人教版九年級化學上冊同步學與練第16課水的組成(原卷版+解析)

第16課水的組成001目標任務(wù)課程標準學習目標1.探究水的組成及變化。2.初步學習利用物質(zhì)的性質(zhì)和化學反應(yīng)探究物質(zhì)組成的基本思路與方法。3.認識水的組成，知道水是一種重要的溶劑。4.認識依據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)可以對物質(zhì)進行分類，知道物質(zhì)可以分為純凈物和混合物、單質(zhì)和化合物等；1．通過電解水實驗認識水的組成。2．進一步理解化學變化的實質(zhì)—化學反應(yīng)前后元素種類不變；3．從物質(zhì)的元素組成上識別氧化物，區(qū)分單質(zhì)和化合物。4.知道氫氣的可燃性以及驗純的重要性和方法；5.結(jié)合化學史料，從科學家認識水的組成的過程中體會科學家研究物質(zhì)組成的思路和方法。002預習導學自主梳理一、氫氣的性質(zhì)1.物理性質(zhì)：氫氣是無色、無臭、難溶于水的氣體，密度比空氣，是最輕的氣體。2.氫氣的燃燒文字、符號表達式：（1）純凈的氫氣在空氣中安靜地燃燒，產(chǎn)生淡藍色火焰；（2）混有一定量空氣或氧氣的氫氣遇明火會發(fā)生爆炸。3.氫氣的驗純（1）點燃氫氣前一定要檢驗純度。（2）驗純方法：用拇指堵住集滿氫氣的試管口，口朝下，靠近火焰，移開拇指。若發(fā)出尖銳爆鳴聲，表明氫氣不純；若聲音很小，表明氫氣較純。二、水的電解實驗1．儀器：水電解器（如右圖）2．反應(yīng)條件：通直流（填“交流”或“直流”）電。在水中加入少量硫酸鈉或氫氧化鈉溶液的目的是增強導電性。3．實驗現(xiàn)象及分析：（1）兩電極上都產(chǎn)生氣泡，速率快的是負極，一段時間后，正極與負極生成氣體的體積比約為1∶2。（2）正極產(chǎn)生的氣體使燃著的木條燃燒更旺。（正極產(chǎn)生的是氧氣）（3）負極產(chǎn)生的氣體能燃燒，火焰呈淡藍色。（負極產(chǎn)生的是氫氣）4．反應(yīng)表達式：文字表達式：水氫氣+氧氣；符號表達式：H2OH2+O2。5．元素種類分析：生成物中有氫、氧元素，反應(yīng)前后元素的種類不會（填“會”或“不會”）變化。6．實驗結(jié)論：（1）水由氫元素和氧元素組成。（2）水在通電的條件下，發(fā)生了分解反應(yīng)，生成了氫氣和氧氣，且體積比約為2∶1。三、單質(zhì)、化合物和氧化物1．概念：（1）單質(zhì)：由同種元素組成的純凈物。（2）化合物：由不同種元素組成的純凈物。（3）氧化物：由兩種元素組成的化合物，其中一種是氧元素?！居懻摗浚?）單質(zhì)中一定（填“一定”或“不一定”，下同）只有一種元素，但只由一種元素組成的物質(zhì)不一定是單質(zhì)。（如氧氣和臭氧組成的物質(zhì)是混合物）（2）化合物中一定含不同種元素，但由不同種元素組成的物質(zhì)不一定是化合物。（如氧氣和氮氣組成的物質(zhì)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。（如高錳酸鉀KMnO4不是氧化物）2．物質(zhì)的簡單分類：混合物氧化物物質(zhì)化合物純凈物其他單質(zhì)（1）純凈物、混合物是根據(jù)組成物質(zhì)種類多少來分的；（純凈物都可以用化學式表示，而混合物沒有化學式）；而單質(zhì)、化合物是根據(jù)組成元素種類多少來分的。（2）它們之間的關(guān)系可以用下圖表示，在橫線上寫出其中A、B、C分別對應(yīng)的物質(zhì)類別。A單質(zhì)B化合物C氧化物預習檢測1.下列關(guān)于氫氣的說法錯誤的是（）A．在標準狀況下，氫氣的密度比空氣小 B．氫氣在空氣中燃燒時，產(chǎn)生淡藍色火焰C．氫氣難溶于水 D．點燃氫氣時一定會發(fā)生爆炸2.下列用途，利用氫氣物理性質(zhì)的是（）A．還原金屬氧化物 B．制取鹽酸C．充填探空氣球 D．高能燃料3.氫氣難溶于水，氫氣密度為0.089g/L，空氣密度為1.29g/L，且與氧氣在常溫下不反應(yīng)，收集此氣體可使用的方法是（）A．只可用排水法B．只可用向下排空氣法C．既可用排水法，又可用向下排空氣法D．既可用排水法，又可用向上排空氣法4.有關(guān)電解水實驗的說法錯誤的是（）A．一段時間后產(chǎn)生氫氣和氧氣的體積比約為2:1 B．該實驗證明水由H2和O2組成C．正極產(chǎn)生的氣體能使燃著的木條燃燒更旺 D．水中可加入少量硫酸鈉以增強導電性5.下列有關(guān)電解水實驗的說法正確的是（）

A．實驗證明水是由氫分子和氧分子構(gòu)成的 B．甲、乙兩管產(chǎn)生的氣體的體積比約為2∶1C．乙管產(chǎn)生的氣體能燃燒，火焰為淡藍色 D．水電解過程中，水分子沒有發(fā)生變化6.下列關(guān)于“電解水”和“氫氣在空氣中燃燒”實驗的說法中，正確的是（）

A．點燃氫氣前不用檢驗純度 B．b管氣體能使帶火星木條復燃C．干冷燒杯內(nèi)壁無明顯變化 D．兩個實驗均可證明水的組成7.如圖是電解水實驗，下列說法中，不正確的是（）A．試管2中得到的氣體能使帶火星的木條復燃B．該實驗生成氣體主要是由于水沸騰產(chǎn)生的水蒸氣C．該實驗所發(fā)生的反應(yīng)屬于分解反應(yīng)D．該實驗說明水是由氫元素、氧元素組成的8.分類法是研究化學的方法之一.下列選項中，“O”“●”分別表示不同的原子，其中表示化合物的是（）A． B．C． D．9.分類是學習和研究化學的常用方法。下列物質(zhì)屬于氧化物的是（）A． B． C．CaO D．10.（2022·內(nèi)蒙古呼倫貝爾·統(tǒng)考中考真題）下列各圖中“”和“”分別表示不同元素的原子，則其中表示單質(zhì)的是（）A． B．C． D．11.下列圖中“”“”和“”分別表示不同元素的原子。(1)表示混合物的有___________(填字母序號，下同)；表示純凈物的有___________；(2)表示單質(zhì)的有___________，可以表示化合物的有___________。12.如圖是電解水實驗的簡易裝置圖，回答下列有關(guān)問題：(1)由實驗現(xiàn)象可以確定：試管a連接電池____極，若試管a中得到10mL氣體，則試管b中得到____mL氣體，寫出驗證試管b中氣體的方法：____。(2)小麗同學將純凈的氫氣點燃，觀察到管口有__火焰，將冷而干燥的燒杯罩在火焰上方，燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)___；據(jù)此，她發(fā)現(xiàn)氫氣的一個化學性質(zhì)是____；該反應(yīng)的文字表達式為____，該反應(yīng)的基本類型為____。13.下列是兩個關(guān)于水的實驗，下列說法正確的是A．試管2中得到的氣體能燃燒 B．實驗二中水變化前后分子的種類不變C．實驗一中反應(yīng)前后原子的種類、個數(shù)均改變 D．1、2兩玻璃管中產(chǎn)生的氣體質(zhì)量之比是2:1003探究提升?環(huán)節(jié)一探究水的組成問題探究1氫氣燃燒實驗實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論（反應(yīng)表達式）在帶尖嘴的導管口點燃純凈的氫氣，觀察火焰的顏色。然后在火焰上方罩一個冷而干燥的小燒杯，過一會兒，觀察燒杯壁上有什么現(xiàn)象發(fā)生。產(chǎn)生淡藍色火焰觀察燒杯壁上出現(xiàn)水霧討論：1.上述實驗中有無新物質(zhì)生成？發(fā)生了什么變化？有新物質(zhì)生成，發(fā)生了化學變化2.上述實驗中是否有水滴生成？有水滴生成問題探究2水的電解實驗實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論（反應(yīng)表達式）在電解器玻璃管內(nèi)加滿水，接通直流電源，觀察并記錄兩個電極附近和玻璃管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象。切斷上述裝置中的電源，用燃著的木條分別在兩個玻璃管尖嘴口檢驗電解反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體，觀察并記錄發(fā)生的現(xiàn)象。兩個電極上有氣泡產(chǎn)生，負極和正極產(chǎn)生氣體的體積比約為2:1。正極氣體使燃著的木條更旺，證明是氧氣；負極氣體燃燒發(fā)出淡藍色火焰，證明是氫氣。（正氧負氫、氫二氧一）問題探究3水的組成根據(jù)精確的實驗測定：1.每個水分子是由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成的。因此水可表示為H2O2.當水分子分解時，生成了氫原子和氧原子，2個氫原子結(jié)合成1個氫分子，很多氫分子聚集成氫氣；2個氧原子結(jié)合成1個氧分子，很多氧分子聚集成氧氣。要點歸納探究水的組成實驗：1.氫氣的燃燒2.電解水實驗3.氫氣還原氧化銅的實驗也可以證明水的組成結(jié)論：水是由氫元素和氧元素組成的。純凈物分類：1.單質(zhì)是由同種元素組成的純凈物。2.化合物是由不同種元素組成的純凈物。3.由兩種元素組成的化合物中，其中一種元素是氧元素的叫做氧化物。典例精講【例1】（2023年海南省瓊海市二模）實驗小組為驗證水的組成元素，進行如下實驗。實驗1實驗2實驗證明無色液滴為水實驗證明a，b中氣體分別為、下列說法正確的是A.實驗2中a和b的氣體質(zhì)量比為2：1B.實驗2中a氣體能使帶火星的木條復燃C.實驗1、實驗2都不能驗證水的組成D.實驗利用了化學反應(yīng)前后元素種類不變推測物質(zhì)的組成【例2】（2022秋·廣東茂名·九年級統(tǒng)考期中）興趣小組通過研究水的電解了解水的組成，回答下列問題：

(1)請寫出電解水的文字表達式___________。(2)此過程中沒有發(fā)生改變的微粒是___________。(3)玻璃管b中產(chǎn)生的氣體是___________(填化學式)。(4)此實驗得出的結(jié)論是：水是由___________組成的?！纠?】（提出問題）水的化學式是H2O，它能不能是HO、HO2或其他呢？（探究課題）水化學式的推導過程。我的假設(shè)：水的化學式是H2O或HO或HO2。（探究準備）精密電解水設(shè)備。（探究過程）①用精密的電解水設(shè)備電解水，同時測定兩試管中逸出氣體的體積，記錄在下表中：時間/min12345678連電源負極的管(A)中氣體/ml612202939495969連電源正極的管(B)中氣體/ml2471116212631②分析上表中數(shù)據(jù)可知：電解水時，與電源負極相連的試管中收集到的氫氣的體積較多，與電源正極相連的試管中收集到的氧氣的體積較少，從第4min開始生成的氫氣和氧氣的體積比為________。③查閱資料可知：在標準狀況下，氫氣的密度是0.089g/L，氧氣的密度是1.429g/L。由此可計算出生成的氫氣和氧氣的質(zhì)量比約為_____________(填最簡整數(shù)比)。④利用化合物各元素質(zhì)量比的算法，設(shè)水的化學式為HxOy，根據(jù)各元素的質(zhì)量比=各元素相對原子質(zhì)量*相應(yīng)原子個數(shù)乘積之比，得出x:y=__________。（探究結(jié)論）水的化學式是_______________。（拓展延伸）同學們又查閱到了如下資料：a氫氧化鈉是一種強堿，具有腐蝕性。b舊版教材中，電解水的實驗裝置如圖丙所示。c給含有氯化鈉的水通電，會發(fā)生如下反應(yīng)：氯化鈉+水→氫氧化鈉+氫氣+氯氣(條件為通電)。請你分析思考：和圖丙所示的裝置相比，現(xiàn)行教材(圖丁)的優(yōu)點是_________________。進行實驗時，____________(填“能”或“不能”)將氫氧化鈉換為氯化鈉。（總結(jié)交流）化學是以實驗為基礎(chǔ)的科學，通過上述實驗的分析對比，請寫出在改進實驗時需考慮的因素：___________________________(寫一點即可)。同學們不但成功探究了水的組成，得出了正確的結(jié)論，還對“科學探究與創(chuàng)新意識”的素養(yǎng)有了更深刻的認識和體會，期待在今后的學習中解決更多問題！?環(huán)節(jié)二水的組成探究史問題探究2【資料】人類對水的組成的認識經(jīng)歷了很長的一段時間。古人認為，水是一種元素。1766年英國化學家卡文迪許把鋅粒加到稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)了“易燃空氣”。同一時期，普利斯特里發(fā)現(xiàn)這種氣體可以在玻璃容器內(nèi)燃燒產(chǎn)生水珠。1781年卡文迪許用純氧代替空氣，發(fā)現(xiàn)“易燃空氣”可以在純氧中燃燒，并且生成物只有水。可惜兩位科學家受當時“燃素說”的影響，沒能認識到水不是一種元素。1782年，拉瓦錫重復了他們的實驗后，又將水蒸氣通過高溫金屬鐵管，獲得“易燃空氣”和一種黑色固體，由此他認為水不是一種元素，而是“易燃空氣”和氧的化合物。1787年，拉瓦錫將“易燃空氣”命名為氫氣，正式提出了氫這種元素。1880年英國科學家尼克爾森用伏打電池進行了水的電解實驗，進一步證明了拉瓦錫的結(jié)論。閱讀化學史，回答下列問題。（1）“易燃空氣”屬于__________（填“單質(zhì)”或“化合物”）。（2）1782年拉瓦錫實驗獲得的黑色固體是Fe3O4，請寫出該反應(yīng)的化學方程式：___________。（3）1800年尼克爾森的電解水實驗中，需加入氫氧化鈉，目的是：___________。（4）1800年尼克爾森的實驗，得到了“易燃空氣”和氧氣，推測“易燃空氣”和氧氣的的體積比為__________。要點歸納水的組成研究時間軸典例精講【例4】（2023年安徽省黃山市休寧縣“C20”教育聯(lián)盟第二次學業(yè)水平檢測）水是生命之源，人的生命活動離不開水，某興趣小組以“生命之源——水”為主題開展項目式學習?！救蝿?wù)一】學習水組成的發(fā)現(xiàn)史（1）1783年，英國科學家卡文迪什實驗發(fā)現(xiàn)氫氣和氧氣點燃后生成水，該反應(yīng)的化學方程式為______；1800年，英國科學家尼克爾森和卡里斯特爾在常溫下利用“伏打電池”給水通電進行電解水實驗，制得氫氣和氧氣，分析得出水不是一種元素，而是氫元素和氧元素組成的______（填“混合物”或“化合物”）?！救蝿?wù)二】模擬實驗探究興趣小組同學利用如圖所示的裝置進行電解水實驗。（2）實驗前，小明準備在水中添加氫氧化鈉溶液增強導電性，若要檢測氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)，可取少量待測液滴加足量稀鹽酸，若觀察到______，則說明氫氧化鈉溶液已經(jīng)變質(zhì)；若用硫酸鈉增強導電性，實驗結(jié)束后，硫酸鈉的質(zhì)量______（填“增多”“不變”或“減少”）。（3）電解水實驗過程中，觀察到的現(xiàn)象有______。（4）微觀過程分析：電解水的微觀過程模擬示意圖如下，請補充完整。（5）反思交流：學習小組記錄了四組兩管收集的氣體體積，實驗數(shù)據(jù)記錄如下表。氫氣體積（mL）氧氣體積（mL）甲52.3乙104.8丙157.3丁209.8同學們發(fā)現(xiàn)，每組收集到的氫氣與氧氣的體積比不同，隨著氣體量的增加，氧氣體積始終比氫氣體積的一半少0.2mL，產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能原因是______?！纠?】（2023年江蘇省蘇州市中考二模）人們對于物質(zhì)組成與構(gòu)成的認識經(jīng)歷了曲折的過程。自古以來，人們認為水是組成世間萬物的一種元素，不可再分。（1）18世紀中葉，英國化學家普利斯特里用鋅加入稀硫酸中制得“可燃空氣”，將少量“可燃空氣”與空氣通入鐵質(zhì)容器混合點燃，能產(chǎn)生劇烈的爆鳴，并產(chǎn)生水霧。該“可燃空氣”應(yīng)該是_________（填化學式）。（2）1781年，英國化學家卡文迪許加熱汞鍛灰（HgO）后得到了一種液態(tài)金屬單質(zhì)和一種氣體——“脫燃素空氣”，蠟燭在這種氣體中燃燒更明亮。請寫出卡文迪許制得“脫燃素空氣”的反應(yīng)方程式____________。（3）卡文迪許認為普利斯特斯的實驗并不能證明水的組成，于是用“脫燃素空氣”代替空氣重做了實驗，目的是_________。（4）1783年，法國化學家拉瓦錫將水加熱成蒸氣通過高溫的鐵管，一段時間后，在出口處收集到一種可燃性氣體。實驗后稱量發(fā)現(xiàn)水的質(zhì)量減少，鐵管的質(zhì)量增加，經(jīng)研究證明鐵轉(zhuǎn)化為四氧化三鐵，裝置如題24圖-1所示。其反應(yīng)原理為_________（寫化學方程式）。至此，水不是單一元素物質(zhì)，而是由氫、氧兩種元素組成的觀點得到了化學界公認。（5）180年，英國化學家尼科爾森通過伏打電池在常溫下對水進行通電分解，得到氫氣和氧氣，再次確認了水的組成。某同學在實驗室模擬了尼科爾森用電分解水的實驗（題24圖—2），得到不同電極的電解結(jié)果如下表所示。表：不同電極在相同條件下的的電解結(jié)果（以氣柱高度表示電解產(chǎn)生的氣體體積）電極時間H2體積O2體積V（H2）：V（O2）多孔碳棒4’28”66252.6:1鍍鎳回形針2’22”66312.1:1銅絲2’15”66332:1已知：多孔碳棒使用一段時間后會因質(zhì)量減少而需更換。結(jié)合圖表信息回答，用多孔碳棒作電極時，氫氣和氧氣的體積比總是大于2:1的原因可能有哪些：____________。（6）在整個發(fā)現(xiàn)過程中，科學家利用了“分合”思想證明了水的組成。下面實驗中屬于“分”思想的是____________（填字母）。a.氫氣燃燒實驗b.鐵管實驗c.水通電實驗004課堂總結(jié)一、氫氣的性質(zhì)研究氫氣的燃燒實驗是人們認識水的組成的開始1．物理性質(zhì)：氫氣是一種無色、無臭、難溶于水的氣體，密度比空氣小。2．化學性質(zhì)（可燃性）：實驗實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論氫氣燃燒點燃氫氣，用干冷的燒杯罩在火焰上方產(chǎn)生淡藍色火焰，放熱，罩在火焰上方的燒杯內(nèi)壁有水霧產(chǎn)生符號表達式：H2+O2eq\o\ac(\s\up11(點燃),\s\do4(→),\s\do5())H2O【討論】氫氣燃燒生成水的實驗，說明水是由氫元素和氧元素組成的。二、水的電解實驗實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論（反應(yīng)表達式）兩個電極上有氣泡產(chǎn)生，負極和正極產(chǎn)生氣體的體積比約為2:1。正極氣體能使帶火星的木條復燃，負極氣體燃燒發(fā)出淡藍色火焰。（正氧負氫、氫二氧一）實驗結(jié)論：水由氫元素和氧元素組成。三、單質(zhì)、化合物和氧化物（1）單質(zhì)：由同種元素組成的純凈物。（2）化合物：由不同種元素組成的純凈物。（3）氧化物：由兩種元素組成的化合物，其中一種是氧元素。物質(zhì)的簡單分類：混合物氧化物物質(zhì)化合物純凈物其他單質(zhì)005強化訓練1．（2023·廣東廣州·中考真題）用電解水實驗探究水的元素組成，下列說法不正確的是（）A．a(chǎn)管和b管中氣體體積比約為2：1B．b管中的氣體能使燃著的木條燒得更旺C．該探究說明水中含有氫分子和氧分子D．該探究的依據(jù)是化學變化前后元素種類不變2．（2023·廣東深圳·中考真題）下列說法正確的是（）A．a(chǎn)和b質(zhì)量比為2：1 B．H2具有助燃性C．水是由氫元素和氧元素組成的 D．水的電解是物理變化3．（2023·河南·中考真題）2023年5月30日，我國神舟十六號載人飛船成功發(fā)射，三位航天員順利進入空間站。空間站內(nèi)航天員吸入的氧氣可由電解水提供，水通電分解的化學方程式為_____。運載火箭使用的燃料中有液氫，氫氣作燃料的優(yōu)點是_____(答出一條即可)。4.（2023江蘇蘇州市吳中、吳江、相城區(qū)一模）用如圖所示裝置進行電解水實驗(水中加入少量硫酸鈉溶液以增強導電性)，反應(yīng)一段時間。下列說法正確的是A.球形容器內(nèi)液面下降B.液體中硫酸鈉的濃度不變C.與電源正極相連的玻璃管內(nèi)產(chǎn)生的氣體質(zhì)量約為負極的八倍D.與電源負極相連的玻璃管內(nèi)產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復燃5.（2023年江蘇省泰州市中考二模）水是生活中最常見的物質(zhì)之一，也是實驗室常用的試劑。（1）長期飲用硬水會影響人體健康，檢驗自來水是否為硬水常用的物質(zhì)是___。（2）某工廠用電解水的方法制取氧氣，發(fā)現(xiàn)氧氣的產(chǎn)量略小于理論值，且所得氧氣中有淡淡的魚腥氣味（每個具有魚腥氣味的氣體分子由三個原子構(gòu)成）。從元素守恒角度分析，該魚腥氣味的氣體是____（填化學式）。（3）硫酸鈉溶于水能離解出自由移動的____、____（填符號），因此硫酸鈉溶液能導電。（4）電解水時，在水中加入少量硫酸鈉可增強導電性。某興趣小組把4.0g硫酸鈉固體加入86.8g水中，充分溶解后進行電解。一段時間后停止通電，在試管A中收集到1.2g氣體（裝置如圖）?；卮鹣铝袉栴}：①B管中收集到的氣體是____。②結(jié)合方程式計算，電解后溶液中硫酸鈉質(zhì)量分數(shù)____。（寫出計算過程）6．（2023·黑龍江綏化·校考模擬預測）如圖是初中化學常見實驗，請回答有關(guān)問題。

(1)實驗一的集氣瓶中預先加入了少量水，其作用是______。(2)實驗二為電解水的實驗，其中A是與電源的______極相連。實驗剛開始時，X和Y氣體的體積比>2：1，則可能原因是______（填序號）；①氧氣溶解的更多②氫氣溶解的更多③氧氣密度大④氫氣密度小⑤氧氣與電極發(fā)生了反應(yīng)⑥水中未加入少量硫酸鈉或氫氧化鈉(3)實驗三是測定空氣中氧氣的含量。假如集氣瓶容積為100mL，實驗前已經(jīng)裝水20mL，則實驗后集氣瓶內(nèi)的水約是______mL。7．（2023·福建泉州·統(tǒng)考模擬預測）請回答下列問題。

(1)某實驗小組用圖1所示裝置完成電解水的實驗并收集產(chǎn)生的氣體(U型管中預先加入了少量氫氧化鈉)。a管應(yīng)連接電源的______極(填“正”或“負”)，用______檢驗d管產(chǎn)生的氣體，該實驗可以過確定水由_____組成。(2)在探究水的組成中，科學家做出巨大貢獻，拉瓦錫曾讓水蒸氣通過一根燒紅的鐵質(zhì)槍管，得到“易燃空氣”，同時生成四氧化三鐵，如圖2，寫出該反應(yīng)的化學方程式______。(3)某種光分解水的過程如圖3所示，能產(chǎn)生H2。轉(zhuǎn)化過程中循環(huán)利用的物質(zhì)有Fe3O4和___；與電解水相比，該方法的優(yōu)點是_______。8．（2023·福建廈門·廈門一中?？级＃圩o水資源是每個公民的義務(wù)和責任。

(1)圖1為居民飲用水的處理過程，其中步驟①網(wǎng)格凈水原理類似于實驗操作________。(2)圖2為電解水的實驗裝置，理論上當電源正極產(chǎn)生8mL氣體時，負極產(chǎn)生_____mL氣體。(3)有些村民直接用地下水作生活用水，人們常用_______檢驗地下水是硬水還是軟水，生活中可用________的方法降低水的硬度。(4)①用自來水清洗餐具上的油污需添加洗滌劑，這是利用了洗滌劑的_________作用。②稀醋酸可用于除去水壺中的水垢，把100g20%的醋酸稀釋為10%的稀溶液，需要加入水的質(zhì)量為________。9.（2022秋·遼寧沈陽·九年級?？茧A段練習）實驗課上，同學們做了電解水的實驗（1）電解水時，通常要加入少量氫氧化鈉溶液或稀硫酸，目的是_______。（2）寫出電解水的化學方程式_______。（3）某同學在做電解水實驗時，向水中加入氯化鈉，發(fā)現(xiàn)與正極相連的石墨電極上出現(xiàn)黃綠色氣體。[提出問題]加入氯化鈉的水通電時，石墨電極上分別生成了什么氣體？[查閱資料]①氯氣(Cl2)是一種黃綠色、有刺激性氣味的有毒氣體，常溫下1體積水里能溶解2體積的氯氣；②氯化鈉溶液就是在水中加入氯化鈉固體。[提出假設(shè)]假設(shè)I：氧氣和氯氣；假設(shè)Ⅱ：氫氣和氧氣；假設(shè)Ⅲ：氫氣和氯氣。[設(shè)計實驗]用如圖所示裝置來電解氯化鈉溶液，并收集兩個電極上產(chǎn)生的氣體。實驗步驟實驗現(xiàn)象解釋或結(jié)論①按照如圖裝置，通電一段時間后，用a、b兩只試管分別收集兩根石墨電極上產(chǎn)生的氣體，觀察氣體顏色試管a收集到黃綠色氣體，試管b收集到無色氣體假設(shè)_______錯誤②用拇指堵住試管b，移近點燃的酒精燈，移開拇指點火聽到爆鳴聲證明b試管中收集到的氣體為_______[實驗反思]氯化鈉溶液通電時，氯化鈉和水反應(yīng)除了生成兩種氣體外，還生成了氫氧化鈉，想要測定電解后生成的氫氧化鈉質(zhì)量，需進行蒸發(fā)操作，進行該實驗時要用玻璃棒攪拌的目的是_______。[反思與評價]1聯(lián)系電解水的實驗，要證明水的組成，你認為在電解水時_______(填“可以”或“不可以”)加氯化鈉溶液。2我們的生活用水都是從自來水廠生產(chǎn)制得的，本市某水廠生產(chǎn)自來水的凈化步驟如下表示：（4）向水中通入氯氣，發(fā)生的是_______(填“物理”或“化學”)變化（5）硬水對人體，生活都有一定危害，因此生活中將硬水轉(zhuǎn)化為軟水，常用方法是_______。（6）淡水資源緊缺的當下，請給出一點節(jié)水建議_______。

第16課水的組成001目標任務(wù)課程標準學習目標1.探究水的組成及變化。2.初步學習利用物質(zhì)的性質(zhì)和化學反應(yīng)探究物質(zhì)組成的基本思路與方法。3.認識水的組成，知道水是一種重要的溶劑。4.認識依據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)可以對物質(zhì)進行分類，知道物質(zhì)可以分為純凈物和混合物、單質(zhì)和化合物等；1．通過電解水實驗認識水的組成。2．進一步理解化學變化的實質(zhì)—化學反應(yīng)前后元素種類不變；3．從物質(zhì)的元素組成上識別氧化物，區(qū)分單質(zhì)和化合物。4.知道氫氣的可燃性以及驗純的重要性和方法；5.結(jié)合化學史料，從科學家認識水的組成的過程中體會科學家研究物質(zhì)組成的思路和方法。002預習導學自主梳理一、氫氣的性質(zhì)1.物理性質(zhì)：氫氣是無色、無臭、難溶于水的氣體，密度比空氣小，是最輕的氣體。2.氫氣的燃燒文字、符號表達式：（1）純凈的氫氣在空氣中安靜地燃燒，產(chǎn)生淡藍色火焰；（2）混有一定量空氣或氧氣的氫氣遇明火會發(fā)生爆炸。3.氫氣的驗純（1）點燃氫氣前一定要檢驗純度。（2）驗純方法：用拇指堵住集滿氫氣的試管口，口朝下，靠近火焰，移開拇指。若發(fā)出尖銳爆鳴聲，表明氫氣不純；若聲音很小，表明氫氣較純。二、水的電解實驗1．儀器：水電解器（如右圖）2．反應(yīng)條件：通直流（填“交流”或“直流”）電。在水中加入少量硫酸鈉或氫氧化鈉溶液的目的是增強導電性。3．實驗現(xiàn)象及分析：（1）兩電極上都產(chǎn)生氣泡，速率快的是負極，一段時間后，正極與負極生成氣體的體積比約為1∶2。（2）正極產(chǎn)生的氣體使燃著的木條燃燒更旺。（正極產(chǎn)生的是氧氣）（3）負極產(chǎn)生的氣體能燃燒，火焰呈淡藍色。（負極產(chǎn)生的是氫氣）4．反應(yīng)表達式：文字表達式：水氫氣+氧氣；符號表達式：H2OH2+O2。5．元素種類分析：生成物中有氫、氧元素，反應(yīng)前后元素的種類不會（填“會”或“不會”）變化。6．實驗結(jié)論：（1）水由氫元素和氧元素組成。（2）水在通電的條件下，發(fā)生了分解反應(yīng)，生成了氫氣和氧氣，且體積比約為2∶1。三、單質(zhì)、化合物和氧化物1．概念：（1）單質(zhì)：由同種元素組成的純凈物。（2）化合物：由不同種元素組成的純凈物。（3）氧化物：由兩種元素組成的化合物，其中一種是氧元素?！居懻摗浚?）單質(zhì)中一定（填“一定”或“不一定”，下同）只有一種元素，但只由一種元素組成的物質(zhì)不一定是單質(zhì)。（如氧氣和臭氧組成的物質(zhì)是混合物）（2）化合物中一定含不同種元素，但由不同種元素組成的物質(zhì)不一定是化合物。（如氧氣和氮氣組成的物質(zhì)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。（如高錳酸鉀KMnO4不是氧化物）2．物質(zhì)的簡單分類：混合物氧化物物質(zhì)化合物純凈物其他單質(zhì)（1）純凈物、混合物是根據(jù)組成物質(zhì)種類多少來分的；（純凈物都可以用化學式表示，而混合物沒有化學式）；而單質(zhì)、化合物是根據(jù)組成元素種類多少來分的。（2）它們之間的關(guān)系可以用下圖表示，在橫線上寫出其中A、B、C分別對應(yīng)的物質(zhì)類別。A單質(zhì)B化合物C氧化物預習檢測1.下列關(guān)于氫氣的說法錯誤的是（）A．在標準狀況下，氫氣的密度比空氣小 B．氫氣在空氣中燃燒時，產(chǎn)生淡藍色火焰C．氫氣難溶于水 D．點燃氫氣時一定會發(fā)生爆炸【答案】D【詳解】A、在標準狀況下，氫氣的密度比空氣小，該選項說法正確；B、氫氣在空氣中燃燒，產(chǎn)生淡藍色火焰，該選項說法正確；C、氫氣難溶于水，該選項說法正確；D、氫氣中混有一定空氣時，若達到了氫氣的爆炸極限，則點燃會發(fā)生爆炸，該選項說法錯誤。故選：D。2.下列用途，利用氫氣物理性質(zhì)的是（）A．還原金屬氧化物 B．制取鹽酸C．充填探空氣球 D．高能燃料【答案】C【詳解】A、氫氣還原金屬氧化物是氫氣和金屬氧化物反應(yīng)生成金屬單質(zhì)的過程，有其他物質(zhì)生成，屬于化學變化，故此用途利用的是氫氣的化學性質(zhì)，A錯誤；B、氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫，把氯化氫溶于水得到鹽酸，故此用途利用的是氫氣的化學性質(zhì)，B錯誤；C、氫氣是最輕的氣體，其密度比空氣小，氫氣沖入氣球中，氣球就可以升向空中，成為探空氣球，故此用途利用了氫氣的物理性質(zhì)，C正確；D、氫氣和氧氣反應(yīng)放出大量熱，氫氣可以作為高能燃料，故此用途利用了氫氣的化學性質(zhì)，D錯誤。故選：C。3.氫氣難溶于水，氫氣密度為0.089g/L，空氣密度為1.29g/L，且與氧氣在常溫下不反應(yīng)，收集此氣體可使用的方法是（）A．只可用排水法B．只可用向下排空氣法C．既可用排水法，又可用向下排空氣法D．既可用排水法，又可用向上排空氣法【答案】C【詳解】氫氣難溶于水，可用排水法收集，氫氣密度為0.089g/L，空氣密度為1.29g/L，氫氣密度比空氣小，且與氧氣在常溫下不反應(yīng)，可用向下排空氣法收集。故選：C。4.有關(guān)電解水實驗的說法錯誤的是（）A．一段時間后產(chǎn)生氫氣和氧氣的體積比約為2:1 B．該實驗證明水由H2和O2組成C．正極產(chǎn)生的氣體能使燃著的木條燃燒更旺 D．水中可加入少量硫酸鈉以增強導電性【答案】B【詳解】A、電解水實驗中“正氧負氫，氫二氧一”，與電源負極相連的試管收集到的氣體較多，是氫氣，與電源正極相連的試管收集到的氣體較少，是氧氣，一段時間后產(chǎn)生氫氣和氧氣的體積比約為2:1，故選項說法正確；B、水通電分解生成氫氣和氧氣，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，反應(yīng)前后元素種類不變，可得出水是由氫元素和氧元素組成，故選項說法不正確；C、由A分析可知，正極產(chǎn)生的氣體是氧氣，氧氣具有助燃性，能使燃著的木條燃燒更旺，故選項說法正確；D、水的導電性很弱，水中可加入少量硫酸鈉以增強導電性，故選項說法正確。故選：B。5.下列有關(guān)電解水實驗的說法正確的是（）

A．實驗證明水是由氫分子和氧分子構(gòu)成的 B．甲、乙兩管產(chǎn)生的氣體的體積比約為2∶1C．乙管產(chǎn)生的氣體能燃燒，火焰為淡藍色 D．水電解過程中，水分子沒有發(fā)生變化【答案】B【詳解】A、實驗證明水由氫元素和氧元素組成的，錯誤；B、甲、乙兩管產(chǎn)生的氣體分別是氫氣、氧氣，體積比約為2∶1，正確；C、乙管產(chǎn)生的氣體是氧氣，不能燃燒，錯誤；D、水電解過程中，水分子分解成氫原子和氧原子，氫原子結(jié)合生成氫分子，氧原子結(jié)合生成氧分子，水分子發(fā)生了變化，錯誤；故選：B。6.下列關(guān)于“電解水”和“氫氣在空氣中燃燒”實驗的說法中，正確的是（）

A．點燃氫氣前不用檢驗純度 B．b管氣體能使帶火星木條復燃C．干冷燒杯內(nèi)壁無明顯變化 D．兩個實驗均可證明水的組成【答案】D【詳解】A、點燃可燃性氣體之前需要檢驗純度，故點燃氫氣前要檢驗純度，故A錯誤；B、電解水時“正氧負氫、氫二氧一”，b管連接電源負極，產(chǎn)生的是氫氣，具有可燃性，不是助燃性，不能使帶火星木條復燃，故B錯誤；C、氫氣燃燒生成水，故干冷燒杯內(nèi)壁有水霧生成，故C錯誤；D、電解水生成氫氣和氧氣，氫氣和氧氣點燃生成水，均可證明水的組成，故D正確。故選：D。7.如圖是電解水實驗，下列說法中，不正確的是（）A．試管2中得到的氣體能使帶火星的木條復燃B．該實驗生成氣體主要是由于水沸騰產(chǎn)生的水蒸氣C．該實驗所發(fā)生的反應(yīng)屬于分解反應(yīng)D．該實驗說明水是由氫元素、氧元素組成的【答案】B【詳解】A、試管2對應(yīng)的是正極，得到的氣體是氧氣，能使帶火星的木條復燃，說法正確；B、該實驗生成氣體主要是由于水分解生成了氫氣和氧氣，沸騰產(chǎn)生水蒸氣是物理變化，不會產(chǎn)生新物質(zhì)，說法錯誤；C、該實驗所發(fā)生的反應(yīng)是水通電分解生成氫氣和氧氣，是一變多的反應(yīng)，屬于分解反應(yīng)，說法正確；D、化學反應(yīng)前后元素的種類不變，該實驗說明水是由氫元素、氧元素組成的，說法正確；故選：B。8.分類法是研究化學的方法之一.下列選項中，“O”“●”分別表示不同的原子，其中表示化合物的是（）A． B．C． D．【答案】D【詳解】A、圖中有三個分子，其中有二個分子構(gòu)成與另外一個分子的構(gòu)成不同，為兩種物質(zhì)的分子，則所示物質(zhì)為混合物，故A不符合題；B、圖中有四個相同的原子，所示物質(zhì)不是化合物是單質(zhì)，故B不符合題意；C、圖中所示的三個分子中含有兩種不同的分子，是兩類物質(zhì)的分子，所以該物質(zhì)是混合物，故C不符合題意；D、圖中三個分子構(gòu)成相同，為同種物質(zhì)的分子，所示物質(zhì)為純凈物，每個分子是由不同種原子所構(gòu)成，是化合物的分子，故D符合題意。故選：D。9.分類是學習和研究化學的常用方法。下列物質(zhì)屬于氧化物的是（）A． B． C．CaO D．【答案】C【詳解】A、O3是單質(zhì)。不符合題意；B、KMnO4由三種元素組成，是含氧化合物。不符合題意；C、CaO是由鈣、氧兩種元素組成的化合物，其一是氧元素。符合題意；D、H2SO4由三種元素組成，是含氧化合物。不符合題意。故選：C。10.（2022·內(nèi)蒙古呼倫貝爾·統(tǒng)考中考真題）下列各圖中“”和“”分別表示不同元素的原子，則其中表示單質(zhì)的是（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】A、圖中四個分子構(gòu)成相同，為同種物質(zhì)的分子，所示物質(zhì)為純凈物，每個分子是由不同種原子構(gòu)成，屬于化合物的分子，所示的物質(zhì)屬于化合物；B、圖中四個分子構(gòu)成相同，每個分子是由同種原子構(gòu)成，屬于單質(zhì)的分子，所示的物質(zhì)屬于單質(zhì)；C、圖中所示的四個分子中含有兩種不同的分子，是兩類物質(zhì)的分子，所以該物質(zhì)屬于混合物；D、圖中所示的四個分子中含有兩種不同的分子，是兩類物質(zhì)的分子，所以該物質(zhì)屬于混合物。故選：B。11.下列圖中“”“”和“”分別表示不同元素的原子。(1)表示混合物的有___________(填字母序號，下同)；表示純凈物的有___________；(2)表示單質(zhì)的有___________，可以表示化合物的有___________?！敬鸢浮緽ACDADC【分析】A是由一種原子直接構(gòu)成的物質(zhì)，屬于純凈物中的單質(zhì)；B是兩種單質(zhì)組成的混合物，一種單質(zhì)是由原子構(gòu)成的，一種單質(zhì)是由分子構(gòu)成的；C是由同種分子構(gòu)成的純凈物，每個分子是由兩種原子構(gòu)成的，屬于純凈物中的化合物；D是由同種分子構(gòu)成的純凈物，每個分子是由同種原子構(gòu)成的，屬于純凈物中的單質(zhì)；【詳解】由分析得：(1)表示混合物的有B；表示純凈物的有ACD；(2)表示單質(zhì)的有AD，可以表示化合物的有C。12.如圖是電解水實驗的簡易裝置圖，回答下列有關(guān)問題：(1)由實驗現(xiàn)象可以確定：試管a連接電池____極，若試管a中得到10mL氣體，則試管b中得到____mL氣體，寫出驗證試管b中氣體的方法：____。(2)小麗同學將純凈的氫氣點燃，觀察到管口有__火焰，將冷而干燥的燒杯罩在火焰上方，燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)___；據(jù)此，她發(fā)現(xiàn)氫氣的一個化學性質(zhì)是____；該反應(yīng)的文字表達式為____，該反應(yīng)的基本類型為____?！敬鸢浮控?將帶火星的木條伸入試管，帶火星的木條復燃，證明是氧氣淡藍色水霧可燃性化合反應(yīng)【詳解】（1）由電解水時“正氧負氫、氫二氧一”、生成為氣體的性質(zhì)可知，試管a收集的氣體較多是氫氣，連接電池的負極，氫氣和氧氣的體積比為2:1，若試管a中得到10mL氣體，則試管b中得到5mL氣體，由于試管b中氣體是氧氣，具有助燃性，所以驗證試管b中氣體的方法：是將帶火星的木條伸入試管，帶火星的木條復燃，證明是氧氣。（2）氫氣燃燒，觀察到管口有淡藍色火焰，將冷而干燥的燒杯罩在火焰上方，燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)水霧；據(jù)此，氫氣的一個化學性質(zhì)是可燃性；該反應(yīng)是氫氣燃燒生成了水，文字表達式為：，該反應(yīng)由兩種物質(zhì)生成一種物質(zhì)，基本類型為化合反應(yīng)。13.下列是兩個關(guān)于水的實驗，下列說法正確的是A．試管2中得到的氣體能燃燒 B．實驗二中水變化前后分子的種類不變C．實驗一中反應(yīng)前后原子的種類、個數(shù)均改變 D．1、2兩玻璃管中產(chǎn)生的氣體質(zhì)量之比是2:1【答案】B【詳解】A、試管2中得到的氣體體積比較少，是氧氣，氧氣不能燃燒，故選項說法錯誤；B、實驗二屬于物理變化，水變化前后分子的種類不變，故選項說法正確；C、由質(zhì)量守恒定律可知，電解水的反應(yīng)前后原子的種類、個數(shù)均不改變，故選項說法錯誤；D、水電解的化學反應(yīng)方程式為：，玻璃管1為氫氣，玻璃管2為氧氣，,產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量比為2:1，故選項說法正確。故選：B。003探究提升?環(huán)節(jié)一探究水的組成問題探究1氫氣燃燒實驗實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論（反應(yīng)表達式）在帶尖嘴的導管口點燃純凈的氫氣，觀察火焰的顏色。然后在火焰上方罩一個冷而干燥的小燒杯，過一會兒，觀察燒杯壁上有什么現(xiàn)象發(fā)生。產(chǎn)生淡藍色火焰觀察燒杯壁上出現(xiàn)水霧討論：1.上述實驗中有無新物質(zhì)生成？發(fā)生了什么變化？有新物質(zhì)生成，發(fā)生了化學變化2.上述實驗中是否有水滴生成？有水滴生成問題探究2水的電解實驗實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論（反應(yīng)表達式）在電解器玻璃管內(nèi)加滿水，接通直流電源，觀察并記錄兩個電極附近和玻璃管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象。切斷上述裝置中的電源，用燃著的木條分別在兩個玻璃管尖嘴口檢驗電解反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體，觀察并記錄發(fā)生的現(xiàn)象。兩個電極上有氣泡產(chǎn)生，負極和正極產(chǎn)生氣體的體積比約為2:1。正極氣體使燃著的木條更旺，證明是氧氣；負極氣體燃燒發(fā)出淡藍色火焰，證明是氫氣。（正氧負氫、氫二氧一）問題探究3水的組成根據(jù)精確的實驗測定：1.每個水分子是由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成的。因此水可表示為H2O2.當水分子分解時，生成了氫原子和氧原子，2個氫原子結(jié)合成1個氫分子，很多氫分子聚集成氫氣；2個氧原子結(jié)合成1個氧分子，很多氧分子聚集成氧氣。要點歸納探究水的組成實驗：1.氫氣的燃燒2.電解水實驗3.氫氣還原氧化銅的實驗也可以證明水的組成結(jié)論：水是由氫元素和氧元素組成的。純凈物分類：1.單質(zhì)是由同種元素組成的純凈物。2.化合物是由不同種元素組成的純凈物。3.由兩種元素組成的化合物中，其中一種元素是氧元素的叫做氧化物。典例精講【例1】（2023年海南省瓊海市二模）實驗小組為驗證水的組成元素，進行如下實驗。實驗1實驗2實驗證明無色液滴為水實驗證明a，b中氣體分別為、下列說法正確的是A.實驗2中a和b的氣體質(zhì)量比為2：1B.實驗2中a氣體能使帶火星的木條復燃C.實驗1、實驗2都不能驗證水的組成D.實驗利用了化學反應(yīng)前后元素種類不變推測物質(zhì)的組成【答案】D【詳解】A、實驗2電解水實驗中，水通電分解生成氫氣和氧氣，該反應(yīng)的化學方程式為2H20通電2H2↑+02↑，電解水過程中，正氧負氫，氧一氫二，b管與電源正極連接，b中產(chǎn)生的氣體為氧氣，a管與電源的負極相連，a中產(chǎn)生的是氫氣，故實驗2中a和b的氣體體積比為2:1，實驗2中a和b的氣體質(zhì)量比為4:32=1:8，故A說法錯誤B、實驗2電解水實驗中，根據(jù)正氧負氫，氧一氫二，b管與電源正極連接，b中產(chǎn)生的氣體為氧氣，氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復燃，a管與電源的負極相連，a中產(chǎn)生的是氫氣，氫氣具有可燃性，故B說法錯誤;C、實驗1是氣氣燃燒生成水，反應(yīng)物中有氫、氧元素，根據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變，則可說明水是由氫、氧元素組成的，能驗證水的組成，電解水生成氫氣和氧氣，氫氣是由氫元素組成的，氧氣是由氧元素組成的，根據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變，則可說明水是由氫元素和氧元素組成的，能驗證水的組成，故C說法錯誤;D、由C分析可知，氫氣燃燒和電解水的實驗，都是利用了化學反應(yīng)前后元素種類不變推測物質(zhì)的組成，故D說法正確D【例2】（2022秋·廣東茂名·九年級統(tǒng)考期中）興趣小組通過研究水的電解了解水的組成，回答下列問題：

(1)請寫出電解水的文字表達式___________。(2)此過程中沒有發(fā)生改變的微粒是___________。(3)玻璃管b中產(chǎn)生的氣體是___________(填化學式)。(4)此實驗得出的結(jié)論是：水是由___________組成的?！敬鸢浮?1)水氫氣+氧氣(2)氫原子和氧原子(3)O2(4)氫元素和氧元素【詳解】（1）水在通電的條件下反應(yīng)生成氫氣和氧氣，故反應(yīng)的文字表達式寫為：水氫氣+氧氣。（2）水在通電的條件下反應(yīng)生成氫氣和氧氣，從微觀上，該反應(yīng)是水分子被破壞成氫原子和氧原子，然后氫原子兩兩自相組合形成氫分子，同時氧原子兩兩自相組合構(gòu)成氧分子，所以此過程中沒有發(fā)生改變的微粒是氫原子和氧原子，故填氫原子和氧原子。（3）由圖可知，玻璃管b連接電源的正極，其中生成的體積較小的氣體為氧氣，氧氣由氧分子構(gòu)成，1個氧分子由2個氧原子構(gòu)成，故氧氣的化學式寫為O2。（4）水在通電的條件下反應(yīng)生成氫氣和氧氣，氫氣由氫元素組成，氧氣由氧元素組成，化學反應(yīng)中元素的種類不變，則由該實驗可知，水是由氫元素和氧元素組成的，故填氫元素和氧元素?！纠?】（提出問題）水的化學式是H2O，它能不能是HO、HO2或其他呢？（探究課題）水化學式的推導過程。我的假設(shè)：水的化學式是H2O或HO或HO2。（探究準備）精密電解水設(shè)備。（探究過程）①用精密的電解水設(shè)備電解水，同時測定兩試管中逸出氣體的體積，記錄在下表中：時間/min12345678連電源負極的管(A)中氣體/ml612202939495969連電源正極的管(B)中氣體/ml2471116212631②分析上表中數(shù)據(jù)可知：電解水時，與電源負極相連的試管中收集到的氫氣的體積較多，與電源正極相連的試管中收集到的氧氣的體積較少，從第4min開始生成的氫氣和氧氣的體積比為________。③查閱資料可知：在標準狀況下，氫氣的密度是0.089g/L，氧氣的密度是1.429g/L。由此可計算出生成的氫氣和氧氣的質(zhì)量比約為_____________(填最簡整數(shù)比)。④利用化合物各元素質(zhì)量比的算法，設(shè)水的化學式為HxOy，根據(jù)各元素的質(zhì)量比=各元素相對原子質(zhì)量*相應(yīng)原子個數(shù)乘積之比，得出x:y=__________。（探究結(jié)論）水的化學式是_______________。（拓展延伸）同學們又查閱到了如下資料：a氫氧化鈉是一種強堿，具有腐蝕性。b舊版教材中，電解水的實驗裝置如圖丙所示。c給含有氯化鈉的水通電，會發(fā)生如下反應(yīng)：氯化鈉+水→氫氧化鈉+氫氣+氯氣(條件為通電)。請你分析思考：和圖丙所示的裝置相比，現(xiàn)行教材(圖丁)的優(yōu)點是_________________。進行實驗時，____________(填“能”或“不能”)將氫氧化鈉換為氯化鈉。（總結(jié)交流）化學是以實驗為基礎(chǔ)的科學，通過上述實驗的分析對比，請寫出在改進實驗時需考慮的因素：___________________________(寫一點即可)。同學們不但成功探究了水的組成，得出了正確的結(jié)論，還對“科學探究與創(chuàng)新意識”的素養(yǎng)有了更深刻的認識和體會，期待在今后的學習中解決更多問題！【答案】2:11:82:1H2O玻璃管上有刻度，使結(jié)論更準確(其余合理答案也可)不能改進實驗要更易于操作或改進實驗要具備更高的準確性【詳解】②分析實驗數(shù)據(jù)可知，從第4min開始生成的氫氣和氧氣的體積比約為2：1；③設(shè)生成氫氣的體積為2L，則生成氧氣的體積為1L，則生成的氫氣和氧氣的質(zhì)量比為2L×0.089g/L：1L×1.429g/L=1：8；④根據(jù)各元素的質(zhì)量比=各元素相對原子質(zhì)量×相應(yīng)原子個數(shù)乘積之比，設(shè)水的化學式為HxOy，假設(shè)生成氫氣的質(zhì)量為1g，則氧氣的質(zhì)量為8g，所以；探究結(jié)論：綜合以上分析可知，水中氫原子與氧原子的個數(shù)比為2：1，則水的化學式為H2O；拓展延伸：對比分析圖丙和圖丁可知，圖丁的優(yōu)點是玻璃管上有刻度，讀取氣體體積更方便準確，使結(jié)論更準確，因為給含有氯化鈉的水通電，會發(fā)生如下反應(yīng)：氯化鈉+水→氫氧化鈉+氫氣+氯氣（條件為通電），則進行實驗時，不能將氫氧化鈉換為氯化鈉，否則會產(chǎn)生氯氣；總結(jié)交流：綜合對比分析改進實驗和教材實驗，改進實驗的目的，應(yīng)更有利于準確測定水的組成，所以改進實驗時需要更易于操作或改進實驗要具備更高的準確性?環(huán)節(jié)二水的組成探究史問題探究2【資料】人類對水的組成的認識經(jīng)歷了很長的一段時間。古人認為，水是一種元素。1766年英國化學家卡文迪許把鋅粒加到稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)了“易燃空氣”。同一時期，普利斯特里發(fā)現(xiàn)這種氣體可以在玻璃容器內(nèi)燃燒產(chǎn)生水珠。1781年卡文迪許用純氧代替空氣，發(fā)現(xiàn)“易燃空氣”可以在純氧中燃燒，并且生成物只有水?？上晌豢茖W家受當時“燃素說”的影響，沒能認識到水不是一種元素。1782年，拉瓦錫重復了他們的實驗后，又將水蒸氣通過高溫金屬鐵管，獲得“易燃空氣”和一種黑色固體，由此他認為水不是一種元素，而是“易燃空氣”和氧的化合物。1787年，拉瓦錫將“易燃空氣”命名為氫氣，正式提出了氫這種元素。1880年英國科學家尼克爾森用伏打電池進行了水的電解實驗，進一步證明了拉瓦錫的結(jié)論。閱讀化學史，回答下列問題。（1）“易燃空氣”屬于__________（填“單質(zhì)”或“化合物”）。（2）1782年拉瓦錫實驗獲得的黑色固體是Fe3O4，請寫出該反應(yīng)的化學方程式：___________。（3）1800年尼克爾森的電解水實驗中，需加入氫氧化鈉，目的是：___________。（4）1800年尼克爾森的實驗，得到了“易燃空氣”和氧氣，推測“易燃空氣”和氧氣的的體積比為__________。【答案】（1）單質(zhì)（2）（3）增強導電性（4）2：1【解析】（1）根據(jù)元素守恒可知，“易燃空氣”是指氫氣，氫氣中只含有一種元素，屬于單質(zhì)。（2）水能與鐵在高溫條件下生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)的化學方程式為。（3）電解水時，加入氫氧化鈉，能增強水的導電性。（4）電解水生成氫氣和氧氣的體積比為2：1。要點歸納水的組成研究時間軸典例精講【例4】（2023年安徽省黃山市休寧縣“C20”教育聯(lián)盟第二次學業(yè)水平檢測）水是生命之源，人的生命活動離不開水，某興趣小組以“生命之源——水”為主題開展項目式學習?！救蝿?wù)一】學習水組成的發(fā)現(xiàn)史（1）1783年，英國科學家卡文迪什實驗發(fā)現(xiàn)氫氣和氧氣點燃后生成水，該反應(yīng)的化學方程式為______；1800年，英國科學家尼克爾森和卡里斯特爾在常溫下利用“伏打電池”給水通電進行電解水實驗，制得氫氣和氧氣，分析得出水不是一種元素，而是氫元素和氧元素組成的______（填“混合物”或“化合物”）。【任務(wù)二】模擬實驗探究興趣小組同學利用如圖所示的裝置進行電解水實驗。（2）實驗前，小明準備在水中添加氫氧化鈉溶液增強導電性，若要檢測氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)，可取少量待測液滴加足量稀鹽酸，若觀察到______，則說明氫氧化鈉溶液已經(jīng)變質(zhì)；若用硫酸鈉增強導電性，實驗結(jié)束后，硫酸鈉的質(zhì)量______（填“增多”“不變”或“減少”）。（3）電解水實驗過程中，觀察到的現(xiàn)象有______。（4）微觀過程分析：電解水的微觀過程模擬示意圖如下，請補充完整。（5）反思交流：學習小組記錄了四組兩管收集的氣體體積，實驗數(shù)據(jù)記錄如下表。氫氣體積（mL）氧氣體積（mL）甲52.3乙104.8丙157.3丁209.8同學們發(fā)現(xiàn)，每組收集到的氫氣與氧氣的體積比不同，隨著氣體量的增加，氧氣體積始終比氫氣體積的一半少0.2mL，產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能原因是______。【答案】（1）①.②.化合物（2）①.有氣泡產(chǎn)生②.不變（3）電極有氣泡產(chǎn)生，a管產(chǎn)生的氣體和b管產(chǎn)生的氣體體積比為：2：1（4）（5）氧氣溶解度大于氫氣【解析】（1）氫氣和氧氣點燃后生成水，該反應(yīng)的化學方程式為：；水通電生成氫氣和氧氣，依據(jù)反應(yīng)前后元素的種類不變，得到水是由氫元素和氧元素組成的，水是一種物質(zhì)，故水屬于化合物；（2）氫氧化鈉溶液變質(zhì)是與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水、二氧化碳，可取少量待測液滴加足量稀鹽酸，若觀察到有氣泡產(chǎn)生，則說明氫氧化鈉溶液已經(jīng)變質(zhì)；若用硫酸鈉增強導電性，硫酸鈉不參加反應(yīng)，實驗結(jié)束后，硫酸鈉的質(zhì)量不變；（3）電解水實驗過程中，觀察到的現(xiàn)象有電極有氣泡產(chǎn)生，a管產(chǎn)生的氣體和b管產(chǎn)生的氣體體積比為：2：1；（4）水分子先分解成氫原子和氧原子，1個氫原子結(jié)合成1個氫分子，2個氧原子結(jié)合成1個氧分子，;（5）電解水生成的氫氣和氧氣的體積為2：1，但實際的氧氣體積始終比氫氣體積的一半少0.2mL，產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能原因是氧氣的溶解度大于氫氣，氧氣溶解的更多?！纠?】（2023年江蘇省蘇州市中考二模）人們對于物質(zhì)組成與構(gòu)成的認識經(jīng)歷了曲折的過程。自古以來，人們認為水是組成世間萬物的一種元素，不可再分。（1）18世紀中葉，英國化學家普利斯特里用鋅加入稀硫酸中制得“可燃空氣”，將少量“可燃空氣”與空氣通入鐵質(zhì)容器混合點燃，能產(chǎn)生劇烈的爆鳴，并產(chǎn)生水霧。該“可燃空氣”應(yīng)該是_________（填化學式）。（2）1781年，英國化學家卡文迪許加熱汞鍛灰（HgO）后得到了一種液態(tài)金屬單質(zhì)和一種氣體——“脫燃素空氣”，蠟燭在這種氣體中燃燒更明亮。請寫出卡文迪許制得“脫燃素空氣”的反應(yīng)方程式____________。（3）卡文迪許認為普利斯特斯的實驗并不能證明水的組成，于是用“脫燃素空氣”代替空氣重做了實驗，目的是_________。（4）1783年，法國化學家拉瓦錫將水加熱成蒸氣通過高溫的鐵管，一段時間后，在出口處收集到一種可燃性氣體。實驗后稱量發(fā)現(xiàn)水的質(zhì)量減少，鐵管的質(zhì)量增加，經(jīng)研究證明鐵轉(zhuǎn)化為四氧化三鐵，裝置如題24圖-1所示。其反應(yīng)原理為_________（寫化學方程式）。至此，水不是單一元素物質(zhì)，而是由氫、氧兩種元素組成的觀點得到了化學界公認。（5）180年，英國化學家尼科爾森通過伏打電池在常溫下對水進行通電分解，得到氫氣和氧氣，再次確認了水的組成。某同學在實驗室模擬了尼科爾森用電分解水的實驗（題24圖—2），得到不同電極的電解結(jié)果如下表所示。表：不同電極在相同條件下的的電解結(jié)果（以氣柱高度表示電解產(chǎn)生的氣體體積）電極時間H2體積O2體積V（H2）：V（O2）多孔碳棒4’28”66252.6:1鍍鎳回形針2’22”66312.1:1銅絲2’15”66332:1已知：多孔碳棒使用一段時間后會因質(zhì)量減少而需更換。結(jié)合圖表信息回答，用多孔碳棒作電極時，氫氣和氧氣的體積比總是大于2:1的原因可能有哪些：____________。（6）在整個發(fā)現(xiàn)過程中，科學家利用了“分合”思想證明了水的組成。下面實驗中屬于“分”思想的是____________（填字母）。a.氫氣燃燒實驗b.鐵管實驗c.水通電實驗【答案】（1）H2（2）（3）防止空氣中的水蒸氣干擾實驗（4）（5）碳和氧氣發(fā)生了反應(yīng)（6）bc【解析】（1）鋅加入稀硫酸中，兩者反應(yīng)生成氫氣和硫酸鋅，故制得“可燃空氣”是氫氣，化學式為H2。（2）加熱汞鍛灰（HgO）后得到了一種液態(tài)金屬單質(zhì)和一種氣體——“脫燃素空氣”，即氧化汞分解為汞和氧氣，化學方程式為。（3）由于該實驗是想證明生成的液體確實是水，而空氣中存在水蒸氣，所以卡文迪許用“脫燃素空氣”純氧代替空氣的原因是：防止空氣中的水蒸氣干擾實驗、或防止空氣中的其它成分干擾實驗、或空氣中有水蒸氣等合理即可。（4）由題干信息可知，該反應(yīng)為水蒸氣和鐵在高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，化學方程式為。（5）用碳棒做電極時，碳和氧氣發(fā)生了反應(yīng)，氧氣質(zhì)量偏少，導致氫氣和氧氣的體積比總是大于2:1。（6）a、氫氣燃燒實驗是將氫元素與氧元素結(jié)合，來證明水的組成；b、鐵管實驗將氫元素和氧元素分開來來證明水的組成；c、水通電實驗是通過將氫元素和氧元素分開來來證明水的組成。故選bc。004課堂總結(jié)一、氫氣的性質(zhì)研究氫氣的燃燒實驗是人們認識水的組成的開始1．物理性質(zhì)：氫氣是一種無色、無臭、難溶于水的氣體，密度比空氣小。2．化學性質(zhì)（可燃性）：實驗實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論氫氣燃燒點燃氫氣，用干冷的燒杯罩在火焰上方產(chǎn)生淡藍色火焰，放熱，罩在火焰上方的燒杯內(nèi)壁有水霧產(chǎn)生符號表達式：H2+O2eq\o\ac(\s\up11(點燃),\s\do4(→),\s\do5())H2O【討論】氫氣燃燒生成水的實驗，說明水是由氫元素和氧元素組成的。二、水的電解實驗實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論（反應(yīng)表達式）兩個電極上有氣泡產(chǎn)生，負極和正極產(chǎn)生氣體的體積比約為2:1。正極氣體能使帶火星的木條復燃，負極氣體燃燒發(fā)出淡藍色火焰。（正氧負氫、氫二氧一）實驗結(jié)論：水由氫元素和氧元素組成。三、單質(zhì)、化合物和氧化物（1）單質(zhì)：由同種元素組成的純凈物。（2）化合物：由不同種元素組成的純凈物。（3）氧化物：由兩種元素組成的化合物，其中一種是氧元素。物質(zhì)的簡單分類：混合物氧化物物質(zhì)化合物純凈物其他單質(zhì)005強化訓練1．（2023·廣東廣州·中考真題）用電解水實驗探究水的元素組成，下列說法不正確的是（）A．a(chǎn)管和b管中氣體體積比約為2：1B．b管中的氣體能使燃著的木條燒得更旺C．該探究說明水中含有氫分子和氧分子D．該探究的依據(jù)是化學變化前后元素種類不變【答案】C【詳解】A、電解水實驗正極產(chǎn)生氧氣，負極產(chǎn)生氫氣。產(chǎn)生氧氣和氫氣的體積比為1:2。a與負極相連，b與正極相連，所以a管和b管中氣體體積比約為2：1，正確；B、b管收集到的是氧氣，具有助燃性，能使燃著的木條燒得更旺，正確；C、化學反應(yīng)前后元素的種類不變，水通電分解生成氫氣和氧氣說明水由氫元素和氧元素組成，水不含有氫分子和氧分子，錯誤；D、該探究的依據(jù)是化學變化前后元素種類不變，從而從水分解的產(chǎn)物是氫氣和氧氣得出水由氫元素和氧元素組成，正確；故選C。2．（2023·廣東深圳·中考真題）下列說法正確的是（）A．a(chǎn)和b質(zhì)量比為2：1 B．H2具有助燃性C．水是由氫元素和氧元素組成的 D．水的電解是物理變化【答案】C【詳解】A、電解水實驗中，根據(jù)正氧負氫，氧一氫二，a管與電源的負極相連，產(chǎn)生的是氫氣，b管與電源的正極相連，產(chǎn)生的是氧氣，a（氫氣）和b（氧氣）體積比為2：1，水通電分解生成氫氣和氧氣，該反應(yīng)方程式為：，a（氫氣）和b（氧氣）質(zhì)量比為4：32=1：8，故A說法錯誤；B、氫氣具有可燃性，氧氣具有助燃性，故B說法錯誤；C、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)反應(yīng)前后元素種類不變，則水是由氫元素和氧元素組成的，故C說法正確；D、水通電分解生成氫氣和氧氣，有新物質(zhì)生成，屬于化學變化，故D說法錯誤；故選C。3．（2023·河南·中考真題）2023年5月30日，我國神舟十六號載人飛船成功發(fā)射，三位航天員順利進入空間站?？臻g站內(nèi)航天員吸入的氧氣可由電解水提供，水通電分解的化學方程式為_____。運載火箭使用的燃料中有液氫，氫氣作燃料的優(yōu)點是_____(答出一條即可)。【答案】燃燒產(chǎn)物是水，無污染【詳解】水通電分解產(chǎn)生氫氣和氧氣，化學方程式為；氫氣作燃料的優(yōu)點是氫氣燃燒產(chǎn)物是水，無污染、熱值大、來源廣。4.（2023江蘇蘇州市吳中、吳江、相城區(qū)一模）用如圖所示裝置進行電解水實驗(水中加入少量硫酸鈉溶液以增強導電性)，反應(yīng)一段時間。下列說法正確的是A.球形容器內(nèi)液面下降B.液體中硫酸鈉的濃度不變C.與電源正極相連的玻璃管內(nèi)產(chǎn)生的氣體質(zhì)量約為負極的八倍D.與電源負極相連的玻璃管內(nèi)產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復燃【答案】C【解析】A、電解水時，由于兩邊玻璃管中有氣體生成，則球形容器內(nèi)液面上升，該選項說法不正確；B、電解過程中，水電解生成氫氣和氧氣，則溶劑減少，而溶質(zhì)質(zhì)量不變，則硫酸鈉的濃度變大，該選項說法不正確；C、電解水時，正極產(chǎn)生氧氣，負極產(chǎn)生氫氣，且根據(jù)方程式，可知生成的氧氣和氫氣的質(zhì)量比為（16×2）：（2×1×2）=8：1，則與電源正極相連的玻璃管內(nèi)產(chǎn)生的氣體質(zhì)量約為負極的八倍，該選項說法正確；D、負極產(chǎn)生的為氫氣，氫氣不能使帶火星的木條復燃，該選項說法不正確。故選C。5.（2023年江蘇省泰州市中考二模）水是生活中最常見的物質(zhì)之一，也是實驗室常用的試劑。（1）長期飲用硬水會影響人體健康，檢驗自來水是否為硬水常用的物質(zhì)是___。（2）某工廠用電解水的方法制取氧氣，發(fā)現(xiàn)氧氣的產(chǎn)量略小于理論值，且所得氧氣中有淡淡的魚腥氣味（每個具有魚腥氣味的氣體分子由三個原子構(gòu)成）。從元素守恒角度分析，該魚腥氣味的氣體是____（填化學式）。（3）硫酸鈉溶于水能離解出自由移動的____、____（填符號），因此硫酸鈉溶液能導電。（4）電解水時，在水中加入少量硫酸鈉可增強導電性。某興趣小組把4.0g硫酸鈉固體加入86.8g水中，充分溶解后進行電解。一段時間后停止通電，在試管A中收集到1.2g氣體（裝置如圖）?；卮鹣铝袉栴}：①B管中收集到的氣體是____。②結(jié)合方程式計算，電解后溶液中硫酸鈉質(zhì)量分數(shù)____。（寫出計算過程）【答案】（1）肥皂水（2）O3（3）①.Na+②.（4）①.氧氣（或O2)②.5%解：設(shè)電解的水質(zhì)量為xx=10.8gω(Na2SO4)=答：電解后溶液中硫酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為5%?！窘馕觥俊拘?詳解】硬水是含較多可溶性鈣、鎂化合物的水；鑒別硬水和軟水可以使用肥皂水，泡沫較少浮渣較多的是硬水，泡沫較多浮渣較少的是軟水，故檢驗自來水是否為硬水常用的物質(zhì)是肥皂水；【小問2詳解】化學反應(yīng)前后元素種類不變，用電解水的方法制取氧氣，發(fā)現(xiàn)氧氣的產(chǎn)量略小于理論值，且所得氧氣中有淡淡的魚腥氣味（每個具有魚腥氣味的氣體分子由三個原子構(gòu)成），則從元素守恒角度分析，該魚腥氣味的氣體是為氧元素形成的單質(zhì)，為臭氧O3；【小問3詳解】硫酸鈉是由鈉離子、硫酸根離子構(gòu)成的，溶于水能離解出自由移動的Na+、SO42-，因此硫酸鈉溶液能導電；【小問4詳解】①水在通電的條件下可以分解生成氧氣和氫氣；正極得到氧氣，負極得到氫氣，B管與電源正極相連，收集到的氣體為：氧氣；②見答案。6．（2023·黑龍江綏化·校考模擬預測）如圖是初中化學常見實驗，請回答有關(guān)問題。

(1)實驗一的集氣瓶中預先加入了少量水，其作用是______。(2)實驗二為電解水的實驗，其中A是與電源的______極相連。實驗剛開始時，X和Y氣體的體積比>2：1，則可能原因是______（填序號）；①氧氣溶解的更多②氫氣溶解的更多③氧氣密度大④氫氣密度?、菅鯕馀c電極發(fā)生了反應(yīng)⑥水中未加入少量硫酸鈉或氫氧化鈉(3)實驗三是測定空氣中氧氣的含量。假如集氣瓶容積為100mL，實驗前已經(jīng)裝水20mL，則實驗后集氣瓶內(nèi)的水約是______mL?！敬鸢浮?1)吸收反應(yīng)生成的二氧化硫，防止污染環(huán)境(2)負①⑤/⑤①(3)36【詳解】（1）由于硫燃燒生成的二氧化硫分散到空氣中能污染空氣。所以，加入少量的水，能吸收二氧化硫氣體，防止污染空氣；（2）電解水實驗中，根據(jù)正氧負氫，氧一氫二，由電解水的實驗裝置可知，A極上的試管收集的氣體X較多，是氫氣，則A是與電源的負極相連；由于氧氣的溶解性比氫氣的大或氧氣與電極發(fā)生了反應(yīng)，所以，實驗剛開始時，X和Y氣體的體積比＞2：1，故選①⑤；（3）由于空氣中氧氣約占空氣體積的五分之一，集氣瓶容積為100mL，實驗前已經(jīng)裝水20mL，剩余空氣的體積是80mL，白磷燃燒消耗了氧氣，等冷卻后進入集氣瓶的水約為：80mL×=16mL，則實驗后集氣瓶內(nèi)的水約是20mL+1