实验09 探究水的组成-【同步实验课】
01实验梳理
02实验点拨
03典例分析
04对点训练
05真题感悟
【实验目的】 1．探究水的组成。2．加深对化学变化前后元素种类不变的认识。
【实验仪器】 水电解器、直流电源、导线、木条、火柴
【实验试剂】 蒸馏水、硫酸钠或氢氧化钠溶液
【实验步骤】 操作步骤实验图示①在电解器玻璃管里加满水，接通直流电源，观察并记录两个电极附近和玻璃管内发生的现象②切断上述装置中的电源，用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验电解反应中产生的气体， 观察并记录发生的现象
1．实验现象及分析
（1）两电极上均产生气泡，速率快的是负极，正、负极产生气体的体积比约为1：2，说明水通电分解产生气泡。
（2）正极产生的气体使燃着的木条燃烧得更旺，说明正极产生的是氧气。
（3）负极产生的气体能燃烧，火焰呈淡蓝色，说明负极产生的是氢气。
2．反应的文字表达式
水氢气＋氧气
3．元素种类分析
生成物中有氢、氧元素，反应前后元素的种类不会（填“会”或“不会”）改变。
4．实验结论
水由氢元素和氧元素组成。
5．实验拓展
根据精确的实验测定，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，因此水可以表示为H2O，请写出电解水反应的符号表达式H2OH2＋O2。
【注意】
①通电时，必须使用直流电。
②电解水实验中，水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性。
③两电极上产生的气体和体积比口诀：“负氢正氧，负二正一”。
【典例01】
1．电解水实验如图。下列说法不正确的是
A．试管1中得到H2
B．水由H2、O2组成
C．产生H2和O2的体积比为2：1
D．实验说明水分子是可分的
【典例02】
2．如图所示为水通电实验装置，下列说法正确的是
A．a管与电源的正极相连
B．b管中的气体燃烧发出淡蓝色火焰
C．该实验说明水由氢元素和氧元素组成
D．a、b两管中产生的气体体积之比约1∶2
【典例03】
3．下列关于“电解水”和“氢气在空气中燃烧”实验的说法中，正确的是
A．点燃氢气前不用检验纯度 B．b管气体能使带火星木条复燃
C．干冷烧杯内壁无明显变化 D．两个实验均可证明水的组成
【典例04】
4．用如图所示的装置进行水的电解实验时，以下描述中正确的是
①向水中加入少量硫酸，能使水电解产生气体的体积变大
②刚开始实验时左右两试管内收集到的气体的体积比为2:1
③b试管内产生的气体能燃烧，且燃烧时火焰呈淡蓝色
④a试管内产生的气体能使带火星的木条复燃
A．③④ B．②③ C．①② D．以上描述都不对
（2023·北京海淀·首都师范大学附属中学校考三模）
5．下列与水有关实验说法正确的是
A．实验1中试管a中生成的气体具有助燃性
B．实验1可以证明水由氢元素和氧元素组成
C．实验2中水分子的体积和间隔均发生变化
D．实验1和2的本质区别是原子种类是否改变
（2023·北京通州·统考模拟预测）
6．实验小组用如图装置验证水的组成。下列说法不正确的是
A．水发生了分解反应
B．a 管中气体有助燃性
C．b 管与电源正极相连
D．利用氢气燃烧实验也可得到与本实验相同的实验结论
（2023·陕西宝鸡·统考三模）
7．利用注射器进行电解水的实验，电极插入注射器筒内，装置示意图如图所示。下列说法不正确的是
A．水中加入少量氢氧化钠，作用是增强水的导电性
B．两个注射器内的原始液面、电极长度要保持一致
C．左边注射器内产生的气体能使带火星的木条复燃
D．实验成功时，左边注射器收集到的气体体积约是右边注射器的2倍
（2023·湖南怀化·统考模拟预测）
8．下列有关电解水实验的说法正确的是
A．实验证明水是由氢分子和氧分子构成的 B．甲、乙两管产生的气体的体积比约为2∶1
C．乙管产生的气体能燃烧，火焰为淡蓝色 D．水电解过程中，水分子没有发生变化
（2023·广西贵港·统考二模）
9．用如图所示装置进行电解水实验，下列说法错误的是
A．M、N两导管口处收集的气体体积之比约为1:2
B．水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性
C．将带火星的木条放在M导管口处，木条会复燃
D．将N处收集的气体靠近火焰，若发出很小的声音，说明气体不纯
（2023·江苏宿迁·统考三模）
10．氢气吸入疗法是新冠肺炎治疗手段之一、患者通过吸入氢气和氧气的混合气体来辅助治疗肺部炎症，这种混合气体可以通过水电解(装置如图)得到。下列说法正确的是
A．甲管与乙管中产生气体的质量比为2∶1
B．电解水实验说明水是由氢原子和氧原子构成
C．电解水的化学方程式为
D．使用氢气吸入疗法时，治疗区域内应严禁烟火
（2023春·河北保定·九年级统考期末）
11．如图所示为电解水的实验装置，下列说法错误的是
A．电源左端是负极
B．可用带火星的木条检验试管1中的气体
C．试管2中的气体可供植物进行呼吸作用
D．该实验证明水是由氢元素和氧元素组成的
（2023·云南红河·统考一模）
12．如图为实验室电解水的实验装置图，下列说法正确的是
A．该实验使用的是交流电源
B．负极产生的气体能使带火星的木条复燃
C．若正极产生2mL的气体，则负极产生的气体为4mL
D．水是由氢气和氧气组成的
（2023·云南昆明·统考二模）
13．氢气燃烧和电解水是研究水的组成的两个重要实验。下列说法错误的是
A．烧杯内壁出现无色液滴
B．玻璃管b端连接电源的正极
C．两个实验的能量转化形式不同
D．两个实验均可说明水由氢元素和氧元素组成
（2023·陕西西安·校考模拟预测）
14．如图是电解水的实验装置。下列有关说法不正确的是
A．检验乙试管中产生的气体最好用带火星的木条
B．正负极收集到的气体体积比小于1:2，可能是因为气体溶解度不同
C．该实验目的是验证水由氢元素和氧元素组成
D．硫酸在电解水实验中作催化剂、起催化作用
（2023·海南海口·海南中学校考模拟预测）
15．宇航员一部分生活用氧可通过电解水制得。如图是电解水的实验示意图：
(1)玻璃管 （填“a”或“b”）中的气体能使带火星的木条复燃。该实验说明水是由 组成的。
(2)实验时发现a、b试管内气体体积比略大于2：1，下列对产生此现象的原因猜测合理的是______（填字母）。
A．部分氧气溶于水
B．部分氧气与电极材料发生反应
C．部分氧气与氢气反应重新生成了水
（2023·江苏泰州·统考中考真题）
16．某同学进行水的组成及变化的探究，其中操作错误的是
A． 检验氧气 B．氢气验纯
C． 点燃氢气 D． 熄灭酒精灯
（2023·湖南益阳·统考中考真题）
17．如图是通电一段时间后电解水的装置示意图。下列说法错误的是
A．产生的气体a能使带火星的木条复燃
B．产生气体b的一端电极与电源正极相连
C．水中加入少量Na2SO4可以增强其导电性
D．该实验证明水是由氢、氧两种元素组成的
（2023·广东深圳·统考中考真题）
18．下列说法正确的是
A．a和b质量比为2：1 B．H2具有助燃性
C．水是由氢元素和氧元素组成的 D．水的电解是物理变化
（2023·广东广州·统考中考真题）
19．用电解水实验探究水的元素组成，下列说法不正确的是
A．a管和b管中气体体积比约为2：1
B．b管中的气体能使燃着的木条烧得更旺
C．该探究说明水中含有氢分子和氧分子
D．该探究的依据是化学变化前后元素种类不变
（2023·四川成都·统考中考真题）
20．电解水，反应一段时间后，用燃着的木条检验生成的气体，记录的现象如下表。相关说法错误的是
两电极 正极端的玻璃管 负极端的玻璃管
现象 有气泡 体积为，木条燃得更旺 体积为，气体燃烧
A．通电前应将玻璃管内空气排尽 B．两电极产生气泡的速率不相同
C．正极气体为氧气，负极气体为氢气 D．结合气体密度可计算水中氢、氧原子个数比
（2023·北京·统考中考真题）
21．用下图电解水实验研究水的组成。
(1)经检验a管中产生，由此得出关于水的组成的推论是 。
(2)用带火星木条检验b管中气体为的现象是 。
（2023·湖北恩施·统考中考真题）
22．下图是电解水的简易装置，请回答下列问题。
(1)实验时常在水槽中加入少量硫酸钠或氢氧化钠的目的是 。
(2)闭合开关，通电一段时间后，甲、乙两试管内的气体体积比约为 。
(3)本实验除了能证明水是由氢、氧元素组成外，还可验证水分子的微观构成是 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】A、电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比约为2:1，试管1与电源负极相连，试管1中得到H2，说法正确；
B、电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，化学变化中元素的种类不变，水是由氢元素和氧元素组成，说法错误；
C、电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比约为2:1，说法正确；
D、水分子离解成氢原子和氧原子，氢原子与氢原子结合成氢分子，大量的氢分子聚集氢气，氧原子与氧原子结合成氧分子，大量的氧分子聚集氧气，实验说明水分子是可分的，说法正确。
故选B。
2．C
【详解】A. 电解水时，正氧负氢，氢二氧一，所以a管与电源的负极相连，此选项错误；
B. b管中的气体是氧气，氧气不能燃烧，此选项错误；
C. 根据化学反应前后元素的种类不变，该实验说明水由氢元素和氧元素组成，此选项正确；
D. a、b两管中产生的气体体积之比约2∶1，此选项错误。
故选C。
3．D
【详解】A、点燃可燃性气体之前需要检验纯度，故点燃氢气前要检验纯度，故A错误；
B、电解水时“正氧负氢、氢二氧一”，b管连接电源负极，产生的是氢气，具有可燃性，不是助燃性，不能使带火星木条复燃，故B错误；
C、氢气燃烧生成水，故干冷烧杯内壁有水雾生成，故C错误；
D、电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气点燃生成水，均可证明水的组成，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】①向水中加入硫酸，可增强水的导电性，但不能使水电解产生气体的体积变大，描述不正确；
②电解水生成氢气和氧气的体积比为2：1，而a中产生的气体为氢气，b中产生的气体为氧气，但由于氧气和氢气的溶解性不同，则刚开始实验时左右两试管内收集到的气体的体积比不为2:1，描述不正确；
③由前面分析可知，b中收集的气体为氧气，氧气具有助燃性，不具有可燃性，描述不正确；
④a试管收集的气体为氢气，氢气不能使带火星的木条复燃，描述不正确。
则以上描述都不对，故选D。
5．B
【详解】A、电解水中，正极产生氧气，负极产生氢气，试管a与电源负极相连，则收集的气体为氢气，氢气不具有助燃性，该选项说法不正确；
B、实验1电解水生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，根据元素守恒，水是由氢、氧元素组成，该选项说法正确；
C、实验2中，水变化全过程中分子的种类、体积不变，分子间间隔和水的状态发生了改变，该选项说法不正确；
D、实验1电解水生成氢气和氧气，分子种类发生改变，验2中，水变化全过程中分子的种类、体积不变，所以实验1和2的本质区别是分子种类是否改变，该选项说法不正确。
故选B。
6．C
【详解】A、电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，该反应是由一种物质生成两种物质的反应，属于分解反应，说法正确；
B、电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比约为2:1，a 管中气体体积较小，是氧气，氧气具有助燃性，说法正确；
C、电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比约为2:1，b 管中气体体积较大，是氢气，与电源负极相连，说法错误；
D、氢气燃烧生成水，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，化学变化中元素的种类不变，氢气燃烧实验能说明水是氢元素和氧元素组成，说法正确。
故选C。
7．C
【详解】A.水中加入少量氢氧化钠，作用是增强水的导电性，说法正确，不符合题意；
B.为了便于观察现象，两个注射器内的原始液面、电极长度要保持一致，说法正确，不符合题意；
C.左边注射器连接电源负极，收集到的气体是氢气，不具有助燃性，不能使带火星的木条复燃，说法错误，符合题意；
D.左边注射器连接电源负极，收集到的气体是氢气，右边注射器连接电源正极，收集到的气体是氧气，两者的体积比为，所以实验成功时，左边注射器收集到的气体体积约是右边注射器的2倍，说法正确，不符号题意；
故选C。
【点睛】本题考查电解水的有关知识，根据电解水实验现象及产物检验方法进行分析，知道电解水实验的结论简单记为“正氧负氢，氢二氧一”进行答题即可。
8．B
【分析】电解水生成氢气和氧气，说明水由氢元素和氧元素组成；甲管连接的是电源负极，产生的气体是氢气，乙管连接的是电源正极，产生的气体是氧气。
【详解】A、实验证明水由氢元素和氧元素组成的，错误；
B、甲、乙两管产生的气体分别是氢气、氧气，体积比约为2∶1，正确；
C、乙管产生的气体是氧气，不能燃烧，错误；
D、水电解过程中，水分子分解成氢原子和氧原子，氢原子结合生成氢分子，氧原子结合生成氧分子，水分子发生了变化，错误；
故选B
9．D
【详解】A、电解水实验中“正氧负氢，氢二氧一”，M与电源正极相连收集到的气体是氧气，N与电源负极相连收集到的气体是氢气，则M、N两导管口处收集的气体体积之比约为1:2，故选项说法正确；
B、水的导电性较弱，水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性，故选项说法正确；
C、由A分析可知，M导管口收集到的气体是氧气，氧气具有助燃性，将带火星的木条放在M导管口处，木条会复燃，故选项说法正确；
D、由A分析可知，N导管口收集到的气体是氢气，将N处收集的气体靠近火焰，若发出很小的声音，说明气体较纯，故选项说法不正确。
故选D。
10．D
【详解】A、电解水时，与正极相连的试管中产生的是氧气，与负极相连的试管中产生的是氢气，且产生的氢气和氧气的体积比为2:1，2份水通电分解生成2份氢气和1份氧气，故产生氢气和氧气的质量比为，其中甲管中产生气体较多是氢气，故甲管与乙管中产生气体的质量比为1:8，不符合题意；
B、水是由水分子构成的，而水分子由氢原子和氧原子构成的，不符合题意；
C、水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为，不符合题意；
D、氢气属于易燃易爆气体，故使用氢气吸入疗法时，治疗区域内应严禁烟火，符合题意；
故选D。
11．B
【详解】A. 电解水时，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氢气和氧气的体积比约为2：1，故左端产生的是氢气，是负极，故该说法正确；
B.试管1中产生的是氢气，不能用带火星的木条检验，故该说法错误；
C.试管2中产生的气体是氧气，能供给呼吸，可供植物进行呼吸作用，故该说法正确；
D.根据质量守恒定律，电解水实验证明水是由氢元素和氧元素组成的，故该说法正确。
故选：B。
12．C
【详解】A、该实验使用的是直流电源，因为直流电源的正负极是不发生改变，所以正、负极可以收集到纯净的气体，故A错误；
B、负极产生的气体是氢气，氢气具有可燃性，可以燃烧；正极产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故B错误；
C、正极产生的气体是氧气，负极产生的气体是氢气，产生的氧气和氢气的体积比为1：2，若正极产生2mL的气体，则负极产生的气体为4mL，故C正确；
D、电解水能生成氢气和氧气，由此可知，水由氢元素和氧元素组成，故D错误；
故选C。
13．B
【详解】A.氢气燃烧产生淡蓝色火焰，放出热量，烧杯内壁出现无色液滴，故选项说法正确，不符合题意；
B.电解水时，根据“正氧少，负氢多”的原则，玻璃管b端产生的气体多为氢气，与电源负极连接，故选项说法错误，符合题意；
C.氢气燃烧将化学能转化为热能，电解水将电能转化为化学能，两个实验的能量转化形式不同，故选项说法正确，不符合题意；
D.氢气燃烧，从燃烧的产物中只有水可以得出水是由氢元素和氧元素组成的；同样的水在电解时，从产物中只有H2和O2也可以得出水是由氢元素和氧元素组成的，所以，氢气燃烧实验和电解水实验都可证明水是由氢元素和氧元素组成，故选项说法正确，不符合题意；
故选B。
14．D
【详解】A、由电解水的实验装置可知，试管乙所收集到的气体较少是氧气，由于氧气具有支持燃烧的性质，该气体的检验方法是用带火星的木条检验，若能使带火星的木条复燃，则为氧气，说法正确；
B、氧气在水中的溶解度比氢气稍大，所以正负极收集到的气体体积比小于1:2，说法正确；
C、该实验目的是验证水由氢元素和氧元素组成，说法正确；
D、硫酸在电解水实验中是为了增强水的导电性，说法错误。
故选D。
15．(1) b 氢元素和氧元素
(2)AB
【详解】（1）电解水时，与电源正极相连的玻璃管内产生的气体体积少，是氧气，与电源负极相连的玻璃管内的气体体积多，是氢气，所以玻璃管b中产生的气体是氧气，能支持燃烧，能使带火星的木条复燃。电解水生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的。
（2）A、部分氧气溶于水，导致氧气体积减小，氢气和氧气的体积比略大于2：1，说法正确；
B、氧气与电极材料发生反应，氧气体积减小，氢气和氧气的体积比略大于2：1，说法正确；
C、氧气与氢气反应重新生成了水对生成氧气与氢气的体积比没有影响，说法错误。
故选AB。
16．D
【详解】A、电解水实验中，正极产生氧气，负极产生氢气，且二者体积比为1：2，要检验氧气，则将带火星的木条放在尖嘴口，打开活塞放出气体，若木条复燃，则气体是氧气，操作正确，选项不符合题意；
B、氢气验纯的操作：用拇指堵住试管口,移近酒精灯火焰,再将拇指移开，若听到轻微的“噗”声，则证明氢气很纯，可以点燃；若听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯，操作正确，选项不符合题意；
C、点燃氢气的操作：在带尖嘴的金属导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色，操作正确，选项不符合题意；
D、熄灭酒精灯应用灯帽盖灭，不能用嘴吹，操作错误，选项符合题意。
故选：D
17．A
【详解】A、电解水“正氧负氢、氢二氧一”、产生的气体a较多，为氢气，具有可燃性，没有助燃性，不能使带火星的木条复燃，错误；
B、电解水“正氧负氢、氢二氧一”，产生气体b为氧气，与电源正极相连，正确；
C、硫酸钠由硫酸根离子和钠离子组成，水中加入少量Na2SO4可以增强其导电性，正确；
D、电解水生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，该实验证明水是由氢、氧两种元素组成的，正确。
故选A。
18．C
【详解】A、电解水实验中，根据正氧负氢，氧一氢二，a管与电源的负极相连，产生的是氢气，b管与电源的正极相连，产生的是氧气，a（氢气）和b（氧气）体积比为2：1，水通电分解生成氢气和氧气，该反应方程式为：，a（氢气）和b（氧气）质量比为4：32=1：8，故A说法错误；
B、氢气具有可燃性，氧气具有助燃性，故B说法错误；
C、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，根据反应前后元素种类不变，则水是由氢元素和氧元素组成的，故C说法正确；
D、水通电分解生成氢气和氧气，有新物质生成，属于化学变化，故D说法错误；
故选C。
19．C
【详解】A、电解水实验正极产生氧气，负极产生氢气。产生氧气和氢气的体积比为1:2。a与负极相连，b与正极相连，所以a管和b管中气体体积比约为2：1，正确；
B、b管收集到的是氧气，具有助燃性，能使燃着的木条烧得更旺，正确；
C、化学反应前后元素的种类不变，水通电分解生成氢气和氧气说明水由氢元素和氧元素组成，水不含有氢分子和氧分子，错误；
D、该探究的依据是化学变化前后元素种类不变，从而从水分解的产物是氢气和氧气得出水由氢元素和氧元素组成，正确；
故选C。
20．D
【详解】A、为了实验准确，通电前应将玻璃管内空气排尽，故选项正确；
B、正、负极均能观察到由无色气泡产生，负极产生的是氢气，体积更多，速率更快；正极产生的是氧气，体积更少，速率更慢；故选项正确；
C、电解水实验中，与正极相连的试管产生的是氧气，与负极相连的试管产生的是氢气，故选项正确；
D、正负极收集的气体体积比5.15mL：10.38mL1：2，结合气体密度可计算气体的质量，但是不知道H、O原子的实际质量，不能计算出氢、氧原子个数比，故选项错误；
故选：D。
21．(1)水中含氢元素
(2)带火星的木条复燃
【详解】（1）经检验a管中产生H2，电解水生成了氢气，氢气由氢元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，说明水中含氢元素；
（2）氧气具有助燃性，故用带火星木条检验b管中气体为 O2 的现象是：带火星的木条复燃。
22．(1)增强导电性
(2)1:2
(3)水分子是由氢原子和氧原子构成
【详解】（1）硫酸钠（或氢氧化钠）在水中能离解成可自由移动离子，水的导电性很弱，所以实验时常在水槽中加入少量硫酸钠或氢氧化钠来增强导电性。
（2）电解水的实验中，正极产生氧气，负极产生氢气，氧气和氢气的体积比为1:2，闭合开关，通电一段时间后，甲试管与正极链接，为氧气，乙试管与负极连接为氢气，氧气和氢气的体积比约为1:2。
（3）水分子离解成氢原子和氧原子，氢原子与氢原子结合成氢分子，大量的氢分子聚集氢气，氧原子与氧原子结合成氧分子，大量的氧分子聚集氧气，该实验还可以验证水分子是由氢原子和氧原子构成。
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