实验06 水的组成及变化的探究-初中化学教材实验大盘点（沪教版）

第第页沪教版上册/第二章空气与水资源/第4节水的组成和净化实验06水的组成及变化的探究【实验目的】探究水的组成【实验仪器】水电解器、直流电、石墨电极【实验试剂】水【实验过程】实验装置实验现象（1）电极上均有气泡产生；(2)a、b两试管中气体体积比约为2:1。气体验证（1）a中气体点燃火焰呈蓝色（若气体量少，可能有爆鸣声），证明是氢气；（2）b中气体能使带火星的木条复燃，证明是氧气。

水在直流电的作用下，发生了分解反应，生成了氢气和氧气。

反应文字表达式：符号表达式为实验结论从上面的实验和发生的化学反应可以说明，水是由氢元素和氧元素组成的。误差分析实验中氢气与氧气的体积比往往大于2∶1。主要原因：①氧气的溶解性大于氢气；②氧气与电极反应而消耗。易错提示①做水的电解实验时，要在水中加入少量H2SO4或NaOH溶液，其目的是增强水的导电性，提高化学反应速率。②所用电源为直流电源，若用交流电会有爆炸危险。电解过程中，电能转化为化学能。【典例1】如图为验证水的组成的实验装置，下列有关说法正确的是A．正极和负极产生的气体质量比为1：2B．该变化中的最小粒子为氢分子和氧分子C．水是由一个氧元素和两个氢元素组成的D．正极产生的气体能使带火星的木条复燃【答案】D【解析】A、正极和负极产生的气体体积比约为1：2，质量比为8：1，不正确；B、原子是化学变化中的最小粒子，该化学变化中的最小粒子是氢原子和氧原子，不正确；C、电解水生成氢气和氧气，说明水由氢元素和氧元素组成，元素只讲种类，不讲个数，不正确；D、电解水正极产生的气体是氧气，氧气能使带火星的木条复燃，正确；故选：D。【典例2】如图是电解水实验，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．该实验可证明水是由氢气和氧气组成【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，说法正确；B、正、负极均能观察到有无色气泡产生，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，说法正确；C、电解水实验正极气体为氧气，负极气体为氢气，说法正确；D、电解水实验有氢气、氧气生成，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，化学变化前后元素种类不变，水是由氢、氧元素组成，说法错误；故选：D。【典例3】为探究水的组成及变化，某同学设计下图装置进行电解水实验，先在电解器玻璃管里加满水(含少量NaOH)，再接通直流电源。有关说法不正确的是A．电解时，乙玻璃管的气泡在c位置产生B．甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为2:1C．用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，产生淡蓝色火焰D．加入少量氢氧化钠是为了增强水的导电性【答案】C【解析】A、电解时，乙玻璃管的气泡在c位置产生，说法正确，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，故图中甲玻璃管产生的是氢气，乙玻璃管产生的是氧气，则甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为2:1，说法正确，不符合题意；C、由B选项分析可知，乙玻璃管产生的是氧气，氧气具有助燃性，则用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，实验现象为木条燃烧更旺，说法错误，符合题意；D、加入少量氢氧化钠是为了增强水的导电性，说法正确，不符合题意。故选：C。1.实践小组的同学们利用2B铅笔和生活中的其他物品设计了简易电解水装置（如图）。下列有关分析正确的是A．2B铅笔中的主要成分是铅 B．水中两个笔尖处气泡一样多C．水中加入硫酸钠可增强导电性 D．实验证明水中有氢分子和氧分子【答案】C【解析】A、2B铅笔中的主要成分是石墨，说法错误，不符合题意；B、电解水实验中，负极产生的氢气与正极产生的氧气的体积比约为2:1，因此水中两个笔尖处气泡不是一样多，说法错误，不符合题意；C、在水中加入硫酸钠可以增加水中自由移动离子的数量，增强导电性，说法正确，符合题意；D、电解水实验证明水中含有氢元素和氧元素，说法错误，不符合题意。故选：C。2.实验小组为验证水的组成，进行如下实验。下列说法正确的是实验1实验2进步实验证明无色液滴为水进步实验证明a、b中气体分别为H2、O2A．实验2能验证水的组成而实验1则不能B．实验2的b中气体能使带火星的木条复燃C．实验2中产生H2、O2的质量比为2：1D．实验1中反应的化学方程式为2H2+O22H2O【答案】B【解析】A、实验2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，则说明水是由氢元素和氧元素组成的，能验证水的组成，实验1氢气和氧气点燃生成水，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，则说明水是由氢元素和氧元素组成的，也能验证水的组成，故选项说法错误；B、由电解水实验结论“正氧负氢、氢二氧一”可知，实验2的b与电源正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，则b中气体能使带火星的木条复燃，故选项说法正确；C、水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为：，则实验2中产生H2、O2的体积比为2：1，质量比为4：32=1：8，故选项说法错误；D、实验1中氢气和氧气点燃生成水，化学方程式为：，故选项说法错误；故选：B。3.如图是电解水实验的装置，下列说法正确的是A．实验过程中，甲、乙玻璃管中产生气体，长颈漏斗内液面高度不变B．乙玻璃管中产生的气体能燃烧，火焰为淡蓝色C．实验时向水中加入少量氢氧化钠的目的是增强导电性D．该实验说明水由氢气和氧气组成【答案】C【解析】A、在通电的条件下，水分解为氢气和氧气，两侧玻璃管内有气体产生，压强增大，液面下降，因此实验过程中漏斗内液面升高，错误；B、电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比约为2:1，乙管中电极与电源的正极相连，产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，但不具有可燃性，错误；C、氢氧化钠在水能离解出可自由移动的钠离子和氢氧根离子，实验时在水中加入氢氧化钠的目的是增强导电性，正确；D、在通电的条件下，水分解为氢气和氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，化学变化中元素的种类不变，水电解实验证明水是由氢元素和氧元素组成，不能实验证明水是由氢气和氧气组成的，错误。故选C。4．电解水实验是初中化学研究水的组成的重要实验。如图是电解水的实验示意图，下列说法不正确的是A．该实验说明水分子可以再分B．a管和b管中气体的质量比约为8∶1C．在水中加入少量氢氧化钠以增强导电性D．该实验证明水由氢元素和氧元素组成【答案】B【解析】A、该实验中水电解生成氢气和氧气，分解过程中水分子离解成氢原子和氧原子，氢原子与氢原子结合成氢分子，大量的氢分子聚集氢气，氧原子与氧原子结合成氧分子，大量的氧分子聚集氧气，说明水分子可以再分，说法正确，不符合题意；B、水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，a管与电源负极相连，产生的是氢气，b管与电源正极相连，产生的是氧气，根据化学方程式可知，氢气与氧气的质量比=4：32=1:8，说法错误，符合题意；C、氢氧化钠在水能离解出可自由移动的离子，在水中加入少量氢氧化钠可以增强导电性，便于电解水实验的进行，说法正确，不符合题意；D、水电解生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，化学变化中元素的种类不变，该实验证明水由氢元素和氧元素组成，说法正确，不符合题意。故选B。5.如图是电解水实验的示意图：(1)由实验现象确定A试管接电池极，B试管接电池极。(2)通电一段时间后，A试管里产生的是，B试管里产生的是，若当A试管产生10mL气体时，B试管产生气体的体积为。(3)B试管里的气体可用来检验，观察到的现象是。(4)电解水的文字表达式为。(5)已知相同条件下氧气在水中的溶解性强于氢气，那么，在实验中A、B两试管中收集到气体的体积比的测定结果比理论值会（选填“偏大”或“偏小”）。【答案】(1)负正(2)氢气/H2氧气/O25mL(3)带火星的木条木条复燃(4)水氢气+氧气(5)偏大【解析】（1）电解水正极生成氧气，负极生成氢气，氢气和氧气的体积比为2：1，图中A管产生的气体较多，则A管产生的气体为氢气，故A试管接电池的负极，B管产生的气体较少，则B管产生的气体为氧气，故B试管接电池的正极；（2）电解水正极生成氧气，负极生成氢气，氢气和氧气的体积比为2：1，图中A管产生的气体较多，则A管产生的气体为氢气，B管产生的气体较少，则B管产生的气体为氧气，若当A试管产生10mL气体（氢气）时，B试管产生气体（氧气）的体积为5mL；（3）B试管里的气体是氧气，具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则可用带火星的木条来检验，观察到的现象是木条复燃；（4）水通电分解生成氢气和氧气，该反应的文字表达式为：；（5）相同条件下氧气在水中的溶解性强于氢气，A试管收集的是氢气，B试管收集的是氧气，则在实验中A、B两试管中收集到气体的体积比的测定结果比理论值会偏大。6.兴趣小组追寻科学家的足迹，对水进行探究。【宏观辨识】根据实验探究水的组成(1)水的合成：在密闭容器中将氢气和氧气的混合气体点燃，根据容器内生成的小水珠可知，水是由组成的化合物。(2)水的分解：电解水一段时间后（如图），观察到管a和管b中气体体积比为，经检验管a中的气体是（填化学式）。【证据推理】结合实验现象推算水分子中氢、氧原子个数比。(3)方法一：根据相同条件下气体的体积比等于其分子的个数比，得出电解水的产物中氢、氧原子个数比为，进而推算出结果。(4)方法二：已知电解水实验中氢气和氧气的体积比和正、负极产生气体的，可计算出水中各元素质量比，结合氢、氧原子的相对原子质量，可进一步推算出结果。【模型构建】(5)以分子构成的物质为例，图中“▲”表示的是。【答案】(1)氢元素和氧元素(2)(3)/(4)密度比/密度(5)各元素质量比【解析】（1）水（H2O）是由氢元素和氧元素组成的化合物。（2）电解水实验中，正极产生的气体是氧气，负极产生的气体是氢气，且氢气与氧气的体积比为2∶1。根据图象，管a与电源负极相连，产生的是氢气，管b与电源正极相连，产生的是氧气，所以管a中的气体是H2，观察到管a和管b中气体体积比为2∶1。（3）相同条件下气体的体积比等于其分子的个数比，则电解水产生的氢分子（H2）与氧分子（O2）的个数比为2∶1，得出电解水的产物中氢、氧原子个数比为。（4）由于，已知电解水实验中氢气和氧气的体积比，要计算出水中各元素质量比，则需要知道正、负极产生气体的密度比，故填：密度比或密度。（5）化学式是通过元素符号及数字的组合表示物质组成，知道相对分子质量的情况下，需结合物质中各元素质量比来确定物质的化学式，故填：各元素质量比。7．制取蒸馏水的实验如图甲所示，电解水的实验如图乙所示。下列说法正确的是A．乙实验中a管和b管产生的气体质量比为2：1B．用燃着的木条检验a管中的气体观察到淡蓝色火焰C．甲、乙两个实验中水分子的结构都会发生改变D．甲、乙两个实验均可以用于验证水的组成【答案】B【解析】A、在电解水实验中，“正氧负氢”，a管与负极相连，产生的是氢气，b管与正极相连，产生的是氧气，水通电分解生成氢气和氧气，即，则a管和b管产生的气体质量比为：4:32=1:8，不符合题意；B、由A的分析可知，a管中产生的气体是氢气，故用燃着的木条检验a管中的气体观察到：气体燃烧，发出淡蓝色火焰，符合题意；C、甲实验是制取蒸馏水，只是状态的改变，无新物质生成，属于物理变化，水分子不发生改变，乙实验中，电解水生成氢气和氧气，有新物质生成，属于化学变化，水分子发生了改变，不符合题意；D、甲实验是制取蒸馏水，只是状态的改变，无新物质生成，属于物理变化，不能用于验证水的组成，乙实验中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，不符合题意。故选B。8.下列实验不能达到相应实验目的的是选项ABCD实验目的检验产生的气体探究水的组成验证面粉在一定条件下能发生爆炸实验室制取CO2比较火焰各层温度实验A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A、电解水实验中，将带火星的木条放在与电源正极相连的尖嘴管口，观察到木条复燃，证明正极收集到的气体是氧气；将点燃的木条放在与电源负极相连的尖嘴管口，观察到气体燃烧，火焰呈淡蓝色，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，观察到有水珠产生，证明负极收集到的气体是氢气，氧气由氧元素组成，氢气由氢元素组成，由此说明水是由氢元素和氧元素组成的，故该实验能达到实验目的，不符合题意；B、面粉具有可燃性，点燃蜡烛，用塑料盖盖住罐子，快速鼓入大量空气，使面粉充满罐子，会听到“砰”的一声响，伴随一团火光，塑料盖被掀起，说明面粉发生了爆炸，故该实验能达到实验目的，不符合题意；C、实验室制取二氧化碳时，长颈漏斗下端要伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出，由于二氧化碳密度比空气大，所以收集二氧化碳应采用向上排空气法，故该实验不能达到实验目的，符合题意；D、将小木棍横放在火焰处，约1s后取出，外焰处炭化最明显，焰心处炭化最不明显，说明外焰温度最高，焰心温度最低，可以比较火焰各层温度，故该实验能达到实验目的，不符合题意。故选：C。9.如图是电解水的简易装置。(1)A是极，D试管中气体可用检验。(2)若实验结束后，两管内共收集到24mL气体，则C管内有mL气体。(3)此实验中发生的化学反应的文字表达式是，该反应的基本反应类型为（填“分解反应”或“化合反应”）。(4)电解水的实验中，没有改变的微粒的名称是；水沸腾实验中没有改变的微粒的名称是。【答案】(1)负带火星的木条(2)12(3)分解反应(4)氢原子和氧原子水分子【解析】（1）电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，C管产生的气体较多，为氢气，C管与电源的A极相连，故A极为电源的负极；D管产生的气体较少，为氧气，氧气具有助燃性，可以用带火星的木条检验；（2）若C管内的气体是氢气，D管内的气体是氧气，氢气的体积为氧气体积的2倍，若实验结束后，两管内共收集到24mL气体，则C管内有24mL×23（3）水通电分解生成氢气和氧气，该反应的文字表达式为：。该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；（4）原子是化学变化中的最小微粒，电解水的实验中，没有改变的微粒的名称是氢原子和氧原子；水沸腾在过程中没有新物质生成，属于物理变化，分子种类没有发生改变，故水沸腾实验中没有改变的微粒的名称是水分子。10．天宫课堂点燃科学梦想。天宫空间站获取O2的主要方式是电解水，实验小组在课本实验的启发下，研究影响电解水反应快慢的因素，在15℃，1个标准大气压下