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2.4跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．电解水的简易实验装置如图所示。下列说法不正确的是
A．甲管中的电极连接的是电源正极
B．乙管中的气体能使带火星的木条复燃
C．该实验生成的氢气与氧气的质量比为1：8
D．该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的
2．对下列宏观事实的微观解释，合理的是
A．篮球充气膨胀：球内分子数目增多
B．电解水：分子种类不改变
C．CO2制成干冰；分子停止运动
D．1mL水+1mL酒精≠2mL溶液：分子体积很小
3．如图是通电一段时间后电解水的装置示意图。下列说法正确的是
A．气体a能够使带火星的木条复燃 B．产生气体b的电极与电源负极相连
C．该实验证明水是由氢气和氧气组成 D．水中加入少量可增强导电性
4．利用如图装置进行电解水实验（水中加入少量硫酸钠），下列说法不正确的是
A．该实验可以探究水的组成 B．甲试管中产生的气体是氢气
C．实验说明水中含有氢分子和氧分子 D．实验中加入少量硫酸钠可增强导电性
5．物质的性质决定物质的用途，以下关于“物质-用途性质”的说法正确的是
A．液氯一制冷剂一化学性质稳定 B．氧气一火箭发射一可燃性
C．氩气一霓虹灯一通电能发出带有颜色的光 D．氢气一气体燃料一密度小
6．如图是电解水实验的装置图，下列说法错误的是
A．在水中加入少量硫酸钠以增强导电性
B．正极生成氢气，负极生成氧气
C．反应中，a、b玻璃管中产生的气体体积比约为2：1
D．由电解水实验得出结论：水是由氢、氧两种元素组成的
7．下列有关实验现象描述，正确的是
A．铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体
B．氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，罩火焰的干冷烧杯内壁有水雾出现
C．硫在空气中燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰，放热，生成二氧化硫气体
D．红磷在氧气中燃烧，放大量热，产生大量烟雾
8．下列有关化学反应的叙述、化学方程式及基本反应类型都正确的是
A．电解水探究水组成： 化合反应
B．拉瓦锡研究空气成分的实验： 化合反应
C．氢气在空气中燃烧： 化合反应
D．氢气还原氧化铜： 氧化反应
9．下列有关实验现象的描述正确的是
A．木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，生成二氧化碳
B．硫在空气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰
C．电解水时，正极与负极产生的气体质量比为1：2
D．细铁丝在氧气中燃烧时，火星四射，放热，生成黑色固体
10．下列关于水的描述，正确的是
A．自来水澄清透明，属于纯净物
B．硬水中含钙、镁化合物，软水中不含钙、镁化合物
C．由电解水实验可知，水由氢气和氧气组成
D．过滤可以除去河水中的不溶性物质
11．如图是电解水实验的改进装置，反应前注射器活塞均在0刻度处，下列说法不正确的是
A．注射器I中产生的气体可以使燃着的木条燃烧更旺
B．一段时间后，注射器I活塞移动至8mL刻度处，则理论上注射器Ⅱ活塞应移动至4mL刻度处
C．电解液中加少量稀硫酸是为了增强水的导电性
D．电解水实验中的能量转化是电能转化为化学能
12．H2的燃烧和水的电解实验如图所示。下列说法正确的是

A．点燃H2前不用检验纯度 B．干冷烧杯内壁无明显变化
C．a管内的气体是H2 D．a、b两管内气体的体积比约为1:2
二、填空题
13．水是一种宝贵的资源，项目式学习小组利用自制的简易净水器处理釜溪河水样，并探究水的组成，请回答下列问题。
(1)图一中用活性炭除去水中的色素和异味，是因为活性炭具有________（填活性炭的性质）。
(2)釜溪河水经过图一的净化后，还需要煮沸后才能饮用，煮沸后的水是________（填“混合物”或“纯净物”）。
(3)图二是电解水实验的示意图，其中a端连接的是电源的________（填“正”或“负”）极，该反应的符号表达式为________。
(4)从微观上来分析水和上述实验，同学们提出了以下及几种说法，正确的是______。
A．水是由氢气和氧气组成的
B．水是由氢原子和氧原子构成的
C．1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的
D．实验过程中，分子改变，原子不变
14．甲、乙、丙三种物质均含有地壳中含量最多的元素。甲、乙是组成元素完成相同的化合物，丙是单质；乙通常为液体，在一定条件下可分解生成丙；它们之间有如图所示的转化关系（部分物质和反应条件已略去）试解答下列问题：
(1)甲物质的化学式______。
(2)乙转化为丙的条件是_______，丙物质的密度比空气密度_______（填“大”或“小”）。
15．2020年10月，我国基于中科院团队开发的电催化分解水制氢和二氧化碳加氢催化制甲醇（CH3OH）两项关键创新技术，建成年产“液态阳光”甲醇1440吨的装置。该装置将太阳能转化为可储存运输的化学能，并将二氧化碳作为碳资源转化利用，解决氢能储存和运输的安全难题等问题，对我国能源安全乃至改善全球生态平衡具有重大战略意义，其生产流程示意图如下：
(1)该生产流程中循环利用的物质是_______。
(2)二氧化碳与氢气合成甲醇同时生成水，该反应的化学方程式为________。
(3)提供44吨CO2利用上述流程生产甲醇，不考虑物质损耗，可产生O2________吨。
(4)该流程制备甲醇除对环境无污染、物质的循环利用外，还有的优点是______（答一点）。
16．为世界和平与发展贡献更多的中国智慧、中国方案、中国力量，化学功不可没！
阅读材料，回答问题。
材料一：习近平总书记在75届联合国大会一般性辩论会上庄严承诺：中国将提高自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。这展现了我国应对气候变化的坚定决心，彰显了大国的责任和担当。
材料二：2022年11月29日，神舟十五号载人飞船成功发射，创设了我国在超低温天气发射的新记录。其运载火箭长征二号F采用液氢、液氧作推进剂。
(1)碳中和、碳达峰以及低碳行动的“碳”指二氧化碳，其主要来源_________(写一条)，生活中符合这一主题的做法_________(写一条)。
(2)长征二号F采用燃料是液氢，助燃剂是液氧。使用液氢为燃料的优点_________，肼(N2H4)是火箭常用高能液体燃料，与过氧化氢可反应 其中X的化学式为_________。
17．下列实验能证明水由氢、氧元素组成的是___________。
A．水的净化 B．氢气燃烧 C．水的蒸发 D．___________
三、实验题
18．化学既从宏观层面研究物质，又从微观层面探析本质。请根据图示回答下列问题。
化学兴趣小组同学利用以下两个实验探究了水的组成。
(1)接通直流电源，与两个电源电极相连的玻璃管内都会产生的实验现象为______；如图所示，一段时间后，正、负极相连的玻璃管内收集到的气体的体积比约为______。
(2)切断装置中电源，用带火星的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验电解反应中产生的气体，正极产生的气体是______，负极产生的气体为______；
(3)该反应的符号表达式为______；
【归纳与总结】上述实验现象和事实表明水不是一种元素，水是由氢元素和氧元素组成的。
(4)水由氢元素和氧元素组成的理论依据是______。
四、综合应用题
19．化学反应前后，元素的种类不会发生改变
(1)元素的种类由______决定；
(2)下列实验能证明水是由氢元素和氧元素组成的是______（填字母）。
A．氢气在氧气中燃烧
B．水的蒸发
C．水的电解
D．水的净化
E．盐能溶解在水中
《2.4跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A A D C C B B C D D
题号 11 12
答案 B D
1．A
【详解】A、电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，甲管中产生的气体较多，为氢气，则甲管中的电极连接的是电源负极，故A说法不正确；
B、乙管中的气体较少，为氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故B说法正确；
C、水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为：，则该实验生成的氢气与氧气的质量比为4：32=1：8，故C说法正确；
D、水通电分解生成氢气和氧气，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，反应前后元素种类不变，则该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的，故D说法正确；
故选：A。
2．A
【详解】A、篮球充气膨胀，是因为球内分子数目增多，分子间间隔变小，说法正确，符合题意；
B、电解水生成氢气和氧气，属于化学变化，该过程中分子种类发生了改变，说法错误，不符合题意；
C、CO2制成干冰，二氧化碳由气态变成固态，分子仍在不断运动，说法错误，不符合题意；
D、1mL水+1mL酒精≠2mL溶液，是因为分子间有间隔，一部分水分子和酒精分子会互相占据分子间的间隔，说法错误，不符合题意。
故选：A。
3．D
【详解】A、电解水实验中，与电源正极相连的一端产生氧气，与电源负极相连的一端产生氢气，产生氢气与氧气的体积比约为2:1，则气体a、b分别是氢气、氧气，氧气具有助燃性，故气体b能够使带火星的木条复燃，说法错误，不符合题意；
B、电解水实验中，与电源正极相连的一端产生氧气，与电源负极相连的一端产生氢气，产生氢气与氧气的体积比约为2:1，则气体a、b分别是氢气、氧气，故产生气体b的电极与电源正极相连，说法错误，不符合题意；
C、水在通电条件下分解生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，由此说明水是由氢元素和氧元素组成的，说法错误，不符合题意；
D、纯水的导电性很弱，则水中加入少量可增强水的导电性，说法正确，符合题意。
故选：D。
4．C
【详解】A. 电解水生成了氢气和氧气，氢气是氢元素组成，氧气是氧元素组成，根据质量守恒定律，证明水由氢元素和氧元素组成，故正确；
B. 电解水时正极生成的是氧气，负极生成的是氢气，氢气和氧气的体积比是2：1，则甲管中的气体是氢气，故正确；
C. 电解水生成了氢气和氧气，说明水中含有氢元素和氧元素，而不是含有氢分子和氧分子，故错误；
D. 电解水实验中，向水中加入少量硫酸钠可增强水的导电性，故正确；
故选：C。
5．C
【详解】A.液氯可用于做制冷剂，是因为液氯气化的时候需要吸收环境中大量的热量，而不是因为其化学性质稳定，该选项说法不正确；
B.氧气可用于火箭发射，是因为氧气具有助燃性，而不是可燃性，该选项说法不正确；
C.氩气通电时能发出带有颜色的光，故可用于霓虹灯，该选项说法正确；
D.氢气可用于做气体燃料，是因为氢气具有可燃性，而不是因为其密度小，该选项说法不正确，
故选C。
6．B
【详解】A、在水中加入少量氢氧化钠以增强导电性，从而加快水电解的速率，选项正确；
B、电解水正极产生氧气，负极产生氢气，选项错误；
C、 反应一段对间后，a、 b玻璃管中产生的气体体积比约为2:1，选项正确；
D.、由电解水实验得出结论：水是由氢、氧两种元素组成的，选项正确。
故选：B。
7．B
【详解】A、铁丝在空气中不能燃烧，只能烧至红热，铁丝在氧气中剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体，不符合题意；
B、氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，放出热量，罩火焰的干冷烧杯内壁有水雾出现，符合题意；
C、硫在空气中燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰，放出热量，生成具有刺激性气味的气体，生成二氧化硫是实验结论，不是实验现象，不符合题意；
D、红磷在氧气中燃烧，产生大量白烟，放出大量的热，不符合题意。
故选B。
8．C
【详解】A、水通电分解产生氢气与氧气，化学反应方程式为：，该反应中反应物为一种物质，生成物为两种物质，则属于分解反应，故选项说法错误；
B、拉瓦锡用汞与氧气在加热的条件下反应生成氧化汞的原理探究空气的成分，反应的化学方程式为：2Hg+O22HgO，该反应中反应物为两种物质，生成物为一种物质，属于化合反应，故选项说法错误；
C、氢气与氧气燃烧生成水，化学反应方程式为：，该反应中反应物为两种物质，生成物为一种物质，属于化合反应，故选项说法正确；
D、氢气与氧化铜在加热的条件下反应生成铜与水，化学反应方程式为：，但氧化反应不属于基本反应类型，故选项说法错误。
故选C。
9．D
【详解】A、木炭在氧气中燃烧，发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，生成二氧化碳是实验结论，不是实验现象，不符合题意；
B、硫在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量，生成具有刺激性气味的气体，不符合题意；
C、在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，故电解水时，正极与负极产生的气体体积比约为1：2，无法观察得出质量比，不符合题意；
D、细铁丝在氧气中剧烈燃烧、火星四射、放出热量，生成黑色固体，符合题意。
故选D。
10．D
【详解】A、 自来水虽然澄清透明，但含有消毒剂（如氯气）、矿物质等可溶性物质，属于混合物。纯净物只含一种物质，因此A错误。
B、 硬水含较多可溶性钙、镁化合物，而软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物，因此B错误。
C、电解水生成氢气和氧气，说明水由氢元素和氧元素组成，而非直接由氢气和氧气（两者为单质）构成。C混淆了元素与物质，因此错误。
D、过滤利用滤纸分离不溶性固体与液体，可有效去除河水中的泥沙等不溶物，因此D正确。
故选D。
11．B
【详解】A、电解水时，与电源正极相连的一端产生氧气，注射器 Ⅰ 与正极相连，产生的氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺，该说法正确；
B、电解水时，产生氢气和氧气的体积比约为2∶1。注射器 Ⅰ 产生氧气，注射器 Ⅱ 产生氢气，若注射器 Ⅰ 活塞移动至8mL刻度处（产生8mL氧气），则理论上注射器 Ⅱ 应产生16mL氢气，活塞应移动至16mL刻度处，该说法错误；
C、水的导电性较弱，电解液中加少量稀硫酸，可增强导电性，该说法正确；
D、电解水实验中，电能转化为化学能，使水分解为氢气和氧气，该说法正确。
故选B。
12．D
【详解】A、可燃性气体与空气混合后点燃可能发生爆炸，为防止发生爆炸，点燃或加热可燃性气体前，检验其纯度，则点燃H2前需检验纯度，错误；
B、氢气燃烧生成水，干冷烧杯内壁出现水雾，错误；
C、电解水正极产生氧气，负极产生氢气，a管与正极相连，则气体是氧气，错误；
D、电解水正极产生氧气，负极产生氢气，体积比为1:2，a、b两管内气体的体积比约为1:2，正确。
故选D。
13．(1)吸附性
(2)混合物
(3) 负 H2OH2+O2
(4)CD
【详解】（1）图一中用活性炭除去水中的色素和异味，是因为活性炭具有吸附性；
（2）釜溪河水经过图一的净化后，虽然除去了一些不溶性杂质、色素和异味等，但水中还含有一些可溶性的钙镁化合物等杂质。煮沸后只是将水中的部分钙镁化合物转化为沉淀除去，但水中仍然含有其他可溶性物质，煮沸后的水是混合物；
（3）在电解水实验中，与电源负极相连的玻璃管内产生氢气，与电源正极相连的玻璃管内产生氧气，且氢气与氧气的体积比约为2:1。由图二可知a端玻璃管内气体体积大，所以a端产生的是氢气，连接的是电源的负极。水通电分解生成氢气和氧气，该反应的符号表达式为H2OH2+O2；
（4）A、水是由氢元素和氧元素组成的，不是由氢气和氧气组成，错误；
B、水是由水分子构成的，水分子是由氢原子和氧原子构成的，不能说水是由氢原子和氧原子构成，错误；
C、1 个水分子是由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成的，正确；
D、在化学变化中，分子可以再分，原子不能再分，所以电解水实验过程中，水分子改变，氢原子和氧原子不变，正确。
故选CD。
14．(1)H2O2
(2) 通电 大
【分析】甲、乙、丙都含有地壳中含量最多的元素，即都含氧元素；甲、乙是组成元素完成相同的化合物，丙是单质，则丙为氧气；乙通常为液体，在一定条件下可分解生成丙（氧气），甲能生成乙和丙（氧气），乙和丙（氧气）能相互转化，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，水通电分解生成氢气和氧，氢气和氧气点燃生成水，故推出甲为过氧化氢，乙为水，丙为氧气。
【详解】（1）甲物质为过氧化氢，化学式为H2O2；
（2）乙转化为丙的条件是通电，即水通电分解生成氢气和氧气；
丙物质（氧气）的密度比空气密度大。
15．(1)水/H2O
(2)CO2+3H2CH3OH+H2O
(3)64
(4)增加了CO2的消耗，缓解温室效应
【详解】（1）该流程中二氧化碳与氢气反应生成水，电解水制氢气时需要消耗水，则水能循环利用；
（2）二氧化碳与氢气在催化剂的作用下反应生成水与甲醇，化学反应方程式为：CO2+3H2CH3OH+H2O；
（3）解：设与44tCO2反应生成水的质量为x，同时消耗氢气的质量为y，可产生氧气的质量为z，
;
x=18t；y=6t
y=16t
同上生成6t氢气同时生成氧气的质量为
故可产生氧气16t+48t=64t；
（4）该反应流程中需要消耗二氧化碳，二氧化碳是温室气体，则该流程能缓解温室效应。（合理即可）
16．(1) 化石燃料的燃烧 乘坐公共交通，少开私家车
(2) 热能大，无污染
【详解】（1）化石燃料中含有大量的碳元素，燃烧后会生成大量的二氧化碳；在生活中要乘坐公共交通，少开私家车，从而减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放；
（2）氢气燃烧后生成的是水，因此其优点是热能大，无污染；
根据质量守恒定律反应前后原子的种类和个数不变，反应前氮原子、氢原子和氧原子的个数分别是2、8、4，反应后氮原子、氢原子和氧原子的个数分别是0、8、4，因此X的化学式是
17． B 电解水
【详解】A、水的净化是除去水中杂质的操作，无法证明水的组成；
B、氢气燃烧生成水，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，由化学反应前后元素种类不变，可以得出水是由氢、氧两种元素组成的，能证明水的组成；
C、水的蒸发是液态的水变为气态水的过程，发生物理变化，无法证明水的组成；
D、该空可填书上的电解水实验，电解水可以分解出氢气和氧气，正极产生氧气、负极产生氢气，二者气体体积之比为1：2；组成氢气的氢元素、氧气的氧元素都来自水，所以水是由氢、氧两种元素组成的，能证明水的组成。
故选B。
18．(1) 电极表面产生（无色）气泡，玻璃管内液面下降
(2)
(3)
(4)在通电条件下，水分解成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，在化学反应前后，元素种类不变，水由氧元素和氢元素组成
【详解】（1）接通直流电源，观察到的现象是：两个电极附近产生气泡，两边玻璃管内液面下降；正极产生的是氧气，负极产生的氢气，二者体积比为1:2；
（2）正极产生的是氧气，氧气具有助燃性，可观察到木条燃烧更旺；负极产生的是氢气，具有可燃性，可观察到气体燃烧，产生淡蓝色火焰；所以正极产生的气体是氧气，负极产生的气体是氢气；
（3）水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，符号表达式为；
（4）在通电条件下，水分解成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，依据在化学反应前后，元素种类不变，所以可得出水由氧元素和氢元素组成。
19．(1)质子数
(2)AC
【详解】（1）根据课本内容，质子数决定元素种类。
（2）BDE三个选项都是物理变化无法证明水是由氢元素和氧元素组成，A和C选项都发生化学变化，证明水由氢元素和氧元素组成。
【点睛】本题主要考查质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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