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第三章探究水的奥秘
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．我国航天事业在不断发展中，建设空间站其中要解决的问题之一是氧气的来源，电解水是途径之一。电解水过程由如图步骤的模型构成(图中“”表示氧原子，“”表示氢原子)，完整表示电解水过程的顺序是
A．①②③④ B．②③④① C．②①④③ D．④①②③
2．下列劳动实践与所述的化学知识关联错误的是
选项 劳动项目 化学知识
A 氖灯验电笔检查家庭线路 氖气通电会发光
B 扫地时看见灰尘飞扬 分子不断运动
C 向鱼缸中通入空气 空气中的氧气不易溶于水
D 用氮气填充食品包装袋 常温下氮气的化学性质不活泼
A．A B．B C．C D．D
3．在发射空间站实验舱的火箭中，用到了耐磨、耐腐蚀、耐高温的高级碳化硅(SiC)陶瓷材料，其结构与金刚石的结构相似。则构成碳化硅的粒子是
A．分子 B．原子 C．离子 D．元素
4．2024年世界水日主题是“Water for Peace”(以水促和平)，下列说法或做法错误的是
A．农业上禁止使用农药、化肥 B．使用节水龙头
C．生活中推广使用无磷洗衣粉 D．家庭自来水账单中包含有污水处理费用
5．下列各选项中，解释与事实不吻合的是
选项 事实 解释
A 液氧和氧气都能使带火星的木条复燃 同种分子的化学性质相同
B 酒精做温度计的填充物 酒精分子的体积受热变大，遇冷变小
C 湿衣服变干 分子在不断运动
D 食物变质 化学变化，分子本身发生了变化
A．A B．B C．C D．D
6．下列关于分子、原子的说法正确的是
①气体分子在不断运动，固体分子静止不动
②分子可分，原子不可分
③分子、原子都可以构成物质
④保持水的化学性质的粒子是氢原子和氧原子
⑤分子体积一定比原子大
⑥原子中核电荷数等于核外电子数，所以原子不显电性
⑦原子核都是由质子和中子构成
⑧纯净物一定由同种分子构成
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
7．绚烂多姿的“冰晕”装点着美丽的天空，它是大气中冰晶对光线反射或折射所产生的大气光学现象，“冰晶”是水蒸气冷却后变成的固体小颗粒。下列说法正确的是
A．冰晕的形成过程发生的是化学变化 B．水蒸气冷却形成冰晶时，水分子体积变小
C．冰晶融化时，水分子的化学性质发生改变 D．水蒸气冷却形成冰晶时，水分子间隔和排列方式均发生变化
8．现代：如图为某家用净水器的结构示意图，下列分析正确的是
A．该净水器净水过程中主要发生化学变化
B．超滤膜允许小于其孔径的水分子通过
C．通过该净水器净化后得到的水为蒸馏水
D．将进水口和出水口位置互换，净水效果更好
9．AI实验室摄像头拍摄上传学生化学实验过程，从数据库选取的下列四帧画面中，操作规范的是
A． B． C． D．
10．化学观念是化学课程的核心素养之一，下列涉及化学观念的说法中正确的是
A．微粒观：水是由碳原子和氧原子构成的
B．转化观：一氧化碳和二氧化碳在一定条件下可相互转化
C．结构观：钠原子和钠离子的质子数相同，所以化学性质相同
D．守恒观：电解36g水，会生成18g氢气和18g氧气
11．兴趣小组用如图装置研究铁与水蒸气的反应。加热一段时间后，用火柴点燃肥皂液中鼓起的气泡，听到爆鸣声，观察到淡蓝色的火焰。下列说法不正确的是
A．实验开始时，先加热试管的湿棉花处，一段时间后再加热铁粉处
B．实验中观察到的淡蓝色火焰是氢气燃烧产生的
C．实验中若观察到肥皂泡持续均匀地产生，说明反应在顺利进行
D．实验结束时，先熄灭全部酒精灯，再将导气管移出肥皂液
阅读下列材料，回答以下2个小题：
工业上一般采用分离液态空气的方法获得大量氧气，液态氧通常储存在钢瓶里。在实验室中，常用分解高锰酸钾或双氧水来制取氧气。
12．下列有关氧气压缩成液态氧过程的说法正确的是
A．氧分子体积变小 B．氧分子质量变小
C．氧分子数目变少 D．氧分子间空隙变小
13．下列有关加热高锰酸钾制取氧气的实验操作正确的是
A．组装仪器 B．检查气密性
C．加热固体 D．氧气验满
二、填空题
14．某粒子R的结构示意图为。
(1)当时，该粒子为___________；当时，该粒子为___________。(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)
(2)若该结构示意图表示的粒子是原子，当时，它形成的离子的符号为___________。
(3)若该结构示意图表示的粒子是R-，则___________，___________。
15．如图，A-G是初中化学常见物质，它们之间的转化关系如图(“→”表示反应一步实现，部分物质和反应条件略去)，A是暗紫色固体，C、D是组成元素相同的两种液体，E是最轻的气体，F是地壳中含量第二的金属元素与含量最多的非金属元素形成的黑色固体，气体G是洁净空气中的成分之一。回答下列问题：
(1)写出下列物质的名称A_____。
(2)反应①的符号表达式_____，基本反应类型是_____。
(3)反应④的符号表达式_____。
(4)反应④的现象是_____。
(5)气体B的用途是_____(任写一种即可)。
(6)从分子角度解释，C、D组成元素相同，但化学性质有差异的原因是_____。
16．一种净水机可以将水厂原水直接净化为饮用水，其中处理流程如图所示。
(1)净水机中，PP棉净水原理和化学基本实验操作中________的原理相似，实验室进行该操作时所需要的玻璃仪器有________。
(2)颗粒活性炭可去除异味和余氯，这是因为活性炭具有良好的________性，净化后的饮用水属于________（选填“纯净物”或“混合物”）。
17．纯净的臭氧（）在常温下是天蓝色的气体，有难闻的鱼腥气味，不稳定，易转化为氧气。它虽然是空气质量播报中提及的大气污染物，但臭氧层中的臭氧能吸收紫外线，保护地面生物不受伤害。而且近年来臭氧的应用发展较快，很受人们的重视。生产中大量使用的臭氧通常由以下方法制得。
臭氧处理饮用水。早在19世纪中期的欧洲，臭氧已被用于饮用水处理。由于臭氧有强氧化性，可以与水中的有害化合物（如硫化铅）发生反应，处理效果好，不会产生异味，臭氧可做漂白剂。许多有机色素的分子遇臭氧后会被破坏，成为无色物质。因此，臭氧可作为漂白剂，用来漂白麻、棉、纸张等。实践证明，臭氧的漂白作用是氯气的15倍之多。臭氧用于医用消毒。与传统的消毒剂氯气相比，臭氧有许多优点，可杀灭一切微生物，包括细菌、病毒、芽孢等，而臭氧很快转化为氧气，无二次污染，高效环保。
请依据文章内容回答下列问题。
(1)用臭氧处理饮用水时，利用了臭氧的________（填“物理”或“化学”）性质。
(2)臭氧和氧气都是由氧元素组成的物质，但化学性质有很大的差异，请从微观角度解释其原因：________。
(3)下列关于臭氧的说法中，错误的是_______。
A．臭氧具有较强的氧化性，可做漂白剂
B．可以利用臭氧与氧气的沸点不同可以将二者分离
C．臭氧在生产生活中有很多用途，对人类有益无害
D．臭氧稳定性差，易转化为氧气，高效环保、无污染
18．下列实验方案能达到实验目的的是___________。
选项 实验目的 实验方案
A 除去水中色素和异味 进行过滤
B 鉴别硬水和软水 加肥皂泡
C 证明分子有间隙 50 mL水与50 mL酒精混合，体积小于100 mL
D 鉴别氮气和氧气 ___________
三、实验题
19．用下图电解水实验研究水的组成。
(1)①中产生的气体是___________，由此得出关于水的组成的推论是___________。
(2)电解水的微观示意图如下，请在方框中补全另一种产物的微观图示。
四、综合应用题
20．某化学兴趣小组以“生命之源——水”为主题开展项目式学习。水是生命之源，是“永远值得探究的物质”，人类从未停止过对水的研究。
【任务一】探究水的组成
(1)图1所示装置是电解水的装置，收集到氢气的试管是__________（填“a”或“b”）管。若用碳棒作电极进行电解水实验，一段时间后，得到氢气和氧气的体积比大于，对产生此现象原因合理的猜想是__________。电解水过程中没有变化的粒子是__________。为此得出结论是：水是由__________。
(2)我国科学家已研究出太阳能和新型高效光催化剂作用下，促进水的分解制取氢气的方法。水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观示意图如下图：（“”表示氢原子，“”表示氧原子，“”
则水分解的微观过程正确顺序__________（填数字序号）。
【任务二】水的净化过程
(3)海水中存在较多的钠离子、氯离子等多种离子，膜分离技术可用于淡化海水如图2所示，通过淡化膜的主要微观粒子是__________（填微观粒子名称）。
(4)某同学设计的净水过程如图3所示。物质是常见混凝剂，操作的名称是_____。该操作需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、__________。
(5)能够使硬水变成软水的操作是：__________（填“操作a”、“操作b”或“操作c”）。
《第三章探究水的奥秘》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B B A B A D B B B
题号 11 12 13
答案 D D B
1．C
【详解】电解水的微观过程为：
初始状态：水分子（H2O，由1个氧原子和2个氢原子构成）存在于电极两侧（图②）。
分子分解：通电后，水分子分解为氢原子和氧原子（图①）。
原子移动：氢原子向负极移动，氧原子向正极移动（图④）。
原子重组：氢原子相互结合成氢分子（H2），氧原子相互结合成氧分子（O2）（图③）。
因此，完整表示电解水过程的顺序是②①④③，故选C。
2．B
【详解】A、氖气通电时能发光，则可用氖灯验电笔检查家庭线路，故A正确；
B、分子很小，人眼无法看到，灰尘属于宏观物质，不是分子，故B错误；
C、氧气不易溶于水，氧气可以供给鱼类呼吸，所以要向鱼缸中通入空气，故C正确；
D、用氮气填充食品包装袋，是因为常温下氮气的化学性质不活泼，可作保护气，故D正确；
故选：B。
3．B
【详解】碳化硅(SiC)的结构与金刚石相似，金刚石属于碳单质，由碳原子构成，则构成碳化硅的粒子是原子。
故选B。
4．A
【详解】A、农业上禁止使用农药、化肥是不现实的，应该合理使用农药、化肥，防治水体污染，故错误；
B、使用节水龙头，可以节约水资源，故正确；
C、生活中推广使用无磷洗衣粉，可防止水体富营养化，有利于水资源保护，故正确；
D、家庭自来水账单中包含有污水处理费用，可以提供保护水资源的意识，有利于水资源保护，故正确；
故选：A。
5．B
【详解】A、液氧和氧气都是由氧分子构成的，同种分子化学性质相同，所以都能使带火星的木条复燃，解释与事实吻合，不符合题意。
B、酒精做温度计的填充物，是因为酒精分子间的间隔受热变大，遇冷变小，而不是分子的体积变化，解释与事实不吻合，符合题意。
C、湿衣服变干，是因为水分子在不断运动，运动到空气中去了，解释与事实吻合，不符合题意。
D、食物变质属于化学变化，在化学变化中分子本身发生了变化，解释与事实吻合，不符合题意。
故选B。
6．A
【详解】①所有分子（包括固体）都在不断运动，不正确；
②在化学变化中分子可分、原子不可分，但原子本身可再分，不正确；
③分子（如水分子）、原子（如铁原子）都可以直接构成物质，正确；
④水是由水分子构成，则保持水的化学性质的粒子是水分子，不正确；
⑤分子是由原子构成，则分子一定比构成它的原子大，但不一定比其他原子大，不正确；
⑥原子中，原子核带正电荷，核外电子带负电荷，且原子中核电荷数等于核外电子数，则原子不显电性，正确；
⑦不是所有的原子核都有中子，如氢原子核无中子，不正确；
⑧物质可由分子、原子或离子构成，则纯净物中不一定含有分子，不正确。
正确说法有③和⑥，共2个。
7．D
【详解】A、冰晕的形成过程只是大气中冰晶对光线的反射或折射，没有新物质生成，发生的是物理变化，而不是化学变化，故A不符合题意；
B、水蒸气冷却形成冰晶时，水分子间的间隔变小，水分子本身的体积不变，故B不符合题意；
C、冰晶融化时，只是物质状态发生改变，水分子本身没有发生变化，所以水分子的化学性质也不会改变，故C不符合题意；
D、冰是水的固态形式，水蒸气冷却形成冰晶时，气态的水变为固态，水分子间隙变小，水分子的排列方式由无序变为有序，故D符合题意。
故选D。
8．B
【详解】A.该净水器净水过程中没有新物质生成，发生的是物理变化，故A错误；
B.超滤膜允许小于其孔径的水分子通过，故B正确；
C.通过该净水器净化后的水还含有可溶性杂质等，不属于蒸馏水，故C错误；
D.将进水口和出水口位置互换，难溶性大颗粒杂质可能会堵塞超滤膜，使净水效果变差，故D错误。
故选：B。
9．B
【详解】A、使用胶头滴管往试管中滴加液体时，胶头滴管应当悬在试管口正上方滴加，不能伸入试管内，更不能与试管内壁接触，防止沾污滴管，选项错误；
B、倾倒液体时瓶塞倒放，标签朝手心，瓶口紧挨试管口缓缓倒入，选项正确；
C、过滤时，应遵循“一贴二低三靠”的规则，需使用玻璃棒引流，图中未用玻璃棒引流，且漏斗下端管口尖端没有靠在烧杯内壁，选项错误；
D、熄灭酒精灯用灯帽盖灭，不可以用嘴吹，防止失火，选项错误；
故选B。
10．B
【详解】A.水分子是由氢原子和氧原子构成，故说法错误，不符合题意；
B.一氧化碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳与碳反应生成一氧化碳，可相互转化，故说法正确，符合题意；
C.钠原子和钠离子最外层电子数不同，化学性质不同，故说法错误，不符合题意；
D.解：设电解36g水，生成氢气的质量为x
生成氧气的质量为：36g-4g=32g（遵守质量守恒定律），因此，电解36g水，会生成4g氢气和32g氧气，故说法错误，不符合题意，故选B。
11．D
【详解】A、实验开始先加热湿棉花处，是为了让湿棉花产生水蒸气，排尽装置内空气（防止空气干扰反应），一段时间后再加热铁粉，确保铁粉与水蒸气反应，该说法正确。
B、氢气燃烧的特征现象是 “淡蓝色火焰”，因此实验中淡蓝色火焰是氢气燃烧产生的，该说法正确。
C、肥皂泡持续均匀产生，说明反应稳定进行、氢气持续生成，该说法正确。
D、实验结束时，若先熄灭酒精灯，装置冷却后内部压强减小，肥皂液会倒吸入热的试管，导致试管炸裂；正确操作应是 “先将导气管移出肥皂液，再熄灭酒精灯”，该说法不正确。
故选D。
12．D 13．B
【详解】12．氧气压缩为液态氧是物理变化，该过程中氧分子的体积、质量、数目均不发生改变，仅分子间的空隙减小，因此D正确。
13．A.将试管放在桌面上按压橡胶塞，易造成试管破裂，错误；
B.利用微热法检查气密性，手握试管，观察水中导管口是否有气泡冒出，正确；
C.加热固体时试管口向上倾斜，冷凝水倒流会炸裂试管，应略向下倾斜，错误；
D.氧气验满需将带火星的木条放在集气瓶口，伸入瓶内是检验氧气而非验满，错误。
14．(1) 原子 阳离子
(2)
(3) 17 8
【详解】（1）①： 质子数 = 电子总数（） → 原子。
②： 质子数 > 电子总数 → 失去电子 → 阳离子
答案：① 原子，② 阳离子
（2）该粒子为原子时，y=2时，为，核外 电子排布：2, 8, 2 （最外层2e ，易失电子） 形成离子：失去2e → Mg
答案：。
（3）阴离子特征： 电子总数 = 质子数 + 1（得1个电子） 即：
稳定结构要求： 最外层8电子稳定 → y=8 代入方程：，对应元素：氯（）
因此：的x=17，y=8。
15．(1)高锰酸钾
(2) 分解反应
(3)
(4)剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体
(5)供给呼吸（合理即可）
(6)分子构成不同
【分析】A是暗紫色固体，则为KMnO4；高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，则B为O2；C、D是组成元素相同的两种液体，过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，电解水生成氢气和氧气，氢气燃烧生成水，则C为H2O2、D为H2O；E是最轻的气体，则为H2；地壳中前四种元素为氧、硅、铝、铁，F是地壳中含量第二的金属元素与含量最多的非金属元素形成的黑色固体，则为Fe3O4；气体G是洁净空气中的成分之一，B能转化为气体G，碳在氧气燃烧能生成二氧化碳，则G为CO2。
【详解】（1）物质A的名称高锰酸钾；
（2）反应①为加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的符号表达式：；该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应。
（3）反应④为铁燃烧生成四氧化三铁，反应的符号表达式：。
（4）反应④为铁燃烧生成四氧化三铁，铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体。
（5）气体B为氧气，氧气能供给呼吸，且氧气具有助燃性，能用于炼钢等。
（6）C、D分别为水和过氧化氢，它们的元素组成相同，但分子构成不同，则它们的化学性质有差异。
16．(1) 过滤 烧杯、漏斗、玻璃棒
(2) 吸附 混合物
【详解】（1）过滤可以将固体和液体分离，因此净水机中，PP棉净水原理和化学基本实验操作中过滤的原理相似，实验室进行该操作时所需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒；
（2） 颗粒活性炭可去除异味和余氯，这是因为活性炭具有良好的吸附性；
净化后的饮用水仍含有可溶性杂质，属于混合物。
17．(1)化学
(2)分子构成不同，不同种的分子化学性质不同
(3)C
【详解】（1）臭氧处理饮用水时，利用了臭氧有强氧化性，可以与水中的有害化合物（如硫化铅）发生反应，该过程中发生了化学反应，属于臭氧的化学性质；
（2）臭氧是由臭氧分子构成，氧气是由氧分子构成，臭氧和氧气都是由氧元素组成的物质，但化学性质有很大的差异，原因是：分子构成不同，不同种的分子化学性质不同；
（3）A、根据“臭氧做漂白剂。许多有机色素的分子遇臭氧后会被破坏，成为无色物质”可知，臭氧具有较强的氧化性，可做漂白剂，说法正确；
B、根据图示，将臭氧和氧气混合物降温液化，可以利用臭氧与氧气的沸点不同可以将二者分离，说法正确；
C、臭氧是计入空气质量评价的主要污染物，对人类有害，说法错误；
D、臭氧稳定性差，易转化为氧气，无二次污染，高效环保、无污染，说法正确；
故选C。
18． C 将带火星的木条伸入集气瓶中
【详解】A、过滤只能除去水中的不溶性杂质，不能除去水中的色素和异味，除去水中色素和异味应使用活性炭吸附，此选项错误；
B、鉴别硬水和软水，加肥皂泡，肥皂泡本身无法和硬水、软水发生明显的不同反应，不能鉴别硬水和软水，此选项错误；
C、50mL水与50mL酒精混合，体积小于100mL，是因为分子之间有间隙，水分子和酒精分子会互相进入彼此的间隙，此选项正确；
所以能达到实验目的的是C。
鉴别氮气和氧气，可将带火星的木条伸入集气瓶中，氧气具有助燃性，氮气不支持燃烧，若复燃为氧气，反之为氮气。
故填：C；将带火星的木条伸入集气瓶中。
19．(1) 氧气/O2 水由氢元素和氧元素组成
(2)
【详解】（1）电解水生成氢气和氧气，正极产生氧气，负极产生氢气，产生氢气和氧气的体积比约为2：1，①与正极相连，产生的气体是氧气；
电解水生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，则电解水实验得出关于水的组成的推论是水由氢元素和氧元素组成。
（2）电解水生成氢气和氧气，化学方程式为，每2个水分子在通电的条件下反应生成2个氢分子和1个氧分子，则方框中的另一种产物是一个氧分子，微观图示为。
20．(1) a 碳棒电极与氧气反应被消耗/在水中的溶解性比大 氢原子、氧原子 氢元素和氧元素组成
(2)①④②⑤③
(3)水分子
(4) 过滤 漏斗
(5)操作c
【详解】（1）电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，故收集到氢气的试管是a管；电解水生成的氢气和氧气的体积比约为2：1，得到氢气和氧气的体积比大于2：1，由于氢气难溶于水，而氧气不易溶于水，在水中的溶解性比大，导致生成的氧气会减少，故比值会偏大，或者碳棒电极与氧气反应，导致生成的氧气会减少，此时比值会偏大；化学变化中，原子是最小的粒子，故电解水过程中没有变化的粒子是氧原子和氢原子；根据化学反应前后元素的种类不变可知，水是由氢元素和氧元素组成的。
（2）水从没有接触催化剂（①），到通过并接触催化剂表面（④），水分子先分裂成氢原子和氧原子（②），氢原子构成氢分子，氧原子构成氧分子（⑤），生成的氢分子和氧分子离开催化剂表面（③），则水分解的微观过程正确顺序①④②⑤③。
（3）由图可知，膜分离技术可用于淡化海水，故可知水分子可以通过淡化膜。
（4）通过操作a可得到固体B和液体C，可知操作a是过滤，过滤需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。
（5）蒸馏可以得到纯水，纯水属于软水，故选操作c。

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