2024年初中化学同步（人教版）第4单元 课题3 水的组成（教师版）

第4单元课题3水的组成001目标任务课程标准学习目标1.探究水的组成及变化。2.初步学习利用物质的性质和化学反应探究物质组成的基本思路与方法。3.认识水的组成，知道水是一种重要的溶剂。4.认识依据物质的组成和性质可以对物质进行分类，知道物质可以分为纯净物和混合物、单质和化合物等；1．通过电解水实验认识水的组成。2．进一步理解化学变化的实质—化学反应前后元素种类不变；3．从物质的元素组成上识别氧化物，区分单质和化合物。4.知道氢气的可燃性以及验纯的重要性和方法；5.结合化学史料，从科学家认识水的组成的过程中体会科学家研究物质组成的思路和方法。002预习导学自主梳理一、氢气的性质1.物理性质：氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气小，是最轻的气体。2.氢气的燃烧文字、符号表达式：(1)纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰；(2)混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸。3.氢气的验纯(1)点燃氢气前一定要检验纯度。(2)验纯方法：用拇指堵住集满氢气的试管口，口朝下，靠近火焰，移开拇指。若发出尖锐爆鸣声，表明氢气不纯；若声音很小，表明氢气较纯。二、水的电解实验1．仪器：水电解器(如右图)2．反应条件：通直流(填“交流”或“直流”)电。在水中加入少量硫酸钠或氢氧化钠溶液的目的是增强导电性。3．实验现象及分析：(1)两电极上都产生气泡，速率快的是负极，一段时间后，正极与负极生成气体的体积比约为1∶2。(2)正极产生的气体使燃着的木条燃烧更旺。(正极产生的是氧气)(3)负极产生的气体能燃烧，火焰呈淡蓝色。(负极产生的是氢气)4．反应表达式：文字表达式：水氢气+氧气；符号表达式：H2OH2+O2。5．元素种类分析：生成物中有氢、氧元素，反应前后元素的种类不会(填“会”或“不会”)变化。6．实验结论：(1)水由氢元素和氧元素组成。(2)水在通电的条件下，发生了分解反应，生成了氢气和氧气，且体积比约为2∶1。三、单质、化合物和氧化物1．概念：(1)单质：由同种元素组成的纯净物。(2)化合物：由不同种元素组成的纯净物。(3)氧化物：由两种元素组成的化合物，其中一种是氧元素。【讨论】(1)单质中一定(填“一定”或“不一定”，下同)只有一种元素，但只由一种元素组成的物质不一定是单质。(如氧气和臭氧组成的物质是混合物)(2)化合物中一定含不同种元素，但由不同种元素组成的物质不一定是化合物。(如氧气和氮气组成的物质是混合物)(3)氧化物一定含有氧元素，但含氧化合物不一定是氧化物。(如高锰酸钾KMnO4不是氧化物)2．物质的简单分类：混合物氧化物物质化合物纯净物其他单质(1)纯净物、混合物是根据组成物质种类多少来分的；(纯净物都可以用化学式表示，而混合物没有化学式)；而单质、化合物是根据组成元素种类多少来分的。(2)它们之间的关系可以用下图表示，在横线上写出其中A、B、C分别对应的物质类别。A单质B化合物C氧化物预习检测1.下列关于氢气的说法错误的是()A．在标准状况下，氢气的密度比空气小 B．氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰C．氢气难溶于水 D．点燃氢气时一定会发生爆炸【答案】D【详解】A、在标准状况下，氢气的密度比空气小，该选项说法正确；B、氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，该选项说法正确；C、氢气难溶于水，该选项说法正确；D、氢气中混有一定空气时，若达到了氢气的爆炸极限，则点燃会发生爆炸，该选项说法错误。故选：D。2.下列用途，利用氢气物理性质的是()A．还原金属氧化物 B．制取盐酸C．充填探空气球 D．高能燃料【答案】C【详解】A、氢气还原金属氧化物是氢气和金属氧化物反应生成金属单质的过程，有其他物质生成，属于化学变化，故此用途利用的是氢气的化学性质，A错误；B、氢气和氯气反应生成氯化氢，把氯化氢溶于水得到盐酸，故此用途利用的是氢气的化学性质，B错误；C、氢气是最轻的气体，其密度比空气小，氢气冲入气球中，气球就可以升向空中，成为探空气球，故此用途利用了氢气的物理性质，C正确；D、氢气和氧气反应放出大量热，氢气可以作为高能燃料，故此用途利用了氢气的化学性质，D错误。故选：C。3.氢气难溶于水，氢气密度为0.089g/L，空气密度为1.29g/L，且与氧气在常温下不反应，收集此气体可使用的方法是()A．只可用排水法B．只可用向下排空气法C．既可用排水法，又可用向下排空气法D．既可用排水法，又可用向上排空气法【答案】C【详解】氢气难溶于水，可用排水法收集，氢气密度为0.089g/L，空气密度为1.29g/L，氢气密度比空气小，且与氧气在常温下不反应，可用向下排空气法收集。故选：C。4.有关电解水实验的说法错误的是()A．一段时间后产生氢气和氧气的体积比约为2:1 B．该实验证明水由H2和O2组成C．正极产生的气体能使燃着的木条燃烧更旺 D．水中可加入少量硫酸钠以增强导电性【答案】B【详解】A、电解水实验中“正氧负氢，氢二氧一”，与电源负极相连的试管收集到的气体较多，是氢气，与电源正极相连的试管收集到的气体较少，是氧气，一段时间后产生氢气和氧气的体积比约为2:1，故选项说法正确；B、水通电分解生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，可得出水是由氢元素和氧元素组成，故选项说法不正确；C、由A分析可知，正极产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺，故选项说法正确；D、水的导电性很弱，水中可加入少量硫酸钠以增强导电性，故选项说法正确。故选：B。5.下列有关电解水实验的说法正确的是()

A．实验证明水是由氢分子和氧分子构成的 B．甲、乙两管产生的气体的体积比约为2∶1C．乙管产生的气体能燃烧，火焰为淡蓝色 D．水电解过程中，水分子没有发生变化【答案】B【详解】A、实验证明水由氢元素和氧元素组成的，错误；B、甲、乙两管产生的气体分别是氢气、氧气，体积比约为2∶1，正确；C、乙管产生的气体是氧气，不能燃烧，错误；D、水电解过程中，水分子分解成氢原子和氧原子，氢原子结合生成氢分子，氧原子结合生成氧分子，水分子发生了变化，错误；故选：B。6.下列关于“电解水”和“氢气在空气中燃烧”实验的说法中，正确的是()

A．点燃氢气前不用检验纯度 B．b管气体能使带火星木条复燃C．干冷烧杯内壁无明显变化 D．两个实验均可证明水的组成【答案】D【详解】A、点燃可燃性气体之前需要检验纯度，故点燃氢气前要检验纯度，故A错误；B、电解水时“正氧负氢、氢二氧一”，b管连接电源负极，产生的是氢气，具有可燃性，不是助燃性，不能使带火星木条复燃，故B错误；C、氢气燃烧生成水，故干冷烧杯内壁有水雾生成，故C错误；D、电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气点燃生成水，均可证明水的组成，故D正确。故选：D。7.如图是电解水实验，下列说法中，不正确的是()A．试管2中得到的气体能使带火星的木条复燃B．该实验生成气体主要是由于水沸腾产生的水蒸气C．该实验所发生的反应属于分解反应D．该实验说明水是由氢元素、氧元素组成的【答案】B【详解】A、试管2对应的是正极，得到的气体是氧气，能使带火星的木条复燃，说法正确；B、该实验生成气体主要是由于水分解生成了氢气和氧气，沸腾产生水蒸气是物理变化，不会产生新物质，说法错误；C、该实验所发生的反应是水通电分解生成氢气和氧气，是一变多的反应，属于分解反应，说法正确；D、化学反应前后元素的种类不变，该实验说明水是由氢元素、氧元素组成的，说法正确；故选：B。8.分类法是研究化学的方法之一.下列选项中，“O”“●”分别表示不同的原子，其中表示化合物的是()A． B．C． D．【答案】D【详解】A、图中有三个分子，其中有二个分子构成与另外一个分子的构成不同，为两种物质的分子，则所示物质为混合物，故A不符合题；B、图中有四个相同的原子，所示物质不是化合物是单质，故B不符合题意；C、图中所示的三个分子中含有两种不同的分子，是两类物质的分子，所以该物质是混合物，故C不符合题意；D、图中三个分子构成相同，为同种物质的分子，所示物质为纯净物，每个分子是由不同种原子所构成，是化合物的分子，故D符合题意。故选：D。9.分类是学习和研究化学的常用方法。下列物质属于氧化物的是()A． B． C．CaO D．【答案】C【详解】A、O3是单质。不符合题意；B、KMnO4由三种元素组成，是含氧化合物。不符合题意；C、CaO是由钙、氧两种元素组成的化合物，其一是氧元素。符合题意；D、H2SO4由三种元素组成，是含氧化合物。不符合题意。故选：C。10.(2022·内蒙古呼伦贝尔·统考中考真题)下列各图中“”和“”分别表示不同元素的原子，则其中表示单质的是()A． B．C． D．【答案】B【详解】A、图中四个分子构成相同，为同种物质的分子，所示物质为纯净物，每个分子是由不同种原子构成，属于化合物的分子，所示的物质属于化合物；B、图中四个分子构成相同，每个分子是由同种原子构成，属于单质的分子，所示的物质属于单质；C、图中所示的四个分子中含有两种不同的分子，是两类物质的分子，所以该物质属于混合物；D、图中所示的四个分子中含有两种不同的分子，是两类物质的分子，所以该物质属于混合物。故选：B。11.下列图中“”“”和“”分别表示不同元素的原子。(1)表示混合物的有___________(填字母序号，下同)；表示纯净物的有___________；(2)表示单质的有___________，可以表示化合物的有___________。【答案】BACDADC【分析】A是由一种原子直接构成的物质，属于纯净物中的单质；B是两种单质组成的混合物，一种单质是由原子构成的，一种单质是由分子构成的；C是由同种分子构成的纯净物，每个分子是由两种原子构成的，属于纯净物中的化合物；D是由同种分子构成的纯净物，每个分子是由同种原子构成的，属于纯净物中的单质；【详解】由分析得：(1)表示混合物的有B；表示纯净物的有ACD；(2)表示单质的有AD，可以表示化合物的有C。12.如图是电解水实验的简易装置图，回答下列有关问题：(1)由实验现象可以确定：试管a连接电池____极，若试管a中得到10mL气体，则试管b中得到____mL气体，写出验证试管b中气体的方法：____。(2)小丽同学将纯净的氢气点燃，观察到管口有__火焰，将冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁出现___；据此，她发现氢气的一个化学性质是____；该反应的文字表达式为____，该反应的基本类型为____。【答案】负5将带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃，证明是氧气淡蓝色水雾可燃性化合反应【详解】(1)由电解水时“正氧负氢、氢二氧一”、生成为气体的性质可知，试管a收集的气体较多是氢气，连接电池的负极，氢气和氧气的体积比为2:1，若试管a中得到10mL气体，则试管b中得到5mL气体，由于试管b中气体是氧气，具有助燃性，所以验证试管b中气体的方法：是将带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃，证明是氧气。(2)氢气燃烧，观察到管口有淡蓝色火焰，将冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁出现水雾；据此，氢气的一个化学性质是可燃性；该反应是氢气燃烧生成了水，文字表达式为：，该反应由两种物质生成一种物质，基本类型为化合反应。13.下列是两个关于水的实验，下列说法正确的是A．试管2中得到的气体能燃烧 B．实验二中水变化前后分子的种类不变C．实验一中反应前后原子的种类、个数均改变 D．1、2两玻璃管中产生的气体质量之比是2:1【答案】B【详解】A、试管2中得到的气体体积比较少，是氧气，氧气不能燃烧，故选项说法错误；B、实验二属于物理变化，水变化前后分子的种类不变，故选项说法正确；C、由质量守恒定律可知，电解水的反应前后原子的种类、个数均不改变，故选项说法错误；D、水电解的化学反应方程式为：，玻璃管1为氢气，玻璃管2为氧气，,产生的气体的质量比为2:1，故选项说法正确。故选：B。003探究提升►环节一探究水的组成问题探究1氢气燃烧实验实验操作实验现象实验结论(反应表达式)在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，过一会儿，观察烧杯壁上有什么现象发生。产生淡蓝色火焰观察烧杯壁上出现水雾讨论：1.上述实验中有无新物质生成？发生了什么变化？有新物质生成，发生了化学变化2.上述实验中是否有水滴生成？有水滴生成问题探究2水的电解实验实验操作实验现象实验结论(反应表达式)在电解器玻璃管内加满水，接通直流电源，观察并记录两个电极附近和玻璃管内发生的现象。切断上述装置中的电源，用燃着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，观察并记录发生的现象。两个电极上有气泡产生，负极和正极产生气体的体积比约为2:1。正极气体使燃着的木条更旺，证明是氧气；负极气体燃烧发出淡蓝色火焰，证明是氢气。(正氧负氢、氢二氧一)问题探究3水的组成根据精确的实验测定：1.每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的。因此水可表示为H2O2.当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。要点归纳探究水的组成实验：1.氢气的燃烧2.电解水实验3.氢气还原氧化铜的实验也可以证明水的组成结论：水是由氢元素和氧元素组成的。纯净物分类：1.单质是由同种元素组成的纯净物。2.化合物是由不同种元素组成的纯净物。3.由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的叫做氧化物。典例精讲【例1】(2023年海南省琼海市二模)实验小组为验证水的组成元素，进行如下实验。实验1实验2实验证明无色液滴为水实验证明a，b中气体分别为、下列说法正确的是A.实验2中a和b的气体质量比为2：1B.实验2中a气体能使带火星的木条复燃C.实验1、实验2都不能验证水的组成D.实验利用了化学反应前后元素种类不变推测物质的组成【答案】D【详解】A、实验2电解水实验中，水通电分解生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为2H20通电2H2↑+02↑，电解水过程中，正氧负氢，氧一氢二，b管与电源正极连接，b中产生的气体为氧气，a管与电源的负极相连，a中产生的是氢气，故实验2中a和b的气体体积比为2:1，实验2中a和b的气体质量比为4:32=1:8，故A说法错误B、实验2电解水实验中，根据正氧负氢，氧一氢二，b管与电源正极连接，b中产生的气体为氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，a管与电源的负极相连，a中产生的是氢气，氢气具有可燃性，故B说法错误;C、实验1是气气燃烧生成水，反应物中有氢、氧元素，根据反应前后元素种类不变，则可说明水是由氢、氧元素组成的，能验证水的组成，电解水生成氢气和氧气，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，则可说明水是由氢元素和氧元素组成的，能验证水的组成，故C说法错误;D、由C分析可知，氢气燃烧和电解水的实验，都是利用了化学反应前后元素种类不变推测物质的组成，故D说法正确D【例2】(2022秋·广东茂名·九年级统考期中)兴趣小组通过研究水的电解了解水的组成，回答下列问题：

(1)请写出电解水的文字表达式___________。(2)此过程中没有发生改变的微粒是___________。(3)玻璃管b中产生的气体是___________(填化学式)。(4)此实验得出的结论是：水是由___________组成的。【答案】(1)水氢气+氧气(2)氢原子和氧原子(3)O2(4)氢元素和氧元素【详解】(1)水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，故反应的文字表达式写为：水氢气+氧气。(2)水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，从微观上，该反应是水分子被破坏成氢原子和氧原子，然后氢原子两两自相组合形成氢分子，同时氧原子两两自相组合构成氧分子，所以此过程中没有发生改变的微粒是氢原子和氧原子，故填氢原子和氧原子。(3)由图可知，玻璃管b连接电源的正极，其中生成的体积较小的气体为氧气，氧气由氧分子构成，1个氧分子由2个氧原子构成，故氧气的化学式写为O2。(4)水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，化学反应中元素的种类不变，则由该实验可知，水是由氢元素和氧元素组成的，故填氢元素和氧元素。【例3】(提出问题)水的化学式是H2O，它能不能是HO、HO2或其他呢？(探究课题)水化学式的推导过程。我的假设：水的化学式是H2O或HO或HO2。(探究准备)精密电解水设备。(探究过程)①用精密的电解水设备电解水，同时测定两试管中逸出气体的体积，记录在下表中：时间/min12345678连电源负极的管(A)中气体/ml612202939495969连电源正极的管(B)中气体/ml2471116212631②分析上表中数据可知：电解水时，与电源负极相连的试管中收集到的氢气的体积较多，与电源正极相连的试管中收集到的氧气的体积较少，从第4min开始生成的氢气和氧气的体积比为________。③查阅资料可知：在标准状况下，氢气的密度是0.089g/L，氧气的密度是1.429g/L。由此可计算出生成的氢气和氧气的质量比约为_____________(填最简整数比)。④利用化合物各元素质量比的算法，设水的化学式为HxOy，根据各元素的质量比=各元素相对原子质量*相应原子个数乘积之比，得出x:y=__________。(探究结论)水的化学式是_______________。(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丙所示。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(条件为通电)。请你分析思考：和图丙所示的装置相比，现行教材(图丁)的优点是_________________。进行实验时，____________(填“能”或“不能”)将氢氧化钠换为氯化钠。(总结交流)化学是以实验为基础的科学，通过上述实验的分析对比，请写出在改进实验时需考虑的因素：___________________________(写一点即可)。同学们不但成功探究了水的组成，得出了正确的结论，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，期待在今后的学习中解决更多问题！【答案】2:11:82:1H2O玻璃管上有刻度，使结论更准确(其余合理答案也可)不能改进实验要更易于操作或改进实验要具备更高的准确性【详解】②分析实验数据可知，从第4min开始生成的氢气和氧气的体积比约为2：1；③设生成氢气的体积为2L，则生成氧气的体积为1L，则生成的氢气和氧气的质量比为2L×0.089g/L：1L×1.429g/L=1：8；④根据各元素的质量比=各元素相对原子质量×相应原子个数乘积之比，设水的化学式为HxOy，假设生成氢气的质量为1g，则氧气的质量为8g，所以；探究结论：综合以上分析可知，水中氢原子与氧原子的个数比为2：1，则水的化学式为H2O；拓展延伸：对比分析图丙和图丁可知，图丁的优点是玻璃管上有刻度，读取气体体积更方便准确，使结论更准确，因为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(条件为通电)，则进行实验时，不能将氢氧化钠换为氯化钠，否则会产生氯气；总结交流：综合对比分析改进实验和教材实验，改进实验的目的，应更有利于准确测定水的组成，所以改进实验时需要更易于操作或改进实验要具备更高的准确性►环节二水的组成探究史问题探究2【资料】人类对水的组成的认识经历了很长的一段时间。古人认为，水是一种元素。1766年英国化学家卡文迪许把锌粒加到稀硫酸中，发现了“易燃空气”。同一时期，普利斯特里发现这种气体可以在玻璃容器内燃烧产生水珠。1781年卡文迪许用纯氧代替空气，发现“易燃空气”可以在纯氧中燃烧，并且生成物只有水。可惜两位科学家受当时“燃素说”的影响，没能认识到水不是一种元素。1782年，拉瓦锡重复了他们的实验后，又将水蒸气通过高温金属铁管，获得“易燃空气”和一种黑色固体，由此他认为水不是一种元素，而是“易燃空气”和氧的化合物。1787年，拉瓦锡将“易燃空气”命名为氢气，正式提出了氢这种元素。1880年英国科学家尼克尔森用伏打电池进行了水的电解实验，进一步证明了拉瓦锡的结论。阅读化学史，回答下列问题。(1)“易燃空气”属于__________(填“单质”或“化合物”)。(2)1782年拉瓦锡实验获得的黑色固体是Fe3O4，请写出该反应的化学方程式：___________。(3)1800年尼克尔森的电解水实验中，需加入氢氧化钠，目的是：___________。(4)1800年尼克尔森的实验，得到了“易燃空气”和氧气，推测“易燃空气”和氧气的的体积比为__________。【答案】(1)单质(2)(3)增强导电性(4)2：1【解析】(1)根据元素守恒可知，“易燃空气”是指氢气，氢气中只含有一种元素，属于单质。(2)水能与铁在高温条件下生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为。(3)电解水时，加入氢氧化钠，能增强水的导电性。(4)电解水生成氢气和氧气的体积比为2：1。要点归纳水的组成研究时间轴典例精讲【例4】(2023年安徽省黄山市休宁县“C20”教育联盟第二次学业水平检测)水是生命之源，人的生命活动离不开水，某兴趣小组以“生命之源——水”为主题开展项目式学习。【任务一】学习水组成的发现史(1)1783年，英国科学家卡文迪什实验发现氢气和氧气点燃后生成水，该反应的化学方程式为______；1800年，英国科学家尼克尔森和卡里斯特尔在常温下利用“伏打电池”给水通电进行电解水实验，制得氢气和氧气，分析得出水不是一种元素，而是氢元素和氧元素组成的______(填“混合物”或“化合物”)。【任务二】模拟实验探究兴趣小组同学利用如图所示的装置进行电解水实验。(2)实验前，小明准备在水中添加氢氧化钠溶液增强导电性，若要检测氢氧化钠溶液是否变质，可取少量待测液滴加足量稀盐酸，若观察到______，则说明氢氧化钠溶液已经变质；若用硫酸钠增强导电性，实验结束后，硫酸钠的质量______(填“增多”“不变”或“减少”)。(3)电解水实验过程中，观察到的现象有______。(4)微观过程分析：电解水的微观过程模拟示意图如下，请补充完整。(5)反思交流：学习小组记录了四组两管收集的气体体积，实验数据记录如下表。氢气体积(mL)氧气体积(mL)甲52.3乙104.8丙157.3丁209.8同学们发现，每组收集到的氢气与氧气的体积比不同，随着气体量的增加，氧气体积始终比氢气体积的一半少0.2mL，产生此现象的可能原因是______。【答案】(1)①.②.化合物(2)①.有气泡产生②.不变(3)电极有气泡产生，a管产生的气体和b管产生的气体体积比为：2：1(4)(5)氧气溶解度大于氢气【解析】(1)氢气和氧气点燃后生成水，该反应的化学方程式为：；水通电生成氢气和氧气，依据反应前后元素的种类不变，得到水是由氢元素和氧元素组成的，水是一种物质，故水属于化合物；(2)氢氧化钠溶液变质是与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳，可取少量待测液滴加足量稀盐酸，若观察到有气泡产生，则说明氢氧化钠溶液已经变质；若用硫酸钠增强导电性，硫酸钠不参加反应，实验结束后，硫酸钠的质量不变；(3)电解水实验过程中，观察到的现象有电极有气泡产生，a管产生的气体和b管产生的气体体积比为：2：1；(4)水分子先分解成氢原子和氧原子，1个氢原子结合成1个氢分子，2个氧原子结合成1个氧分子，;(5)电解水生成的氢气和氧气的体积为2：1，但实际的氧气体积始终比氢气体积的一半少0.2mL，产生此现象的可能原因是氧气的溶解度大于氢气，氧气溶解的更多。【例5】(2023年江苏省苏州市中考二模)人们对于物质组成与构成的认识经历了曲折的过程。自古以来，人们认为水是组成世间万物的一种元素，不可再分。(1)18世纪中叶，英国化学家普利斯特里用锌加入稀硫酸中制得“可燃空气”，将少量“可燃空气”与空气通入铁质容器混合点燃，能产生剧烈的爆鸣，并产生水雾。该“可燃空气”应该是_________(填化学式)。(2)1781年，英国化学家卡文迪许加热汞锻灰(HgO)后得到了一种液态金属单质和一种气体——“脱燃素空气”，蜡烛在这种气体中燃烧更明亮。请写出卡文迪许制得“脱燃素空气”的反应方程式____________。(3)卡文迪许认为普利斯特斯的实验并不能证明水的组成，于是用“脱燃素空气”代替空气重做了实验，目的是_________。(4)1783年，法国化学家拉瓦锡将水加热成蒸气通过高温的铁管，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，经研究证明铁转化为四氧化三铁，装置如题24图-1所示。其反应原理为_________(写化学方程式)。至此，水不是单一元素物质，而是由氢、氧两种元素组成的观点得到了化学界公认。(5)180年，英国化学家尼科尔森通过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。某同学在实验室模拟了尼科尔森用电分解水的实验(题24图—2)，得到不同电极的电解结果如下表所示。表：不同电极在相同条件下的的电解结果(以气柱高度表示电解产生的气体体积)电极时间H2体积O2体积V(H2)：V(O2)多孔碳棒4’28”66252.6:1镀镍回形针2’22”66312.1:1铜丝2’15”66332:1已知：多孔碳棒使用一段时间后会因质量减少而需更换。结合图表信息回答，用多孔碳棒作电极时，氢气和氧气的体积比总是大于2:1的原因可能有哪些：____________。(6)在整个发现过程中，科学家利用了“分合”思想证明了水的组成。下面实验中属于“分”思想的是____________(填字母)。a.氢气燃烧实验b.铁管实验c.水通电实验【答案】(1)H2(2)(3)防止空气中的水蒸气干扰实验(4)(5)碳和氧气发生了反应(6)bc【解析】(1)锌加入稀硫酸中，两者反应生成氢气和硫酸锌，故制得“可燃空气”是氢气，化学式为H2。(2)加热汞锻灰(HgO)后得到了一种液态金属单质和一种气体——“脱燃素空气”，即氧化汞分解为汞和氧气，化学方程式为。(3)由于该实验是想证明生成的液体确实是水，而空气中存在水蒸气，所以卡文迪许用“脱燃素空气”纯氧代替空气的原因是：防止空气中的水蒸气干扰实验、或防止空气中的其它成分干扰实验、或空气中有水蒸气等合理即可。(4)由题干信息可知，该反应为水蒸气和铁在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为。(5)用碳棒做电极时，碳和氧气发生了反应，氧气质量偏少，导致氢气和氧气的体积比总是大于2:1。(6)a、氢气燃烧实验是将氢元素与氧元素结合，来证明水的组成；b、铁管实验将氢元素和氧元素分开来来证明水的组成；c、水通电实验是通过将氢元素和氧元素分开来来证明水的组成。故选bc。004课堂总结一、氢气的性质研究氢气的燃烧实验是人们认识水的组成的开始1．物理性质：氢气是一种无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气小。2．化学性质(可燃性)：实验实验操作实验现象实验结论氢气燃烧点燃氢气，用干冷的烧杯罩在火焰上方产生淡蓝色火焰，放热，罩在火焰上方的烧杯内壁有水雾产生符号表达式：H2+O2eq\o\ac(\s\up11(点燃),\s\do4(→),\s\do5())H2O【讨论】氢气燃烧生成水的实验，说明水是由氢元素和氧元素组成的。二、水的电解实验实验操作实验现象实验结论(反应表达式)两个电极上有气泡产生，负极和正极产生气体的体积比约为2:1。正极气体能使带火星的木条复燃，负极气体燃烧发出淡蓝色火焰。(正氧负氢、氢二氧一)实验结论：水由氢元素和氧元素组成。三、单质、化合物和氧化物(1)单质：由同种元素组成的纯净物。(2)化合物：由不同种元素组成的纯净物。(3)氧化物：由两种元素组成的化合物，其中一种是氧元素。物质的简单分类：混合物氧化物物质化合物纯净物其他单质005强化训练1．(2023·广东广州·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2：1B．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【详解】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。2．(2023·广东深圳·中考真题)下列说法正确的是()A．a和b质量比为2：1 B．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【详解】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。3．(2023·河南·中考真题)2023年5月30日，我国神舟十六号载人飞船成功发射，三位航天员顺利进入空间站。空间站内航天员吸入的氧气可由电解水提供，水通电分解的化学方程式为_____。运载火箭使用的燃料中有液氢，氢气作燃料的优点是_____(答出一条即可)。【答案】燃烧产物是水，无污染【详解】水通电分解产生氢气和氧气，化学方程式为；氢气作燃料的优点是氢气燃烧产物是水，无污染、热值大、来源广。4.(2023江苏苏州市吴中、吴江、相城区一模)用如图所示装置进行电解水实验(水中加入少量硫酸钠溶液以增强导电性)，反应一段时间。下列说法正确的是A.球形容器内液面下降B.液体中硫酸钠的浓度不变C.与电源正极相连的玻璃管内产生的气体质量约为负极的八倍D.与电源负极相连的玻璃管内产生的气体能使带火星的木条复燃【答案】C【解析】A、电解水时，由于两边玻璃管中有气体生成，则球形容器内液面上升，该选项说法不正确；B、电解过程中，水电解生成氢气和氧气，则溶剂减少，而溶质质量不变，则硫酸钠的浓度变大，该选项说法不正确；C、电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，且根据方程式，可知生成的氧气和氢气的质量比为(16×2)：(2×1×2)=8：1，则与电源正极相连的玻璃管内产生的气体质量约为负极的八倍，该选项说法正确；D、负极产生的为氢气，氢气不能使带火星的木条复燃，该选项说法不正确。故选C。5.(2023年江苏省泰州市中考二模)水是生活中最常见的物质之一，也是实验室常用的试剂。(1)长期饮用硬水会影响人体健康，检验自来水是否为硬水常用的物质是___。(2)某工厂用电解水的方法制取氧气，发现氧气的产量略小于理论值，且所得氧气中有淡淡的鱼腥气味(每个具有鱼腥气味的气体分子由三个原子构成)。从元素守恒角度分析，该鱼腥气味的气体是____(填化学式)。(3)硫酸钠溶于水能离解出自由移动的____、____(填符号)，因此硫酸钠溶液能导电。(4)电解水时，在水中加入少量硫酸钠可增强导电性。某兴趣小组把4.0g硫酸钠固体加入86.8g水中，充分溶解后进行电解。一段时间后停止通电，在试管A中收集到1.2g气体(装置如图)。回答下列问题：①B管中收集到的气体是____。②结合方程式计算，电解后溶液中硫酸钠质量分数____。(写出计算过程)【答案】(1)肥皂水(2)O3(3)①.Na+②.(4)①.氧气(或O2)②.5%解：设电解的水质量为xx=10.8gω(Na2SO4)=答：电解后溶液中硫酸钠的质量分数为5%。【解析】【小问1详解】硬水是含较多可溶性钙、镁化合物的水；鉴别硬水和软水可以使用肥皂水，泡沫较少浮渣较多的是硬水，泡沫较多浮渣较少的是软水，故检验自来水是否为硬水常用的物质是肥皂水；【小问2详解】化学反应前后元素种类不变，用电解水的方法制取氧气，发现氧气的产量略小于理论值，且所得氧气中有淡淡的鱼腥气味(每个具有鱼腥气味的气体分子由三个原子构成)，则从元素守恒角度分析，该鱼腥气味的气体是为氧元素形成的单质，为臭氧O3；【小问3详解】硫酸钠是由钠离子、硫酸根离子构成的，溶于水能离解出自由移动的Na+、SO42-，因此硫酸钠溶液能导电；【小问4详解】①水在通电的条件下可以分解生成氧气和氢气；正极得到氧气，负极得到氢气，B管与电源正极相连，收集到的气体为：氧气；②见答案。6．(2023·黑龙江绥化·校考模拟预测)如图是初中化学常见实验，请回答有关问题。

(1)实验一的集气瓶中预先加入了少量水，其作用是______。(2)实验二为电解水的实验，其中A是与电源的______极相连。实验刚开始时，X和Y气体的体积比>2：1，则可能原因是______(填序号)；①氧气溶解的更多②氢气溶解的更多③氧气密度大④氢气密度小⑤氧气与电极发生了反应⑥水中未加入少量硫酸钠或氢氧化钠(3)实验三是测定空气中氧气的含量。假如集气瓶容积为100mL，实验前已经装水20mL，则实验后集气瓶内的水约是______mL。【答案】(1)吸收反应生成的二氧化硫，防止污染环境(2)负①⑤/⑤①(3)36【详解】(1)由于硫燃烧生成的二氧化硫分散到空气中能污染空气。所以，加入少量的水，能吸收二氧化硫气体，防止污染空气；(2)电解水实验中，根据正氧负氢，氧一氢二，由电解水的实验装置可知，A极上的试管收集的气体X较多，是氢气，则A是与电源的负极相连；由于氧气的溶解性比氢气的大或氧气与电极发生了反应，所以，实验刚开始时，X和Y气体的体积比＞2：1，故选①⑤；(3)由于空气中氧气约占空气体积的五分之一，集气瓶容积为100mL，实验前已经装水20mL，剩余空气的体积是80mL，白磷燃烧消耗了氧气，等冷却后进入集气瓶的水约为：80mL×=16mL，则实验后集气瓶内的水约是20mL+16mL=36mL。7．(2023·福建泉州·统考模拟预测)请回答下列问题。

(1)某实验小组用图1所示装置完成电解水的实验并收集产生的气体(U型管中预先加入了少量氢氧化钠)。a管应连接电源的______极(填“正”或“负”)，用______检验d管产生的气体，该实验可以过确定水由_____组成。(2)在探究水的组成中，科学家做出巨大贡献，拉瓦锡曾让水蒸气通过一根烧红的铁质枪管，得到“易燃空气”，同时生成四氧化三铁，如图2，写出该反应的化学方程式______。(3)某种光分解水的过程如图3所示，能产生H2。转化过程中循环利用的物质有Fe3O4和___；与电解水相比，该方法的优点是_______。【答案】(1)负带火星木条氢元素和氧元素(2)(3)FeO能耗低【详解】(1)水通电可以分解出氢气和氧气，根据氢气、氧气的密度，c导管是向下排空气法，说明收集的是氢气，d导管是向上排空气法，说明收集的是氧气，因此a管应连接电源的负极；氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，因此用带火星木条检验d管产生的气体，若木条复燃，说明气体是氧气；氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，可得出水是由氢元素和氧元素组成，故填：负；带火星木条；氢元素和氧元素；(2)水蒸气通过一根烧红的铁质枪管，得到“易燃空气”，同时生成四氧化三铁，根据反应前后元素种类不变，氢气具有可燃性，故“易燃空气”是氢气，反应的化学方程式为，故填：；(3)由图可知，该反应是水和FeO反应生成氢气与Fe3O4，Fe3O4在光的作用下又转化FeO与氧气，因此该转化中循环利用的物质有Fe3O4和FeO。该流程与电解水相比，减少了电能的消耗，能耗较低，故填：FeO；能耗低。8．(2023·福建厦门·厦门一中校考二模)爱护水资源是每个公民的义务和责任。

(1)图1为居民饮用水的处理过程，其中步骤①网格净水原理类似于实验操作________。(2)图2为电解水的实验装置，理论上当电源正极产生8mL气体时，负极产生_____mL气体。(3)有些村民直接用地下水作生活用水，人们常用_______检验地下水是硬水还是软水，生活中可用________的方法降低水的硬度。(4)①用自来水清