2.4.3 水的组成与变化的探究
基础巩固
1.下列物质均可用于杀菌消毒，其中属于氧化物的是( )
A. B. C. D.
2.2025年4月24日，神舟二十号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功，下列与航天相关的燃料和材料中，属于化合物的是( )
A.飞船外舱中的钛合金
B.推进系统中的燃料偏二甲肼（）
C.整流罩中的玻璃钢
D.用于制造电子元件的硅
3.如图是电解水实验的改进装置，下列有关说法不正确的是( )
A.开始实验前，两注射器内要装满水
B.可用带火星的木条检验正极产生的气体
C.正极、负极产生的气体体积比为2：1
D.该实验能证明水由氢元素和氧元素组成
4.同学们利用生活中常见的物品自制了电解水微型实验装置（如图所示），关于该实验说法中正确的是( )
A.正极产生的气体可以燃烧
B.加入增强了水的导电性
C.该实验说明水由氢气和氧气构成
D.将铁制图钉换成塑料钉也能完成该实验
根基训练
5.某化学兴趣小组利用如图装置探究水的组成。下列说法正确的是( )
A.b管中产生的气体能使带有火星的木条复燃
B.图钉作电极说明其具有导电性
C.a、b管内产生气体的体积比约为2：1
D.仅推测水的组成元素就可以确定水的化学式
6.如图为电解水实验装置示意图，下列说法正确的是( )
A.a管内产生气泡的速度比b快
B.a管连接的是正极
C.燃着的木条靠近a打开的尖嘴后，木条燃烧的更旺a
D.b管与a管中气体的体积比约为2：1
7.电解水实验如图，下列说法正确的是( )
A.试管1中得到
B.产生与的体积比约为1：2
C.该实验说明水是氢分子和氧分子构成的
D.可用带火星的木条检验生成的
8.如图是兴趣小组设计的电解水实验创新装置，下列有关说法正确的是( )
A.实验中可观察到玻璃管内气体的质量之比为1：2
B.与电源正极端相连的玻璃管内液面下降速率更快
C.在水中加入硫酸钠溶液，可增强水的导电性
D.反应停止后，两玻璃管中气压不同不会影响读数
思维拓展
9.如图1，利用传感器采集水电解过程中烧杯上方二氧化碳浓度。10s时接通电源开始电解，时关闭电源停止电解。实验过程中发现有部分石墨粉脱落使溶液变黑，测得二氧化碳浓度的变化数据如图2所示。下列说法正确的是( )
A.一定条件下，水会分解生成二氧化碳
B.停止电解后，二氧化碳气体不再生成
C.二氧化碳气体的生成可能发生在左侧的石墨电极上
D.实验结束后得到的比值比理论值偏大
10.下列关于电解水的说法中正确的是( )
A.电解水产生氢气和氧气，说明水是由氢分子和氧分子构成的
B.电解水时，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气
C.电解水时，产生氢气与氧气的体积比为1：2
D.电解水反应的条件是“电解”
11.下列关于水电解实验，下列结论不正确的是( )
A.通过检验生成物是氢气和氧气，说明水是由氢气和氧气组成的
B.水电解器玻璃管上方体积较少的气体是氧气
C.该反应属于分解反应
D.该实验说明在化学变化中，分子发生改变，原子不改变
12.某化学社团自制电解水装置如下图所示。下列说法错误的是( )
A.若a管中气体为1mL，则b管中气体为3mL
B.点燃b管中的气体可证明水中含有氢元素
C.镀铬曲别针做电极利用了金属的导电性
D.研究物质的分解是认识物质组成的一种思路
13.（多选）在水电解器的玻璃管中注满水，接通直流电源一段时间后如图所示。下列叙述正确的是( )
A.通电过程中，观察到b中液面上升 B.a和c中收集气体的方法均为排水法
C.可用带火星的木条检验c中的气体 D.该实验说明水是由氢气和氧气组成的
14.人类的日常生活和工农业生产离不开水。为探究水的组成及变化，某小组同学设计如图1装置进行电解水实验。
(1)如图1水电解时，甲玻璃管中产生气泡的位置在_________处（填“a”、“b”或“c”）。
(2)切断电源后，用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是_________。
(3)通过观察图2可知，分子可以由_________构成，也可以由_________构成；_________是化学变化中的最小粒子。
15.水是生命之源。下图为电解水的实验装置，根据所学知识，回答下列问题。
考法1 实验原理
（1）实验中发生反应的化学方程式为_____________。
考法2 实验现象
（2）通电一段时间后，甲、乙两玻璃管中生成气体的体积比约为__________。
考法3 实验产物的检验
（3）将带火星的木条放在乙玻璃管口，打开活塞，观察到的现象是__________。
考法4 实验结论
（4）电解水的实验证明：水是由__________组成的。
考法5 微观实质的分析
（5）下图为水分解的微观过程。水的分解过程中，不发生变化的微观粒子是________（写名称）
考法6 实验拓展
（6）电解水时，向水中加入少量硫酸钠或氢氧化钠的目的是__________。
（7）实验结束后，发现甲、乙两玻璃管内气体体积比略大于2:1，可能的原因是________（写一种）。
16.某校化学兴趣小组的同学在老师的指导下进行了“水的组成及变化的探究”实验。
【提出问题】
水是由哪些元素组成的？
【设计并进行实验】
实验1（燃烧法）：在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察到火焰呈________色，然后在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，过一会儿，观察到烧杯壁有________________且烧杯外壁发热。反应的化学方程式为________________。
实验2（电解法）：按下图进行电解水实验。在两试管内产生的气体中，a为________，b为________。
【实验结论】
由上述两个实验都能得到的实验结论是_________。
【拓展提升】
（1）若电解水产生了m g氢气，则同时产生了__________g（用含m的代数式表示）
氧气。
（2）水是一切生命体生存所必需的物质，我们必须爱护水资源，一方面要_______________，另一方面要防治水体污染。清提出一条预防和治理水体污染的措施：____________________。
答案以及解析
1.答案：B
解析：氧化物是由两种元素组成的含有氧元素的化合物。A、由钾、锰、氧三种元素组成，不属于氧化物，该选项错误；B、由氯和氧两种元素组成，属于氧化物，该选项正确；C、只由氧元素一种元素组成，不属于氧化物，该选项错误；D、由碳、氢、氧三种元素组成，不属于氧化物，该选项错误。故选B。
2.答案：B
解析：化合物是由两种或两种以上元素组成的纯净物。A、钛合金是由钛与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质，属于混合物，不是化合物，该选项错误；B、偏二甲肼（）是由碳、氢、氮三种元素组成的纯净物，属于化合物，该选项正确；C、玻璃钢是玻璃纤维与合成材料复合而成的一种特殊材料，属于复合材料，是混合物，并非化合物，该选项错误；D、硅是由硅元素一种元素组成的纯净物，属于单质，不是化合物，该选项错误。故选B。
3.答案：C
解析：A、开始实验前，两注射器内要装满水，用排水法来收集生成的氢气和氧气，故选项说法正确；B、电解水时正极产生氧气，氧气能使带火星的木条复燃，所以可用带火星的木条检验正极产生的气体，故选项说法正确；C、电解水时正极产生氧气，负极产生氢气，生成氧气和氢气的体积比为1:2，则正极、负极产生的气体体积比为1:2，则故选项说法不正确；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，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，则该实验能证明水由氢元素和氧元素组成，故选项说法正确。故选：C。
4.答案：B
解析：A、电解水时，正极产生的气体是氧气，氧气没有可燃性，不能燃烧，故A错误；B、氢氧化钠溶于水会解离出能够自由移动的钠离子与氢氧根离子，因此加入增强了水的导电性，故B正确；C、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，由质量守恒定律可知，反应前后元素种类不变，则该实验说明水由氢元素和氧元素组成，故C错误；D、塑料没有导电性，不能用塑料钉代替铁制图钉完成电解水的实验，故D错误。故选B。
5.答案：B
解析：A、在电解水实验中，“正氧负氢”，b管与负极相连，产生的是氢气，氢气不能使带火星的木条复燃，不符合题意；B、图钉能用作电极，说明其具有导电性，符合题意；C、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，a管与正极相连，产生的是氧气，b管与负极相连，产生的是氢气，故a、b管内产生气体的体积比约为：1:2，不符合题意；D、通过电解水实验可得出水是由氢元素和氧元素组成，若需确定水的化学式，还需要确定各元素的原子个数比及物质的相对分子质量，不符合题意。故选B。
6.答案：A
解析：A、水通电分解，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，产生氢气的速度比产生氧气的速度快；从图中可知a管气体体积较大，产生的是氢气，b管气体体积较小，产生的是氧气，所以a管内产生气泡的速度比b快，正确；B、水通电分解，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1，a管连接的是负极，而不是正极，错误；C、根据A选项分析可知，a管产生的是氢气，氢气具有可燃性，燃着的木条靠近a打开的尖嘴后，气体能够燃烧，发出淡蓝色火焰，而不是木条燃烧更旺（氧气能使木条燃烧更旺），错误；D、电解水实验中，氢气与氧气的体积比约为2：1，a管产生氢气，b管产生氧气，所以a管与b管中气体的体积比约为2：1，而不是b管与a管中气体体积比为2：1，错误。故选A。
7.答案：D
解析：A、在电解水实验中，与电源负极相连的试管1中收集到的气体是，不是，A错误；B、电解水时，产生与的体积比约为2：1，不是1：2，B错误；C、电解水生成氢气和氧气，氢气只含氢元素、氧气只含氧元素，该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的，水是由水分子构成，不是由氢分子和氧分子构成，C错误；D、氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，所以可用带火星的木条检验生成的，D正确。故选D。
8.答案：C
解析：A、电解水实验中，正极产生氧气，负极产生氢气，玻璃管内气体的体积之比约为1：2，而质量之比为8：1，A错误；B、与电源正极端相连的玻璃管内产生氧气，与电源负极端相连的玻璃管内产生氢气，氢气和氧气的体积比约为2：1，所以与电源负极端相连的玻璃管内液面下降速率更快，B错误；C、纯水几乎不导电，在水中加入硫酸钠溶液，硫酸钠在水中解离出钠离子和硫酸根离子，可增强水的导电性，C正确；D、反应停止后，若两玻璃管中气压不同，会导致液面高度不同，从而影响读数，D错误。故选C。
9.答案：D
解析：A、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，水中不含碳元素，故水不能分解生成二氧化碳，不符合题意；B、130s时关闭电源停止电解，但是由图2可知，130s时二氧化碳的浓度还在增加，说明停止电解后，二氧化碳气体还在生成，不符合题意；C、在电解水实验中，“正氧负氢”，正极产生氧气，石墨能与氧气在一定条件下反应生成二氧化碳，故二氧化碳气体的生成可能发生在右侧的石墨电极上，不符合题意；D、由以上分析可知，该实验中，氧气与石墨反应生成了二氧化碳，故最后得到氧气的量偏少，则实验结束后得到的比值比理论值偏大，符合题意。故选D。
10.答案：B
解析：A.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的种类不变可知，电解水的实验说明水由氢元素和氧元素组成，结论错误；B.电解水时“正氧负氢、氧一氢二”，故正极产生氧气，负极产生氢气，说法正确；C.电解水时“正氧负氢、氧一氢二”，故氢气与氧气的体积比为2:1，结论错误；D.电解水需通直流电，“电解”是过程而非条件，正确条件应为“通电”，结论错误。故选B。
11.答案：A
解析：A、水电解生成氢气和氧气，说明水由氢、氧元素组成，而非氢气和氧气。错误；B、依据正氧负氢、氢二氧一，体积较少的是氧气，正确；C、水分解为两种物质，符合分解反应定义，正确；D、化学变化中分子分解为原子，原子重组，原子不变，正确。故选A。
12.答案：A
解析：A、电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，且生成的氧气和氢气的体积比为1:2，由图可知，a管与电源正极相连，则收集的气体为氧气，则b管收集的气体为氢气，若a管中气体为1mL，则b管中气体为1mL×2=2mL，该选项说法错误;
B、由分析可知，b管收集的气体为氢气，气是由氢元素组成，根据反应前后元素种类不变，可知水中含有氢元素，该选项说法正确;
C、镀铬曲别针可做电极，利用了金属的导电性，该选项说法正确;
D、电解水生成氢气和氧气，根据反应前后元素种类不变，可知水是由氢、氧元素组成，则研究物质的分解是认识物质组成的一种思路，该选项说法正确。
故选A。
13.答案：AB
解析：A、电解水实验中，水在通电时反应生成和，玻璃管内气体增多，压强增大，将水压入容器b中，使b中液面上升，故选项说法正确；B、a和c中均是利用产生的气体将水从玻璃管中排出而收集气体，属于排水法，故选项说法正确；C、电解水实验中“正氧负氢，氢二氧一”，c与电源的负极相连，收集到的气体为氢气，不能用带火星的木条检验，故选项说法不正确；D、水通电分解生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，可得出水是由氢、氧两种元素组成，故选项说法不正确。故选AB。
14.答案：(1)c
(2)燃着的木条燃烧得更旺
(3)同种原子；不同种原子；原子
解析：（1）在电解水实验中，在电极处产生气体，故甲玻璃管中产生气泡的位置在c处；
（2）在电解水实验中，“正氧负氢”，乙管与正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，故切断电源后，用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是燃着的木条燃烧得更旺；
（3）由图2可知，分子可以由同种原子构成，如氢分子由氢原子构成，也可以由不同种原子构成，如水分子由氢原子和氧原子构成；
在化学变化中，分子可分，原子不可分，故原子是化学变化中的最小粒子。
15.答案：（1）
（2）2:1
（3）带火星的木条复燃
（4）氢元素、氧元素
（5）氢原子、氧原子
（6）增强水的导电性
（7）氧气在水中的溶解度比氢气的大（或部分氧气与电极发生了反应）
解析：
16.答案：【设计并进行实验】实验1：淡蓝；无色液滴生成；
实验2：氢气（或）；氧气（或）
【实验结论】水由氢元素和氧元素组成
【拓展提升】（1）8m
（2）节约用水工业废水处理达标后排放（或生活污水逐步实现集中处理和排放，合理即可）
解析：【设计并进行实验】实验1：氢气在空气中燃烧生成水，发出淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，过一会儿，会观察到烧杯壁有无色液滴生成，该反应的化学方程式为 。实验2：电解水实验时，与电源负极相连的试管内产生的气体是氢气，故a为氢气，与电源正极相连的试管内产生的气体是氧气，故b为氧气。
【实验结论】略。
【拓展提升】（1）电解水的化学方程式为，根据化学方程式可知，每36份质量的水在通电的条件下，会生成4份质量的氢气和32份质量的氧气，则电解水产生m g氢气时，同时产生8m g氧气。
