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5.1氢气
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列对实验现象的描述正确的是
A．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体四氧化三铁
B．红磷在空气中燃烧，产生大量白色烟雾
C．氢气在空气中燃烧产生淡蓝色火焰
D．硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体
2．如图，加热装有酒精的试管，把燃着的木条伸到尖嘴导管口处。下列说法不正确的是
A．点燃气体前应先验纯
B．尖嘴导管口处产生火焰
C．试管内酒精分子的运动速率减小
D．该实验说明酒精分子保持酒精的化学性质
3．《黄帝内经》中记载“地气（水蒸气）上为云，天气下为雨”。下列说法正确的是
A．水是一种元素 B．水资源取之不尽，用之不竭
C．雨水落地后，水分子静止不动 D．下雨后空气潮湿因为水分子数目增多
4．在给定条件下，下列物质间的转化能一步实现的是
A． B．S C．HgO D．Fe
5．钠是一种用途广泛的金属，对其性质作如下探究。
实验①：取一块金属钠，用小刀切下一小块。
实验②：将实验①中的小块钠投入水中，浮在水面转动，熔化成银白色小球并逐渐减小。
实验③：收集实验②中产生的气体，点燃。
实验④：取少量硫酸铜溶液在试管中，加入适量实验②中的溶液。
下列说法不正确的是
A．实验①中用小刀切割钠，说明钠的硬度小
B．实验②中钠块熔化小球，说明钠的熔点低且其与水反应放热
C．实验③中发出爆鸣声，说明生成的气体可能是一氧化碳
D．实验④中产生蓝色沉淀，该反应为
6．水是生命之源，下列有关水的说法错误的是
A．水是由氢分子与氧分子组成的
B．水的电解实验证明了水是由氢元素和氧元素组成的
C．河水通过沉降、过滤、吸附、消毒等过程进行人工净化
D．爱护水资源，一方面要节约用水，另一方面要防治水体污染
7．探究化合物的元素组成时，常利用如下两种思路。
下列说法不正确的是
A．两种探究思路的依据均为“化学变化前后，元素的种类不变”
B．利用电解水实验探究水的元素组成，符合上述探究思路②
C．由思路①可知，甲烷和乙醇在中完全燃烧的产物相同
D．由氢气在氧气中燃烧只生成水，可知水由氢气和氧气组成
8．H2、O2、N2的混合气体20克，点燃完全反应后生成18克水，则剩余气体可能是
A．2克N2 B．2克H2、O2、N 的混合气体
C．2克H2 D．2克O2和N2的混合气体
9．下列实验现象叙述错误的是
A．红磷在空气中燃烧产生大量白烟
B．氢气在空气中燃烧产生淡蓝色火焰
C．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体
D．木炭在空气中燃烧，发出白光，生成二氧化碳
10．逻辑推理是化学学习常用的思维方法。以下推理正确的是
A．氧化反应就是物质与氧气发生的反应，所以物质与氧气的反应都是氧化反应
B．燃烧常伴有发光、放热现象，所以有发光、放热现象的一定是燃烧
C．可燃性气体点燃前要检验纯度，所以点燃氢气气体前要先检验其纯度
D．燃烧需要同时满足三个条件才能发生，所以灭火也要同时控制这三个条件
11．规范的实验操作是实验成功的保证。下列实验操作错误的是
操作
选项 A．熄灭酒精灯 B．用胶头滴管吸取和滴加液体 C．向试管中加入块状试剂 D．检验氢气纯度
A．A B．B C．C D．D
12．下列关于物质燃烧的说法中，正确的是
A．红磷不能在空气中燃烧 B．硫燃烧时生成有刺激性气味的气体
C．镁条燃烧生成黑色固体 D．氢气燃烧产生白烟
二、填空题
13．化学推动了科学技术的发展，请回答以下问题：
(1)2023年国内首台“氢燃料”汽车亮相！加氢5分钟、续航500km，氢燃料电池是氢能源汽车的核心部分，其基本原理是利用氢气和氧气在电极上发生反应，从而给汽车供能，其能量的转化方式为___________。
(2)净水器在改善自来水时的作用比较明显的，能够让自来水变成可以直饮的水，滤芯是水净化器的核心部分，目前市场上的滤芯分为两种，一种滤芯通常由纤维素纤维和细小孔隙组成，可以有效地去除水中的微小颗粒，另一种滤芯主要用于去除水中的异味和色素，它的有效成分可能是___________(填物质名称)。
(3)近日，中国科学院大连化学物理研究所，研发出了世界首例室温条件的氢化离子导体，可用于新型电池，氢化离子是由氢原子得到一个电子而形成的，离子符号为___________。
14．A、B、C、D四种物质是初中已学过的主要物质，A、C是组成元素完全相同的化合物；B、D均为气体单质；在一定条件下，A分解可生成B和C；C是自然界中最常见的液态物质。它们之间有如图所示的转化关系（部分物质和反应条件已经略去）。
(1)A__________；B__________（均填化学式）。
(2)写出A转化为C的符号表达式____________________．
15．我国力争2060年前实现“碳中和”，捕集、封存CO2 是实现“碳中和”的一种途径。对于化石燃料产生的CO2 捕集技术主要有两种：燃烧前捕集技术和燃烧后捕集技术。
燃烧前捕集技术：将化石燃料与水蒸气在一定条件下反应生成的水煤气(CO和H2)加以利用，再将CO2 分离出来。以煤为例，流程图如图：
(1)写出“催化反应器”中H2O和CO 在高温条件下反应的化学方程式：___________。
(2)利用膜分离法可从CO2与H2混合气体中捕集CO2，这一过程中分离出的H2 的用途有___________(写一种)。
燃烧后捕集技术：捕获化石燃料燃烧后烟气中的CO2，实现CO2 的富集。
(3)常用的CO2分离方法是化学吸收法，如热钾碱法吸收CO2，其原理是利用碳酸钾溶液吸收CO2生成碳酸氢钾：KHCO3(称为富液)；再加热富液，释放CO2，实现CO2 的富集。写出生成富液的化学方程式：___________。
在二氧化碳的利用方面，我国科研人员在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成。
(4)淀粉的化学式为(C6H10O5)n，其中碳元素和氧元素的质量比为___________；根据化学式可以推断出二氧化碳合成淀粉的过程中，还需要含有___________元素的原料。
(5)淀粉的合成实现了无机物(二氧化碳等)到有机物(淀粉)的转化。有人认为化学变化无所不能，还能将一种元素变成另一种元素。你是否赞成这一观点？请结合你对化学变化实质的理解，谈谈你的看法：___________。
16．中国空间站天和核心舱可支持三名航天员长期在轨驻留，航天员在轨的每一天都离不开环控生保系统。首先，环控生保系统的再生生保系统利用循环水电解制氧气，保证航天员氧气需求，电解水产生的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在特种反应器中进行催化反应，从而降低舱内二氧化碳的浓度。其次，环控生保系统的水处理系统主要是将水蒸气、汗液、尿液和生活废水等进行处理，经过该系统处理的水达到饮用水标准，且水的回收率达80%以上，回收的水用于航天员生活用水和电解制氧。
(1)天和核心舱内的气体成分与地球上的空气成分基本一致。空气成分中可用于医疗急救的气体是_____。
(2)环控生保系统的水处理系统的优点是_______。（写出一点即可）采用液氢和液氧作为火箭的推进剂有利于保护环境。
(3)液氢和液氧发生反应的符号表达式为_____。
(4)保持液氢化学性质的最小粒子是_____（填化学式）。
17．鉴别下列实验室中物质的实验方案合理的是________。
选项 物质 实验方案
A 氮气、空气 分别伸入带燃着的木条
B 木炭、二氧化锰 观察颜色
C 蔗糖、食盐 尝味道
D 水、浓氨水 ___________
三、实验题
18．实验室常用如图装置制取气体，请回答下列问题：
(1)写出仪器a的名称：___________。
(2)实验室用固体纯净物制取氧气选用的发生装置是___________(填字母)；该装置还缺少___________。
(3)实验室制取氢气时可选用的收集装置是___________。
四、综合应用题
19．2024年3月22-28日是第三十七届中国水周，今年的主题是“精打细算用好水资源，从严从细管好水资源”。水是宝贵的自然资源，对人类生活和工农业生产都具有重要意义。自来水厂净水过程的主要操作流程如图：
(1)操作X是_______，需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和_______，操作过程中漏斗内的液面应_______(填“高于”或“低于”)滤纸。
(2)试剂A是活性炭，主要作用是______。
(3)为合理利用水资源，我们中学生在生活中可以做到_______。
(4)电解水实验可用来确定水的组成(装置如图所示)。
①A是电源的______(填“正极”或“负极”)，实验产生氢气和氧气的体积比为______。
②电解水反应的文字或符号表达式为：_______。
③切断电源后，用燃着的木条检验D中产生的气体发现气体可以燃烧，点燃该气体前应验纯，验纯时用拇指堵住集满氢气的试管口，试管口应朝_______，靠近火源，移开拇指，若发出尖锐爆鸣声表明气体不纯，声音很小则表示气体较纯。
④电解水实验可以说明水是由______组成的。
《5.1氢气》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C D C C A D D D C
题号 11 12
答案 C B
1．C
【详解】A、铁丝在氧气中剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体，生成四氧化三铁属于实验结论，不是实验现象，不符合题意；
B、红磷在空气中燃烧，产生大量白烟，没有白雾，不符合题意；
C、氢气在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量，符合题意；
D、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成具有刺激性气味的气体，不符合题意。
故选C。
2．C
【详解】A、酒精蒸气是可燃性气体，点燃前验纯可防爆炸，A选项正确；
B、酒精蒸气具可燃性，在导管口与氧气接触，能被木条点燃产生火焰，B选项正确；
C、加热使温度升高，分子运动速率加快，试管内酒精分子运动速率应增大，并非减小，C选项错误；
D、实验中酒精能燃烧，是酒精分子参与反应，表明酒精分子保持酒精化学性质，D选项正确。
故选：C。
3．D
【详解】A、水不是一种元素是一种物质，是由氢氧元素组成的化合物，选项说法错误；
B、地球上的淡水资源非常有限，我们要学会爱护水资源，节约用水，选项说法错误；
C、分子总是在不断运动的，雨水落地后，水分子仍在运动，选项说法错误；
D、下雨后空气潮湿因为水分子数目增多，选项说法正确；
故选D。
4．C
【详解】A、氢气在氧气中燃烧生成水，不是过氧化氢，错误；
B、硫与氧气在点燃条件下能生成二氧化硫，常温下硫与氧气不反应，错误；
C、氧化汞加热分解生成汞和氧气，正确；
D、铁在点燃的条件下与氧气反应生成四氧化三铁，不生成氧化铁，错误。
故选C。
5．C
【详解】A、实验①取一块金属钠，用小刀切下一小块，说明钠的硬度小，说法正确，不符合题意；
B、实验②将实验①中的小块钠投入水中，浮在水面转动，熔化成银白色小球并逐渐减小，说明钠的熔点低且其与水反应放热，说法正确，不符合题意；
C、实验③收集实验②中产生的气体，点燃，发出爆鸣声，根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素种类不变，反应物钠、水中含有钠元素、氢元素和氧元素，不含有碳元素，则生成的气体不可能是一氧化碳，可能是具有可燃性的氢气，说法错误，符合题意；
D、实验④取少量硫酸铜溶液在试管中，加入适量实验②中的溶液，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与硫酸铜反应生成硫酸钠和氢氧化铜蓝色沉淀，即，说法正确，不符合题意。
故选：C。
6．A
【详解】A、水是由水分子构成，该选项说法错误；
B、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“反应前后元素种类不变”，则说明水是由氢、氧元素组成，该选项说法正确；
C、自来水厂净水过程为：沉淀、过滤、吸附、消毒，该选项说法正确；
D、爱护水资源，一方面要节约用水，另一方面要防治水体污染，该选项说法正确。
故选A。
7．D
【详解】A.两种思路分别是从反应物推生成物组成、从生成物推反应物组成，核心依据都是化学变化前后元素种类不变，正确。
B.电解水探究水的组成时，是通过已知组成的生成物、推测反应物水的元素组成，符合思路②，正确。
C.和都含有元素，在中完全燃烧时，元素全部转化为，元素全部转化为，燃烧产物相同，正确。
D.氢气燃烧只生成水，只能说明水由氢元素和氧元素组成；水是纯净物，不可能由氢气、氧气两种物质组成，错误。
8．D
【详解】氢气在点燃条件下和氧气反应生成水，由于氮气不可燃也不助燃，则剩余气体中一定含有氮气，可能含有氢气或氧气中的一种，又由于参加反应的各物质的质量总和等于反应生成的各物质的质量总和，则剩余气体的质量为20g-18g=2g，故选D。
9．D
【详解】A、红磷在空气中燃烧产生大量白烟，放热，选项正确；
B、氢气在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，选项正确；
C、铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体，选项正确；
D、木炭在空气中燃烧，发红放热，在氧气中燃烧，发出白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体，生成二氧化碳不是现象是结论，选项错误；
故选D。
10．C
【详解】A、物质与氧气发生的反应都是氧化反应，但氧化反应并不都和氧气反应，氧化反应是指物质与氧发生的化学反应，故A推理错误；
B、燃烧常伴有发光、放热现象，但是有发光放热现象不一定是燃烧，例如灯泡发光发热不是化学变化，不是燃烧，故B推理错误；
C、可燃性气体与空气混合后点燃可能发生爆炸，因此可燃性气体点燃前要检验纯度，氢气具有可燃性，则点燃氢气前要先检验其纯度，故C推理正确；
D、燃烧需要同时满足三个条件（可燃物、与氧气接触、温度达到可燃物的着火点）才能发生，只要破坏燃烧三个条件中的任何一个条件即可达到灭火的目的，所以灭火不一定要同时控制三个条件，故D推理错误。
故选：C。
11．C
【详解】A、用灯帽盖灭酒精灯，图示操作正确，不符合题意；
B、用胶头滴管吸取液体时，瓶塞要倒放，在试剂瓶外挤压胶帽排出空气后再伸入试剂瓶内吸取液体；滴加液体时，应垂直悬空在试管口正上方滴加，不能伸入试管内或接触试管内壁，图示操作正确，不符合题意；
C、取用块状固体时，应先把试管横放，用镊子夹取药品放在试管口，再把试管慢慢地竖立起来，使药品缓缓地滑到试管底部，以免打破试管，图示操作错误，符合题意；
D、用拇指堵住集满氢气的试管口，管口朝下靠近火焰，移开拇指，发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯，声音很小表示氢气较纯，图示操作正确，不符合题意。
故选：C。
12．B
【详解】A、 红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，选项说法不正确；
B、 硫燃烧时生成有刺激性气味的气体，选项说法正确；
C、 镁条燃烧生成白色固体，选项说法不正确；
D、 氢气燃烧产生产生淡蓝色火焰，放热，没有白烟，选项说法不正确；
故选B。
13．(1)化学能转变为电能
(2)活性炭
(3)H-
【详解】（1）氢燃料电池是氢能源汽车的核心部分，其基本原理是利用氢气和氧气在电极上发生反应，从而给汽车供能，此过程中将氢气中蕴含的化学能转化为驱动电动机运转的电能，因此能量转化方式是化学能转变为电能。
（2）活性炭疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中各种有毒有颜色有气味的物质，因此另一种滤芯的有效成分可能是活性炭。
（3）氢化离子是氢原子得到1个电子后形成的带1个单位负电荷的离子，书写离子符号时，需在原子或原子团右上角标注电荷量，数值在前，正负号在后，数值为“1”时数值可以省略不写，则氢化离子的符号为H-。
14．(1) H2O2 O2
(2)H2O2H2O+O2
【分析】C是自然界中最常见的液态物质，则C为水；A、C是组成元素完全相同的化合物，则A为过氧化氢，过氧化氢和水都是由氢元素和氧元素组成的，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，水通电生成氢气和氧气，则B为氧气。D为气体单质，C（水）与D能与相互转化，则D为氢气，代入检验，推断合理。
【详解】（1）由分析可知，A为过氧化氢，B为氧气，其化学式分别为H2O2、O2，故填：H2O2；O2；
（2）A为过氧化氢，C为水，A转化为C，即过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的符号表达式为H2O2H2O+O2，故填：H2O2H2O+O2。
15．(1)
(2)作燃料（合理即可）
(3)
(4) 9：10 氢
(5)不赞成，化学变化的实质是原子的重新组合，反应前后原子的种类不变，故元素的种类也不变，不可能将一种元素变成另一种元素
【详解】（1）由流程可知，一氧化碳和水在催化剂、高温条件下反应生成二氧化碳和氢气，反应的化学方程式为：。
（2）氢气具有可燃性，可作燃料，且氢气具有还原性，可用于冶炼金属等。
（3）根据质量守恒定律，碳酸钾、二氧化碳和水反应生成碳酸氢钾，反应的化学方程式为：。
（4）淀粉(C6H10O5)n中碳元素和氧元素的质量比为（12×6n）：（16×5n）=9：10；
根据反应前后元素的种类不变，淀粉中含有碳、氢、氧元素，二氧化碳中含有碳、氧元素，则还需要含有氢元素的原料。
（5）因为化学变化是分子的分裂和原子的重组，在化学变化中原子是最小的微粒，即原子的核内质子数不变，而质子数决定了元素的种类，故不可能将一种元素变成另一种元素。
16．(1)氧气/ O2
(2)节约水资源（合理即可）
(3)
(4)
【详解】（1）空气中氧气的体积分数约为21%，其重要用途之一是供给呼吸，因此常用于医疗急救；故填：氧气或O2。
（2）环控生保系统的水处理系统，水的回收率超过80%，将废水处理后重复利用，可以节约水资源；故填：节约水资源（合理即可）。
（3）液氢与液氧在点燃的条件下生成水，反应的符号表达式为；故填：。
（4）液氢由氢分子构成，分子是保持物质化学性质的最小粒子，因此保持液氢化学性质的最小粒子是氢分子，其化学式为；故填：。
17． A 闻气味
【详解】A、氮气不能燃烧且不支持燃烧，燃着的木条在氮气中熄灭，在空气中安静燃烧，现象不同，能鉴别氮气、空气，实验方案合理，符合题意；
B、木炭、二氧化锰均为黑色固体，通过观察颜色的方法不能鉴别木炭、二氧化锰，实验方案不合理，不符合题意；
C、在实验室中不能品尝任何药品的味道，不能通过尝味道的方法鉴别蔗糖、食盐，实验方案不合理，不符合题意；
D、水没有气味，浓氨水具有刺激性气味，通过闻气味的方法可以鉴别水、浓氨水。
故选：A；闻气味。
18．(1)长颈漏斗
(2) A 棉花
(3)D/E
【详解】（1）由图可知，仪器a为长颈漏斗。
（2）高锰酸钾制取氧气的反应为固体纯净物制取氧气的反应，而高锰酸钾制取氧气的反应为加热固体的反应，发生装置选A；
加热高锰酸钾时，为了防止固体粉末进入导管，堵塞导管，试管口应塞一团棉花。
（3）氢气密度比空气小，且难溶于水，收集装置选D或E。
19．(1) 过滤 玻璃棒 低于
(2)吸附色素和异味
(3)用洗脸水冲马桶（合理即可）
(4) 正极 2:1 / 下 氢元素和氧元素
【详解】（1）根据流程图可知，操作X是将固液进行分离，则该操作为过滤，过滤需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，操作过程中漏斗内的液面应低于滤纸，故填：过滤；玻璃棒；低于；
（2）活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，能够吸附色素和异味，故填：吸附色素和异味；
（3）为合理利用水资源，我们中学生在生活中可以做到用洗脸水冲马桶、用洗菜水浇花等，故填：用洗脸水冲马桶（合理即可）；
（4）①根据电解水“正氧负氢，氢二氧一”，C中生成的气体较少，生成的是氧气，则C试管与电源的正极相连，实验产生氢气和氧气的体积比为2:1，故填：正极；2:1；
②水在通电的条件下生成氢气和氧气，反应的文字表达式为，反应的符号表达式为，故填：或者；
③D试管中生成的是氢气，点燃氢气前需要验纯，验纯时用拇指堵住集满氢气的试管口，试管口应朝小（氢气的密度小于空气），靠近火源，移开拇指，若发出尖锐爆鸣声表明气体不纯，声音很小则表示气体较纯，故填：下；
④水在通电的条件下生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，则证明水是由氢元素和氧元素组成的，故填：氢元素和氧元素。

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