课题2 水的组成（4大题型专项精练）初中化学人教版（2024）九年级上册 第四单元 自然界的水（原卷版）

/课题2水的组成题型01氢气的性质题型02氢气纯度的检验与氢气燃烧实验题型03电解水实验题型04水分子的分解示意图题型05化合物、氧化物与单质的判断题型01氢气的性质1.物理性质颜色气味状态密度溶解性气体相同条件密度最的气体溶于水2.氢气的用途性质用途密度最小的气体填充气球燃烧放出大量的热①作高能燃料②作为新能源还原性①冶炼金属②作保护器③制高纯硅和多种物质反应作化工原料，如制氨气、氯化氢等气体【典例1】氢气区别于其他气体，最显著的性质特点是A．密度最小 B．难溶于水 C．点燃前需验纯 D．燃烧时为蓝色火焰【变式1-1】实验室收集氢气()能用排水法、向下排空气法等方法收集，由此推知氢气()可能具有的性质是①易溶于水

②难溶于水

③密度比空气大

④密度比空气小

⑤密度与空气接近

⑥常温下可与空气中某些成分反应

⑦常温下不与空气中的成分反应A．①③⑥ B．①④⑦ C．②④⑦ D．①⑤⑦【变式1-2】下列物质的用途中，主要利用其物理性质的是A．液氮用作制冷剂 B．氧气用于抢救病人C．氮气用来作保护气 D．氢气可作燃料【变式1-3】下列关于氢气的说法错误的是A．氢气的密度小，所以有时可以用氢气填充探空气球B．氢气具有可燃性，可以作燃料C．点燃氢气时一定会发生爆炸D．氢气无色、无味、难溶于水题型02氢气纯度的检验与氢气燃烧实验1.化学性质——可燃性实验操作文字表达式（H2）（O2）（H2O）2.检验氢气纯度的方法【典例2】如图所示为氢气燃烧的实验。下列说法不正确的是A．点燃氢气前需要检验其纯度B．氢气在空气中燃烧产生蓝紫色火焰C．实验中烧杯内壁有无色液滴产生D．实验中发生的变化属于化合反应【变式2-1】下列实验操作正确的是A．检验氢气纯度 B．检查装置气密性C．氧气验满 D．过滤【变式2-2】1766年，英国化学家卡文迪什用金属铁和稀硫酸作用制得“可燃空气”，即氢气。氢气燃烧时发出火焰颜色为A．淡蓝色 B．紫色 C．黄色 D．绿色【变式2-3】在收集氢气、检验氢气纯度的实验操作中，不正确的是（）A．用排水法收集一试管气体B．用拇指堵住试管口，管口向上，靠近火焰，移开拇指点火C．如果听到的声音很小，表示气体较纯D．如果听到尖锐的爆鸣声，可直接用排水法收集一试管氢气，再进行检验题型03电解水实验1.探究水的组成及变化实验仪器电解器与直流电源等实验装置实验步骤在电解器玻璃管里加满水，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实验现象通电后，两个玻璃管内液面均，两个电极附近均有，与电源正极相连的玻璃管内液面下降较，与电源负极相连的玻璃管内液面下降较，一段时间后正、负极玻璃管内产生气体的体积比约为气体检验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，①放在正极端玻璃管尖嘴口处的木条燃烧更旺，说明该玻璃管内收集的气体是；②放在负极端玻璃管尖嘴口处的木条将管内气体点燃，气体燃烧时产生，说明该玻璃管内收集的气体是文字表达式实验分析水在通电后发生了化学变化，生成了氢气和氧气。氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据化学反应前后元素种类不变，可以推断水是由氢、氧两种元素组成的实验结论①；②。①电解水实验所用电源是电源，不是交流电源；水电解反应的条件是“”不是“电解”。②电解水实验产生氢气和氧气的约为2:1,质量比约为。③为了增强水的导电性，实验时可向水中添加少量或。④若实验中产生的氧气和氢气的体积比小于1:2，可能的原因之一是。【典例3】某化学兴趣小组在实验室里进行电解水实验。如图所示，在电解器玻璃管里加满水（水中加入少量氢氧化钠），接通直流电源，一段时间后断开电源。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。

（1）打开管a活塞，观察到。（2）该实验说明水是由组成的。【提出问题】理论上电解水生成氢气与氧气的体积比为2:1，实际测定结果却往往大于2:1．管b这是为什么?【查阅资料】常温常压下，1L水中最多能溶解约氧气、氢气。【探究实验】分别选用不同的电极材料进行电解水实验，3分钟后记录实验数据如下表：电极材料铜丝铁丝保险丝电阻丝氢气与氧气的体积比7.7:3.36.5:3.26.9:2.97.3:3.4【实验分析】（3）下列关于电解水实验的说法中，正确的是___________（填字母）。A．水中加入少量氢氧化钠以增强导电性B．铜丝作为电极时，测得的氢气与氧气的体积比最接近2:1C．选用不同的电极材料进行实验，可能影响测得的气体体积比D．氢气与氧气在水中溶解能力不同，可能影响测得的气体体积比【变式3-1】人类对水的组成的研究经历了漫长的历史，使用了多种研究方法。方法一：卡文迪什在密闭容器中将氢气和氧气点燃生成小液滴，确认所得液滴是水。（1）写出该反应的表达式。后续科学家推测出水是由元素组成的。方法二：水通电分解，如图。【实验过程】电解器内装满水。（2）通电发生反应。打开电源开关后，观察到电极有气泡产生，与电源(填“正”或“负”)极相连的电极产生气泡速率较快，a、b两管内的液面(填“上升”或“下降”)。实验中测得生成气体体积如下表(通电一段时间后先排尽管内气体，再重新记录数据)。时间a管气体体积b管气体体积26.23.1412.26.1618.29.1（3）检验产生气体。分别用燃着的木条放在a管和b管的尖嘴口，打开活塞，可以观察到a管口气体燃烧，产生淡蓝色火焰，说明该气体是。同时也验证了另一种气体。【实验结论】（4）水电解后产生氢气和氧气的体积比约为，结合相关知识可以推算出氢，氧原子的个数比，进而推断出水的组成。（5）通过氢气燃烧和电解水实验得出水的组成的理论依据都是。两种推理方法不同：一种方法是通过发生(填“化合”或“分解”)反应，由分析反应物的组成确定生成物的组成；另一种方法是通过发生(填“化合”或“分解”)反应，由分析生成物的组成确定反应物的组成。【变式3-2】某化学探究小组利用如图所示装置来验证水的组成。【实验步骤】①用大注射器抽取定量的2%的氢氧化钠溶液，从A中的大圆孔注入；②用两个橡胶帽塞住右边两个出气口，用带针头的小注射器分别在出气口1和2处抽气，液面上升，直至水充满正负两极；③接通电源待C中气体体积达到最大刻度时，关闭电源；仔细观察实验装置中的现象；④分别用带针头的注射器抽取气体并检验。[交流与反思]（1）步骤①中在水中加入氢氧化钠的作用是，该实验使用的是电源。（2）步骤②的目的是。（3）通电后图中的现象有：A中液面(填“上升”、“下降”或“不变”)。（4）电解水的文字表达式。若实验过程中，C中得到200mL气体，则B中得到的气体质量为g[在实验条件下，ρ(H2)=0.09g/L，ρ(O2)=1.43g/L]。（5）理论上电解水得到氧气和氢气的体积比为1：2；某同学用碳棒作电极进行电解水水实验，得到氧气和氢气的体积比小于1：2，对产生此现象原因的猜想合理的一项是___________。A．部分氧气溶于水 B．部分氧气与氢气反应重新生成了水C．部分氧气与碳棒反应 D．部分氧气被碳棒吸附（6）实验结论：水是由组成。【变式3-3】人类的日常生活和工农业生产离不开水。某化学兴趣小组对水的组成展开了项目式学习。

【活动一】用燃烧法探究水的组成（1）在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气(如图1所示)，观察到火焰呈色，然后在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，过一会儿，观察到烧杯内壁有且烧杯外壁发热。【活动二】用电解法探究水的组成该兴趣小组利用如图2所示的装置进行电解水实验，先在电解器玻璃管里加满水(含少量氢氧化钠)，再接通直流电源。【查阅资料】水中加入的氢氧化钠只起增强导电性作用，本身不参与反应。（2）电解后，若b玻璃管中产生3mL气体，则a玻璃管中产生的气体约为mL。（3）切断电源后，用燃着的木条在b玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是。（4）写出电解水反应的文字表达式为。【实验结论】（5）由上述两个实验都能得到的实验结论是。【活动三】探究影响电解水速率的因素（6）电解纯水速率较慢。为探究不同电压和不同浓度氢氧化钠溶液对电解水速率的影响，该兴趣小组进行了多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图3所示。①电解浓度为5%氢氧化钠溶液时，改变电压对电解水速率的影响是。②上述实验中，电解水速率最快的条件是。③除了上述因素外，你认为还有哪些因素会影响电解水的速率(写1点即可)。题型04水分子的分解示意图1.电解水反应的微观解释（1）根据精确的实验测定，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，因此水可以表示为H2O。（2）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。水分子分解示意图如图所示：水分子分解示意图说明：①水是由氢、氧两种元素组成的；②化学变化的实质是；③分子由构成；④化学反应前后元素不变，原子和不变。【典例4】化学既要从宏观层面研究物质，又要从微观层面探析本质。请根据图示回答问题。（1）宏观角度辨识水的组成在电解水实验中，两个电极上都会产生气泡。如图所示，正、负极产生气体的体积比约为，实际结果偏小，原因可能是。（2）微观角度探析水的分解由上图可知，该反应的化学方程式为。反应过程中没有发生了变化的微粒是。根据水电解的示意图可知，水由组成。【变式4-1】化学兴趣小组以水为主题开展了项目式学习。活动一：了解自来水的生成过程同学们在老师的带领下来到自来水厂参观自来水的生产过程，并回到实验室进行自来水生产过程的模拟实验(如下图1)：（1）进行图2过滤操作时，下列说法错误的是___________(填字母)。A．玻璃棒靠在三层滤纸的一边B．滤纸边缘低于漏斗边缘C．为加快过滤速度，用玻璃棒搅拌漏斗内水样D．液面高于滤纸边缘（2）加入活性炭的作用是。活动二：探究水的组成Ⅰ．宏观辨识

同学们用如图3装置进行电解水实验。一段时间后，两个玻璃管内均收集到气体。（3）用燃着的木条检验两个玻璃管中的气体，b管现象是。（4）某实验小组还研究影响电解水反应速率的因素，实验结果记录如表：实验编号电压(V)温度(℃)NaOH溶液浓度H2体积(mL)O2体积(mL)时间(s)A6152%209.854.0B6155%209.836.2C6302%209.646.2D6305%209.7t①由此得出影响电解水反应速率的因素是氢氧化钠溶液浓度和。②根据对实验A、B、C数据的分析，实验D的时间t最有可能是。A．35.4

B．37.8

C．50.2

D．55.6Ⅱ．微观探析（5）水电解的过程可用下图表示，微粒运动变化的先后顺序正确的是___________(填字母序号)。A．①②③④⑤ B．④①③②⑤ C．①②⑤③ D．①④③②Ⅲ．符号表征（6）电解水的符号表达式。【变式4-2】如图是电解水实验装置。（1）实验前向水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液的作用是。（2）若用燃着的木条验证b试管中产生的气体，发现木条燃烧得更旺，由此得出关于水的组成的推论是。（3）请在框内补全电解水反应的微观示意图。【变式4-3】在广州南沙电氢智慧能源站，7个储存氢气的固态储氢装置是我国首次将光伏发电制成固态氢能应用于电力系统，“绿电”与“绿氢”转化的示意图如下图所示。（1）写出电解水制氢气的化学反应方