第四单元 课题3 水的组成（含解析）—2022-2023学年九年级化学上册最新命题导向假期培优

第四单元 自然界的水
课题3 水的组成
一、单选题
1.下列各组物质，按混合物、化合物、单质的顺序排列的是 ( )
A.冰水共存物、干冰、氮气 B.石油、天然气、煤
C.洁净的空气、氯化钠、液态氧 D.石灰水、水银、铜
2.电解水实验如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.a玻璃管上方产生的气体是氢气
B.产生氢气和氧气的体积比为1：2
C.可用燃着的木条检验产生的气体
D.该实验说明水是由氢气和氧气组成的
3.某同学用如图所示的装置进行电解水实验，并作了以下描述： ( )
①向水中加入少量硫酸钠，可加快气体产生的速率；
②甲、乙两试管内收集到气体的体积比约为2：1；
③该实验证明水是由氢气和氧气组成的；
④乙试管内产生的气体能使带火星的木条复燃。 以上描述正确的是
A.①②③④ B.①②④ C.①②③ D.①③④
4.下列符号表达式书写和基本反应类型均正确的是 ( )
A.氢气在氧气中燃烧： 氧化反应
B.冬季燃煤中含硫产生有刺激性气味的气体： 化合反应
C.工业制取氧气： 分解反应
D.定量的方法测定空气中氧气的含量： 分解反应
5.如图为氢气还原氧化铜的实验装置，下列有关说法错误的是 ( )
A.药品需平铺在试管底部，使反应更加充分
B.试管口需略向下倾斜，防止冷凝水倒流引起试管破裂
C.试管内药品加热前需先通氢气排尽试管内空气
D.反应结束后，先停止通氢气、再撤去并熄灭酒精灯
6.下列有关氢气性质、用途的描述，错误的是 ( )
A.通常条件下，氢气是无色、无味的气体
B.氢气难溶于水、密度比空气小
C.氢气在空气中燃烧，产生黄色火焰
D.氢气燃烧后的产物是水，不污染空气，是最理想的清洁能源
7.实验室用锌和稀硫酸制取氢气反应的化学方程式是Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑可用排水法收集氢气，也可用向下排空气法收集氢气，这是因为氢气 ( )
A.难溶于水，比空气轻 B.难溶于水，比空气重
C.微溶于水，比空气轻 D.易溶于水，比空气重
8.下列属于氧化物的是 ( )
A.O2 B.H2O C.Cu(OH)2 D.H2CO3
9.如图，关于电解水实验的现象和结论叙述错误的是 ( )
A.试管a中的气体是氢气 B.试管b中的气体能使带火星的木条复燃
C.产生的H2和O2的质量比为2:1 D.水是由氢元素和氧元素组成的
10.物质的性质决定物质的用途，下列几种常见物质的性质与用途不一致的是 ( )
A.氮气－化学性质稳定－保护气 B.稀有气体－通电能发光－电光源
C.氧气－助燃性－燃料 D.氢气－密度小于空气－填充探空气球
二、填空与简答题
11.水是重要的自然资源，与人类生产生活息息相关。
(1)1800 年，英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气，证明了水由氢元素和氧元素组成。电解水的化学反应方程式为______。某化学兴趣小组同学设计如下图所示的电解水装置来测定水的组成。实验结束时发现注射器Ⅱ中活塞停留在 10mL 刻度线处，则注射器Ⅰ中活塞停留在刻度线______mL 处；将注射器Ⅱ接上针头，移向燃着的木条旁，推动活塞，观察到的现象是______。
(2)某学校饮水处可以将自来水净化为饮用水，其中处理步骤如下图所示。
图中①对应的作用是______；③对映的作用是______。
(3)节约用水和合理开发利用水资源是每个公民应尽的责任和义务，下列做法与之不相符的是______。
A.合理施用农药、化肥 B.工业废水直接排放
C.提倡使用无磷洗衣粉 D.洗菜、淘米的水用来浇花、冲厕所
12.水在生产、生活中有广泛的应用。
(1)电解水的微观示意图如图，请在方框中补全相应微粒的图示。
(2)我国开发出一种新型催化剂，实现了在光照下分解水，反应的文字表达式为___________。
(3)电加热式加湿器是通过电加热，使水沸腾变为水蒸气。从微粒角度分析此过程中，发生变化的是___________。
(4)光照下分解水与通过电加热使水沸腾变为水蒸气，从微观角度回答最本质的区别是___________。
(5)区别硬水和软水的常用方法是用___________检验。
(6)举出你生活中常见的节水方法：___________。
三、科学探究题
13.常州西太湖是苏南第二大湖泊。
(1)验水：西太湖水属于______(选填“混合物”或“纯净物”)。检验西太湖水是硬水还是软水，可选用的试剂是______。
(2)探水：实验课上，同学们做了电解水的实验
①电解水实验中生成的两种气体的体积与时间的关系如图1所示，其中表示氢气的是______(选填“a”或“b”)。
②电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，目的是______。
③某同学在做电解水实验时，向水中加入氯化钠，发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。
【提出问愿】加入氯化钠的水通电时，石墨电极上分别生成了什么气体？
【查阅资料】①氯气(Cl2)是一种黄绿色、有刺微性气味的有毒气体，常温下1体积水里能溶解2体积的氯气；②氯化钠溶液就是在水中加入氯化钠固体。
【提出假设】猜想Ⅰ：氧气和氯气；猜想Ⅱ：氢气和氧气；猜想Ⅲ：氢气和氯气。
【设计实验】用如图所示装置来电解氯化钠溶液，并收集两个电极上产生的气体。
实验步骤 实验现象 解释或结论
按照如图2装置，通电一段时间后，用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体，观察气体颜色 试管a收集到黄绿色气体； 试管b收集到无色气体 猜想______错误
用拇指堵住试管b，移近点燃的酒精灯，一开拇指点火 听到爆鸣声 猜想______错误
【反思与评价】联系电解水的实验，要证明水的组成，你认为在电解水时______(填“可以”或“不可以”)加氯化钠溶液。
(3)净水：图3是可将西太湖水净化为饮用水的简易装置。活性炭层的作用是______。
14.实验课上，勇往直前实验小组的同学们正在进行“水的组成”的探究，请你参与：
【提出问题】水是一种元素吗？
【进行实验】同学们按照教材中的装置(如图1)进行了实验。
【收集证据】(1)实验中，同学们观察到电极附近有气泡产生，一段时间后，正、负极产生的气体体积比约为____。切断电源，打开a管顶端的活塞，在管口放置一根燃着的木条，会观察到_____。
【讨论分析】(2)实验时，老师在水中加入了少量氢氧化钠，目的是_______。
【得出绪论】(3)本实验得出的结论是_______。
通过此结论还能从宏观角度解释，水之所以属于氧化物，是因为_______。
【拓展延伸】(4)同学又查阅到了如下资料：
a.氢氯化钠是一种强碱，具有腐蚀性。
b.旧版教材中，电解水的实验装置如图2所示。
c.给含有氯化钠的水通电，会发生如下反应：。
请你分析思考，和图2的装置相比，现行教材(图1)装置的优点是_______。(任意写一点)。进行实验时，_______(填“能”或“不能”)将氢氧化钠换为氯化钠。
15.水是生命之源，是“永远值得探究的物质”，人类从未停止过对水的研究。
【提出问题】水是由什么组成的？
【查阅资料】通过点燃氢气和电解水的实验方法均可证明水的组成。
【经典回顾】
(1)1783年，拉瓦锡利用如图1所示装置探究水的组成。
往A杯中滴加少量的水，水通过灼热的铁管时发生汽化，水蒸气与灼热的铁反应，生成一种黑色固体四氧化三铁和“可燃空气”，将气体通过放在冷水中的铜管，在B装置中收集到纯净的“可燃空气”。最终拉瓦锡证明了水的组成。
①将气体通过放在冷水中的铜管，目的是除去__________。
②将B装置收集到的“可燃空气”在氧气中点燃，生成了水。“可燃空气”是一种气体单质，其名称为氢气。写出水蒸气与灼热的铁反应的文字表达式___________。
(2)1800年，英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气，后人不断研究和改进该实验。现有某兴趣小组的同学设计了如图2所示实验来探究水的组成。
【实验步骤】
①先用大注射器抽取一定量的硫酸钠溶液，从A中的圆孔注入；
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】
Ⅰ步骤①，在水中加入硫酸钠溶液的作用是__________________。
II步骤②的目的是__________________。
III步骤③中的现象：两极上均有气泡出现，B、C两电极上产生的气体体积比约为_________，并且A中液面_________(填“上升”或“下降”)。
IV步骤④中检验C中气体的方法是__________________。
【总结交流】
以上实验都可以得出结论：水是由氢元素和氧元素组成的。
试卷第2页，共7页
试卷第1页，共7页
【参考答案及解析】
1.C
【详解】A、冰水共存物属于化合物，干冰属于化合物，氮气是单质，故选项错误；
B、石油、天然气、煤都属于混合物，故选项错误；
C、洁净的空气属于混合物，氯化钠属于化合物，液态氧属于单质，故选项正确；
D、石灰水属于混合物，水银属于单质，铜属于单质，故选项错误。
故选C。
2.C
【详解】A、根据“正氧负氢，氢二氧一”，可知与正极连接产生的是氧气，所以a玻璃管上方产生的气体是氧气，错误；
B、产生氢气和氧气的体积比应该为2：1，错误；
C、产生的氧气具有助燃性，可以使燃着的木条烧得更旺；氢气具有可燃性，被燃着的木条点燃会发出淡蓝色火焰，可用燃着的木条检验产生的气体，正确；
D、水是由氢、氧两种元素组成的纯净物，错误。
故选C。
3.B
【详解】①向水中加入少量硫酸钠，硫酸钠在水中可以解离出钠离子、硫酸根离子，可增强水的导电性，描述正确；
②甲试管与电源负极相连，收集到的是氢气，乙试管与电源的正极相连，收集到的是氧气，收集到的氢气和氧气的体积比约为2：1，描述正确；
③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，该实验证明水是由氢元素和氧元素组成的，描述错误；
④乙试管产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，描述正确。
故选B。
4.B
【详解】A、氢气燃烧生成水，该反应的符号表达式正确，但氧化反应不属于基本反应类型，该选项不正确；
B、硫燃烧生成二氧化硫，该反应的符号表达式正确，且该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项正确；
C、工业利用分离液态空气的方法制取氧气，该选项不正确；
D、碳燃烧生成二氧化碳气体，则不能用碳燃烧测定空气中氧气的含量，该选项不符合题意。
故选B。
5.D
【详解】A、药品需平铺在试管底部，能增大反应物之间的接触面积，使反应更加充分，此选项正确；
B、试管口需略向下倾斜，可防止冷凝水倒流引起试管破裂，此选项正确；
C、试管内药品加热前需先通氢气排尽试管内空气，以防氢气不纯，加热时发生爆炸，此选项正确；
D、反应结束后，需先撤去酒精灯，停止加热，等装置冷却至室温，再停止通入氢气，以防止生成的铜被氧化为氧化铜，此选项错误。
故选D。
6.C
【详解】A、通常情况下，氢气是无色、无味的气体，不符合题意；
B、氢气难溶于水，密度比空气小，不符合题意；
C、氢气在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，符合题意；
D、氢气燃烧产物只有水，比较环保，且燃烧值大，是比较理想的清洁燃料，不符合题意。
故选C。
7.A
【详解】可用排水法收集氢气，是因为氢气难溶于水；用向下排空气法收集氢气，是因为氢气的密度小于空气，故选A。
8.B
【分析】氧化物是由两种元素组成，其中一种是氧元素的纯净物
【详解】A、O2是由一种元素组成的纯净物，属于单质，故选项错误；
B、H2O是由两种元素组成的且有一种是氧元素的化合物，属于氧化物，故选项正确；
C、Cu(OH)2是由铜、氧、氢三种元素组成的化合物，不属于氧化物，故选项错误；
D、H2CO3是由氢、碳、氧三种元素组成的化合物，不属于氧化物，故选项错误。
故选B。
9.C
【分析】电解水时，正极产生的是氧气，氧气能使带火星的木条复燃，负极产生的是氢气，氢气燃烧生成水，氧气和氢气的体积比约为1：2，质量比是8：1。
【详解】A、由实验操作图，a端试管内气体体积大于另一端试管内的气体，说明a端试管内产生的为氢气，故A正确；
B、试管b中的气体产生的体积较少，是氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故B正确；
C、水通电分解时，产生氢气的体积与氧气的体积比为2：1，故C错误；
D、水在电解的条件下生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的，故D正确。
故选C。
10.C
【详解】A、氮气的化学性质稳定，可用作保护气，故A性质与用途一致，不符合题意；
B、稀有气体通电能发出不同颜色的光，可用作电光源，故B性质与用途一致，不符合题意；
C、 氧气具有助燃性，可用作助燃剂，但是氧气不具有可燃性，不可作燃料，故C性质与用途不一致，符合题意；
D、氦气密度小于空气，可用于填充探空气球，故D性质与用途一致，不符合题意；
故选C。
11.(1) 5 气体燃烧，产生淡蓝色火焰
(2) 吸附作用 杀菌消毒
(3)B
【详解】(1)水通电生成氢气和氧气，该反应方程式为；电解水实验中，根据正氧负氢，氧一氢二，注射器Ⅱ与电源的负极相连产生的是氢气，注射器Ⅰ与电源的正极相连，产生的是氧气，产生的氢气与氧气的体积比为2：1，故实验结束时发现注射器Ⅱ中活塞停留在 10mL 刻度线处，则注射器Ⅰ中活塞停留在刻度线5mL 处；由于注射器Ⅱ中的气体是氢气，具有可燃性，将注射器Ⅱ接上针头，移向燃着的木条旁，推动活塞，观察到的现象是气体能燃烧，产生淡蓝色的火焰；
(2)活性炭具有吸附性，能吸附水中色素及有异味的杂质，因此在自来水的净化中活性炭的作用为吸附作用；紫外线有消毒杀菌的作用；
(3)A、合理施用农药、化肥，可以防止水污染，故A选项正确；
B、工业废水直接排放会污染水资源，故B选项错误；
C、提倡使用无磷洗衣粉可以防止水污染，故C选项正确；
D、洗菜、淘米的水用来浇花、冲厕所可以节约用水，故D选项正确；
故选B。
12.(1)
(2)水氢气+氧气
(3)水分子间的间隔变大了
(4)分子种类是否改变
(5)肥皂水
(6)随手关闭水龙头(或用淘米水浇花或用洗衣水拖地等，合理即可)
【详解】(1)电解水过程中，水分子分解为氢原子和氧原子，氢原子和氧原子分别结合为氢分子和氧分子，最小的微粒是氢、氧原子；方框中补全相应微粒的图示为：；
(2)我国开发出一种新型催化剂，实现了在光照下分解水，反应的文字表达式为：水氢气+氧气；
(3)通过电加热，使水沸腾变为水蒸气，从微粒角度分析此过程中，发生变化的是：水分子间的间隔变大了；
(4)光照下分解水生成氢气和氧气，分子的种类发生改变，通过电加热，使水沸腾变为水蒸气，分子的种类没有改变，水分子间的间隔变大了，最本质的区别是分子种类是否改变；
(5)区分硬水和软水最常用的方法为加肥皂水，泡沫多，浮渣少的为软水，泡沫少，浮渣多的为硬水；
(6)生活中常见的节水方法有随手关闭水龙头、用淘米水浇花、用洗衣水拖地等。
13.(1) 混合物 肥皂水
(2) b 增强水的导电性 Ⅱ Ⅰ 不可以
(3)吸附水中的异味和色素
【详解】(1)湖水中含有水和一些钙镁化合物，属于混合物；将肥皂水加入西太湖水中，若产生较少的泡沫，为硬水；若产生较多的泡沫，为软水；
(2)①电解水实验中，“正氧负氢”，负极产生的是氢气，故b管是氢气；
②纯水不导电，电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，目的是为了增强水的导电性；
③设计实验：观察到试管a收集到黄绿色气体；试管b收集到无色气体，说明产生了氯气，则猜想Ⅱ是错误的；
用拇指堵住试管b，移近点燃的酒精灯，一开拇指点火，听到爆鸣声，说明b管产生的是氢气，故猜想Ⅰ是错误的；
反思与评价：联系电解水的实验，要证明水的组成，在电解水时不可以加氯化钠溶液；
(3)活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味。
14. 1：2 木条燃烧更旺 增强导电性 水是由氢、氧两种元素组成的##水由氢元素和氧元素组成 水是由两种元素组成的纯净物，且其中一种是氧元素 管上有刻度更准确##更便于检验生成的气体##防止从水槽中取出试管时碱性液体腐蚀手 不能
【详解】(1)水通电分解生成氢气和氧气，所以观察到电极附近有气泡产生，一段时间后，正、负极产生的气体体积比约为1：2.切断电源，打开a管顶端的活塞，由于a管产生的是氧气，在管口放置一根燃着的木条，会观察到火焰燃烧更旺；
(2)水通电分解加入了少量氢氧化钠，目的是增强导电性；
(3)水通电分解生成氢气和氧气，所以本实验得出的结论是水是由氢、氧元素组成的化合物。通过此结论还能从宏观角度解释，水之所以属于氧化物，是因为水是由两种元素组成的纯净物，且其中一种是氧元素；
(4)和图2的装置相比，现行教材(图1)装置的优点是管上有刻度，更准确；更便于检验生成的气体；防止从水槽中取出试管时碱性液体腐蚀手，电解氯化钠溶液生成氢气和氯气，所以不能用氯化钠代替氢氧化钠；
【点睛】本题主要考查水电解实验，掌握相关物质性质进行解题。
15. 水蒸气 铁+水 四氧化三铁+氢气 增强导电性 排尽空气，以防止检验时发生爆炸 1:2 上升 用燃着的木条放于出气口，若气体被点燃，产生淡蓝色火焰，则该气体是氢气
【详解】经典回顾：
(1)
①水蒸气遇冷凝结成水滴，将气体通过放在冷水中的铜管，目的是除去水蒸气；
②水蒸气与灼热的铁反应，生成一种黑色固体四氧化三铁和“可燃空气”，“可燃空气“是一种气体单质，其名称为氢气，铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，反应的文字表达式为：铁+水 四氧化三铁+氢气；
交流与反思：
Ⅰ硫酸钠溶于水离解成可自由的钠离子和硫酸根离子。步骤①在水中加入硫酸钠溶液的作用是增强导电性；
II步骤②的目的是排尽空气，以防止检验时发生爆炸；
III电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比约为2:1。步骤③中的现象：两极上均有气泡出现，B与正极相连，C与负极相连，两电极上产生的气体体积比约为1:2 ，两管生成气体，管内压强增大，A中液面上升；
IV C与负极相连，C管中的气体是氢气，氢气具有可燃性，能在空气中燃烧。步骤④中检验C中气体的方法是用燃着的木条放于出气口，若气体被点燃，产生淡蓝色火焰，则该气体是氢气。