第4节 水的组成和净化 第1课时（分层作业）（解析版）

第4节水的组成和净化第1课时探究水的组成分层作业1．（2025·重庆·中考真题）“水的组成及变化的探究”为学生必做实验。下列对该实验的说法不正确的是（）A．正极产生的气体能燃烧B．氢气点燃前必须验纯C．该实验证明水由氢元素和氧元素组成D．正极与负极产生气体的体积比为【答案】A【解析】A.正极产生的气体是氧气，氧气支持燃烧但不能燃烧，错误。B.氢气可燃，点燃前需验纯以防爆炸，正确。C.电解水生成H₂和O₂，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，可证明水含氢、氧元素，正确。D.在电解水实验中，“正氧负氢”，正极（O₂）与负极（H₂）体积比为1:2，正确。故选A。2．（2025·湖南长沙·二模）用如图装置电解水，一段时间后的现象如图所示。对该实验的描述错误的是（

）A．甲试管中收集到的是一种可燃性气体B．该实验能证明水是由氢元素和氧元素组成的C．该实验证明水是混合物D．甲试管接的是电源的负极【答案】C【解析】A、根据“正氧负氢，氢2氧1”，则甲试管中收集到的是氢气，是一种可燃性气体，选项正确；B、该实验的产物是氢气和氧气，依据质量守恒定律可知该实验能证明水是由氢元素和氧元素组成，选项正确；C、该实验证明水是化合物，而非混合物，选项错误；D、由图可知，甲试管连接的是电源的负极，选项正确，故选C。3．用氢气填充的气球遇到明火会发生爆炸。关于这一爆炸，以下不正确的描述是（）A．发生了化学变化B．发生了物理变化C．没有物理变化 D．会放出热量【答案】C【解析】A、氢气燃烧生成水，有新物质生成，发生了化学变化，故选项描述正确；B、爆炸过程中，气球的形状变化，没有新物质生成，发生了物理变化，故选项描述正确；C、由选项A、B可知，爆炸过程中既发生了化学变化，又发生了物理变化，故选项描述不正确；D、氢气燃烧生成水，放出热量，故选项描述正确。故选C。4．航天所用燃料之一为液氢，下列说法中属于H2的化学性质的是（）A．液氢燃烧 B．氢气是最轻的气体C．氢气具有可燃性 D．燃烧产生淡蓝色火焰【答案】C【解析】A、液氢燃烧属于化学变化，不属于性质方面的内容．故选项错误；B、氢气是最轻的气体，属于氢气的物理性质．故选项错误；C、氢气具有可燃性需要通过化学变化表现出来，属于氢气的化学性质．故选项正确；D、燃烧产生淡蓝色火焰属于实验现象，不属于性质方面的内容．故选项错误．故选C．5．（2025·安徽合肥·三模）规范的实验操作是实验成功和安全的重要保证。下列实验操作正确的是（）A．滴加液体 B．检查气密性C．氢气验纯 D．配制氯化钠溶液【答案】C【解析】A、使用胶头滴管滴加液体时，胶头滴管应垂直悬空在试管口上方，不能伸入试管内，图中操作会污染胶头滴管，进而污染试剂，A错误；B、检查该装置气密性时，长颈漏斗与外界相通，未形成封闭体系，用手握住试管，无法观察到烧杯中导管口有气泡冒出，不能检查装置气密性，B错误；C、氢气验纯的方法是用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火，若听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯，需再收集，再检验，直到听到轻微的“噗”声，才表明氢气已经纯净，图中操作正确，C正确；D、配制氯化钠溶液时，不能在量筒中进行溶解操作，量筒只能用于量取液体体积，应在烧杯中溶解氯化钠，D错误。故选C。6．小海同学利用家中常见物品组装电解水装置（如图，夹持仪器已略去），下列说法错误的是（）A．水中加入适量以增强导电性B．若a管生成5mL气体，则理论上b管生成10mL气体C．用带火星的木条检验b管生成的气体D．该实验可证明水不是由单一元素组成的【答案】C【解析】A、水的导电性较弱，加入适量Na2SO4​，Na2SO4​在水中解离出钠离子和硫酸根离子，可增强水的导电性，该选项正确；B、电解水时，与电源正极相连的试管（a管）产生氧气，与电源负极相连的试管（b管）产生氢气，氢气和氧气的体积比约为2∶1。若a管生成5mL氧气，根据体积比，理论上b管生成氢气的体积为10mL，该选项正确；C、b管生成的气体是氢气，氢气具有可燃性，不具有助燃性，不能用带火星的木条检验，应用燃着的木条检验，该选项错误；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，根据化学反应前后元素种类不变，可证明水是由氢、氧两种元素组成，不是由单一元素组成，该选项正确。故选C。7．下列实验设计不能达到实验目的的是（）A．探究氧气浓度对反应剧烈程度的影响B．验证氢气的密度比空气的密度小C．验证蜡烛燃烧后有二氧化碳生成D．探究催化剂对过氧化氢分解速率的影响【答案】D【解析】A、该实验中其他条件相同，氧气浓度不同，变量唯一，能探究氧气浓度对反应剧烈程度的影响，能达到实验目的，不符合题意；B、该实验中，充满氢气的肥皂泡升到空中，说明氢气密度比空气小，能达到实验目的，不符合题意；C、在蜡烛火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯，观察到澄清石灰水变浑浊，说明蜡烛燃烧后有二氧化碳生成，能达到实验目的，不符合题意；D、该实验中，过氧化氢溶液的浓度不同，左边试管中没有加入二氧化锰，右边试管中加入二氧化锰，变量不唯一，不能探究催化剂对过氧化氢分解速率的影响，不能达到实验目的，符合题意。故选：D。8．（2025·吉林长春·二模）人类的日常生活和工农业生产离不开水。（1）用如图1装置进行电解水的实验，实验中观察到，甲玻璃管中气泡首先出现的位置在（选填“a”、“b”或“c”）处。甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为；（2）纯水几乎不导电，电解纯水速率较慢，实验时常在水中加入NaOH的原因是；（3）为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率影响，小组同学进行多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图2所示。由图2可知，上述实验中，电解水速率最快的条件是。【答案】（1）c1:2（2）增强水的导电性（3）10%的NaOH溶液、电压为12V【解析】（1）电解水实验中，与电源正极相连的一端产生氧气，则甲玻璃管中产生气泡的位置在正极c处；根据“正氧负氢、氢二氧一”可知，甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为1:2；（2）纯水几乎不导电，电解纯水速率较慢，实验时常在水中加入NaOH的原因是增强水的导电性；（3）由图2可知，当NaOH溶液浓度为10%、电压为12V时，产生20mL氢气所需时间最短，则上述实验中，电解水速率最快的条件是10%的NaOH溶液、电压为12V。1．下列叙述的用途中由物理性质决定的是（）A．食品包装时充氮气以防腐 B．氢气用作火箭发射的燃料C．氧气用于供给呼吸 D．稀有气体用作电光源【答案】D【解析】A、食品包装时充氮气以防腐，是利用氮气化学性质不活泼，不易与食品发生化学反应的特性，这属于化学性质，该选项错误；B、氢气用作火箭发射的燃料，是利用氢气的可燃性，氢气燃烧发生了化学变化，可燃性属于化学性质，该选项错误；C、氧气用于供给呼吸，在呼吸过程中，氧气参与人体内的化学反应，利用的是氧气的化学性质，该选项错误；D、稀有气体用作电光源，是因为稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，此过程中没有新物质生成，利用的是稀有气体的物理性质，该选项正确。故选D。2．鉴别H2、O2、N2、空气四种气体最好的方法是（）A．观察其颇色和状态 B．闻气味C．用带火星的木条 D．用燃着的木条【答案】D【解析】A.观察颜色和状态：四种气体均为无色无味，无法区分，方法错误；B.闻气味：四种气体均无气味，无法鉴别，方法错误；C.用带火星的木条：仅能鉴别氧气，带火星的木条复燃，氢气具有可燃性，可能会被带火星的木条引燃，气体燃烧产生火焰，N2和空气，均无法使木条复燃，无法区分，方法错误；D.用燃着的木条：H2：可燃，木条火焰可能更旺或气体被点燃（如爆鸣），O2：支持燃烧，木条燃烧更剧烈，N2：不支持燃烧，木条立即熄灭，空气：木条持续燃烧但无明显变化（氧气浓度较低），通过不同现象可明确区分四种气体，方法正确。故选D。3．（2025·江苏苏州·二模）氧气和水是人类和动植物不可缺少的生命物质，围绕这两种物质，同学们进行了跨学科实践活动设计，下列方案不合理的是（）A．自制简易鱼缸供氧器B．自制简易净水器C．自制电解水装置D．自制海水淡化装置【答案】B【解析】A、自制简易鱼缸供氧器，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，氧气不易溶于水且不与水反应，故该方案设计合理，不符合题意；B、自制简易净水器，应按从上至下的顺序用小卵石除去颗粒较大的不溶性杂质，用石英砂除去颗粒较小的不溶性杂质，用活性炭吸附水中的异味及色素，用蓬松棉滤去活性炭，用纱布支撑、将各部分隔离开，故该方案设计不合理，符合题意；C、自制电解水装置，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，故该方案设计合理，不符合题意；D、自制海水淡化装置，海水在太阳光的作用下蒸发变成水蒸气，再冷凝得到淡水，故该方案设计合理，不符合题意。故选：B。4．某兴趣小组用如图装置完成电解水实验并收集产生的气体。（1）试管c收集到的是氢气，根据图示收集方法可推测出氢气的密度(填“大于”或“小于”)空气，a端连接电源的(填“正”或“负”)极，检验氢气的方法和现象是。（2）试管d中气体收集方法的名称是。（3）(填“c”或“d”)管中的气体先收集满，请说明理由。【答案】（1）小于负用燃着的木条放在试管口，若气体燃烧并发出“噗”的声音（如果收集的氢气量少，则发出爆鸣声），证明是氢气（2）向上排空气法（3）c反应时产生的氢气是氧气体积的两倍【解析】（1）密度比空气小的气体可以用向下排空气法收集，根据图示氢气的收集方法是向下排空气法，故可推测出氢气的密度小于空气。电解水时跟负极相连的电极产生氢气，试管c收集到的是氢气，因此a端连接电源的负极。氢气具有可燃性，纯净的氢气燃烧会发出轻微“噗”的声音，如果不纯，则发出爆鸣声，故检验氢气的方法和现象是：用燃着的木条放在试管口，若气体燃烧并发出“噗”的声音（如果收集的氢气量少，则发出爆鸣声），证明是氢气。（2）图中试管d管口向上，导气管伸至试管底部，该试管内收集的气体是跟电源正极相连的电极产生的气体，该气体是氧气，这种气体收集方法叫做向上排空气法（这种方法适用于收集密度比空气大且不跟空气中各种成分反应的气体）。（3）因为在电解水实验中，生成氢气和氧气的体积比为2∶1，所以c管中的氢气会先收集满。1．（2025·广东广州·二模）氢能量转换装置简易图如图所示，下列说法正确的是（）A．该装置中的物质只充当生成物 B．该转换制氢过程需要消耗大量的电能C．该转换过程说明由和组成 D．该制氢技术可实现零碳排放和可再生【答案】D【解析】A、太阳光催化分解水，产生氢气和氧气，氢气和氧气经化学反应制作为氢氧燃料电池，该电池向人们提供电能的同时产生水，故既作为生成物、又作为反应物，说法错误，不符合题意；B、太阳光催化分解水，产生氢气和氧气，该过程中不需要消耗电能，说法错误，不符合题意；C、太阳光催化分解水，产生氢气和氧气，氢气和氧气经化学反应制作为氢氧燃料电池，该电池向人们提供电能的同时产生水，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，由此说明水由氢元素和氧元素组成，说法错误，不符合题意；D、太阳光催化分解水，产生氢气和氧气，氢气和氧气经化学反应制作为氢氧燃料电池，该电池向人们提供电能的同时产生水，可实现零碳排放和可再生，说法正确，符合题意。故选：D。2．科学探究与实践

某化学探究小组利用下图所示的装置来验证水的组成。【实验步骤】①先用大注射器抽取一定量的2%的硫酸钠溶液，从A中的大圆孔注入；②用两个橡胶塞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，使液面上升，直至水充满B、C；③接通电源，待C中气体体积达到最大时，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在水中加入硫酸钠溶液的目的是。（2）步骤②的目的是。若步骤②中不小心抽到了液体，最好的做法是(填字母)。a．倒入下水道中

b．注入A中

c．推回B或C中（3）步骤③中的现象：两个电极上均有气泡冒出，B、C中气体的体积比约为，A中液面(填“上升”或“下降”)。（4）步骤④中，检验C中生成的气体的方法是。【答案】（1）增强导电性（2）排尽B、C中的空气b（3）上升（4）点燃用注射器从出气口2中抽出的气体，并在火焰上方罩一个干冷烧杯【解析】（1）纯水导电性极弱，加入少量电解质（如硫酸钠）可提供自由移动的离子（和），显著提高导电性，确保电解反应顺利进行。（2）目的