浙教版科学八上微专题1 水的电解实验（含答案）

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浙教版八上微专1水的电解实验
【方法归纳】
1．在水电解器的玻璃管里注满水，接通直流电，如图所示。
2．仔细观察：水的颜色、状态为无色液体，两个电极上出现了气泡，两支玻璃管内液面下降，产生的气体的体积比约为2∶1(或1∶2)。
理解：水电解时用低压直流电，正极产生氧气，负极产生氢气，氧气和氢气的体积比为1∶2，质量比为8∶1。记忆口诀“正氧负氢，氢二氧一”。由于氧气在水中的溶解度比氢气略大，所以电解时氧气和氢气的实际体积比略小于1∶2。
3．用点燃的火柴接近液面下降较多的玻璃管尖嘴，慢慢打开活塞，观察到气体被点燃并呈淡蓝色火焰；用带火星的木条接近液面下降较少的玻璃管尖嘴，慢慢打开活塞，观察到带火星的木条复燃。
理解：氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃。氢气具有可燃性，点燃后呈淡蓝色火焰。注意氢气、一氧化碳、甲烷等可燃性气体点燃后均呈淡蓝色火焰。
4.纯水是绝缘体，为了增加导电性加快电解速率，常在水中加入少量稀硫酸或氢氧化钠，注意不能加盐酸。
5.电解水实验的结论是水是由氢和氧组成的，这里的氢和氧指元素，而不是氢气和氧气。不能说成“水是由氢气和氧气组成的”。
从微观分子模型角度看，一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。水分子模型及水电解过程模型如图所示：
【常考题型】
类型一　实验操作
1.有关电解水实验，下列说法中正确的是（ ）
A.在水中加入少量氢氧化钠溶液，通电后，氢氧化钠发生化学变化，生成氢气和氧气
B.可以用带火星的木条检验正极所产生的气体
C.可利用氢气的助燃性来验证负极产生的气体
D.该实验可以靠家庭电路提供电压
2.有关电解水实验，下列说法中正确的是（ ）
A.电解水实验产生的氢气与氧气的质量比为2：1
B.在被电解的水中加少量氢氧化钠和硫酸的原因是这两种物质中都有氧元素和氢元素
C.两个电极的材料必须符合导电性能好，且比较活泼，容易和水发生化学变化等要求
D.电解水实验中，电压不是越高越好，应控制在安全电压范围内
3.电解水实验如图。下列说法正确的是(　　)
A．试管2中得到H2
B．产生H2与O2的体积比约为1∶2
C．该实验说明水是由H2和O2组成
D．可用带火星的木条检验生成的O2
4.如图所示为实验室电解水的简易装置示意图。
(1)接通直流电后，甲试管产生的是氧气，乙试管产生的是________气；导线B
接电源________极。
(2)小芳认为在水中加少量的硫酸或氢氧化钠能增强水的导电性，目的是产生更
多气体。你认为她的说法正确吗 为什么 ________________________________________。
(3)检验乙试管内气体的方法是________________________________。
(4)图中现象表明实验是“未开始”“刚开始”还是“已进行一段时间” ____________。
类型二　描述现象
1.如图为验证水的组成的实验装置，下列有关说法正确的是(　　)
A．正极和负极产生的气体质量比为1∶2
B．正极产生的气体能使带火星的木条复燃
C．水是由一个氧原子和两个氢原子组成的
D．该变化中的最小粒子为氢分子和氧分子
2.在电解水实验中，不能用来鉴别氢气和氧气的方法是（ ）
A.利用电解时的电源正负极判断
B.利用产生气体体积的多少来比较和判断
C.分别将燃着的木条伸入气体中，观察现象
D.观察气体的颜色、状态，闻气味
3．小金在实验室完成了两个有关“水变化”的实验，得出的结论
合理的是(　　)
A．两个实验都发生了化学变化
B．电解水证明水由氢元素和氧元素组成
C．两个实验变化前后分子种类都改变
D．玻璃管a中的气体具有可燃性
4.图甲是电解水的简易装置，图乙是电解水生成气体A的体积与时间的关系图像。
(1)电解水实验中，通电后可以观察到的现象有________________________。
(2)请在图乙中根据气体A的图像画出气体B体积与时间的关系图像。
5.电解水的实验装置如图所示，据图回答：
(1)电源A端是_______ (选填“正”或“负”)极。
(2)通电一段时间后，试管c中的气体是____________，验证此气体的方法是
。
(3)电解水时发生改变的粒子是____________，该实验说明水是由____________组成的。
6.如图所示，实验Ⅰ是制备蒸馏水的装置，实验Ⅱ是电解水的装置。
(1)实验Ⅰ中水从A经B转移到C的过程中，水分子的组成没有发生变化，发生变化的是水分子的
__________。
(2)实验Ⅱ中发生了化学反应，请写出反应的文字表达式：__________，b试管中产生的气体可以用__________来检验。当b中产生10mL气体时，则a中产生的气体体积是__________。
(3)做实验Ⅱ时，在水中加入稀硫酸溶液或氢氧化钠的目的是____________________。
(4)点燃a中气体时，观察到的现象是__________，该实验能够说明：水是由__________组成的。
(5)下列变化中，能用来确定水的组成的是__________(填字母)。
A.氢气在氧气中燃烧 B.电解水 C.液态水汽化成水蒸气 D.酒精燃烧
类型三　分析并解释现象、处理数据
1.下列证明电解水的实验两极产生什么气体的方法，正确的是（ ）
A.用燃着的木条接近液面下降较多的玻璃管尖嘴处的气体，气体燃烧，出现淡蓝色火焰，证明是氢气
B.用带火星的木条接近液面下降较多的玻璃管尖嘴处的气体，木条立即复燃，证明是氧气
C.用带火星的木条接近液面下降较少的玻璃管尖嘴处的气体，气体燃烧，证明是氧气
D.用燃着的木条接近液面下降较少的玻璃管尖嘴处的气体，气体燃烧，出现淡蓝色火焰，证明是氢气
2.某科学家将水置于一个足够强的电场中，在20℃时，水分子瞬间凝固形成“暖冰”。下列关于“暖冰”的说法，不正确的是 （ ）
A.“暖冰”是由水分子构成的固体
B.水在20℃时凝固形成“暖冰”所发生的变化是化学变化
C.水在20℃时凝固形成“暖冰”所发生的变化是物理变化
D.在电场的作用下，水凝固成“暖冰”，改变的是分子之间的距离
3．小金在实验室完成了两个有关“水变化”的实验，得出的结论合理的是(　 　)
　　
A．两个实验都有分子分成原子的过程
B．电解水证明水由氢元素和氧元素组成
C．两个实验变化前后分子种类都改变
D．玻璃管b中的气体具有可燃性
4.在描述水的组成和结构时，可以表述为：①水是由氢元素和氧元素组成的；②水是由大量水分子构成的；③水分子是由氢原子和氧原子构成的；④每个水分子都是由两个氢原子和一个氧原子构成的。以上表述中，属于描述物质的宏观组成的是（ ）
A.① B.①② C.①②③ D.②③④
5.如图所示是电解水的过程，微粒运动变化的先后顺序是（ ）
A.①②③④ B.④①③② C.①②④③ D.①④③②
6.小兰通过学习知道，电解水时生成氢气和氧气的体积比应为2∶1，但自己做实验时所得数据中氢气和氧气的体积比略大于2∶1。针对这一发现，你认为下列做法中不可取的是（ ）
A.反复多次实验，查找原因
B.大胆提出假设：氧气比氢气易溶于水
C.查找实验装置是否漏气
D.实验所得数据与理论值相差不多，可以认为实验成功
7.图甲和图乙的左侧都是液态水的微观模型，请在右边的两个方框内画出发生相应变化后的微观模型 图。
8.在某次电解水的实验中，测得与电源正、负两极相连的阴、阳两极上产生的气体的体积如下表所示：
时间/min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
阴极生成气体体积/cm3 6 12 20 29 39 49 55 65 75 85
阳极生成气体体积/cm3 2 4 7 11 16 21 24 29 34 39
仔细分析以上实验数据，发现从第___________分钟开始，两极测得的气体体积比与理论值相等。刚开始时阴、阳两极生成气体的体积比___________(填“大于”“小于”或“等于”)2∶1，可能的原因是____________________________________________________。
9.如图所示，图甲是电解水的简易装置，图乙为电解水生成气体体积与时间的关系图像，试回答下列问题：
(1)若I管生成气体A时，b应接电源的__________极。
(2)用明火靠近气体A，产生的现象是__________，说明该气体具有的性质是__________ (填“可燃
性”或“助燃性”)。
(3)检验气体B的实验操作和判断依据是________________________________________，这是根据
该气体的__________ (填“化学性质”或“物理性质”)来检验的。
10.水在通电的条件下可以发生化学反应，请根据图像回答问题。
(1)图甲是电解水的实验，能收集到使带火星木条复燃的气体的试管是__________ (填字母)。
(2)请在图乙中用 “○”“●”表示反应后的生成物。
类型四　实验装置比较与改进
1.如图所示，图甲是电解水的实验装置，图乙是科学老师针对图甲实验自制的新装置。图乙的创新实验操作步骤如下：
先将装置固定在铁架台上，向其中注入250g溶质质量分数为8%的氢氧化钠溶液作为电解液，以增强溶液的导电性，用注射器将电解液注满移液管并倒立在装置的两极，连接好导线，开启直流电源，使其电压保持16V，通电时长约4分钟，产生一定量的气体后，关闭电源，随即检验两极产生的气体。请你结合上述图示和操作步骤，回答下列问题：
(1)该实验可以说明，水在通直流电的条件下生成两种不同的气体，请写出其文字表达式：_________________________________。
(2)在图乙中与电源正极相连的移液管中收集到某气体，检验该气体的方法是
____________________________________________。
(3)实验结束后，氢氧化钠溶液的溶质质量分数(氢氧化钠溶液的溶质质量分数是指氢氧化钠在溶液中所占的质量比)将___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)你认为图乙的创新实验相对图甲来说，所具备的优点有___________ (填字母)。
①实验时，手不用直接接触有腐蚀性的电解液 ②使用注射针头作电极，两极距离近，反应快 ③
便于两极气体的检验 ④所用实验器材都是用家庭或实验中常见的物品改制而成的
A.①②③ B.①③④ C.②③④ D.①②③④
(5)用图乙装置做电解实验，结束后，放出负极产生的气体并点燃，发现玻璃制尖嘴管口的火焰并
非呈理论上的淡蓝色，而是黄色，你认为可能的原因是______________________。
2.科学家用通电的方法使水分解，从而证明了水的组成。
(1)把水注入电解水装置中，接通直流电，可以观察到b管的电极上__________ ；随着反应的进行，a管中液面逐渐__________ (填“升高”“下降”或“不变”)。
(2)检验a管中气体产物的方法是__________ (填序号，下同)，检验b管中气体产物的方法是
。
①慢慢打开活塞，用燃着的木条靠近玻璃管的尖嘴部分，观察是否被点燃和火焰的颜色
②用一支小试管收集生成的气体后移至酒精灯火焰处点燃，听是否有爆鸣声，并观察现象
③用带火星的木条接近玻璃管的尖嘴部分，慢慢打开活塞，观察木条是否复燃
④用内壁沾有澄清石灰水的烧杯罩在尖嘴上方，慢慢打开活塞
(3)科学家还用点燃氢气来证明燃烧产物的方法，证实了水的组成。将电解水产生的氢气直接缓缓
地通过装有足量无水硫酸铜(白色的无水硫酸铜遇水显蓝色)的仪器c，在导管d处点燃，然后把盛有冷水的烧杯置于如图乙所示的位置。
实验过程中可以观察到的现象是______________________________。
②请模仿电解水的文字表达式，写出氢气燃烧时所发生的化学变化的文字表达式：
。
答案
类型一　实验操作
1.B
【解析】电解水时，正极产生的是氧气，具有助燃性，用带火星的木条伸入正极玻璃管内气体中，木条燃烧；负极产生的是氢气。
2.D
【解析】由于氢氧化钠在水中能解离出自由移动的离子，能增强水的导电性。电解水实验产生的氢气与氧气的体积比为2：1。
3.D
【解析】由“正氧负氢，氢二氧一”可知，电解水时正极产生氧气，负极产生氢气，氢气和氧气的体积比为2∶1。要熟悉电解水的实验现象和结论，熟记“正氧负氢，氢二氧一”的内涵。试管2中的气体体积小是氧气，试管1中的气体体积大是氢气，氢气和氧气两者的体积比约为2∶1。
4.(1)氢 负 (2)不正确，因为增强水的导电性目的是加快水的电解，而电解水产生气体的多少还与通电时间有关 (3)点燃，观察是否产生淡蓝色火焰 (4)已进行一段时间
【解析】（1）甲试管产生的气体是氧气，为电源的正极，乙试管产生的气体体积大，为氢气，B为电源的负极。
（2）由于硫酸或氢氧化钠在水中能解离出自由移动的离子。所以，水中要加入少量硫酸或氢氧化钠的原因是增强导电性。
（4）由于氢气气能燃烧，所以，检验乙试管内气体的方法是：将燃着的木条伸入试管中，气体能燃烧，产生淡蓝色的火焰。
(5)由图中现象可知试管中已收集了部分气体，表明实验是已进行一段时间。
类型二　描述现象
1.B
【解析】A．正极和负极产生的气体体积比为1：2，故说法错误；B．正极产生的气体是氧气，有助燃性，能使带火星的木条复燃。故说法正确；C．元素是个宏观概念，只讲种类不讲个数，故说法错误；D．该
4.(1)氢 负 (2)不正确，因为增强水的导电性目的是加快水的电解，而电解水产生气体的多少还与通电时间有关 (3)点燃，观察是否产生淡蓝色火焰 (4)已进行一段时间
【解析】（1）甲试管产生的气体是氧气，为电源的正极，乙试管产生的气体体积大，为氢气，B为电源的负极。
（2）由于硫酸或氢氧化钠在水中能解离出自由移动的离子。所以，水中要加入少量硫酸或氢氧化钠的原因是增强导电性。
（4）由于氢气气能燃烧，所以，检验乙试管内气体的方法是：将燃着的木条伸入试管中，气体能燃烧，产生淡蓝色的火焰。
(5)由图中现象可知试管中已收集了部分气体，表明实验是已进行一段时间。
类型二　描述现象
1.B
【解析】A．正极和负极产生的气体体积比为1：2，故说法错误；B．正极产生的气体是氧气，有助燃性，能使带火星的木条复燃。故说法正确；C．元素是个宏观概念，只讲种类不讲个数，故说法错误；D．该
【解析】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，氧气和氢气的体积比约为1：2。
5.(1) 正
(2) 氧气 把带火星的木条伸入收集到的c试管中的气体中，观察木条是否复燃
(3) 水分子 氢和氧
【解析】（1）电源A端是正极。
（2）通电一段时间后，试管c中的气体是氧气，验证此气体的方法：把带火星的木条伸入试管中，带火星的木条复燃，说明气体是氧气。
（3）电解水生成氢气和氧气，说明水由氢元素、氧元素组成。
6.(1)间隔 (2) 水氢气+氧气 带火星的木条 20mL (3)增加水的导电性 (4)气体燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量的热氢元素和氧元素 (5)B
【解析】点燃a中气体时，观察到的现象是气体燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量热．该实验能够说明：水是由氢元素和氧元素组成的，一个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成．
类型三　分析并解释现象、处理数据
1.A
【解析】A、用燃着的木条接近液面下降较多的玻璃管尖嘴处的气体，气体燃烧，出现淡蓝色火焰，证明是氢气；故选项正确；
B、用带火星的木条接近液面下降较多的玻璃管尖嘴处的气体，木条立即复燃，证明是氧气错误，因为液面下降较多的玻璃管内是氢气；故选项错误；
C、用带火星的木条接近液面下降较少的玻璃管尖嘴处的气体，气体燃烧，证明是氧气错误，因为氧气没有可燃性；故选项错误；
D、用燃着的木条接近液面下降较少的玻璃管尖嘴处的气体，气体燃烧，出现淡蓝色火焰，证明是氢气错误，因为液面下降较少的玻璃管内的气体是氧气；故选项错误.
2.B
【解析】水凝固形成20℃时的“暖冰”没有新物质生成，所以所发生的变化不是化学变化，故B错误。
3．B
【解析】B、电解水生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，该实验证明了水是由氢元素和氧元素组成的，故正确；C、水的沸腾中，水分子的种类没有改变，而电解水的过程中水分子分解为氢原子、氧原子，然后两个氢原子结合成一个氢分子，每两个氧原子结合成一个氧分子，故错误；D、b管中是氧气，具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故错误。
4.A
【解析】从宏观上看：物质是由元素组成的；从微观上看：物质是由分子或原子构成的。因此，描述物质宏观组成的是：①。
5.A
【解析】微粒运动变化的先后顺序是：水分子先分解成氢原子和氧原子，然后氢原子结合成氢分子，氧原子结合成氧分子。
6.D
【解析】实验中出现了误差，可以反复多次实验，通过分析对比查找原因，这种做法是可取的，A正确；由于氧气比氢气更易溶于水，氢气和氧气的体积比会略大于2∶1，这种假设是成立的，B正确；如果收集氧气的装置漏气，氢气和氧气的体积比会大于2：1，因此有这种可能，C正确；进行化学实验，应有一种实事求是、严谨求实的科学态度，不能差不多就可以认为实验成功，D错误。
7.图略，图甲中分子间距变大，图乙中水分子变成氢分子和氧分子。
【解析】甲是物理变化，乙是化学变化，化学反应的实质一般是指在化学变化中，分子分成原子，原子重新组合成新的分子（或直接聚集构成新物质）。
8.5 大于 氧气比氢气更容易溶于水， 而第5min时，气体的溶解已经达到饱和状态通电
【解析】氢气难溶于水，氧气不易溶于水，可见氧气与氢气相比，氧气更易溶于水；所以1～4分钟内氧气比氢气溶解的快而多，从而导致阴、阳两极生成的气体体积之比大于2：1．因此其可能的原因是氧气比氢气更易溶于水．
9.(1)负 (2)气体燃烧并产生淡蓝色火焰 可燃性 (3)用带火星的木条靠近该气体，若木条复燃，气体B是氧气化学性质
【解析】(1)由题意知，Ⅰ管产生气体A、Ⅱ管产生气体B，从图乙可以看出反应后产生气体A比气体B多，因此气体A是氢气，b接电源负极。(2)气体A是氢气，具有可燃性，I管口用明火靠近后，产生的现象是气体燃烧，产生淡蓝色火焰。(3)因为氧气能支持燃烧，这是根据其化学性质来检验的。
10.(1)B (2)如图所示
【解析】(1)试管A中气体体积约为试管B中气体体积的两倍，可判断A、B两试管中气体体积比为2∶1，分别为氢气和氧气，氧气能使带火星的木条复燃。(2)每2个水分子分解生成2个氢分子和1个氧分子，每个氢分子由两个氢原子构成，每个氧分子由两个氧原子构成。
类型四　实验装置比较与改进
1.(1)水氢气+氧气 (2)将带火星的木条移到与电源正极相连的移液管的尖嘴上方，捏住橡皮管，缓慢放出气体，若木条复燃，证明是氧气 (3)增大 (4)B (5)玻璃中含有的钠元素参与了燃烧
【解析】(4)结合图乙的创新实验装置可知：实验时，手不用直接接触有腐蚀性的电解液，避免产生危险，故①正确；使用注射针头作电极，两极距离近，但与反应的快慢没有关系，故②错误；在尖嘴的上方就可以非常方便地检验两极气体，故③正确；所用实验器材都是家庭或实验室中常见物品改制而成，故④正确。
2.(1)有气泡产生 下降 (2) ① ③ (3)①c中无水硫酸铜变蓝；导管d处有淡蓝色火焰；烧杯底部附着有小水珠 ②氢气+氧气 水
【解析】(1)电解水的实验现象：两极都有气泡产生。随着反应进行，两管中都生成气体，两管液面都下降。
(2)从图甲看出a管产生的气体体积是b管产生气体体积的两倍，所以a管中的气体是氢气，b管中的气体是氧气，检验氢气的方法是点燃后看火焰的颜色是否为淡蓝色火焰，故选择①；检验氧气用带火星的木条，看是否复燃，故选择③；②中是否有爆鸣声检测的是氢气的纯度，如果听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯。
(3)实验过程为用无水硫酸铜检验并除去气体中少量的水，然后点燃气体，氢气燃烧生成的水蒸气遇温度较低的烧杯，在杯底液化成小水珠；所以观察到的现象是：c中无水硫酸铜变蓝；导管d处有淡蓝色火焰；烧杯底部附着有小水珠。
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