢气、氧气的体积比约为2∶1
D.饮用水越纯越好
2.(天津改编)2025年“中国水周”活动主题为“推动水利高质量发展，保障我国水安全”。
(1)下列做法符合“中国水周”活动主题的是 (填字母)。
A.实验室中的废液直接倒入下水道
B.农业上以喷灌或滴灌形式浇灌
(2)如图为电解水的实验示意图。
①在电解器玻璃管中加满水。通电，观察到玻璃管中有气泡冒出，一段时间后，a、b管内气体体积比约为 。
②切断电源，用燃着的木条分别检验两个玻璃管中的气体，观察到 (填“a”或“b”)管中气体使木条燃烧更旺。
③请在以下框图中将电解水反应的微观粒子补充完整。
(3)某新能源汽车以氢气为燃料，使用1 kg氢气平均可行驶150 km。若通过电解水产生氢气，54 kg水分解产生的氢气理论上可供这辆汽车行驶 km。
【跨学科实践活动】
七、制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程
探索物质的组成与结构
Ⅰ.构建原子模型，认识物质组成规律
　　为了揭示原子结构的奥秘，人类经历了漫长的探索。
材料一：1803年，道尔顿提出物质由微小的不可再分的原子构成。
材料二：1897年，汤姆孙发现原子内有带负电的微观粒子，否定了“原子不可再分”。
材料三：1909年，卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验。结果发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大角度的偏转，并且有极少数α粒子被金箔弹了回来。
材料四：1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，发现一个α粒子留在了一个氮原子中，使氮原子变成了氧原子，同时有微观粒子从氮原子中被打出。
(1)在汤姆孙实验中，带负电的微观粒子是 。
(2)卢瑟福实验中使用的金箔是由 (填微观粒子的名称)构成的；通过卢瑟福实验，可推出的原子结构模型为 (填图1中字母)。
　　　
(3)当α粒子轰击金箔时，图2所示的运动轨迹不可能是 (填图2中的字母)。
(4)请你分析材料四，推测被打出的微观粒子是 。该过程是否属于化学变化？请结合化学变化的微观本质进行回答： 。
(5)万物皆原子，原子是构成一切化学物质的基本单元。
图3中是氢、氖、钠和氯的原子结构示意图。请以氖气、氯化氢和氯化钠三种物质为例，从原子直接或间接构成物质的角度，简要谈谈你对“原子是构成一切化学物质的基本单元”的理解： 。
Ⅱ.探索分子构成的奥秘
　　十九世纪初，科学家们提出早期的分子学说，部分观点如下。
观点1：一切物质都是由分子构成，分子是由原子构成。
观点2：单质分子由相同种类的原子组成，化合物分子由不同种类的原子组成。
观点3：分子不能用物理方法分割，化学方法可使它解离。
观点4：分子质量等于组成它的原子质量总和。
(6)根据以上材料回答问题：
①按现代分子理论，观点1是否正确 (填“是”或“否”)，并举例说明： 。
②根据观点2，图中表示单质的是 (填字母，和分别表示不同类的原子)。
A　　　 B C　　　 D
③科学家利用太阳光在新型催化剂表面高效分解水生成氢气和氧气，微观过程如图。
结合观点3，反应中发生改变的微观粒子是 ，不变的微观粒子是 (填符号)。
④原子、分子质量很小，为计算和使用方便引入相对原子质量，结合观点4判断下列说法正确的是 (填字母)。
A.相对原子质量是采用以小比小使数值变大的计量原理
B.相对原子质量是1个原子的质量与1个碳－12原子质量的的比值
C.两种原子的质量之比等于它们的相对原子质量之比
D.1个分子的质量一定大于1个原子的质量
Ⅲ.探究元素与物质组成的奥秘
　　1783年，拉瓦锡研究水的组成，装置示意图如图所示，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。
(7)下列说法正确的是 (填字母)。
A.实验中收集到的可燃性气体是氢气
B.铁在该实验中起催化作用
C.实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量
D.由该实验可得出“水不是一种元素”
(8)1800年，英国化学家尼科尔森通过用伏打电池在常温下对水进行通电分解，得到氢气和氧气，再次确认了水的组成。此反应的化学方程式为 ；
若要产生0.8 g氢气，至少需要电解水 g。
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