4.3 水的组成 讲义
核心素养 学习目标
通过人类认识水的组成的探究过程，培养学生对科学探究的创新思维。 1.了解氢气的基本性质，认识到氢气是一种环保燃料。 2.通过氢气燃烧和水的电解实验探究活动认识水的组成。 3.学习对实验现象的观察、分析、归纳、总结，体会科学研究和思维方法，认识实验研究和创新思维的重要性。 4.从组成的不同记住化合物和单质的区别。
一、氢气的性质
1.物理性质：通常情况下，氢气是一种_____色_______臭的气体，_______溶于水，密度比空气的______。
2.化学性质：可燃性
文字表达式：氢气+氧气水
注意：点燃氢气前，必须先_______。
3.氢气纯度的检验：用排水法或向下排空气法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，靠近火焰，然后移开拇指点火，如果发出尖锐的______，表明氢气不纯；__________，则表明氢气较纯。
【答案】1.无 无 难 小 2.验纯 3.爆鸣声 声音很小
二、电解水的实验
1.文字表达式：
2.检验：正极：将带火星的木条伸入试管内，木条复燃，该气体是________。
负极：在试管口放置一根燃着的木条，气体燃烧，发出________火焰，该气体是氢气。
3.结论：水是由______、________两种元素组成的。
【答案】2.氧气 淡蓝色 3.氢 氧
三、化合物、氧化物、单质
1.化合物：由______元素组成的纯净物。如：水、二氧化碳等。
2.氧化物：由_____元素组成的化合物，其中一种元素是氧元素。如：二氧化硫、氧化铁等。
3.单质：由_______元素组成的纯净物。如：氢气、氧气、氮气。
注意：单质、化合物的前提必须是纯净物。
【答案】1.不同种 2.两种 3.同种
知识点1 氢气
1. 氢气的性质
（1）物理性质
颜色 常温下的状态 气味 水溶性 密度
无色 气体 无臭 难溶于水 氢气最轻的气体，密度比空气小
（2）化学性质——可燃性
①混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸。
②氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰。
2. 氢气在空气中燃烧
（1）装置：
（2）原理：氢气+氧气水 2H2+O22H2O
（3）现象：烧杯内壁有水珠生成，烧杯变热；发出淡蓝色火焰。
（4）实验结论：氢气在空气中能燃烧，生成水，放出热量；水中含有氢元素和氧元素。
2. 氢气的验纯
如图所示，收集一试管氢气，用拇指堵住管口，管口向下，靠近火焰，移开拇指，如发出尖锐爆呜声表明气体不纯，如声音很小则表示气体较纯。
Ⅰ.用拇指堵住集满 Ⅱ.靠近火焰，移开氢气的试管口拇指点火
3. 氢气的用途
密度小——填充探空气球。
可燃性——作燃料。
典型例题1：密闭体系中进行“氢气和氧气”的燃烧反应，对此理解正确的是（ ）
A.参加反应的氢气质量可以无限减小
B.通入2 g 氢气，一定能生成 18 g 水
C.参加反应的氢气与氧气的质量比一定符合 1：16
D.氢气、氧气以任意质量比反应，变化前后总质量都不变
【答案】：D
【解析】：
A.氢气与氧气反应的化学方程式为2H2+O22H2O，参加反应的氢气质量不能无限减小；B.通入2 g 氢气，若氧气的量不足，不能生成18 g水；
C.参加反应的氢气与氧气的质量比一定符合4:32=1:8；
D.由于是在密闭体系中进行“氢气和氧气”的燃烧反应，氢气、氧气以任意质量比反应，变化前后总质量都不变。
【方法与技巧】
1.氢气的物理性质：通常状况下，氢气是无色、无味的气体，难溶于水，在标准状况下，氢气密度为0.0899 g／L，其质量约是同体积的空气质量的2／29，是最轻的气体。
2.氢气的化学性质：
可燃性：纯净的氢气能在空气中安静燃烧，生成水。
3.氢气与空气混合点燃易发生爆炸。所以在点燃氢气之前要检验氢气的纯度。“验纯”的方法：如图所示，收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，使试管口稍向下倾斜，移近火焰，移开拇指点火。若听到轻微的“噗”声，说明氢气已纯净。 若听到尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯。
知识点2 探究水的组成——电解水
1. 水的电解实验
实验原理：水氢气+氧气 2H2O2H2↑+ O2↑。
（1）实验装置：或
（2）实验现象：通电一段时间后，与电极相连的试管中都收集到了一定量的气体，与正极相连的试管内收集到的气体体积小，与负极相连的试管内收集到的气体体积大，且体积比约为1:2。
（3）检验气体：
b（正极）管中产生的气体能使带火星的木条复燃，则是氧气；
a（负极）管中产生的气体能被点燃，火焰呈淡蓝色，则是氢气。
（4）实验结论：水在通电条件下能分解生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的。
（5）注意事项：纯水不导电，为增强水的导电性，常常在水中加入少量NaOH或Na2SO4。规律小结：
根据以上实验分析，可将电解水的规律巧记为：正氧负氢、氢二氧一。
2. 水的组成
通过氢气的燃烧实验和水的电解实验可知：
（1）宏观：水是由氢元素和氧元素组成的。
（2）微观：水是由水分子构成的，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的。如图所示。
典型例题2：水通电分解一段时间后如图所示，相关分析正确的是（ ）
A.体积较大的气体是氧气
B.a中的电极与电源正极相连
C.该实验证明水是一种化合物
D.该实验证明水由氢分子和氧分子构成
【答案】 C
【解析】A.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，故体积较大的气体是氢气，不符合题意；
B.a管产生的体积较大，是氢气，与负极相连，不符合题意；
C.水通电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，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，说明水是一种化合物，符合题意；
D.水通电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，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。
故答案为：C。
【方法与技巧】
①电解水实验可以巧记为“负氢大”三个字，谐音为“父亲大”。
②电解水时，向水中添加少量的稀硫酸或氢氧化钠溶液，目的是为了增强水的导电性。
③电解水时，若氧气与氢气的体积比小于1:2，可能的原因有：氧气在水中的溶解性比氢气稍大；氧气具有氧化性，部分氧气将电极氧化而消耗；正极未完全放入玻璃管中，使氧气泄漏等。
④电解水时电能转化为化学能。
知识点3 单质、氧化物和化合物
类别 单质 氧化物 化合物
概念 由同种元素组成的纯净物 由 两种 元素组成，且其中一种元素是 氧 元素的化合物 由两种或两种以上元素组成的纯净物
判断依据 ①必须是纯净物； ②只含一种元素 ①必须是化合物；②含两种元素且其中一种元素为氧元素 ①必须是纯净物； ②至少含有两种元素
类别 单质 氧化物 化合物
关系
注意：
（1）由同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，如O2和O3、金刚石和石墨。（2）含有氧元素的化合物统称为含氧化合物，氧化物一定是含氧化合物，但含氧化合物不一定是氧化物。
典型例题3：从物质组成的角度看，与臭氧、红磷、铁属于同一类别的是（ ）
二氧化硫 B.冰 C.液氮 D.空气
【答案】C
【解析】A.二氧化硫是由硫元素和氧元素组成的纯净物，故属于化合物，故A错；
B.冰是由氢元素和氧元素组成属于化合物，故B错；
C.液氮是氮气的液态，是由氮元素组成，属于单质，故C正确；
D.空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等物质，属于混合物，故D错。
故选：C。
【方法与技巧】
1.单质、化合物都是纯净物，定义中不能少“纯净物”。例如：“由一种元素组成的物质是单质”这种说法就是错误的。
2.单质与化合物的区别与联系
1.电解水产生的氢气和氧气的体积之比约为（ ）
A.2：1 B.1：2 C.1：1 D.3：1
【答案】A
【解析】电解时负极生成氢气，正极生成氧气，并且体积比是2：1。故选A。
2.“”、“”表示两种不同元素的原子，下图表示化合物的是（ ）
【答案】C
【解析】A.图A中的物质是由同种原子构成的纯净物，表示单质，错误；B.图B中的物质是由同种原子构成的纯净物，表示单质，错误；C.图C中的物质分子是由不由原子构成的纯净物，表示化合物，正确；D.图D中的物质是由不同分子构成，表示两种单质组成的混合物，错误。故选C。
3.有关如图实验的说法正确的是（ ）
A.点燃氢气前不用检验纯度
B.干冷烧杯内壁无明显变化
C.b管气体能使带火星木条复燃
D.两个实验均可证明水的组成
【答案】D
【解析】A.氢气具有可燃性，如果不纯点燃氢气可能发生爆炸的危险，所以点燃前必须检验纯度，不符合题意；
B.氢气燃烧生成水，干冷烧杯罩住火焰，内壁有水雾产生，不符合题意；
C.电解水时正极产生氧气，负极产生氢气，所以 b管气体是氢气，氢气能燃烧，氢气不能使带火星木条复燃，不符合题意；
D.水通电分解生成氢气和氧气，根据质量守恒定律可知水是由氢元素和氧元素组成的；氢气在氧气中燃烧化合生成水，根据质量守恒定律也可知水是由氢元素和氧元素组成的；两个实验均可证明水的组成，符合题意。故选D。
4.阿伏加德罗曾经总结出一条定律：在同温、同压下，同体积的任何气体都含有相同的分子数，如图是电解水的简易装置图。
（1）电源的正极______和负极 ______（用a，b表示）。
（2）与正极相连的试管里产生的是 ______气，与负极相连的试管里产生的是______气。
（3）实验时，常向水中加入少量氢氧化钠或硫酸，目的是______。
【答案】（1）b；a；
（2）氧；氢；
（3）增强水的导电性。
【解析】解：（1）由正氧负氢，氢二氧一，可知a为负极，b为正极；
（2）正极产生的气体体积少，为氧气，负极产生的气体体积多，为氢气；
（3）实验时，常向水中加入少量氢氧化钠或硫酸，目的是增强水的导电性。4.3 水的组成 讲义
核心素养 学习目标
通过人类认识水的组成的探究过程，培养学生对科学探究的创新思维。 1.了解氢气的基本性质，认识到氢气是一种环保燃料。 2.通过氢气燃烧和水的电解实验探究活动认识水的组成。 3.学习对实验现象的观察、分析、归纳、总结，体会科学研究和思维方法，认识实验研究和创新思维的重要性。 4.从组成的不同记住化合物和单质的区别。
一、氢气的性质
1.物理性质：通常情况下，氢气是一种_____色_______臭的气体，_______溶于水，密度比空气的______。
2.化学性质：可燃性
文字表达式：氢气+氧气水
注意：点燃氢气前，必须先_______。
3.氢气纯度的检验：用排水法或向下排空气法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，靠近火焰，然后移开拇指点火，如果发出尖锐的______，表明氢气不纯；__________，则表明氢气较纯。
二、电解水的实验
1.文字表达式：
2.检验：正极：将带火星的木条伸入试管内，木条复燃，该气体是________。
负极：在试管口放置一根燃着的木条，气体燃烧，发出________火焰，该气体是氢气。
3.结论：水是由______、________两种元素组成的。
三、化合物、氧化物、单质
1.化合物：由______元素组成的纯净物。如：水、二氧化碳等。
2.氧化物：由_____元素组成的化合物，其中一种元素是氧元素。如：二氧化硫、氧化铁等。
3.单质：由_______元素组成的纯净物。如：氢气、氧气、氮气。
注意：单质、化合物的前提必须是纯净物。
知识点1 氢气
1. 氢气的性质
（1）物理性质
颜色 常温下的状态 气味 水溶性 密度
无色 气体 无臭 难溶于水 氢气最轻的气体，密度比空气小
（2）化学性质——可燃性
①混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸。
②氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰。
2. 氢气在空气中燃烧
（1）装置：
（2）原理：氢气+氧气水 2H2+O22H2O
（3）现象：烧杯内壁有水珠生成，烧杯变热；发出淡蓝色火焰。
（4）实验结论：氢气在空气中能燃烧，生成水，放出热量；水中含有氢元素和氧元素。
2. 氢气的验纯
如图所示，收集一试管氢气，用拇指堵住管口，管口向下，靠近火焰，移开拇指，如发出尖锐爆呜声表明气体不纯，如声音很小则表示气体较纯。
Ⅰ.用拇指堵住集满 Ⅱ.靠近火焰，移开氢气的试管口拇指点火
3. 氢气的用途
密度小——填充探空气球。
可燃性——作燃料。
典型例题1：密闭体系中进行“氢气和氧气”的燃烧反应，对此理解正确的是（ ）
A.参加反应的氢气质量可以无限减小
B.通入2 g 氢气，一定能生成 18 g 水
C.参加反应的氢气与氧气的质量比一定符合 1：16
D.氢气、氧气以任意质量比反应，变化前后总质量都不变
知识点2 探究水的组成——电解水
1. 水的电解实验
实验原理：水氢气+氧气 2H2O2H2↑+ O2↑。
（1）实验装置：或
（2）实验现象：通电一段时间后，与电极相连的试管中都收集到了一定量的气体，与正极相连的试管内收集到的气体体积小，与负极相连的试管内收集到的气体体积大，且体积比约为1:2。
（3）检验气体：
b（正极）管中产生的气体能使带火星的木条复燃，则是氧气；
a（负极）管中产生的气体能被点燃，火焰呈淡蓝色，则是氢气。
（4）实验结论：水在通电条件下能分解生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的。
（5）注意事项：纯水不导电，为增强水的导电性，常常在水中加入少量NaOH或Na2SO4。规律小结：
根据以上实验分析，可将电解水的规律巧记为：正氧负氢、氢二氧一。
2. 水的组成
通过氢气的燃烧实验和水的电解实验可知：
（1）宏观：水是由氢元素和氧元素组成的。
（2）微观：水是由水分子构成的，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的。如图所示。
典型例题2：水通电分解一段时间后如图所示，相关分析正确的是（ ）
A.体积较大的气体是氧气
B.a中的电极与电源正极相连
C.该实验证明水是一种化合物
D.该实验证明水由氢分子和氧分子构成
知识点3 单质、氧化物和化合物
类别 单质 氧化物 化合物
概念 由同种元素组成的纯净物 由 两种 元素组成，且其中一种元素是 氧 元素的化合物 由两种或两种以上元素组成的纯净物
判断依据 ①必须是纯净物； ②只含一种元素 ①必须是化合物；②含两种元素且其中一种元素为氧元素 ①必须是纯净物； ②至少含有两种元素
类别 单质 氧化物 化合物
关系
注意：
（1）由同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，如O2和O3、金刚石和石墨。（2）含有氧元素的化合物统称为含氧化合物，氧化物一定是含氧化合物，但含氧化合物不一定是氧化物。
典型例题3：从物质组成的角度看，与臭氧、红磷、铁属于同一类别的是（ ）
二氧化硫 B.冰 C.液氮 D.空气
1.电解水产生的氢气和氧气的体积之比约为（ ）
A.2：1 B.1：2 C.1：1 D.3：1
2.“”、“”表示两种不同元素的原子，下图表示化合物的是（ ）
3.有关如图实验的说法正确的是（ ）
A.点燃氢气前不用检验纯度
B.干冷烧杯内壁无明显变化
C.b管气体能使带火星木条复燃
D.两个实验均可证明水的组成
4.阿伏加德罗曾经总结出一条定律：在同温、同压下，同体积的任何气体都含有相同的分子数，如图是电解水的简易装置图。
（1）电源的正极______和负极 ______（用a，b表示）。
（2）与正极相连的试管里产生的是 ______气，与负极相连的试管里产生的是______气。
（3）实验时，常向水中加入少量氢氧化钠或硫酸，目的是______。
