第二单元　空气、物质的构成与组成 实验活动二　水的组成及变化的探究 同步练习（含答案）

实验活动二　水的组成及变化的探究
1.实验装置
　　　　　　
2.实验操作
(1)水中加入少量的氢氧化钠或硫酸,目的是　　　　。
(2)打开　　　　,将水从球形容器加入,至充满管a和管b。
(3)关闭活塞,接通　　　　电源。实验中　　　　能转化为化学能。
3.实验现象
(1)两极都有　　　　产生。
(2)一段时间后,两个玻璃管中收集的气体的体积比为V负∶V正=　　　　。
(3)球形容器内的液面　　　　。
4.生成物的检验
(1)打开负极端的活塞,燃着的木条放在尖嘴处,然后在火焰上方罩一个干燥的小烧杯,观察火焰为　　　　,过一会儿观察烧杯壁上有　　　　,证明生成的气体是　　　　。
(2)打开正极端的活塞,燃着的木条放在尖嘴处,燃着的木条燃烧得　　　　,证明生成的气体是　　　　。
5.实验结论
(1)写出该实验的文字表达式:　　　　　　　　　　,水是由　　　　元素和　　　　　元素组成的。
分析:在同温同压下,等体积的不同气体含有相同数目的分子。水电解生成氢气(H2)和氧气(O2)的体积比是2∶1,生成氢分子和氧分子的个数比是　　　　,水分子分解得到氢原子和氧原子的个数比是　　　　,水的化学式为　　　　。
(2)1个水分子由　　　　和　　　　构成。
6.实验拓展:实验过程中收集氢气和氧气体积比往往大于2∶1,原因:①氧气在水中的溶解能力比氢气强,导致收集到的氧气体积偏小;②在电解过程中产生的部分氧气会与金属电极发生反应,导致收集到的氧气体积偏小。
1.(2024河南中考)电解水的简易实验装置如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.甲管中的电极连接的是电源正极
B.乙管中的气体能使带火星的木条复燃
C.该实验生成的氢气与氧气的质量比为1∶8
D.该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的
2.(2024赤峰中考)晓佳为探究不同电压对电解水速率的影响,用如图装置进行多次实验,并记录不同电压下生成20 mL氢气所需时间。下列分析正确的是 (　　)
A.a管与电源正极相连
B.b管中气体可以燃烧
C.a管与b管中气体质量比为2∶1
D.该实验中,电压越高电解水的速率越快
3.从下列电解水的微观示意图中获得的信息,错误的是 (　　)
A.分子在化学变化中可以再分
B.氢原子和氧原子是该变化中的最小微观粒子
C.水是由氢气和氧气组成的
D.每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成
4.(2025苏州月考)1800年,人类电解水获得成功。某同学利用如图所示装置进行该实验时,发现左、右两侧试管内气体体积比略大于2∶1。(已知:①相同条件下,气体的体积比等于气体的分子个数比;②常温常压时,1 L水可溶解0.031 L O2、0.57 L O3)下列说法正确的是 (　　)
A.水在通电时能发生化合反应
B.电池的左侧是正极、右侧是负极
C.从实验结果可以确定,相同条件下,H2在水中的溶解能力比O2的大
D.若右侧试管内产生少量O3,也会使左右两侧试管内气体体积比略大于2∶1
5.在老师的指导下,化学兴趣小组同学利用生活中常见材料设计如图所示微型梨形可移动水电解器装置探究水的组成。
【进行实验】
步骤1:向梨形装置的水中加入氢氧化钠溶液。
步骤2:将边缘有小孔的注射器针筒固定在橡胶塞上作为集气、量气装置,针头处用泡沫块塞住。
步骤3:用导线连接电极与电源,接通电源,大约2~3 min后,两个注射器针筒中产生气体后断开电源。
步骤4:取下左、右侧注射器针头处的泡沫块,分别将燃着的木条放在针头处。
(1)步骤1中加入氢氧化钠溶液的目的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤4中观察到的实验现象是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)该实验证明:水是由　　　　组成的。
(4)小明同学将保险丝电极换为铜电极,一段时间后观察到电源正极变黑,其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【继续探究】
(5)我国科学家已研究出在新型高效光催化剂作用下,利用太阳能分解水制氢气的方法。水在通过并接触催化剂表面时,分解的微观示意图如图:(“”表示氢原子,“”表示氧原子,“”表示催化剂),则水分解的微观过程的正确顺序是　　　　　(填序号)。
【总结交流】
(6)化学是一门以实验为基础的科学。通过上述实验的分析对比,归纳一条在改进实验时需考虑的因素:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【详解答案】
实验内容
2.(1)增强导电性　(2)活塞　(3)直流　电
3.(1)气泡　(2)2∶1　(3)上升
4.(1)淡蓝色　小水珠　氢气　(2)更旺　氧气
5.(1)水氢气 + 氧气　氢　氧　2∶1　2∶1　H2O　(2) 2个氢原子　1个氧原子
实验习题
1.A　解析:电解水实验中,根据“正氧负氢、氧一氢二”的原则,甲管中产生的气体较多,为氢气,则甲管中的电极连接的是电源负极;乙管中的气体较少,为氧气,氧气具有助燃性,能使带火星的木条复燃;水通电分解生成氢气和氧气的质量比为1∶8;水通电分解生成氢气和氧气,氢气是由氢元素组成的,氧气是由氧元素组成的,反应前后元素种类不变,则该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的。
2.D　解析:水在通电的条件下生成氢气和氧气,正氧负氢,氧气和氢气的体积比是1∶2,a管与电源负极相连;b管中气体可以支持燃烧; 该实验中,电压越高电解水的速率越快。
3.C　解析:水分解生成氢气和氧气,氢气由氢元素组成,氧气由氧元素组成,水由氢元素和氧元素组成。
4.D　解析:水在通电的条件下生成氢气和氧气,该反应符合“一变多”的特点,属于分解反应;电解水时“正氧负氢、氧一氢二”,a管气体体积大,是氢气,氢气连接电源负极,则电池的左侧是负极、右侧是正极;左、右两侧试管内气体体积比略大于2∶1,则从实验结果可以确定,相同条件下,H2在水中的溶解能力比O2的小;若右侧试管内产生少量O3,臭氧的溶解能力比氧气大,也会使左右两侧试管内气体体积比略大于2∶1。
5.(1)增强导电性　(2)左侧气体燃烧,发出淡蓝色火焰,右侧气体使木条燃烧得更旺　(3)氢元素和氧元素　 (4)铜与氧气发生反应　(5)①④②⑤③　(6)改进实验要更易于操作(或改进实验要具备更高的准确性等,合理即可)
解析:(2)水通电时,负极产生氢气,正极产生氧气,左侧与电源负极相连,产生的气体是氢气,氢气具有可燃性,点燃后,气体燃烧,发出淡蓝色火焰,右侧与电源正极相连,产生的气体是氧气,氧气具有助燃性,将燃着的木条放在针头处,气体使木条燃烧得更旺。 (4)铜与氧气能生成黑色氧化铜,小明同学将保险丝电极换为铜电极,一段时间后观察到电源正极变黑,其原因可能是铜与氧气发生反应。(5)电解水的微观过程为水分子分解为氢原子和氧原子,氢原子重新组合成氢分子、氧原子重新组合成氧分子,则顺序为①④②⑤③。(6)在改进实验时,实验要更易于操作,有更高的准确性等。