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初中沪教版第3节 自然界中的水第1课时练习
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知识清单：
一、氢气
1.氢气物理性质：氢气是无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小。（排水法、向下排空气法收集）
（证明氢气密度比空气小的方法：用氢气吹肥皂泡，若肥皂泡上升，则密度比空气小）
2.氢气的化学性质：可燃性
不纯的氢气(混有一定量空气或氧气)遇明火可能会爆炸，氢气的爆炸极限的体积分数为4%～74.2%，因此点燃前必须验纯（如图所示操作）。若发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯（此时点燃较危险）；声音很小则表明氢气较纯。
物理性质：氢气是一种无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小（最轻的气体）。
化学性质：纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量热，生成水。
氢气+氧气点燃 水
H2 O2 H2O
氢气是理想的能源（原因燃烧产物是水，不污染环境）。
二、水的电解
水的电解实验分析 简记：正氧负氢，氢二氧一或者（负氢多二）
2.微观理解水的电解
化学反应前后原子种类不变，故反应前后元素种类不变
1．（2023·广东深圳·统考中考真题）下列说法正确的是（ ）
A．a和b质量比为2：1B．H2具有助燃性
C．水是由氢元素和氧元素组成的D．水的电解是物理变化
【答案】C
【解析】A、电解水实验中，根据正氧负氢，氧一氢二，a管与电源的负极相连，产生的是氢气，b管与电源的正极相连，产生的是氧气，a（氢气）和b（氧气）体积比为2：1，水通电分解生成氢气和氧气，该反应方程式为：，a（氢气）和b（氧气）质量比为4：32=1：8，故A说法错误；B、氢气具有可燃性，氧气具有助燃性，故B说法错误；C、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，根据反应前后元素种类不变，则水是由氢元素和氧元素组成的，故C说法正确；D、水通电分解生成氢气和氧气，有新物质生成，属于化学变化，故D说法错误；故选C。
2．（2023·湖南益阳·统考中考真题）如图是通电一段时间后电解水的装置示意图。下列说法错误的是（ ）
A．产生的气体a能使带火星的木条复燃
B．产生气体b的一端电极与电源正极相连
C．水中加入少量Na2SO4可以增强其导电性
D．该实验证明水是由氢、氧两种元素组成的
【答案】A
【解析】A、电解水“正氧负氢、氢二氧一”、产生的气体a较多，为氢气，具有可燃性，没有助燃性，不能使带火星的木条复燃，错误；B、电解水“正氧负氢、氢二氧一”，产生气体b为氧气，与电源正极相连，正确；C、硫酸钠由硫酸根离子和钠离子组成，水中加入少量Na2SO4可以增强其导电性，正确；D、电解水生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，该实验证明水是由氢、氧两种元素组成的，正确。故选A。
3．（2023·广东广州·统考中考真题）用电解水实验探究水的元素组成，下列说法不正确的是（ ）
A．a管和b管中气体体积比约为2：1
B．b管中的气体能使燃着的木条烧得更旺
C．该探究说明水中含有氢分子和氧分子
D．该探究的依据是化学变化前后元素种类不变
【答案】C
【解析】A、电解水实验正极产生氧气，负极产生氢气。产生氧气和氢气的体积比为1:2。a与负极相连，b与正极相连，所以a管和b管中气体体积比约为2：1，正确；B、b管收集到的是氧气，具有助燃性，能使燃着的木条烧得更旺，正确；C、化学反应前后元素的种类不变，水通电分解生成氢气和氧气说明水由氢元素和氧元素组成，水不含有氢分子和氧分子，错误；D、该探究的依据是化学变化前后元素种类不变，从而从水分解的产物是氢气和氧气得出水由氢元素和氧元素组成，正确；故选C。
4．（2023·陕西西安·校考模拟预测）如图是电解水的实验装置。下列有关说法不正确的是（ ）
A．检验乙试管中产生的气体最好用带火星的木条
B．正负极收集到的气体体积比小于1:2，可能是因为气体溶解度不同
C．该实验目的是验证水由氢元素和氧元素组成
D．硫酸在电解水实验中作催化剂、起催化作用
【答案】D
【解析】A、由电解水的实验装置可知，试管乙所收集到的气体较少是氧气，由于氧气具有支持燃烧的性质，该气体的检验方法是用带火星的木条检验，若能使带火星的木条复燃，则为氧气，说法正确；B、氧气在水中的溶解度比氢气稍大，所以正负极收集到的气体体积比小于1:2，说法正确；C、该实验目的是验证水由氢元素和氧元素组成，说法正确；D、硫酸在电解水实验中是为了增强水的导电性，说法错误。故选D。
5．（2023·北京·统考中考真题）用下图电解水实验研究水的组成。
(1)经检验a管中产生，由此得出关于水的组成的推论是 。
(2)用带火星木条检验b管中气体为的现象是 。
【答案】(1)水中含氢元素；(2)带火星的木条复燃
【解析】（1）经检验a管中产生H2，电解水生成了氢气，氢气由氢元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，说明水中含氢元素；（2）氧气具有助燃性，故用带火星木条检验b管中气体为 O2 的现象是：带火星的木条复燃。
6．（2023·辽宁沈阳·统考三模）水是生命之源，让我们来认识水。
根据图示回答问题。
(1)实验1中反应的化学方程式为 ；可用 检验玻璃管a中的气体。
(2)实验3中观察到的现象是： ，放出大量的热。
(3)能得出“水是由氢元素和氧元素组成”的实验是上图中的 （填序号）。
(4)实验4中小卵石，石英砂的作用是 。
(5)从微观角度分析：实验1和实验2的本质区别是 。
(6)宏观和微观之间建立联系。
上图表示的是 反应过程的微观示意图。
【答案】(1) ；带火星的木条；(2)氢气燃烧发出淡蓝色火焰，烧杯内壁有水雾；
(3)1、3；(4)除去水中不溶性杂质；(5)分子种类是否改变；(6)3
【解析】（1）电解水生成氢气和氧气，反应的化学方程式为；电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，则玻璃管a中收集的气体为氧气，氧气能使带火星的木条复燃，（2）氢气燃烧产生淡蓝色火焰，且生成物为水，则烧杯内壁有白雾产生。（3）实验1中电解水生成氢气和氧气，实验3中氢气和氧气反应生成水，根据元素守恒，可知水是由氢、氧元素组成。（4）实验4中，石英砂能除去水中难溶性杂质。（5）实验1中有新物质生成，实验2中没有新物质生成，则从微观角度分析，两个实验的本质区别为分子种类是否改变。（6）由图可知，该反应为氢气和氧气反应生成水，故表示实验3反应过程的微观示意图。
7．（2023·广西南宁·校考模拟预测）2023年3月22日是第31届“世界水日”，其主题为“加快变革”。
(1)地下水是 (填、“混合物”或“纯净物”)。
(2)实验室制取蒸馏水时，在烧瓶中加入几粒沸石或碎瓷片的目的是 。实验结束后，可加入 比较水蒸馏前后的硬度变化。
(3)宇航员一部分生活用氧气可通过电解水制得，在水中加入氢氧化钠目的是： ；如图是电解水的实验示意图，玻璃管 (填“a”或“b”)中的气体能使带火星的木条复燃。
【答案】(1)混合物；(2)防止暴沸 ；肥皂水；(3) 增强水的导电性； b
【解析】（1）地下水中含有水及一些可溶性物质，属于混合物；（2）实验室制取蒸馏水时，在烧瓶中加入几粒沸石或碎瓷片的目的是为了防止暴沸；加入肥皂水比较水蒸馏前后的硬度变化，加入肥皂水，比较产生泡沫的多少，泡沫多、浮渣少的水为软水，泡沫少、浮渣多的为硬水；（3）在电解水实验中，为增强水的导电性，通常向水中加入氢氧化钠；在电解水实验中，得出实验结论“正氧负氢，氧一氢二”，能使带火星的木条复燃的气体是氧气，b管产生的气体少，则为氧气。
8．（2023·陕西·统考二模）有关如图实验的说法正确的是（ ）
A．点燃氢气前不用检验纯度
B．干冷烧杯内壁无明显变化
C．b管气体能使带火星木条复燃
D．两个实验均可证明水的组成
【答案】D
【解析】A、氢气具有可燃性，如果不纯点燃氢气可能发生爆炸的危险，所以点燃前必须检验纯度，不符合题意；B、氢气燃烧生成水，干冷烧杯罩住火焰，内壁有水雾产生，不符合题意；C、电解水时正极产生氧气，负极产生氢气，所以 b管气体是氢气，氢气能燃烧，氢气不能使带火星木条复燃，不符合题意；D、水通电分解生成氢气和氧气，根据质量守恒定律可知水是由氢元素和氧元素组成的；氢气在氧气中燃烧化合生成水，根据质量守恒定律也可知水是由氢元素和氧元素组成的；两个实验均可证明水的组成，符合题意。故选D。
9．（2023·四川成都·统考中考真题）电解水，反应一段时间后，用燃着的木条检验生成的气体，记录的现象如下表。相关说法错误的是（ ）
A．通电前应将玻璃管内空气排尽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
【答案】D
【解析】A、为了实验准确，通电前应将玻璃管内空气排尽，故选项正确；B、正、负极均能观察到由无色气泡产生，负极产生的是氢气，体积更多，速率更快；正极产生的是氧气，体积更少，速率更慢；故选项正确；C、电解水实验中，与正极相连的试管产生的是氧气，与负极相连的试管产生的是氢气，故选项正确；D、正负极收集的气体体积比5.15mL：10.38mL1：2，结合气体密度可计算气体的质量，但是不知道H、O原子的实际质量，不能计算出氢、氧原子个数比，故选项错误；故选：D。
10．（2022·四川甘孜·统考中考真题）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H2D．a、b两管内气体的体积比约为1:2
【答案】D
【解析】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。
11．（2022·辽宁阜新·统考中考真题）电解水实验如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a玻璃管上方产生的气体是氢气
B．产生氢气和氧气的体积比为1：2
C．可用燃着的木条检验产生的气体
D．该实验说明水是由氢气和氧气组成的
【答案】C
【解析】A、根据“正氧负氢，氢二氧一”，可知与正极连接产生的是氧气，所以a玻璃管上方产生的气体是氧气，错误；B、产生氢气和氧气的体积比应该为2：1，错误；C、产生的氧气具有助燃性，可以使燃着的木条烧得更旺；氢气具有可燃性，被燃着的木条点燃会发出淡蓝色火焰，可用燃着的木条检验产生的气体，正确；D、水是由氢、氧两种元素组成的纯净物，错误。故选C。
12．（2023·河南南阳·校考模拟预测）如图是电解水实验的改进装置，下列有关说法错误的是（ ）
A．向外拉动一支注射器活塞，松开手后，活塞能恢复原位，说明装置气密性良好
B．U形管中加入的可以是硫酸钠稀溶液
C．实验时正负两极产生气体的体积比约为1：2
D．正极产生的气体能燃烧
【答案】D
【解析】A、向外拉动一支注射器活塞，松开手后，活塞能恢复原位，说明活塞向外拉动后，装置内的气压小于外界气压，没有气体进入装置内，因此能够说明装置气密性好，故A选项正确。B、电解水时，加入适量的稀硫酸、硫酸钠溶液、氢氧化钠溶液等，能增强水的导电性，故B选项正确。C、电解水正极负极气体体积比为1：2，质量比为8：1，故C选项正确。D、电解水时，正极产生的是氧气，氧气没有可燃性，不能燃烧，故D选项错误。故选D。
13．（2023·陕西渭南·统考一模）下列实验均与水有关，其相应描述正确的是（ ）
A．属于化学变化B．净化后可得纯水
C．证明水的组成D．氢气验纯
【答案】C
【解析】A、水蒸发变成水蒸气，只是水的状态发生了改变，无新物质生成，属于物理变化，不符合题意；
B、净化后的水中还含有可溶性杂质，属于混合物，不是纯水，不符合题意；C、电解水生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成、氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，可得水是由氢元素和氧元素组成，符合题意；D、该实验是氢气在空气中燃烧，在火焰上方罩一个干冷烧杯，有水雾出现，说明氢气燃烧生成了水，不符合题意。故选C。
14．（2023·北京海淀·首都师范大学附属中学校考三模）下列与水有关实验说法正确的是（ ）
A．实验1中试管a中生成的气体具有助燃性
B．实验1可以证明水由氢元素和氧元素组成
C．实验2中水分子的体积和间隔均发生变化
D．实验1和2的本质区别是原子种类是否改变
【答案】B
【解析】A、电解水中，正极产生氧气，负极产生氢气，试管a与电源负极相连，则收集的气体为氢气，氢气不具有助燃性，该选项说法不正确；B、实验1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，根据元素守恒，水是由氢、氧元素组成，该选项说法正确；C、实验2中，水变化全过程中分子的种类、体积不变，分子间间隔和水的状态发生了改变，该选项说法不正确；D、实验1电解水生成氢气和氧气，分子种类发生改变，验2中，水变化全过程中分子的种类、体积不变，所以实验1和2的本质区别是分子种类是否改变，该选项说法不正确。故选B。
15．（2023·海南海口·海南中学校考模拟预测）宇航员一部分生活用氧可通过电解水制得。如图是电解水的实验示意图：
(1)玻璃管 （填“a”或“b”）中的气体能使带火星的木条复燃。该实验说明水是由 组成的。
(2)实验时发现a、b试管内气体体积比略大于2：1，下列对产生此现象的原因猜测合理的是______（填字母）。
A．部分氧气溶于水
B．部分氧气与电极材料发生反应
C．部分氧气与氢气反应重新生成了水
【答案】(1) b；氢元素和氧元素；(2)AB
【解析】（1）电解水时，与电源正极相连的玻璃管内产生的气体体积少，是氧气，与电源负极相连的玻璃管内的气体体积多，是氢气，所以玻璃管b中产生的气体是氧气，能支持燃烧，能使带火星的木条复燃。电解水生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的。（2）A、部分氧气溶于水，导致氧气体积减小，氢气和氧气的体积比略大于2：1，说法正确；B、氧气与电极材料发生反应，氧气体积减小，氢气和氧气的体积比略大于2：1，说法正确；C、氧气与氢气反应重新生成了水对生成氧气与氢气的体积比没有影响，说法错误。故选AB。
16．（2023·福建龙岩·校考一模）兴趣小组进行电解水实验,并探究电解水过程中发现的“异常”现象。
实验一:电解水实验
用如图所示装置,进行电解水实验。水中添加NaOH，以增强水的导电性。
（1）开始反应前a、b两管内都充满溶液,接通电源，一段时间后,两管产生的气体如右图所示,则a管下方导线应接电源的 极（选填“正"或“负"）。用 验证b,管中的气体。
（2）说明水是一种化合物的实验事实: 。
（3）电解后NaOH溶液的浓度 （选填"变大"“变小"或“不变"）。
实验二:探究电解水实验中的“异常”现象
兴趣小组使用石墨电极进行电解水实验，添加Ca（OH）2增强水的导电性.添加Ca（OH）2后形成饱和溶液。连接电源.除两极有气泡产生外,正极附近还出现明显的白色浑浊。兴趣小组的的同学们对这一-“异常”现象中白色不溶物的成分和形成原因进行探究。
查阅资料:电解过程中.溶液的温度会升高。
（4）兴趣小组同学首先排除溶于水中的CO2,导致白色浑浊,原因是 。
（5）兴趣小组同学提出不同猜想,并设计相关实验进行验证。
①同学甲:取与上:述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液于烧杯中,加热至电解时上升的温度，观察到溶液中没有明显的浑浊现象。该实验目的是 。
②同学乙:认为可能是水的减少导致白色浑浊。设计验证该猜想的实验操作方案: 。
③同学丙:认为可能是采用石墨电极电解导致白色浑浊。该同学用铂电极替代石墨电极重复上述实验,一段时间后溶液没有出现浑浊。根据这一现象,推测该白色不溶物可能是CaCO3。为进一步验证不溶物的成分:
i.可用 操作分离出不溶物；
ii.设计方案并实验: （填操作现象）,证明白色不溶物中含有碳酸根;
Ⅲ根据同学丙的实验,推测电解过程出现浑浊的主要原因: 。
【答案】 负 ；带火星的木条；生成氢气和氧气 ；变大；若为水中溶解的CO2导致浑浊，一开始就会出现浑浊，而不是电解后出现浑浊 ；探究温度升高能否导致白色浑浊；取与上述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液，蒸发出与上述实验相同量的水，再冷却到室温，观察溶液中是否有明显浑浊出现；过滤 ；取不溶物加盐酸，不溶物溶解并产生气体，把气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊 ； 石墨电极含碳元素，电解过程中石墨电极与正极生成的O2反应生成CO2，反应生成的CO2和石灰水反应生成CaCO3沉淀
【解析】（1）水通电分解时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1。a管中产生的气体较多是氢气，说明与电源的负极相连，b管产生的是氧气，是用带火星的木条检验；（2）电解水时生成了氢气和氧气，说明水中含有氢元素和氧元素，从而说明水是化合物；（3）电解后水的质量减小，溶质不变，溶质质量分数变大；（4）兴趣小组同学首先排除溶于水中的CO2,导致白色浑浊，原因是若为水中溶解的CO2导致浑浊，一开始就会出现浑浊，而不是电解后出现浑浊；（5）①氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小。同学甲：取与上述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液于烧杯中，加热至电解时上升的温度，观察到溶液中没有明显的浑浊现象。该实验目的是探究温度升高能否导致白色浑浊；②同学乙：认为可能是水的减少导致白色浑浊。设计验证该猜想的实验操作方案是取与上述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液，蒸发出与上述实验相同量的水，再冷却到室温，观察溶液中是否有明显浑浊出现；③i过滤能将固体与液体分离，可用过滤操作分离出不溶物；ii碳酸根离子检验方法是取样加入适量稀盐酸，若有气体产生将气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浊，则样品中含有碳酸根离子。设计方案并实验：取不溶物加盐酸，不溶物溶解并产生气体，把气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，证明白色不溶物中含有碳酸根；Ⅲ根据同学丙的实验，推测电解过程出现浑浊的主要原因是石墨电极含碳元素，电解过程中石墨电极与正极生成的O2反应生成CO2，反应生成的CO2和石灰水反应生成CaCO3沉淀。
17．实验课上，勇往直前实验小组的同学们正在进行水通直流电的探究，请你参与。
（1）【提出问题】水在直流电下的变化如何？
【进行实验】同学们按照教材中的装置进行了实验：
【收集证据】同学们观察到电极附近有______产生，若一段时间后a中收集到10mL气体，则此时b中应该大约收集到了______mL气体。切断电源，打开b管顶端的活塞，在管口放置一根燃着的木条，会观察到______。
【得出结论】由实验可知，水通直流后发生分解生成氢气和氧气，请用分子的观点来解释该变化______。
【拓展延伸】同学们又查阅到了如下资料：
a．氢氧化钠是一种强碱，具有腐蚀性。
b．旧版教材中，电解水的实验装置如图2所示。
c．给含有氯化钠的水通电，会发生如下反应：氯化钠+水氢氧化钠+氢气+氯气。
（2）【拓展运用】同学们查阅资料知道了水分解的方法Ⅱ：光解水法。我国科学家已研制出在新型高效光催化剂作用下，利用太阳能分解水制氢气。水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观过程用示意图表示如下：（“”表示氢原子，“ ”表示氧原子，“”表示催化剂）
则水分解微观过程的正确顺序是______（填序号）。上述过程中，不能再分的粒子是______，保持水的化学性质的最小粒子是______。
同学们不但探究了水的组成，得出正确结论，还对“科学探究与创新意识”的素养有了更深刻的认识和体会！
【答案】气泡 ； 20 ；无色气体燃烧，产生淡蓝色火焰，放热 ；通入直流电后，水分子破裂分成氢原子和氧原子，氢原子和氧原子又重新组合成氢分子和氧分子，大量氢分子和氧分子又聚集成氢气和氧气； ①④②⑤③ ；氢原子、氧原子（H、O）；水分子（H2O）
【解析】（1）收集证据：在电解水实验中，可观察到电极表面有无色气泡产生；若一段时间后a中收集到10mL气体，由图中可知，a收集的气体体积要比b收集的少，则a连接电源正极，b连接电源负极，根据电解水的规律，正极产生的气体与负极产生的气体体积比约为1：2，故此时b中应该大约收集到了20mL气体。根据气体体积分析，b收集的气体是氢气，因此，切断电源，打开b管顶端的活塞，在管口放置一根燃着的木条，会观察到气体被点燃产生淡蓝色火焰，放出热量。得出结论：由实验可知，水通直流后发生分解生成氢气和氧气，原因是通入直流电后，水分子破裂分成氢原子和氧原子，氢原子和氧原子又重新组合成氢分子和氧分子，大量氢分子和氧分子又聚集成氢气和氧气。（2）拓展运用：根据水分解的微观过程用示意图可推知，水分解的微观过程是：水分子先是做无规则运动，选①，然后接触催化剂表面的水分子，就会被分解，选④，在催化剂表面水分子被分解出氢原子和氧原子，选②，氢原子重新组合成氢分子，氧原子重新组合成氧分子，选⑤，最后氢分子和氧分子从催化剂表面脱离出来，选③，则水分解微观过程的正确顺序是①④②⑤③。在水分解过程中，水分子分为氢原子和氧原子，氢原子和氧原子分别重新组合成氢分子和氧分子，而氢原子和氧原子不能再分，故不能再分的粒子是氢原子、氧原子；在化学变化中，分子可分而原子不能再分，故保持水的化学性质的最小粒子是水分子。
实验装置
实验步骤
实验现象
现象分析
1.接通电源
两电极端均产生气泡，一段时间后，
负极端气体体积约为正极端气体体积2倍
相同条件下，负极产生气体较快较多
2.用燃着的木条
分别检验两极气体
正极端气体让小木条燃烧更旺，
负极端气体能燃烧，产生淡蓝色火焰
正极端气体具有助燃性
负极端气体具有可燃性
实验结论
反应表达式
注意事项
水通电生成氢气和氧气，说明水由氢元素和氧元素组成
文字表达式：
符号表达式：
电源选择直流电；水中加入硫酸钠或氢氧化钠的目的：增强水的导电性
反思交流
气体聚集在玻璃管上端，说明气体具有什么性质？
气体密度小于水，且溶解性不大
实验时正负极端产生的气体体积比小于1:2的原因？
氧气不易溶于水，氢气难溶于水；且氧气可能和金属电极发生反应。
3.本实验得到的气体体积比和质量比图像
氢气氧气的体积比约为2 : 1；质量比约为1 : 8
两电极
正极端的玻璃管
负极端的玻璃管
现象
有气泡
体积为，木条燃得更旺
体积为，气体燃烧
知识清单：
一、氢气
1.氢气物理性质：氢气是无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小。（排水法、向下排空气法收集）
（证明氢气密度比空气小的方法：用氢气吹肥皂泡，若肥皂泡上升，则密度比空气小）
2.氢气的化学性质：可燃性
不纯的氢气(混有一定量空气或氧气)遇明火可能会爆炸，氢气的爆炸极限的体积分数为4%～74.2%，因此点燃前必须验纯（如图所示操作）。若发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯（此时点燃较危险）；声音很小则表明氢气较纯。
物理性质：氢气是一种无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小（最轻的气体）。
化学性质：纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量热，生成水。
氢气+氧气点燃 水
H2 O2 H2O
氢气是理想的能源（原因燃烧产物是水，不污染环境）。
二、水的电解
水的电解实验分析 简记：正氧负氢，氢二氧一或者（负氢多二）
2.微观理解水的电解
化学反应前后原子种类不变，故反应前后元素种类不变
1．（2023·广东深圳·统考中考真题）下列说法正确的是（ ）
A．a和b质量比为2：1B．H2具有助燃性
C．水是由氢元素和氧元素组成的D．水的电解是物理变化
【答案】C
【解析】A、电解水实验中，根据正氧负氢，氧一氢二，a管与电源的负极相连，产生的是氢气，b管与电源的正极相连，产生的是氧气，a（氢气）和b（氧气）体积比为2：1，水通电分解生成氢气和氧气，该反应方程式为：，a（氢气）和b（氧气）质量比为4：32=1：8，故A说法错误；B、氢气具有可燃性，氧气具有助燃性，故B说法错误；C、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，根据反应前后元素种类不变，则水是由氢元素和氧元素组成的，故C说法正确；D、水通电分解生成氢气和氧气，有新物质生成，属于化学变化，故D说法错误；故选C。
2．（2023·湖南益阳·统考中考真题）如图是通电一段时间后电解水的装置示意图。下列说法错误的是（ ）
A．产生的气体a能使带火星的木条复燃
B．产生气体b的一端电极与电源正极相连
C．水中加入少量Na2SO4可以增强其导电性
D．该实验证明水是由氢、氧两种元素组成的
【答案】A
【解析】A、电解水“正氧负氢、氢二氧一”、产生的气体a较多，为氢气，具有可燃性，没有助燃性，不能使带火星的木条复燃，错误；B、电解水“正氧负氢、氢二氧一”，产生气体b为氧气，与电源正极相连，正确；C、硫酸钠由硫酸根离子和钠离子组成，水中加入少量Na2SO4可以增强其导电性，正确；D、电解水生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，该实验证明水是由氢、氧两种元素组成的，正确。故选A。
3．（2023·广东广州·统考中考真题）用电解水实验探究水的元素组成，下列说法不正确的是（ ）
A．a管和b管中气体体积比约为2：1
B．b管中的气体能使燃着的木条烧得更旺
C．该探究说明水中含有氢分子和氧分子
D．该探究的依据是化学变化前后元素种类不变
【答案】C
【解析】A、电解水实验正极产生氧气，负极产生氢气。产生氧气和氢气的体积比为1:2。a与负极相连，b与正极相连，所以a管和b管中气体体积比约为2：1，正确；B、b管收集到的是氧气，具有助燃性，能使燃着的木条烧得更旺，正确；C、化学反应前后元素的种类不变，水通电分解生成氢气和氧气说明水由氢元素和氧元素组成，水不含有氢分子和氧分子，错误；D、该探究的依据是化学变化前后元素种类不变，从而从水分解的产物是氢气和氧气得出水由氢元素和氧元素组成，正确；故选C。
4．（2023·陕西西安·校考模拟预测）如图是电解水的实验装置。下列有关说法不正确的是（ ）
A．检验乙试管中产生的气体最好用带火星的木条
B．正负极收集到的气体体积比小于1:2，可能是因为气体溶解度不同
C．该实验目的是验证水由氢元素和氧元素组成
D．硫酸在电解水实验中作催化剂、起催化作用
【答案】D
【解析】A、由电解水的实验装置可知，试管乙所收集到的气体较少是氧气，由于氧气具有支持燃烧的性质，该气体的检验方法是用带火星的木条检验，若能使带火星的木条复燃，则为氧气，说法正确；B、氧气在水中的溶解度比氢气稍大，所以正负极收集到的气体体积比小于1:2，说法正确；C、该实验目的是验证水由氢元素和氧元素组成，说法正确；D、硫酸在电解水实验中是为了增强水的导电性，说法错误。故选D。
5．（2023·北京·统考中考真题）用下图电解水实验研究水的组成。
(1)经检验a管中产生，由此得出关于水的组成的推论是 。
(2)用带火星木条检验b管中气体为的现象是 。
【答案】(1)水中含氢元素；(2)带火星的木条复燃
【解析】（1）经检验a管中产生H2，电解水生成了氢气，氢气由氢元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，说明水中含氢元素；（2）氧气具有助燃性，故用带火星木条检验b管中气体为 O2 的现象是：带火星的木条复燃。
6．（2023·辽宁沈阳·统考三模）水是生命之源，让我们来认识水。
根据图示回答问题。
(1)实验1中反应的化学方程式为 ；可用 检验玻璃管a中的气体。
(2)实验3中观察到的现象是： ，放出大量的热。
(3)能得出“水是由氢元素和氧元素组成”的实验是上图中的 （填序号）。
(4)实验4中小卵石，石英砂的作用是 。
(5)从微观角度分析：实验1和实验2的本质区别是 。
(6)宏观和微观之间建立联系。
上图表示的是 反应过程的微观示意图。
【答案】(1) ；带火星的木条；(2)氢气燃烧发出淡蓝色火焰，烧杯内壁有水雾；
(3)1、3；(4)除去水中不溶性杂质；(5)分子种类是否改变；(6)3
【解析】（1）电解水生成氢气和氧气，反应的化学方程式为；电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，则玻璃管a中收集的气体为氧气，氧气能使带火星的木条复燃，（2）氢气燃烧产生淡蓝色火焰，且生成物为水，则烧杯内壁有白雾产生。（3）实验1中电解水生成氢气和氧气，实验3中氢气和氧气反应生成水，根据元素守恒，可知水是由氢、氧元素组成。（4）实验4中，石英砂能除去水中难溶性杂质。（5）实验1中有新物质生成，实验2中没有新物质生成，则从微观角度分析，两个实验的本质区别为分子种类是否改变。（6）由图可知，该反应为氢气和氧气反应生成水，故表示实验3反应过程的微观示意图。
7．（2023·广西南宁·校考模拟预测）2023年3月22日是第31届“世界水日”，其主题为“加快变革”。
(1)地下水是 (填、“混合物”或“纯净物”)。
(2)实验室制取蒸馏水时，在烧瓶中加入几粒沸石或碎瓷片的目的是 。实验结束后，可加入 比较水蒸馏前后的硬度变化。
(3)宇航员一部分生活用氧气可通过电解水制得，在水中加入氢氧化钠目的是： ；如图是电解水的实验示意图，玻璃管 (填“a”或“b”)中的气体能使带火星的木条复燃。
【答案】(1)混合物；(2)防止暴沸 ；肥皂水；(3) 增强水的导电性； b
【解析】（1）地下水中含有水及一些可溶性物质，属于混合物；（2）实验室制取蒸馏水时，在烧瓶中加入几粒沸石或碎瓷片的目的是为了防止暴沸；加入肥皂水比较水蒸馏前后的硬度变化，加入肥皂水，比较产生泡沫的多少，泡沫多、浮渣少的水为软水，泡沫少、浮渣多的为硬水；（3）在电解水实验中，为增强水的导电性，通常向水中加入氢氧化钠；在电解水实验中，得出实验结论“正氧负氢，氧一氢二”，能使带火星的木条复燃的气体是氧气，b管产生的气体少，则为氧气。
8．（2023·陕西·统考二模）有关如图实验的说法正确的是（ ）
A．点燃氢气前不用检验纯度
B．干冷烧杯内壁无明显变化
C．b管气体能使带火星木条复燃
D．两个实验均可证明水的组成
【答案】D
【解析】A、氢气具有可燃性，如果不纯点燃氢气可能发生爆炸的危险，所以点燃前必须检验纯度，不符合题意；B、氢气燃烧生成水，干冷烧杯罩住火焰，内壁有水雾产生，不符合题意；C、电解水时正极产生氧气，负极产生氢气，所以 b管气体是氢气，氢气能燃烧，氢气不能使带火星木条复燃，不符合题意；D、水通电分解生成氢气和氧气，根据质量守恒定律可知水是由氢元素和氧元素组成的；氢气在氧气中燃烧化合生成水，根据质量守恒定律也可知水是由氢元素和氧元素组成的；两个实验均可证明水的组成，符合题意。故选D。
9．（2023·四川成都·统考中考真题）电解水，反应一段时间后，用燃着的木条检验生成的气体，记录的现象如下表。相关说法错误的是（ ）
A．通电前应将玻璃管内空气排尽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
【答案】D
【解析】A、为了实验准确，通电前应将玻璃管内空气排尽，故选项正确；B、正、负极均能观察到由无色气泡产生，负极产生的是氢气，体积更多，速率更快；正极产生的是氧气，体积更少，速率更慢；故选项正确；C、电解水实验中，与正极相连的试管产生的是氧气，与负极相连的试管产生的是氢气，故选项正确；D、正负极收集的气体体积比5.15mL：10.38mL1：2，结合气体密度可计算气体的质量，但是不知道H、O原子的实际质量，不能计算出氢、氧原子个数比，故选项错误；故选：D。
10．（2022·四川甘孜·统考中考真题）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H2D．a、b两管内气体的体积比约为1:2
【答案】D
【解析】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。
11．（2022·辽宁阜新·统考中考真题）电解水实验如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a玻璃管上方产生的气体是氢气
B．产生氢气和氧气的体积比为1：2
C．可用燃着的木条检验产生的气体
D．该实验说明水是由氢气和氧气组成的
【答案】C
【解析】A、根据“正氧负氢，氢二氧一”，可知与正极连接产生的是氧气，所以a玻璃管上方产生的气体是氧气，错误；B、产生氢气和氧气的体积比应该为2：1，错误；C、产生的氧气具有助燃性，可以使燃着的木条烧得更旺；氢气具有可燃性，被燃着的木条点燃会发出淡蓝色火焰，可用燃着的木条检验产生的气体，正确；D、水是由氢、氧两种元素组成的纯净物，错误。故选C。
12．（2023·河南南阳·校考模拟预测）如图是电解水实验的改进装置，下列有关说法错误的是（ ）
A．向外拉动一支注射器活塞，松开手后，活塞能恢复原位，说明装置气密性良好
B．U形管中加入的可以是硫酸钠稀溶液
C．实验时正负两极产生气体的体积比约为1：2
D．正极产生的气体能燃烧
【答案】D
【解析】A、向外拉动一支注射器活塞，松开手后，活塞能恢复原位，说明活塞向外拉动后，装置内的气压小于外界气压，没有气体进入装置内，因此能够说明装置气密性好，故A选项正确。B、电解水时，加入适量的稀硫酸、硫酸钠溶液、氢氧化钠溶液等，能增强水的导电性，故B选项正确。C、电解水正极负极气体体积比为1：2，质量比为8：1，故C选项正确。D、电解水时，正极产生的是氧气，氧气没有可燃性，不能燃烧，故D选项错误。故选D。
13．（2023·陕西渭南·统考一模）下列实验均与水有关，其相应描述正确的是（ ）
A．属于化学变化B．净化后可得纯水
C．证明水的组成D．氢气验纯
【答案】C
【解析】A、水蒸发变成水蒸气，只是水的状态发生了改变，无新物质生成，属于物理变化，不符合题意；
B、净化后的水中还含有可溶性杂质，属于混合物，不是纯水，不符合题意；C、电解水生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成、氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，可得水是由氢元素和氧元素组成，符合题意；D、该实验是氢气在空气中燃烧，在火焰上方罩一个干冷烧杯，有水雾出现，说明氢气燃烧生成了水，不符合题意。故选C。
14．（2023·北京海淀·首都师范大学附属中学校考三模）下列与水有关实验说法正确的是（ ）
A．实验1中试管a中生成的气体具有助燃性
B．实验1可以证明水由氢元素和氧元素组成
C．实验2中水分子的体积和间隔均发生变化
D．实验1和2的本质区别是原子种类是否改变
【答案】B
【解析】A、电解水中，正极产生氧气，负极产生氢气，试管a与电源负极相连，则收集的气体为氢气，氢气不具有助燃性，该选项说法不正确；B、实验1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，根据元素守恒，水是由氢、氧元素组成，该选项说法正确；C、实验2中，水变化全过程中分子的种类、体积不变，分子间间隔和水的状态发生了改变，该选项说法不正确；D、实验1电解水生成氢气和氧气，分子种类发生改变，验2中，水变化全过程中分子的种类、体积不变，所以实验1和2的本质区别是分子种类是否改变，该选项说法不正确。故选B。
15．（2023·海南海口·海南中学校考模拟预测）宇航员一部分生活用氧可通过电解水制得。如图是电解水的实验示意图：
(1)玻璃管 （填“a”或“b”）中的气体能使带火星的木条复燃。该实验说明水是由 组成的。
(2)实验时发现a、b试管内气体体积比略大于2：1，下列对产生此现象的原因猜测合理的是______（填字母）。
A．部分氧气溶于水
B．部分氧气与电极材料发生反应
C．部分氧气与氢气反应重新生成了水
【答案】(1) b；氢元素和氧元素；(2)AB
【解析】（1）电解水时，与电源正极相连的玻璃管内产生的气体体积少，是氧气，与电源负极相连的玻璃管内的气体体积多，是氢气，所以玻璃管b中产生的气体是氧气，能支持燃烧，能使带火星的木条复燃。电解水生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的。（2）A、部分氧气溶于水，导致氧气体积减小，氢气和氧气的体积比略大于2：1，说法正确；B、氧气与电极材料发生反应，氧气体积减小，氢气和氧气的体积比略大于2：1，说法正确；C、氧气与氢气反应重新生成了水对生成氧气与氢气的体积比没有影响，说法错误。故选AB。
16．（2023·福建龙岩·校考一模）兴趣小组进行电解水实验,并探究电解水过程中发现的“异常”现象。
实验一:电解水实验
用如图所示装置,进行电解水实验。水中添加NaOH，以增强水的导电性。
（1）开始反应前a、b两管内都充满溶液,接通电源，一段时间后,两管产生的气体如右图所示,则a管下方导线应接电源的 极（选填“正"或“负"）。用 验证b,管中的气体。
（2）说明水是一种化合物的实验事实: 。
（3）电解后NaOH溶液的浓度 （选填"变大"“变小"或“不变"）。
实验二:探究电解水实验中的“异常”现象
兴趣小组使用石墨电极进行电解水实验，添加Ca（OH）2增强水的导电性.添加Ca（OH）2后形成饱和溶液。连接电源.除两极有气泡产生外,正极附近还出现明显的白色浑浊。兴趣小组的的同学们对这一-“异常”现象中白色不溶物的成分和形成原因进行探究。
查阅资料:电解过程中.溶液的温度会升高。
（4）兴趣小组同学首先排除溶于水中的CO2,导致白色浑浊,原因是 。
（5）兴趣小组同学提出不同猜想,并设计相关实验进行验证。
①同学甲:取与上:述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液于烧杯中,加热至电解时上升的温度，观察到溶液中没有明显的浑浊现象。该实验目的是 。
②同学乙:认为可能是水的减少导致白色浑浊。设计验证该猜想的实验操作方案: 。
③同学丙:认为可能是采用石墨电极电解导致白色浑浊。该同学用铂电极替代石墨电极重复上述实验,一段时间后溶液没有出现浑浊。根据这一现象,推测该白色不溶物可能是CaCO3。为进一步验证不溶物的成分:
i.可用 操作分离出不溶物；
ii.设计方案并实验: （填操作现象）,证明白色不溶物中含有碳酸根;
Ⅲ根据同学丙的实验,推测电解过程出现浑浊的主要原因: 。
【答案】 负 ；带火星的木条；生成氢气和氧气 ；变大；若为水中溶解的CO2导致浑浊，一开始就会出现浑浊，而不是电解后出现浑浊 ；探究温度升高能否导致白色浑浊；取与上述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液，蒸发出与上述实验相同量的水，再冷却到室温，观察溶液中是否有明显浑浊出现；过滤 ；取不溶物加盐酸，不溶物溶解并产生气体，把气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊 ； 石墨电极含碳元素，电解过程中石墨电极与正极生成的O2反应生成CO2，反应生成的CO2和石灰水反应生成CaCO3沉淀
【解析】（1）水通电分解时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1。a管中产生的气体较多是氢气，说明与电源的负极相连，b管产生的是氧气，是用带火星的木条检验；（2）电解水时生成了氢气和氧气，说明水中含有氢元素和氧元素，从而说明水是化合物；（3）电解后水的质量减小，溶质不变，溶质质量分数变大；（4）兴趣小组同学首先排除溶于水中的CO2,导致白色浑浊，原因是若为水中溶解的CO2导致浑浊，一开始就会出现浑浊，而不是电解后出现浑浊；（5）①氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小。同学甲：取与上述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液于烧杯中，加热至电解时上升的温度，观察到溶液中没有明显的浑浊现象。该实验目的是探究温度升高能否导致白色浑浊；②同学乙：认为可能是水的减少导致白色浑浊。设计验证该猜想的实验操作方案是取与上述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液，蒸发出与上述实验相同量的水，再冷却到室温，观察溶液中是否有明显浑浊出现；③i过滤能将固体与液体分离，可用过滤操作分离出不溶物；ii碳酸根离子检验方法是取样加入适量稀盐酸，若有气体产生将气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浊，则样品中含有碳酸根离子。设计方案并实验：取不溶物加盐酸，不溶物溶解并产生气体，把气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，证明白色不溶物中含有碳酸根；Ⅲ根据同学丙的实验，推测电解过程出现浑浊的主要原因是石墨电极含碳元素，电解过程中石墨电极与正极生成的O2反应生成CO2，反应生成的CO2和石灰水反应生成CaCO3沉淀。
17．实验课上，勇往直前实验小组的同学们正在进行水通直流电的探究，请你参与。
（1）【提出问题】水在直流电下的变化如何？
【进行实验】同学们按照教材中的装置进行了实验：
【收集证据】同学们观察到电极附近有______产生，若一段时间后a中收集到10mL气体，则此时b中应该大约收集到了______mL气体。切断电源，打开b管顶端的活塞，在管口放置一根燃着的木条，会观察到______。
【得出结论】由实验可知，水通直流后发生分解生成氢气和氧气，请用分子的观点来解释该变化______。
【拓展延伸】同学们又查阅到了如下资料：
a．氢氧化钠是一种强碱，具有腐蚀性。
b．旧版教材中，电解水的实验装置如图2所示。
c．给含有氯化钠的水通电，会发生如下反应：氯化钠+水氢氧化钠+氢气+氯气。
（2）【拓展运用】同学们查阅资料知道了水分解的方法Ⅱ：光解水法。我国科学家已研制出在新型高效光催化剂作用下，利用太阳能分解水制氢气。水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观过程用示意图表示如下：（“”表示氢原子，“ ”表示氧原子，“”表示催化剂）
则水分解微观过程的正确顺序是______（填序号）。上述过程中，不能再分的粒子是______，保持水的化学性质的最小粒子是______。
同学们不但探究了水的组成，得出正确结论，还对“科学探究与创新意识”的素养有了更深刻的认识和体会！
【答案】气泡 ； 20 ；无色气体燃烧，产生淡蓝色火焰，放热 ；通入直流电后，水分子破裂分成氢原子和氧原子，氢原子和氧原子又重新组合成氢分子和氧分子，大量氢分子和氧分子又聚集成氢气和氧气； ①④②⑤③ ；氢原子、氧原子（H、O）；水分子（H2O）
【解析】（1）收集证据：在电解水实验中，可观察到电极表面有无色气泡产生；若一段时间后a中收集到10mL气体，由图中可知，a收集的气体体积要比b收集的少，则a连接电源正极，b连接电源负极，根据电解水的规律，正极产生的气体与负极产生的气体体积比约为1：2，故此时b中应该大约收集到了20mL气体。根据气体体积分析，b收集的气体是氢气，因此，切断电源，打开b管顶端的活塞，在管口放置一根燃着的木条，会观察到气体被点燃产生淡蓝色火焰，放出热量。得出结论：由实验可知，水通直流后发生分解生成氢气和氧气，原因是通入直流电后，水分子破裂分成氢原子和氧原子，氢原子和氧原子又重新组合成氢分子和氧分子，大量氢分子和氧分子又聚集成氢气和氧气。（2）拓展运用：根据水分解的微观过程用示意图可推知，水分解的微观过程是：水分子先是做无规则运动，选①，然后接触催化剂表面的水分子，就会被分解，选④，在催化剂表面水分子被分解出氢原子和氧原子，选②，氢原子重新组合成氢分子，氧原子重新组合成氧分子，选⑤，最后氢分子和氧分子从催化剂表面脱离出来，选③，则水分解微观过程的正确顺序是①④②⑤③。在水分解过程中，水分子分为氢原子和氧原子，氢原子和氧原子分别重新组合成氢分子和氧分子，而氢原子和氧原子不能再分，故不能再分的粒子是氢原子、氧原子；在化学变化中，分子可分而原子不能再分，故保持水的化学性质的最小粒子是水分子。
实验装置
实验步骤
实验现象
现象分析
1.接通电源
两电极端均产生气泡，一段时间后，
负极端气体体积约为正极端气体体积2倍
相同条件下，负极产生气体较快较多
2.用燃着的木条
分别检验两极气体
正极端气体让小木条燃烧更旺，
负极端气体能燃烧，产生淡蓝色火焰
正极端气体具有助燃性
负极端气体具有可燃性
实验结论
反应表达式
注意事项
水通电生成氢气和氧气，说明水由氢元素和氧元素组成
文字表达式：
符号表达式：
电源选择直流电；水中加入硫酸钠或氢氧化钠的目的：增强水的导电性
反思交流
气体聚集在玻璃管上端，说明气体具有什么性质？
气体密度小于水，且溶解性不大
实验时正负极端产生的气体体积比小于1:2的原因？
氧气不易溶于水，氢气难溶于水；且氧气可能和金属电极发生反应。
3.本实验得到的气体体积比和质量比图像
氢气氧气的体积比约为2 : 1；质量比约为1 : 8
两电极
正极端的玻璃管
负极端的玻璃管
现象
有气泡
体积为，木条燃得更旺
体积为，气体燃烧
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