九年级化学上册基础实验2 水的组成及变化的探究（分层练习）（解析版）

基础实验2水的组成及变化的探究1．（2024·山西大同·三模）科学家通过水的生成和水的分解来认识水的组成。电解水的实验如下图所示。下列说法正确的是（）

A．a管与电源正极相连 B．b管中的气体能燃烧C．c中液面实验过程中会下降 D．该实验可证明水是由氢、氧元素组成的【答案】D【解析】A、根据图示，电解水装置中a管生成的气体为氢气，b管生成的气体为氧气，a管与电源负极相连，说法错误；B、b管中的气体是氧气，氧气具有助燃性，本身不能燃烧，说法错误；C、a、b两管产生了气体，压强增大，导致c管的液面上升，说法错误；D、该实验电解水生成氢气和氧气，化学反应前后元素种类不变，证明水是由氢、氧元素组成的，说法正确；故选：D。2．（2024·辽宁盘锦·模拟预测）电解水实验有助于我们了解水的组成。下列说法正确的是（）

A．该实验所用电源为交流电源B．该实验说明水是由氢气和氧气组成的C．乙管内得到的气体能使带火星的木条复燃D．该实验中所得氢气和氧气的质量比约为2：1【答案】C【解析】A、该实验用的是直流电，故选项说法错误；B、水电解生成氢气和氧气，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的种类不变，所以水是由氢、氧两种元素组成的，故选项说法错误；C、由电解水实验可知，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氧气与氢气的体积比为1：2，由图可知，乙管产生的气体与甲管产生的气体体积比为1：2，所以乙管生成的是氧气，甲管生成的是氢气，氧气具有助燃性，所以乙管内得到的气体能使带火星的木条复燃，故选项说法正确；D、水在通电条件下生成氢气和氧气，该实验中所得氢气和氧气的体积比约为2：1，故选项说法错误；故选：C。3．下列有关水的合成与分解的实验的说法，不正确的是（）

A．图1烧杯内壁有水雾出现B．图2连接正负两极的玻璃管汇集的气体体积之比为2：1C．两个实验均可证明水是化合物D．两个实验均可证明水是由氢元素和氧元素组成【答案】B【解析】A、氢气燃烧生成水，干冷烧杯内壁有水雾出现，说法正确，不符合题意；B、在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，故正极和负极产生的气体的体积比为1:2，说法错误，符合题意；C、电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据化学反应前后，元素的种类不变，可得出水是由氢元素和氧元素组成，所以水是化合物，说法正确，不符合题意；D、电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据化学反应前后，元素的种类不变，均可得出水是由氢元素和氧元素组成，说法正确，不符合题意；故选：B。4．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。5．如图A所示为测定水的组成的实验装置。(1)电源正极为（填“a”或“b”）。(2)用火柴点燃甲试管中的气体，可以看到色火焰，这种气体是。(3)乙试管中的气体可用检验，根据实验现象，判断该气体是。【答案】(1)b(2)淡蓝H2/氢气(3)带火星的木条O2/氧气【解析】（1）电解水时生成氢气与氧气，规律是“正氧负氢，氢二氧一”，由此可确定产生气体体积较少的乙试管内气体是氧气，与之相连的b端为电源正极，故填：b；（2）电解水时生成氢气与氧气，规律是“正氧负氢，氢二氧一”，由此可确定甲试管中的气体是氢气，能够在空气中燃烧并产生淡蓝色的火焰，故填：淡蓝色、氢气或H2；（3）乙试管内气体是氧气，氧气能够使带火星的木条复燃，可用带火星的木条检验，故填：带火星的木条、氧气或O2。6．（2024·天津河东·模拟预测）如图1为某同学进行电解水实验的装置图，试回答下列问题：(1)图1中A端为电源的（填“正”或“负”）极。(2)在电解水实验中，将两极产生的气体的体积与时间的关系绘制成如图2所示的图像。由图2看出，a中气体是。如果管C中气体的体积为，则管D中气体的体积约为。(3)从微观上分析：下列说法正确的是________（填字母）。A．水是由氢气和氧气组成的B．水是由氢原子和氧原子构成的C．每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的(4)实验中用检验管C中气体，观察到的现象是。【答案】(1)正(2)氢气/20ml(3)C(4)带火星的木条带火星的木条复燃【解析】（1）在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，C管收集的气体较少，是氧气，故A端为电源正极；（2）在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，由图2可知，一段时间后，生成气体a和气体b的体积比约为2：1，则a中气体是氢气；由以上分析可知，C中产生气体为氧气，D中产生气体为氢气，在电解水实验中，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，故如果管C中气体的体积为10mL，则管D中气体的体积约为20mL；（3）A、水是由氢元素和氧元素组成的，不是由氢气和氧气组成的，不符合题意；B、水是由水分子构成的，水分子由氢原子和氧原子构成，不符合题意；C、水的化学式为：H2O，由化学式可知，每个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，符合题意。故选C；（4）由以上分析可知，管C中的气体是氧气，氧气具有助燃性，故实验中用带火星的木条检验氧气，带火星的木条复燃，说明是氧气。1．中国空间站中航天员生活所需的氧气来自电解水，下列关于如图电解水实验的说法正确的是（）

A．电解水时加入硫酸钠可增强水的导电性 B．水是由氢原子和氧原子构成的C．负极与正极产生气体的质量之比为2∶1 D．与电源正极相连的一端产生的气体是氢气【答案】A【解析】A、纯水不导电，电解水时加入硫酸钠可增强水的导电性，符合题意；B、水由水分子构成，水分子由氢原子和氧原子构成，不符合题意；C、在电解水实验中，“正氧负氢”，水通电分解生成氢气和氧气，即，则负极与正极产生气体的质量之比为：4:32=1:8，不符合题意；D、在电解水实验中，“正氧负氢”，则与电源正极相连的一端产生的气体是氧气，不符合题意。故选：A。2．（2024·云南昆明·二模）如图是电解水的装置示意图，下列说法不正确的是（）

A．a端是电源的负极B．该实验说明水由氢元素和氧元素组成C．电解水时，在水中加入少量氢氧化钠可以增强水的导电性D．试管c中收集的气体与试管d中收集的气体的质量比约为1∶2【答案】D【解析】A、由图可知，a端产生的气体用向下排空气法收集，则该气体是氢气，所以a端是电源的负极，说法正确，不符合题意；B、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，所以该实验说明水由氢元素和氧元素组成，说法正确，不符合题意；C、纯水的导电性很弱，电解水时，在水中加入少量氢氧化钠可以增强水的导电性，说法正确，不符合题意；D、由图可知，试管c中收集的气体是氢气，试管d中收集的气体是氧气，产生氢气和氧气的质量比约为1：8，体积比约为2：1，说法不正确，符合题意。故选：D。3．（2024·四川成都·三模）某化学兴趣小组设计了如图所示的电解水实验创新装置。下列说法错误的是（）

A．左侧注射器针筒内收集到的气体能燃烧 B．右侧注射器针筒内液面下降得更快C．使用蒸馏水进行实验时，实验效果不理想 D．该实验说明水由氢、氧两种元素组成【答案】A【解析】A、在电解水实验中，“正氧负氢”，左侧注射器与正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，不能燃烧，符合题意；B、在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，左侧注射器与正极相连，产生的是氧气，右侧注射器与负极相连，产生的是氢气，故右侧注射器针筒内液面下降得更快，不符合题意；C、蒸馏水几乎不导电，故使用蒸馏水进行实验时，实验效果不理想，不符合题意；D、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A。4．（2024·云南昆明·模拟预测）探究不同电压下10%氢氧化钠溶液对电解水速率影响的实验装置，如图一、多次实验测得生成20mL氢气所需时间，如图二，下列分析错误的是（）

A．a管与b管中产生气体的体积比约为1：2 B．管中的气体能使燃着的木条烧得更旺C．相同条件下电压越大电解水的速率越慢 D．实验后氢氧化钠溶液的溶质质量分数变大【答案】C【解析】A、电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，a管与电源的正极相连，产生的是氧气，b管与电源的负极相连，产生的是氢气，则a管（氧气）与b管（氢气）中气体的体积比约为1:2，故A不符合题意；B、a管中的气体为氧气，氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺，故B不符合题意；C、由图可知，相同条件下，电压越大，产生20mL氢气所需的时间越短，即电解水的速率越快，故C符合题意；D、水通电分解生成氢气和氧气，溶质氢氧化钠的质量不变，溶剂水的质量减少，则实验后氢氧化钠溶液的溶质质量分数增大，故D不符合题意。故选：C。5．（2024·新疆乌鲁木齐·二模）如图是电解水装置，反应一段时间后用燃着的木条检验生成的气体，记录的现象如下表。相关说法错误的是（）

两电极正极端的玻璃管负极端的玻璃管现象有气泡体积为5.15mL，木条燃得更旺体积为10.38mL，气体可燃A．为了增强导电性可以在水中加入氢氧化钠B．单位时间内两电极产生气泡的体积不同C．正极气体为氧气，负极气体为氢气D．结合气体密度可计算水中氢、氧元素质量比约为2：1【答案】D【解析】A、水导电性弱，为了增强导电性可以在水中加入氢氧化钠，说法正确；B、相同时间内正极端的玻璃管产生气体体积为5.15mL，负极端的玻璃管产生气体体积为10.38mL，单位时间内两电极产生气泡的体积不同，说法正确；C、正极气体为氧气，负极气体为氢气，说法正确；D、负极端的玻璃管产生氢气气体体积为10.38mL，正极端的玻璃管体积为5.15mL，结合氢气、氧气的密度，计算水中氢、氧元素质量比不为2:1，说法错误；故选：D。6．扬州依水而建、缘水而兴、因水而美。(1)电解水可以得到H2和O2，H2在O2中燃烧可以生成水，这两个实验说明水是由（填元素符号）组成的，其理论依据是。(2)图-1实验开始前，向电解器中加水前，电解器玻璃管a、b两端的活塞应（填“打开”或“关闭”）；图-1实验中，接通直流电源后，观察到两个电极上均有气泡产生，且玻璃管（填“a”或“b”）中产生气泡速率较快，一段时间后，玻璃管a、b中产生的气体体积比约为。(3)电解水过程中，为了促进水的分解，必须施加超电压。同时，较高的电压会产生大量的气泡，影响气体体积的观测。在室温下，改变直流电压进行实验，数据如图-2所示。当电源电压为0-1.5V时，无法产生气体的原因是。依据图-2分析，使用V直流电压作为电源最为合适。【答案】(1)H、O质量守恒定律/反应前后元素种类不变(2)打开a2:1(3)没有达到分解所需要的最低电压8.5-9.5【解析】（1）电解水可以得到H2和O2，H2在O2中燃烧可以生成水，氢气和氧气分别是由氢元素和氧元素组成的，这两个实验说明水是由氢元素和氧元素组成的，其理论依据是质量守恒定律或反应前后元素种类不变；（2）图-1实验开始前，向电解器中加水前，电解器玻璃管a、b两端的活塞应打开，由电解水时“正氧负氢，氢二氧一”可知，接通直流电源后，观察到两个电极上均有气泡产生，且玻璃管a中产生气泡速率较快，一段时间后，玻璃管a、b中产生的气体体积比约为2:1；（3）当电源电压为0-1.5V时，无法产生气体的原因是没有达到分解所需要的最低电压；依据图-2分析，使用8.5-9.5V直流电压时产生的速率最快，9.5V以上速率会减慢，因此8.5-9.5V作为电源最为合适。7．（2024·吉林长春·一模）某小组同学设如图装置进行电解水实验。己知：水中加入的NaOH只起增强导电性作用，本身不参与反应。请回答：(1)图一中甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为。(2)切断电源后，用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是。(3)电解纯水速率较慢，为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的影响，小组同学进行多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图二：①电解溶质质量分数为5%的NaOH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。【答案】(1)2:1(2)木条燃烧的更旺(3)增大电压，可以加快电解水的速率10%的NaOH溶液、电压12V【解析】（1）电解水实验中，水通电分解生成氢气和氧气，在电极上产生气泡，正氧负氢，甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为2:1。（2）在电解水实验中，“正氧负氢”，乙管与正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，故切断电源后，用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是：燃着的木条燃烧的更旺。（3）①由图可知，电解溶质质量分数为5%的NaOH溶液时，改变电压对电解水速率的影响是：相同条件下，电压越大，电解水所用时间越短，说明相同条件下，电压越大，电解水速率越快。②由图可知，当电压为12V，10%氢氧化钠溶液时，所需时间最小，则说明反应速率最快。1．化学小组用如图实验装置（气密性良好）探究影响电解水反应快慢的因素。【进行实验】20℃时，在不同条件下进行实验，数据记录如下：组别实验液体种类电压/V时间/minV氢气/mLV氧气/mLⅠ①200mL蒸馏水24500②200mL蒸馏水1045极少极少③200mL蒸馏水164552.5Ⅱ④200mL蒸馏水滴浓硫酸1688104.9⑤200mL蒸馏水滴浓硫酸1668104.9⑥200mL蒸馏水滴浓硫酸1652104.9Ⅲ⑦200mL蒸馏水氢氧化钠103.0104.9⑧200mL蒸馏水氢氧化钠x2.6104.9⑨200mL蒸馏水氢氧化钠102.0105.0【解释与结论】(1)电解水的符号表达式为。(2)与电源正极相连的玻璃管内产生的气体是。(3)Ⅲ组实验⑧中的。(4)对比实验②⑦，可得出的结论是。(5)Ⅱ组实验的目的是。(6)通过本实验得出，影响电解水反应快慢的因素有。【实验拓展】(7)表中部分数据氢气与氧气的体积比略大于2∶1，从物质性质角度分析可能的原因是。【答案】(1)(2)O2(3)10(4)在200mL蒸馏水中加入0.8gNaOH，可以加快电解的速率(5)证明加入的H2SO4的量越多，电解的速率越快(6)电压、NaOH的用量、H2SO4的用量(7)①氧气、氢气在水中的溶解度不同造成的，由于氧气的溶解度比氢气的稍大些，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；②电极的氧化造成的，当使用金属电极进行实验时，由于氧气的化学性质比较活泼，所以有可能有一部分氧气在电极处，与电极发生了反应，使氧气损耗了一部分，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；③电极产生副反应等造成的【解析】（1）水在通电的情况下，反应生成氢气和氧气，电解水的符号表达式为。（2）电解水反应中与电源正极相连的玻璃管内产生的气体是氧气。（3）Ⅲ组实验中⑦⑧⑨为对比实验，故⑧中电压不变，则。（4）对比实验②⑦，两组实验的电压不变，实验⑦中添加了0.8gNaOH，3min就产生了大量的气体，说明了在200mL蒸馏水中加入0.8gNaOH，可以加快电解的速率。（5）Ⅱ组实验④⑤⑥对比实验中电压不变，只改变H2SO4的用量，产生相同的氢气体积，氧气体积，所用的时间不同，可得出的结论是加入的H2SO4的量越多，电解的速率越快。（6）Ⅰ组实验证明了电压越大，水电解的速率越快；II组实验证明加入的H2SO4的量越多，电解的速率越快；Ⅲ组实验证明加入的NaOH的量越多，电解的速率越快；通过本实验得出，影响电解水反应快慢的因素有：电压，NaOH的用量，H2SO4的用量。（7）表中部分数据氢气与氧气的体积比略大于2：1，主要原因如下三个：①氧气、氢气在水中的溶解度不同造成的，由于氧气的溶解度比氢气的稍大些，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；②电极的氧化造成的，当使用金属电极进行实验时，由于氧气的化学性质比较活泼，所以有可能有一部分氧气在电极处，与电极发生了反应，使氧气损耗了一部分，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；③电极产生副反应等造成的。2．（2024·安徽宿州·三模）某化学兴趣小组同学在学习电解水实验时对水中增加的其他物质感到好奇。于是进行了如下探究，请回答有关问题。【资料提示】a.纯水每十亿个水分子中，只有约两个水分子解离成氢离子和氢氧根离子。b.硫酸钠、硫酸、氢氧化钠、氯化钠在水中易解离出离子。离子浓度越大，导电性越好。c.氯气是浅绿色有刺激性气味的有毒气体，可溶于水。(1)图1中的甲应该是电源的（填“正”或“负”）极。(2)电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，其目的是。(3)从图2中可以得出的结论有（答两点）。【拓展探究】氯化钠是否会增强水的导电性？【进行实验】兴趣小组同学用上图1装置做了以下探究。实验正极负极I.蒸馏水通电没有气泡没有气泡Ⅱ.蒸馏水中加入足量氯化钠，溶解后通电产生明显气泡产生明显气泡，比正极气泡更多更快(4)结论：氯化钠（填“能”或“不能”）增强水的导电性。【答案】(1)负(2)增强水的导电性(3)相同条件下，电解水时加稀硫酸的导电性增强效果比较好相同条件下，所加物质的溶液浓度越大，导电性（或产生的气体的速率等）不一定越好（或所加的物质溶液浓度在一定范围内，浓度越大，导电性越好等）(4)能【解析】（1）电解水“正氧负氢，氧一氢二”，管a中气体体积大，产生的是氢气，则甲为电源的负极；（2）由信息可知，硫酸钠在水中易解离出钠离子和硫酸根离子，通过阴阳离子运动，增强导电性；（3）分析图2可知，几种常见物质浓度在6mo1·L-1时，溶液导电性最好；图中几种物质中，导电率最高的是H2SO4，因此导电性最好的是H2SO4；相同条件下，所加物质的溶液浓度越大，导电性不一定越好或所加的物质溶液浓度在一定范围内，浓度越大，导电性越好等；（4）加入氯化钠后反应明显变快，因此氯化钠能增强水的导电性。3．化学兴趣小组的同学想模拟18世纪末法国科学家拉瓦锡探究物质组成的方法——“分”法和“合”法，通过水的分解与水的生成来探究水的组成。【任务一】通过“分”的方法探究水的组成。【提出疑问】水是由什么元素组成的？【作出猜想】猜想①：水由一种元素组成；猜想②：水由不同种元素组成；【设计实验】电解水实验（图1）。【实验现象】(1)通电后，两根电极上都出现气泡