《第三章 探究水的奥秘》试卷及答案-初中化学九年级上册-北京版-2024-2025学年

《第三章探究水的奥秘》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有12小题，每小题3分，共36分）1、下列关于水的说法中，正确的是（）A.水在常温常压下是一种无色、无味的液体B.水分子是由一个氧原子和两个氢原子构成的C.水的密度比冰大D.水在加热过程中会逐渐变成液态2、下列关于电解水实验的现象描述正确的是（）A.正极产生氧气，负极产生氢气B.正极产生氢气，负极产生氧气C.正极和负极都产生氧气D.正极和负极都产生氢气3、下列关于水分子结构的描述，正确的是（）A.水分子呈线性结构B.水分子呈V形结构C.水分子呈三角形结构D.水分子呈四面体结构4、下列关于水的化学性质的描述，不正确的是（）A.水在常温下是无色、无味的液体B.水可以与金属反应生成氢气和相应的金属氧化物C.水可以与碱反应生成盐和水D.水可以与酸反应生成盐和水5、下列关于水的化学性质的描述，正确的是：A.水在常温下是气体。B.水在通电的条件下可以分解成氧气和氢气。C.水的化学式为H2O2。D.水是可燃的。6、下列关于水污染的防治措施，错误的是：A.工业废水处理后再排放。B.合理使用农药和化肥，减少农业面源污染。C.生活污水经过处理后直接排放到河流中。D.推广使用无磷洗涤剂，减少水体富营养化。7、下列关于水的化学性质的描述，正确的是：A.水在常温下是气体B.水的分子式是H2C.水在电解时会分解成氢气和氧气D.水的化学式表示水分子中氧元素的价态8、下列关于水的物理性质的描述，不正确的是：A.水的沸点是100℃B.水的凝固点是0℃C.水在4℃时密度最大D.水的比热容较大9、下列关于水的说法中，正确的是：A.水在常温下是气体B.水的化学式是H2O，表示一个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成C.水的密度在4℃时最大，此时水的体积最小D.水的pH值为7，所以水是中性的10、在下列实验操作中，不属于检验水的化学性质的是：A.将水加热至沸腾B.将水通入肥皂水中观察泡沫的多少C.将水加入氢氧化钠溶液中观察颜色变化D.将水通入硫酸铜溶液中观察沉淀的形成11、下列关于水分子结构的说法正确的是（）A.水分子呈直线形B.水分子中氧原子和氢原子的比例是1:2C.水分子中氧原子和氢原子通过单键连接D.水分子的结构是V形的12、在实验室中，为了测定水的硬度，常用的方法是（）A.加热煮沸B.加入肥皂水观察泡沫C.使用pH试纸测量D.通过电导率测量二、多项选择题（本大题有3小题，每小题3分，共9分）1、下列关于水的说法中，正确的是（）A.水是生命之源，地球上的所有生物都离不开水B.水在液态时，分子间距离最小，密度最大C.水在凝固成冰时，体积会缩小D.水在蒸发时，分子间距离增大，水的体积不变2、以下哪些物质含有水分子？（）A.冰B.水蒸气C.河水D.矿泉水3、下列关于水的说法中，正确的是（）A.水在常温常压下是一种无色无味的液体B.水的化学式是H2O，表示水由两个氢原子和一个氧原子组成C.水的沸点低于冰点，因此水在0℃时会沸腾D.水在自然界中以三种形态存在：液态、固态和气态三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）第一题：请简述水分子结构的构成，并解释水的极性对其性质的影响。第二题：在探究水的电解实验中，你观察到正极和负极分别产生了气体，且两者的体积比约为1:2。请解释这个现象的原因，并说明如何验证这些气体的性质。第三题：请简要描述电解水实验的现象、结论及其原理。第四题：请描述实验室中通过电解水实验观察到的主要现象，并解释这些现象说明了什么化学原理。四、计算题（5分）在实验室中，小明通过电解水实验，收集到氢气0.5升（标准状况下），同时收集到氧气0.25升。请计算：（1）生成氢气和氧气的物质的量比；（2）氢气和氧气质量比。五、综合题（本大题有2小题，每小题10分，共20分）第一题：在“探究水的奥秘”实验中，以下哪项操作是错误的？请说明理由。A.在测定水的沸点时，使用温度计测定水沸腾时的温度。B.在测定水的硬度时，取一定量的水样，加入适量的肥皂水，观察肥皂泡的数量。C.在探究水的电解时，将直流电源的正负极分别插入水中，观察电极附近的现象。D.在研究水的溶解性时，将一定量的食盐加入水中，不断搅拌，观察食盐的溶解情况。第二题：实验室用双氧水（过氧化氢，H₂O₂）和二氧化锰（MnO₂）作为催化剂制取氧气，反应过程中观察到气泡产生，同时溶液的温度升高。请回答以下问题：写出该反应的化学方程式。该反应属于哪种类型的化学反应？如果向反应后的溶液中加入足量的氯化钡溶液，会观察到什么现象？请解释原因。《第三章探究水的奥秘》试卷及答案一、单项选择题（本大题有12小题，每小题3分，共36分）1、下列关于水的说法中，正确的是（）A.水在常温常压下是一种无色、无味的液体B.水分子是由一个氧原子和两个氢原子构成的C.水的密度比冰大D.水在加热过程中会逐渐变成液态答案：A解析：A选项正确，水在常温常压下确实是一种无色、无味的液体。B选项错误，水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。C选项错误，水的密度比冰小，这也是冰能够浮在水面上的原因。D选项错误，水在加热过程中会逐渐变成气态，而不是液态。2、下列关于电解水实验的现象描述正确的是（）A.正极产生氧气，负极产生氢气B.正极产生氢气，负极产生氧气C.正极和负极都产生氧气D.正极和负极都产生氢气答案：A解析：A选项正确，在电解水实验中，水分子在电流作用下分解为氢气和氧气，其中正极（阳极）产生氧气，负极（阴极）产生氢气。B选项错误，与A选项相反。C选项错误，电解水实验中只有正极产生氧气。D选项错误，电解水实验中只有负极产生氢气。3、下列关于水分子结构的描述，正确的是（）A.水分子呈线性结构B.水分子呈V形结构C.水分子呈三角形结构D.水分子呈四面体结构答案：B解析：水分子由一个氧原子和两个氢原子组成，氧原子位于中心，两个氢原子分别位于氧原子两侧，形成V形结构。因此，选项B正确。4、下列关于水的化学性质的描述，不正确的是（）A.水在常温下是无色、无味的液体B.水可以与金属反应生成氢气和相应的金属氧化物C.水可以与碱反应生成盐和水D.水可以与酸反应生成盐和水答案：B解析：水在常温下是无色、无味的液体，选项A正确。水可以与碱反应生成盐和水，选项C正确。水可以与酸反应生成盐和水，选项D正确。然而，水不能与金属直接反应生成氢气和金属氧化物，金属与水反应生成氢气和金属氧化物的条件通常是在高温或有催化剂的情况下，因此选项B不正确。5、下列关于水的化学性质的描述，正确的是：A.水在常温下是气体。B.水在通电的条件下可以分解成氧气和氢气。C.水的化学式为H2O2。D.水是可燃的。答案：B解析：选项A错误，因为水在常温下是液体；选项C错误，水的化学式为H2O；选项D错误，水是不可燃的。只有选项B正确，水在通电的条件下可以分解成氧气和氢气。6、下列关于水污染的防治措施，错误的是：A.工业废水处理后再排放。B.合理使用农药和化肥，减少农业面源污染。C.生活污水经过处理后直接排放到河流中。D.推广使用无磷洗涤剂，减少水体富营养化。答案：C解析：选项A正确，工业废水处理后再排放可以减少对水体的污染；选项B正确，合理使用农药和化肥可以减少农业面源污染；选项D正确，推广使用无磷洗涤剂可以减少水体富营养化。选项C错误，生活污水经过处理后直接排放到河流中会造成水体污染。7、下列关于水的化学性质的描述，正确的是：A.水在常温下是气体B.水的分子式是H2C.水在电解时会分解成氢气和氧气D.水的化学式表示水分子中氧元素的价态答案：C解析：A选项错误，水在常温下是液体；B选项错误，水的分子式是H2O；C选项正确，水在电解时会分解成氢气和氧气；D选项错误，水的化学式H2O中氧元素的价态是-2，但化学式本身不表示价态。因此，正确答案是C。8、下列关于水的物理性质的描述，不正确的是：A.水的沸点是100℃B.水的凝固点是0℃C.水在4℃时密度最大D.水的比热容较大答案：B解析：A选项正确，水的沸点在标准大气压下是100℃；B选项错误，水的凝固点在标准大气压下是0℃；C选项正确，水在4℃时密度最大，这是由于水分子在4℃时排列最紧密；D选项正确，水的比热容较大，意味着水能吸收或释放较多的热量而温度变化较小。因此，不正确的描述是B选项。9、下列关于水的说法中，正确的是：A.水在常温下是气体B.水的化学式是H2O，表示一个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成C.水的密度在4℃时最大，此时水的体积最小D.水的pH值为7，所以水是中性的答案：B解析：水在常温下是液体（选项A错误），水的化学式H2O确实表示一个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成（选项B正确），水的密度在4℃时最大，但此时水的体积不是最小的，而是接近最大（选项C错误），水的pH值为7，确实表示水是中性的，但这里的选项描述不够准确，因为pH值为7的水才是中性（选项D错误）。因此，正确答案是B。10、在下列实验操作中，不属于检验水的化学性质的是：A.将水加热至沸腾B.将水通入肥皂水中观察泡沫的多少C.将水加入氢氧化钠溶液中观察颜色变化D.将水通入硫酸铜溶液中观察沉淀的形成答案：B解析：检验水的化学性质通常涉及水与其他物质的化学反应。选项A中的操作是物理变化，因为水加热至沸腾只是状态的变化，不涉及化学性质的改变。选项C和D中的操作分别涉及到酸碱中和反应和沉淀反应，都是检验水的化学性质的实验。而选项B中，将水通入肥皂水中观察泡沫的多少，主要是观察水的物理性质——即水的表面张力，而不是化学性质。因此，不属于检验水的化学性质的实验操作是B。11、下列关于水分子结构的说法正确的是（）A.水分子呈直线形B.水分子中氧原子和氢原子的比例是1:2C.水分子中氧原子和氢原子通过单键连接D.水分子的结构是V形的答案：D解析：水分子（H₂O）的结构是V形的，氧原子位于顶点，两个氢原子分别位于氧原子两侧，形成一个约104.5度的角度。选项A错误，因为水分子不是直线形。选项B描述的是水分子中氢原子和氧原子的数量比例，而不是结构。选项C错误，因为水分子中氧原子和氢原子是通过共价键连接的，而不是单键。因此，正确答案是D。12、在实验室中，为了测定水的硬度，常用的方法是（）A.加热煮沸B.加入肥皂水观察泡沫C.使用pH试纸测量D.通过电导率测量答案：B解析：测定水的硬度通常是通过观察肥皂水在水中产生泡沫的情况来判断的。硬水中的钙镁离子与肥皂中的脂肪酸根离子反应，生成不溶性的沉淀，从而减少了泡沫的形成。选项A加热煮沸可以去除临时硬度，但不是测定硬度的方法。选项C使用pH试纸测量的是水的酸碱度，而不是硬度。选项D通过电导率测量通常用于测定水中的溶解盐的含量，但不是专门用于测定硬度的方法。因此，正确答案是B。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题3分，共9分）1、下列关于水的说法中，正确的是（）A.水是生命之源，地球上的所有生物都离不开水B.水在液态时，分子间距离最小，密度最大C.水在凝固成冰时，体积会缩小D.水在蒸发时，分子间距离增大，水的体积不变答案：AB解析：A选项正确，水是生命之源，地球上所有生物都离不开水。B选项正确，水在液态时，分子间距离最小，密度最大。C选项错误，水在凝固成冰时，体积会膨胀，而不是缩小。D选项错误，水在蒸发时，分子间距离增大，但水的体积也会减小。因此，正确答案为AB。2、以下哪些物质含有水分子？（）A.冰B.水蒸气C.河水D.矿泉水答案：ABCD解析：A选项正确，冰是水的固态形式，含有水分子。B选项正确，水蒸气是水的气态形式，同样含有水分子。C选项正确，河水中溶解了空气中的水蒸气，因此也含有水分子。D选项正确，矿泉水是含有溶解矿物质的水，同样含有水分子。因此，正确答案为ABCD。3、下列关于水的说法中，正确的是（）A.水在常温常压下是一种无色无味的液体B.水的化学式是H2O，表示水由两个氢原子和一个氧原子组成C.水的沸点低于冰点，因此水在0℃时会沸腾D.水在自然界中以三种形态存在：液态、固态和气态答案：ABD解析：A.正确，水在常温常压下是无色无味的液体。B.正确，水的化学式是H2O，表示每个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。C.错误，水的沸点是100℃，而冰点是0℃，所以水在0℃时不会沸腾。D.正确，水在自然界中以液态（如河水、湖水）、固态（如冰）和气态（如水蒸气）三种形态存在。三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）第一题：请简述水分子结构的构成，并解释水的极性对其性质的影响。答案：水的分子结构由两个氢原子和一个氧原子组成，具体来说是两个氢原子分别与氧原子上的两个孤对电子形成共价键。水分子呈V形结构，其中氧原子位于顶点，两个氢原子位于底部的两个角。这种结构使得水分子具有极性，氧原子带有部分负电荷，氢原子带有部分正电荷。解析：水分子结构的极性对其性质有以下几方面的影响：水的溶解性：由于水分子的极性，水能够溶解许多极性分子和离子，如盐、糖等，这是因为这些物质中的离子或分子可以与水分子形成氢键，从而被水溶解。水的沸点：由于水分子的极性，水分子之间存在较强的氢键作用，这使得水具有较高的沸点。与氢键相对较弱的物质相比，水在加热时需要更多的能量来克服分子间的相互作用，因此沸点较高。水的表面张力：水分子的极性导致水分子之间存在较强的相互作用，使得水的表面张力较大。这有助于水滴保持球状，同时也有利于生物体在水中的运动。水的介电常数：由于水分子的极性，水具有较高的介电常数。这使得水成为良好的溶剂，能够溶解极性物质，同时也能在化学反应中起到介质作用。第二题：在探究水的电解实验中，你观察到正极和负极分别产生了气体，且两者的体积比约为1:2。请解释这个现象的原因，并说明如何验证这些气体的性质。答案：原因解释：在水的电解实验中，水分子在电流的作用下分解为氢气和氧气。根据水的化学式H₂O，我们知道水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。在电解过程中，氢离子（H⁺）在负极得到电子还原成氢气（H₂），而氧离子（O²⁻）在正极失去电子氧化成氧气（O₂）。由于氢分子（H₂）的分子量是氧分子（O₂）的一半，因此在相同质量的条件下，氢气的体积是氧气的两倍。验证气体性质的方法：验证氢气：将氢气收集在试管中，用拇指堵住试管口，靠近火焰。如果氢气是纯的，它会在拇指移开后迅速被点燃，产生淡蓝色火焰。验证氧气：将氧气收集在试管中，将带火星的木条插入试管。如果氧气是纯的，木条会复燃，因为氧气支持燃烧。解析：在电解水实验中，正极产生的气体是氧气，负极产生的气体是氢气。由于氢气和氧气的分子量不同，氢气的分子量是氧气的二分之一，因此在相同条件下，氢气的体积是氧气的两倍。通过实验验证氢气和氧气的性质，我们可以确认电解水实验中产生的气体分别是氢气和氧气。第三题：请简要描述电解水实验的现象、结论及其原理。答案：现象：在电解水的实验中，与电源负极相连的试管内产生较多的气体，体积较少；与电源正极相连的试管内产生较少的气体，体积较多。产生的气体能够使带火星的木条复燃，而使燃着的木条熄灭。结论：水在电解的过程中被分解成氢气和氧气，其中氢气和氧气的体积比为2：1。原理：电解水实验利用了电解质溶液在电流作用下发生氧化还原反应的原理。在电解水的过程中，水分子在阳极处失去电子被氧化成氧气，而在阴极处得到电子被还原成氢气。由于氢气和氧气的生成量与电子转移量成正比，所以氢气和氧气的体积比为2：1。解析：电解水实验是研究水分子组成和性质的重要实验。通过观察电解水实验的现象，我们可以得知水分子在电解过程中被分解成氢气和氧气，从而推断出水的组成。此外，通过实验还可以了解到氢气和氧气的生成量与电子转移量成正比，进一步揭示出氧化还原反应的本质。电解水实验原理的掌握对于理解化学中的氧化还原反应具有重要意义。第四题：请描述实验室中通过电解水实验观察到的主要现象，并解释这些现象说明了什么化学原理。答案：在电解水的实验中，可以观察到以下主要现象：在与电源正极相连的玻璃管中，产生的气体体积较少，且这种气体使带火星的木条不复燃，而能使燃着的木条熄灭。在与电源负极相连的玻璃管中，产生的气体体积较多，这种气体能燃烧，并且其燃烧产生的火焰比空气中的氧气燃烧的火焰更旺。这些现象说明：水分子在电解过程中分解成氢气和氧气。水分子由氢元素和氧元素组成。氢气和氧气的体积比约为2:1。化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类和总个数不变，即化学反应遵循质量守恒定律。解析：电解水实验是初中化学中重要的实验之一，通过观察电解水产生的气体体积和性质，可以得出水是由氢元素和氧元素组成的结论。实验现象表明，氢气比氧气轻，且具有可燃性。这些观察结果对于理解水的组成和化学反应的基本原理具有重要意义。四、计算题（5分）在实验室中，小明通过电解水实验，收集到氢气0.5升（标准状况下），同时收集到氧气0.25升。请计算：（1）生成氢气和氧气的物质的量比；（2）氢气和氧气质量比。答案：（1）氢气和氧气的物质的量比为2：1；（2）氢气和氧气质量比为1：8。解析：（1）根据理想气体状态方程PV=nRT，其中P为压强，V为体积，n为物质的量，R为气体常数，T为温度。在标准状况下，氢气和氧气的压强和温度相同，因此它们的物质的量与体积成正比。所以，氢气和氧气的物质的量比为0.5升/22.4升·mol-1：0.25升/22.4升·mol-1=2：1。（2）根据化学方程式2H2O→2H2↑+O2↑，可知氢气和氧气的物质的量比为2：1。氢气的摩尔质量为2g/mol，氧气的摩尔质量为32g/mol。因此，氢气和氧气的质量比为2g/mol×2：32g/mol×1=4：32=1：8。五、综合题（本大题有2小题，每小题10分，共20分）第一题：在“探