實驗06 水的組成及變化的探究-初中化學教材實驗大盤點（滬教版）

第第頁滬教版上冊/第二章空氣與水資源/第4節(jié)水的組成和凈化實驗06水的組成及變化的探究【實驗目的】探究水的組成【實驗儀器】水電解器、直流電、石墨電極【實驗試劑】水【實驗過程】實驗裝置實驗現(xiàn)象（1）電極上均有氣泡產(chǎn)生；(2)a、b兩試管中氣體體積比約為2:1。氣體驗證（1）a中氣體點燃火焰呈藍色（若氣體量少，可能有爆鳴聲），證明是氫氣；（2）b中氣體能使帶火星的木條復燃，證明是氧氣。

水在直流電的作用下，發(fā)生了分解反應，生成了氫氣和氧氣。

反應文字表達式：符號表達式為實驗結(jié)論從上面的實驗和發(fā)生的化學反應可以說明，水是由氫元素和氧元素組成的。誤差分析實驗中氫氣與氧氣的體積比往往大于2∶1。主要原因：①氧氣的溶解性大于氫氣；②氧氣與電極反應而消耗。易錯提示①做水的電解實驗時，要在水中加入少量H2SO4或NaOH溶液，其目的是增強水的導電性，提高化學反應速率。②所用電源為直流電源，若用交流電會有爆炸危險。電解過程中，電能轉(zhuǎn)化為化學能?！镜淅?】如圖為驗證水的組成的實驗裝置，下列有關(guān)說法正確的是A．正極和負極產(chǎn)生的氣體質(zhì)量比為1：2B．該變化中的最小粒子為氫分子和氧分子C．水是由一個氧元素和兩個氫元素組成的D．正極產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復燃【答案】D【解析】A、正極和負極產(chǎn)生的氣體體積比約為1：2，質(zhì)量比為8：1，不正確；B、原子是化學變化中的最小粒子，該化學變化中的最小粒子是氫原子和氧原子，不正確；C、電解水生成氫氣和氧氣，說明水由氫元素和氧元素組成，元素只講種類，不講個數(shù)，不正確；D、電解水正極產(chǎn)生的氣體是氧氣，氧氣能使帶火星的木條復燃，正確；故選：D?！镜淅?】如圖是電解水實驗，相關(guān)說法錯誤的是A．通電前應將玻璃管內(nèi)空氣排盡B．兩電極產(chǎn)生氣泡的速率不相同C．正極氣體為氧氣，負極氣體為氫氣D．該實驗可證明水是由氫氣和氧氣組成【答案】D【解析】A、為了實驗準確，通電前應將玻璃管內(nèi)空氣排盡，說法正確；B、正、負極均能觀察到有無色氣泡產(chǎn)生，負極產(chǎn)生的是氫氣，體積更多，速率更快；正極產(chǎn)生的是氧氣，體積更少，速率更慢，說法正確；C、電解水實驗正極氣體為氧氣，負極氣體為氫氣，說法正確；D、電解水實驗有氫氣、氧氣生成，氫氣是由氫元素組成，氧氣是由氧元素組成，化學變化前后元素種類不變，水是由氫、氧元素組成，說法錯誤；故選：D。【典例3】為探究水的組成及變化，某同學設(shè)計下圖裝置進行電解水實驗，先在電解器玻璃管里加滿水(含少量NaOH)，再接通直流電源。有關(guān)說法不正確的是A．電解時，乙玻璃管的氣泡在c位置產(chǎn)生B．甲、乙兩支玻璃管中生成氣體的體積比約為2:1C．用燃著的木條在乙玻璃管尖嘴口檢驗產(chǎn)生的氣體，產(chǎn)生淡藍色火焰D．加入少量氫氧化鈉是為了增強水的導電性【答案】C【解析】A、電解時，乙玻璃管的氣泡在c位置產(chǎn)生，說法正確，不符合題意；B、電解水實驗中，與電源正極相連的一端產(chǎn)生氧氣，與電源負極相連的一端產(chǎn)生氫氣，產(chǎn)生氫氣與氧氣的體積比約為2:1，故圖中甲玻璃管產(chǎn)生的是氫氣，乙玻璃管產(chǎn)生的是氧氣，則甲、乙兩支玻璃管中生成氣體的體積比約為2:1，說法正確，不符合題意；C、由B選項分析可知，乙玻璃管產(chǎn)生的是氧氣，氧氣具有助燃性，則用燃著的木條在乙玻璃管尖嘴口檢驗產(chǎn)生的氣體，實驗現(xiàn)象為木條燃燒更旺，說法錯誤，符合題意；D、加入少量氫氧化鈉是為了增強水的導電性，說法正確，不符合題意。故選：C。1.實踐小組的同學們利用2B鉛筆和生活中的其他物品設(shè)計了簡易電解水裝置（如圖）。下列有關(guān)分析正確的是A．2B鉛筆中的主要成分是鉛 B．水中兩個筆尖處氣泡一樣多C．水中加入硫酸鈉可增強導電性 D．實驗證明水中有氫分子和氧分子【答案】C【解析】A、2B鉛筆中的主要成分是石墨，說法錯誤，不符合題意；B、電解水實驗中，負極產(chǎn)生的氫氣與正極產(chǎn)生的氧氣的體積比約為2:1，因此水中兩個筆尖處氣泡不是一樣多，說法錯誤，不符合題意；C、在水中加入硫酸鈉可以增加水中自由移動離子的數(shù)量，增強導電性，說法正確，符合題意；D、電解水實驗證明水中含有氫元素和氧元素，說法錯誤，不符合題意。故選：C。2.實驗小組為驗證水的組成，進行如下實驗。下列說法正確的是實驗1實驗2進步實驗證明無色液滴為水進步實驗證明a、b中氣體分別為H2、O2A．實驗2能驗證水的組成而實驗1則不能B．實驗2的b中氣體能使帶火星的木條復燃C．實驗2中產(chǎn)生H2、O2的質(zhì)量比為2：1D．實驗1中反應的化學方程式為2H2+O22H2O【答案】B【解析】A、實驗2水通電分解生成氫氣和氧氣，氫氣是由氫元素組成的，氧氣是由氧元素組成的，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應前后元素種類不變，則說明水是由氫元素和氧元素組成的，能驗證水的組成，實驗1氫氣和氧氣點燃生成水，氫氣是由氫元素組成的，氧氣是由氧元素組成的，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應前后元素種類不變，則說明水是由氫元素和氧元素組成的，也能驗證水的組成，故選項說法錯誤；B、由電解水實驗結(jié)論“正氧負氫、氫二氧一”可知，實驗2的b與電源正極相連，產(chǎn)生的是氧氣，氧氣具有助燃性，則b中氣體能使帶火星的木條復燃，故選項說法正確；C、水通電分解生成氫氣和氧氣，化學方程式為：，則實驗2中產(chǎn)生H2、O2的體積比為2：1，質(zhì)量比為4：32=1：8，故選項說法錯誤；D、實驗1中氫氣和氧氣點燃生成水，化學方程式為：，故選項說法錯誤；故選：B。3.如圖是電解水實驗的裝置，下列說法正確的是A．實驗過程中，甲、乙玻璃管中產(chǎn)生氣體，長頸漏斗內(nèi)液面高度不變B．乙玻璃管中產(chǎn)生的氣體能燃燒，火焰為淡藍色C．實驗時向水中加入少量氫氧化鈉的目的是增強導電性D．該實驗說明水由氫氣和氧氣組成【答案】C【解析】A、在通電的條件下，水分解為氫氣和氧氣，兩側(cè)玻璃管內(nèi)有氣體產(chǎn)生，壓強增大，液面下降，因此實驗過程中漏斗內(nèi)液面升高，錯誤；B、電解水時，負極產(chǎn)生氫氣，正極產(chǎn)生氧氣，體積比約為2:1，乙管中電極與電源的正極相連，產(chǎn)生的氣體是氧氣，氧氣具有助燃性，但不具有可燃性，錯誤；C、氫氧化鈉在水能離解出可自由移動的鈉離子和氫氧根離子，實驗時在水中加入氫氧化鈉的目的是增強導電性，正確；D、在通電的條件下，水分解為氫氣和氧氣，氫氣是由氫元素組成，氧氣是由氧元素組成，化學變化中元素的種類不變，水電解實驗證明水是由氫元素和氧元素組成，不能實驗證明水是由氫氣和氧氣組成的，錯誤。故選C。4．電解水實驗是初中化學研究水的組成的重要實驗。如圖是電解水的實驗示意圖，下列說法不正確的是A．該實驗說明水分子可以再分B．a(chǎn)管和b管中氣體的質(zhì)量比約為8∶1C．在水中加入少量氫氧化鈉以增強導電性D．該實驗證明水由氫元素和氧元素組成【答案】B【解析】A、該實驗中水電解生成氫氣和氧氣，分解過程中水分子離解成氫原子和氧原子，氫原子與氫原子結(jié)合成氫分子，大量的氫分子聚集氫氣，氧原子與氧原子結(jié)合成氧分子，大量的氧分子聚集氧氣，說明水分子可以再分，說法正確，不符合題意；B、水通電時，負極產(chǎn)生氫氣，正極產(chǎn)生氧氣，a管與電源負極相連，產(chǎn)生的是氫氣，b管與電源正極相連，產(chǎn)生的是氧氣，根據(jù)化學方程式可知，氫氣與氧氣的質(zhì)量比=4：32=1:8，說法錯誤，符合題意；C、氫氧化鈉在水能離解出可自由移動的離子，在水中加入少量氫氧化鈉可以增強導電性，便于電解水實驗的進行，說法正確，不符合題意；D、水電解生成氫氣和氧氣，氫氣是由氫元素組成，氧氣是由氧元素組成，化學變化中元素的種類不變，該實驗證明水由氫元素和氧元素組成，說法正確，不符合題意。故選B。5.如圖是電解水實驗的示意圖：(1)由實驗現(xiàn)象確定A試管接電池極，B試管接電池極。(2)通電一段時間后，A試管里產(chǎn)生的是，B試管里產(chǎn)生的是，若當A試管產(chǎn)生10mL氣體時，B試管產(chǎn)生氣體的體積為。(3)B試管里的氣體可用來檢驗，觀察到的現(xiàn)象是。(4)電解水的文字表達式為。(5)已知相同條件下氧氣在水中的溶解性強于氫氣，那么，在實驗中A、B兩試管中收集到氣體的體積比的測定結(jié)果比理論值會（選填“偏大”或“偏小”）?！敬鸢浮?1)負正(2)氫氣/H2氧氣/O25mL(3)帶火星的木條木條復燃(4)水氫氣+氧氣(5)偏大【解析】（1）電解水正極生成氧氣，負極生成氫氣，氫氣和氧氣的體積比為2：1，圖中A管產(chǎn)生的氣體較多，則A管產(chǎn)生的氣體為氫氣，故A試管接電池的負極，B管產(chǎn)生的氣體較少，則B管產(chǎn)生的氣體為氧氣，故B試管接電池的正極；（2）電解水正極生成氧氣，負極生成氫氣，氫氣和氧氣的體積比為2：1，圖中A管產(chǎn)生的氣體較多，則A管產(chǎn)生的氣體為氫氣，B管產(chǎn)生的氣體較少，則B管產(chǎn)生的氣體為氧氣，若當A試管產(chǎn)生10mL氣體（氫氣）時，B試管產(chǎn)生氣體（氧氣）的體積為5mL；（3）B試管里的氣體是氧氣，具有助燃性，能使帶火星的木條復燃，則可用帶火星的木條來檢驗，觀察到的現(xiàn)象是木條復燃；（4）水通電分解生成氫氣和氧氣，該反應的文字表達式為：；（5）相同條件下氧氣在水中的溶解性強于氫氣，A試管收集的是氫氣，B試管收集的是氧氣，則在實驗中A、B兩試管中收集到氣體的體積比的測定結(jié)果比理論值會偏大。6.興趣小組追尋科學家的足跡，對水進行探究?！竞暧^辨識】根據(jù)實驗探究水的組成(1)水的合成：在密閉容器中將氫氣和氧氣的混合氣體點燃，根據(jù)容器內(nèi)生成的小水珠可知，水是由組成的化合物。(2)水的分解：電解水一段時間后（如圖），觀察到管a和管b中氣體體積比為，經(jīng)檢驗管a中的氣體是（填化學式）?！咀C據(jù)推理】結(jié)合實驗現(xiàn)象推算水分子中氫、氧原子個數(shù)比。(3)方法一：根據(jù)相同條件下氣體的體積比等于其分子的個數(shù)比，得出電解水的產(chǎn)物中氫、氧原子個數(shù)比為，進而推算出結(jié)果。(4)方法二：已知電解水實驗中氫氣和氧氣的體積比和正、負極產(chǎn)生氣體的，可計算出水中各元素質(zhì)量比，結(jié)合氫、氧原子的相對原子質(zhì)量，可進一步推算出結(jié)果?！灸Ｐ蜆?gòu)建】(5)以分子構(gòu)成的物質(zhì)為例，圖中“▲”表示的是。【答案】(1)氫元素和氧元素(2)(3)/(4)密度比/密度(5)各元素質(zhì)量比【解析】（1）水（H2O）是由氫元素和氧元素組成的化合物。（2）電解水實驗中，正極產(chǎn)生的氣體是氧氣，負極產(chǎn)生的氣體是氫氣，且氫氣與氧氣的體積比為2∶1。根據(jù)圖象，管a與電源負極相連，產(chǎn)生的是氫氣，管b與電源正極相連，產(chǎn)生的是氧氣，所以管a中的氣體是H2，觀察到管a和管b中氣體體積比為2∶1。（3）相同條件下氣體的體積比等于其分子的個數(shù)比，則電解水產(chǎn)生的氫分子（H2）與氧分子（O2）的個數(shù)比為2∶1，得出電解水的產(chǎn)物中氫、氧原子個數(shù)比為。（4）由于，已知電解水實驗中氫氣和氧氣的體積比，要計算出水中各元素質(zhì)量比，則需要知道正、負極產(chǎn)生氣體的密度比，故填：密度比或密度。（5）化學式是通過元素符號及數(shù)字的組合表示物質(zhì)組成，知道相對分子質(zhì)量的情況下，需結(jié)合物質(zhì)中各元素質(zhì)量比來確定物質(zhì)的化學式，故填：各元素質(zhì)量比。7．制取蒸餾水的實驗如圖甲所示，電解水的實驗如圖乙所示。下列說法正確的是A．乙實驗中a管和b管產(chǎn)生的氣體質(zhì)量比為2：1B．用燃著的木條檢驗a管中的氣體觀察到淡藍色火焰C．甲、乙兩個實驗中水分子的結(jié)構(gòu)都會發(fā)生改變D．甲、乙兩個實驗均可以用于驗證水的組成【答案】B【解析】A、在電解水實驗中，“正氧負氫”，a管與負極相連，產(chǎn)生的是氫氣，b管與正極相連，產(chǎn)生的是氧氣，水通電分解生成氫氣和氧氣，即，則a管和b管產(chǎn)生的氣體質(zhì)量比為：4:32=1:8，不符合題意；B、由A的分析可知，a管中產(chǎn)生的氣體是氫氣，故用燃著的木條檢驗a管中的氣體觀察到：氣體燃燒，發(fā)出淡藍色火焰，符合題意；C、甲實驗是制取蒸餾水，只是狀態(tài)的改變，無新物質(zhì)生成，屬于物理變化，水分子不發(fā)生改變，乙實驗中，電解水生成氫氣和氧氣，有新物質(zhì)生成，屬于化學變化，水分子發(fā)生了改變，不符合題意；D、甲實驗是制取蒸餾水，只是狀態(tài)的改變，無新物質(zhì)生成，屬于物理變化，不能用于驗證水的組成，乙實驗中電解水生成氫氣和氧氣，氫氣由氫元素組成，氧氣由氧元素組成，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學反應前后，元素的種類不變，可得水是由氫元素和氧元素組成，不符合題意。故選B。8.下列實驗不能達到相應實驗目的的是選項ABCD實驗目的檢驗產(chǎn)生的氣體探究水的組成驗證面粉在一定條件下能發(fā)生爆炸實驗室制取CO2比較火焰各層溫度實驗A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A、電解水實驗中，將帶火星的木條放在與電源正極相連的尖嘴管口，觀察到木條復燃，證明正極收集到的氣體是氧氣；將點燃的木條放在與電源負極相連的尖嘴管口，觀察到氣體燃燒，火焰呈淡藍色，在火焰上方罩一個干冷的燒杯，觀察到有水珠產(chǎn)生，證明負極收集到的氣體是氫氣，氧氣由氧元素組成，氫氣由氫元素組成，由此說明水是由氫元素和氧元素組成的，故該實驗能達到實驗目的，不符合題意；B、面粉具有可燃性，點燃蠟燭，用塑料蓋蓋住罐子，快速鼓入大量空氣，使面粉充滿罐子，會聽到“砰”的一聲響，伴隨一團火光，塑料蓋被掀起，說明面粉發(fā)生了爆炸，故該實驗能達到實驗目的，不符合題意；C、實驗室制取二氧化碳時，長頸漏斗下端要伸入液面以下，防止生成的氣體從長頸漏斗中逸出，由于二氧化碳密度比空氣大，所以收集二氧化碳應采用向上排空氣法，故該實驗不能達到實驗目的，符合題意；D、將小木棍橫放在火焰處，約1s后取出，外焰處炭化最明顯，焰心處炭化最不明顯，說明外焰溫度最高，焰心溫度最低，可以比較火焰各層溫度，故該實驗能達到實驗目的，不符合題意。故選：C。9.如圖是電解水的簡易裝置。(1)A是極，D試管中氣體可用檢驗。(2)若實驗結(jié)束后，兩管內(nèi)共收集到24mL氣體，則C管內(nèi)有mL氣體。(3)此實驗中發(fā)生的化學反應的文字表達式是，該反應的基本反應類型為（填“分解反應”或“化合反應”）。(4)電解水的實驗中，沒有改變的微粒的名稱是；水沸騰實驗中沒有改變的微粒的名稱是?！敬鸢浮?1)負帶火星的木條(2)12(3)分解反應(4)氫原子和氧原子水分子【解析】（1）電解水實驗中，根據(jù)“正氧負氫、氧一氫二”，C管產(chǎn)生的氣體較多，為氫氣，C管與電源的A極相連，故A極為電源的負極；D管產(chǎn)生的氣體較少，為氧氣，氧氣具有助燃性，可以用帶火星的木條檢驗；（2）若C管內(nèi)的氣體是氫氣，D管內(nèi)的氣體是氧氣，氫氣的體積為氧氣體積的2倍，若實驗結(jié)束后，兩管內(nèi)共收集到24mL氣體，則C管內(nèi)有24mL×23（3）水通電分解生成氫氣和氧氣，該反應的文字表達式為：。該反應符合“一變多”的特點，屬于分解反應；（4）原子是化學變化中的最小微粒，電解水的實驗中，沒有改變的微粒的名稱是氫原子和氧原子；水沸騰在過程中沒有新物質(zhì)生成，屬于物理變化，分子種類沒有發(fā)生改變，故水沸騰實驗中沒有改變的微粒的名稱是水分子。10．天宮課堂點燃科學夢想。天宮空間站獲取O2的主要方式是電解水，實驗小組在課本實驗的啟發(fā)下，研究影響電解水反應快慢的因素，在15℃，1個標準大氣壓下