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初中化学人教版九年级上册课题3 水的组成精品同步训练题
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这是一份初中化学人教版九年级上册课题3 水的组成精品同步训练题，文件包含分层训练人教版初中化学九年级上册第16课水的组成原卷版docx、分层训练人教版初中化学九年级上册第16课水的组成解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共45页， 欢迎下载使用。
02
预习导学
自主梳理
一、氢气的性质
1. 物理性质：氢气是无色、无臭、难溶于水 的气体，密度比空气，是最轻的气体。
2. 氢气的燃烧
文字、符号表达式：
（1）纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰；
（2）混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸。
3. 氢气的验纯
（1）点燃氢气前一定要检验纯度。
（2）验纯方法：用拇指堵住集满氢气的试管口，口朝下，靠近火焰，移开拇指。若发出尖锐爆鸣声，表明氢气不纯；若声音很小，表明氢气较纯。
二、水的电解实验
1．仪器：水电解器（如右图）
2．反应条件：通 直流 （填“交流”或“直流”）电。 在水中加入少量硫酸钠或氢氧化钠溶液的目的是 增强导电性 。
3．实验现象及分析：
（1）两电极上都 产生气泡 ，速率快的是 负 极，一段时间后，正极与负极生成气体的体积比约为 1∶2 。
（2）正极产生的气体使燃着的木条 燃烧更旺 。（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 。（负极产生的是 氢气 ）
4．反应表达式：
文字表达式： 水氢气 + 氧气 ；符号表达式：H2O H2 + O2 。
5．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”） 变化。
6．实验结论：
（1）水由 氢元素和氧元素 组成。
（2）水在通电的条件下，发生了 分解 反应，生成了 氢气 和 氧气 ，且体积比约为 2∶1 。
三、单质、化合物和氧化物
1．概念：
（1）单质：由 同种 元素组成的 纯净物 。
（2）化合物：由 不同种 元素组成的 纯净物 。
（3）氧化物：由 两种 元素组成的化合物，其中一种是 氧 元素。
【讨论】
（1）单质中 一定 （填“一定”或“不一定”，下同）只有一种元素，但只由一种元素组成的物质 不一定 是单质。（如 氧气和臭氧 组成的物质是混合物）
（2）化合物中 一定 含不同种元素，但由不同种元素组成的物质 不一定 是化合物。（如 氧气和氮气 组成的物质是混合物）
（3）氧化物 一定 含有氧元素，但含氧化合物 不一定 是氧化物。（如 高锰酸钾KMnO4 不是氧化物）
2．物质的简单分类：
混合物 氧化物
物质 化合物
纯净物 其他
单质
（1）纯净物、混合物是根据组成 物质 种类多少来分的；（纯净物都可以用 化学式 表示，而混合物没有 化学式 ）；而单质、化合物是根据组成 元素 种类多少来分的。
（2）它们之间的关系可以用下图表示，在横线上写出其中A、B、C分别对应的物质类别。
A 单质
B 化合物
C 氧化物
预习检测
1.下列关于氢气的说法错误的是（ ）
A．在标准状况下，氢气的密度比空气小B．氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰
C．氢气难溶于水D．点燃氢气时一定会发生爆炸
2.下列用途，利用氢气物理性质的是（ ）
A．还原金属氧化物B．制取盐酸
C．充填探空气球D．高能燃料
3.氢气难溶于水，氢气密度为0.089 g/L，空气密度为1.29 g/L，且与氧气在常温下不反应，收集此气体可使用的方法是（ ）
A．只可用排水法
B．只可用向下排空气法
C．既可用排水法，又可用向下排空气法
D．既可用排水法，又可用向上排空气法
4.有关电解水实验的说法错误的是（ ）
A．一段时间后产生氢气和氧气的体积比约为2:1B．该实验证明水由H2和O2组成
C．正极产生的气体能使燃着的木条燃烧更旺D．水中可加入少量硫酸钠以增强导电性
5.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
6.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
7.如图是电解水实验，下列说法中，不正确的是（ ）
A．试管2中得到的气体能使带火星的木条复燃
B．该实验生成气体主要是由于水沸腾产生的水蒸气
C．该实验所发生的反应属于分解反应
D．该实验说明水是由氢元素、氧元素组成的
8.分类法是研究化学的方法之一.下列选项中，“O”“●”分别表示不同的原子，其中表示化合物的是（ ）
A． B．
C． D．
9.分类是学习和研究化学的常用方法。下列物质属于氧化物的是（ ）
A．B．C．CaOD．
10.（2022·内蒙古呼伦贝尔·统考中考真题）下列各图中“”和“”分别表示不同元素的原子，则其中表示单质的是（ ）
A．B．
C．D．
11.下列图中“”“”和“”分别表示不同元素的原子。
(1)表示混合物的有___________(填字母序号，下同)；表示纯净物的有___________；
(2)表示单质的有___________，可以表示化合物的有___________。
12.如图是电解水实验的简易装置图，回答下列有关问题：
(1)由实验现象可以确定：试管a连接电池____极，若试管a中得到10mL气体，则试管b中得到____mL气体，写出验证试管b中气体的方法：____。
(2)小丽同学将纯净的氢气点燃，观察到管口有__火焰，将冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁出现___；据此，她发现氢气的一个化学性质是____；该反应的文字表达式为____，该反应的基本类型为____。
13.下列是两个关于水的实验，下列说法正确的是
A．试管2中得到的气体能燃烧B．实验二中水变化前后分子的种类不变
C．实验一中反应前后原子的种类、个数均改变D．1、2两玻璃管中产生的气体质量之比是2:1
03
探究提升
►环节一 探究水的组成
问题探究1 氢气燃烧实验
讨论：1.上述实验中有无新物质生成？发生了什么变化？有新物质生成，发生了化学变化
2.上述实验中是否有水滴生成？有水滴生成
问题探究2 水的电解实验
问题探究3 水的组成
根据精确的实验测定：
1. 每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的。因此水可表示为H2O
2. 当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。
要点归纳
探究水的组成实验：
纯净物分类：
典例精讲
【例1】（2023年海南省琼海市二模）实验小组为验证水的组成元素，进行如下实验。
下列说法正确的是
A. 实验2中a和b的气体质量比为2：1
B. 实验2中a气体能使带火星的木条复燃
C. 实验1、实验2都不能验证水的组成
D. 实验利用了化学反应前后元素种类不变推测物质的组成
【例2】（2022秋·广东茂名·九年级统考期中）兴趣小组通过研究水的电解了解水的组成，回答下列问题：
(1)请写出电解水的文字表达式___________。
(2)此过程中没有发生改变的微粒是___________。
(3)玻璃管b中产生的气体是___________(填化学式)。
(4)此实验得出的结论是：水是由___________组成的。
【例3】（提出问题）水的化学式是H2O，它能不能是HO、HO2或其他呢？
（探究课题）水化学式的推导过程。我的假设：水的化学式是H2O或HO或HO2。
（探究准备）精密电解水设备。
（探究过程）
①用精密的电解水设备电解水，同时测定两试管中逸出气体的体积，记录在下表中：
②分析上表中数据可知：电解水时，与电源负极相连的试管中收集到的氢气的体积较多，与电源正极相连的试管中收集到的氧气的体积较少，从第4min开始生成的氢气和氧气的体积比为________。
③查阅资料可知：在标准状况下，氢气的密度是0.089g/L，氧气的密度是1.429g/L。由此可计算出生成的氢气和氧气的质量比约为_____________(填最简整数比)。
④利用化合物各元素质量比的算法，设水的化学式为HxOy，根据各元素的质量比=各元素相对原子质量*相应原子个数乘积之比，得出x:y=__________。
（探究结论）水的化学式是_______________。
（拓展延伸）同学们又查阅到了如下资料：
a 氢氧化钠是一种强碱，具有腐蚀性。
b 旧版教材中，电解水的实验装置如图丙所示。
c 给含有氯化钠的水通电，会发生如下反应：氯化钠+水→氢氧化钠+氢气+氯气(条件为通电)。
请你分析思考：和图丙所示的装置相比，现行教材(图丁)的优点是_________________。进行实验时，____________(填“能”或“不能”)将氢氧化钠换为氯化钠。
（总结交流）化学是以实验为基础的科学，通过上述实验的分析对比，请写出在改进实验时需考虑的因素：___________________________(写一点即可)。
同学们不但成功探究了水的组成，得出了正确的结论，还对“科学探究与创新意识”的素养有了更深刻的认识和体会，期待在今后的学习中解决更多问题！
►环节二 水的组成探究史
问题探究2
阅读化学史，回答下列问题。
（1）“易燃空气”属于__________（填“单质”或“化合物”）。
（2）1782年拉瓦锡实验获得的黑色固体是Fe3O4，请写出该反应的化学方程式：___________。
（3）1800年尼克尔森的电解水实验中，需加入氢氧化钠，目的是：___________。
（4）1800年尼克尔森的实验，得到了“易燃空气”和氧气，推测“易燃空气”和氧气的的体积比为__________。
要点归纳
水的组成研究时间轴
典例精讲
【例4】（2023年安徽省黄山市休宁县“C20”教育联盟第二次学业水平检测）水是生命之源，人的生命活动离不开水，某兴趣小组以“生命之源——水”为主题开展项目式学习。
【任务一】学习水组成的发现史
（1）1783年，英国科学家卡文迪什实验发现氢气和氧气点燃后生成水，该反应的化学方程式为______；1800年，英国科学家尼克尔森和卡里斯特尔在常温下利用“伏打电池”给水通电进行电解水实验，制得氢气和氧气，分析得出水不是一种元素，而是氢元素和氧元素组成的______（填“混合物”或“化合物”）。
【任务二】模拟实验探究
兴趣小组同学利用如图所示的装置进行电解水实验。
（2）实验前，小明准备在水中添加氢氧化钠溶液增强导电性，若要检测氢氧化钠溶液是否变质，可取少量待测液滴加足量稀盐酸，若观察到______，则说明氢氧化钠溶液已经变质；若用硫酸钠增强导电性，实验结束后，硫酸钠的质量______（填“增多”“不变”或“减少”）。
（3）电解水实验过程中，观察到的现象有______。
（4）微观过程分析：电解水的微观过程模拟示意图如下，请补充完整。
（5）反思交流：学习小组记录了四组两管收集的气体体积，实验数据记录如下表。
同学们发现，每组收集到的氢气与氧气的体积比不同，随着气体量的增加，氧气体积始终比氢气体积的一半少0.2mL，产生此现象的可能原因是______。
【例5】（2023年江苏省苏州市中考二模）人们对于物质组成与构成的认识经历了曲折的过程。自古以来，人们认为水是组成世间万物的一种元素，不可再分。
（1）18 世纪中叶，英国化学家普利斯特里用锌加入稀硫酸中制得“可燃空气”，将少量“可燃空气”与空气通入铁质容器混合点燃，能产生剧烈的爆鸣，并产生水雾。该“可燃空气” 应该是_________ （填化学式）。
（2）1781 年，英国化学家卡文迪许加热汞锻灰（HgO）后得到了一种液态金属单质和一种气体——“脱燃素空气”，蜡烛在这种气体中燃烧更明亮。请写出卡文迪许制得“脱燃素空气” 的反应方程式____________。
（3）卡文迪许认为普利斯特斯的实验并不能证明水的组成，于是用“脱燃素空气”代替空气重做了实验，目的是_________。
（4）1783 年，法国化学家拉瓦锡将水加热成蒸气通过高温的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少，铁管的质量增加，经研究证明铁转化为四氧化三铁，装置如题 24 图-1 所示。其反应原理为_________ （写化学方程式）。至此，水不是单一元素物质，而是由氢、氧两种元素组成的观点得到了化学界公认。
（5）180 年，英国化学家尼科尔森通过伏打电池在常温下对水进行通电分解，得到氢气和氧气，再次确认了水的组成。某同学在实验室模拟了尼科尔森用电分解水的实验（题 24 图—2）， 得到不同电极的电解结果如下表所示。
表：不同电极在相同条件下的的电解结果（以气柱高度表示电解产生的气体体积）
已知：多孔碳棒使用一段时间后会因质量减少而需更换。
结合图表信息回答，用多孔碳棒作电极时，氢气和氧气的体积比总是大于 2:1 的原因可能有哪些：____________。
（6）在整个发现过程中，科学家利用了“分合”思想证明了水的组成。下面实验中属于“分” 思想的是____________ （填字母）。
a.氢气燃烧实验 b.铁管实验 c.水通电实验
04
课堂总结
一、氢气的性质
研究氢气的燃烧实验是人们认识水的组成的开始
1．物理性质：氢气是一种无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气小 。
2．化学性质（可燃性）：
【讨论】氢气燃烧生成水的实验，说明水是由氢元素和氧元素组成的。
二、水的电解实验
实验结论：水由 氢元素和氧元素 组成。
三、单质、化合物和氧化物
物质的简单分类：
混合物 氧化物
物质 化合物
纯净物 其他
单质
05
强化训练
1．（2023·广东广州·中考真题）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
2．（2023·广东深圳·中考真题）下列说法正确的是（ ）
A．a和b质量比为2：1B．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
3．（2023·河南·中考真题）2023年5月30日，我国神舟十六号载人飞船成功发射，三位航天员顺利进入空间站。空间站内航天员吸入的氧气可由电解水提供，水通电分解的化学方程式为_____。运载火箭使用的燃料中有液氢，氢气作燃料的优点是_____(答出一条即可)。
4.（2023江苏苏州市吴中、吴江、相城区一模）用如图所示装置进行电解水实验(水中加入少量硫酸钠溶液以增强导电性)，反应一段时间。下列说法正确的是
A. 球形容器内液面下降
B. 液体中硫酸钠的浓度不变
C. 与电源正极相连的玻璃管内产生的气体质量约为负极的八倍
D. 与电源负极相连的玻璃管内产生的气体能使带火星的木条复燃
5. （2023年江苏省泰州市中考二模）水是生活中最常见的物质之一，也是实验室常用的试剂。
（1）长期饮用硬水会影响人体健康，检验自来水是否为硬水常用的物质是___。
（2）某工厂用电解水的方法制取氧气，发现氧气的产量略小于理论值，且所得氧气中有淡淡的鱼腥气味（每个具有鱼腥气味的气体分子由三个原子构成）。从元素守恒角度分析，该鱼腥气味的气体是____（填化学式）。
（3）硫酸钠溶于水能离解出自由移动的____、____（填符号），因此硫酸钠溶液能导电。
（4）电解水时，在水中加入少量硫酸钠可增强导电性。某兴趣小组把4.0g硫酸钠固体加入86.8g水中，充分溶解后进行电解。一段时间后停止通电，在试管A中收集到1.2g气体（装置如图）。回答下列问题：
①B管中收集到的气体是____。
②结合方程式计算，电解后溶液中硫酸钠质量分数____。（写出计算过程）
6．（2023·黑龙江绥化·校考模拟预测）如图是初中化学常见实验，请回答有关问题。
(1)实验一的集气瓶中预先加入了少量水，其作用是______。
(2)实验二为电解水的实验，其中A是与电源的______极相连。实验刚开始时，X和Y气体的体积比>2：1，则可能原因是______（填序号）；
①氧气溶解的更多
②氢气溶解的更多
③氧气密度大
④氢气密度小
⑤氧气与电极发生了反应
⑥水中未加入少量硫酸钠或氢氧化钠
(3)实验三是测定空气中氧气的含量。假如集气瓶容积为100mL，实验前已经装水20mL，则实验后集气瓶内的水约是______mL。
7．（2023·福建泉州·统考模拟预测）请回答下列问题。
(1)某实验小组用图1所示装置完成电解水的实验并收集产生的气体(U型管中预先加入了少量氢氧化钠)。a管应连接电源的______极(填“正”或“负”)，用______检验d管产生的气体，该实验可以过确定水由_____组成。
(2)在探究水的组成中，科学家做出巨大贡献，拉瓦锡曾让水蒸气通过一根烧红的铁质枪管，得到“易燃空气”，同时生成四氧化三铁，如图2，写出该反应的化学方程式______。
(3)某种光分解水的过程如图3所示，能产生H2。转化过程中循环利用的物质有Fe3O4和___；与电解水相比，该方法的优点是_______。
8．（2023·福建厦门·厦门一中校考二模）爱护水资源是每个公民的义务和责任。
(1)图1为居民饮用水的处理过程，其中步骤①网格净水原理类似于实验操作________。
(2)图2为电解水的实验装置，理论上当电源正极产生8mL气体时，负极产生_____mL气体。
(3)有些村民直接用地下水作生活用水，人们常用_______检验地下水是硬水还是软水，生活中可用________的方法降低水的硬度。
(4)①用自来水清洗餐具上的油污需添加洗涤剂，这是利用了洗涤剂的_________作用。
②稀醋酸可用于除去水壶中的水垢，把100g20%的醋酸稀释为10%的稀溶液，需要加入水的质量为________。
9.（2022秋·辽宁沈阳·九年级校考阶段练习）实验课上，同学们做了电解水的实验
（1）电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，目的是_______。
（2）写出电解水的化学方程式_______。
（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。
[提出问题]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、有刺激性气味的有毒气体，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]假设I：氧气和氯气；
假设Ⅱ：氢气和氧气；假设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。
[实验反思]氯化钠溶液通电时，氯化钠和水反应除了生成两种气体外，还生成了氢氧化钠，想要测定电解后生成的氢氧化钠质量，需进行蒸发操作，进行该实验时要用玻璃棒搅拌的目的是_______。
[反思与评价]
1 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。
2 我们的生活用水都是从自来水厂生产制得的，本市某水厂生产自来水的净化步骤如下表示：
（4）向水中通入氯气，发生的是_______ (填“物理”或“化学”)变化
（5）硬水对人体，生活都有一定危害，因此生活中将硬水转化为软水，常用方法是_______。
（6）淡水资源紧缺的当下，请给出一点节水建议_______。
课程标准
学习目标
1.探究水的组成及变化。
2.初步学习利用物质的性质和化学反应探究物质组成的基本思路与方法。
3.认识水的组成，知道水是一种重要的溶剂。
4.认识依据物质的组成和性质可以对物质进行分类，知道物质可以分为纯净物和混合物、单质和化合物等；
1．通过电解水实验认识水的组成。
2．进一步理解化学变化的实质—化学反应前后元素种类不变；
3．从物质的元素组成上识别氧化物，区分单质和化合物。
4.知道氢气的可燃性以及验纯的重要性和方法；
5.结合化学史料，从科学家认识水的组成的过程中体会科学家研究物质组成的思路和方法。
实验操作
实验现象
实验结论（反应表达式）
在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。
然后在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，过一会儿，观察烧杯壁上有什么现象发生。
产生淡蓝色火焰
观察烧杯壁上出现水雾
实验操作
实验现象
实验结论（反应表达式）
在电解器玻璃管内加满水，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。
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。
两个电极上有气泡产生，负极和正极产生气体的体积比约为2:1。
正极气体使燃着的木条更旺，证明是氧气；
负极气体燃烧发出淡蓝色火焰，证明是氢气。
（正氧负氢、氢二氧一）
1.氢气的燃烧
2.电解水实验
3.氢气还原氧化铜的实验也可以证明水的组成
结论：
水是由氢元素和氧元素组成的。
1. 单质是由同种元素组成的纯净物。
2. 化合物是由不同种元素组成的纯净物。
3. 由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的叫做氧化物。
实验1
实验2
实验证明无色液滴为水
实验证明a，b中气体分别为、
时间/min
1
2
3
4
5
6
7
8
连电源负极的管(A)中 气体/ml
6
12
20
29
39
49
59
69
连电源正极的管(B)中 气体/ml
2
4
7
11
16
21
26
31
【资料】
人类对水的组成的认识经历了很长的一段时间。古人认为，水是一种元素。1766年英国化学家卡文迪许把锌粒加到稀硫酸中，发现了“易燃空气”。同一时期，普利斯特里发现这种气体可以在玻璃容器内燃烧产生水珠。1781年卡文迪许用纯氧代替空气，发现“易燃空气”可以在纯氧中燃烧，并且生成物只有水。可惜两位科学家受当时“燃素说”的影响，没能认识到水不是一种元素。1782年，拉瓦锡重复了他们的实验后，又将水蒸气通过高温金属铁管，获得“易燃空气”和一种黑色固体，由此他认为水不是一种元素，而是“易燃空气”和氧的化合物。1787年，拉瓦锡将“易燃空气”命名为氢气，正式提出了氢这种元素。1880年英国科学家尼克尔森用伏打电池进行了水的电解实验，进一步证明了拉瓦锡的结论。
氢气体积（mL）
氧气体积（mL）
甲
5
2.3
乙
10
4.8
丙
15
7.3
丁
20
9.8
电极
时间
H2体积
O2体积
V（H2）：V（O2）
多孔碳棒
4’28”
66
25
2.6:1
镀镍回形针
2’22”
66
31
2.1:1
铜丝
2’15”
66
33
2:1
实验
实验操作
实验现象
实验结论
氢气燃烧
点燃氢气，用干冷的烧杯罩在火焰上方
产生 淡蓝 色火焰，放热，罩在火焰上方的烧杯内壁有水雾产生
符号表达式：
H2 + O2 eq \\ac(\s\up11(点燃),\s\d4(——→),\s\d5()) H2O
实验操作
实验现象
实验结论（反应表达式）
两个电极上有气泡产生，负极和正极产生气体的体积比约为2:1。
正极气体能使带火星的木条复燃，负极气体燃烧发出淡蓝色火焰。
（正氧负氢、氢二氧一）
（1）单质：由同种元素组成的纯净物 。
（2）化合物：由不同种元素组成的纯净物 。
（3）氧化物：由两种元素组成的化合物，其中一种是氧元素。
实验步骤
实验现象
解释或结论
①按照如图装置，通电一段时间后，用a、b两只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
假设_______错误
②用拇指堵住试管b，移近点燃的酒精灯，移开拇指点火
听到爆鸣声
证明b试管中收集到的气体为_______
02
预习导学
自主梳理
一、氢气的性质
1. 物理性质：氢气是无色、无臭、难溶于水 的气体，密度比空气，是最轻的气体。
2. 氢气的燃烧
文字、符号表达式：
（1）纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰；
（2）混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸。
3. 氢气的验纯
（1）点燃氢气前一定要检验纯度。
（2）验纯方法：用拇指堵住集满氢气的试管口，口朝下，靠近火焰，移开拇指。若发出尖锐爆鸣声，表明氢气不纯；若声音很小，表明氢气较纯。
二、水的电解实验
1．仪器：水电解器（如右图）
2．反应条件：通 直流 （填“交流”或“直流”）电。 在水中加入少量硫酸钠或氢氧化钠溶液的目的是 增强导电性 。
3．实验现象及分析：
（1）两电极上都 产生气泡 ，速率快的是 负 极，一段时间后，正极与负极生成气体的体积比约为 1∶2 。
（2）正极产生的气体使燃着的木条 燃烧更旺 。（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 。（负极产生的是 氢气 ）
4．反应表达式：
文字表达式： 水氢气 + 氧气 ；符号表达式：H2O H2 + O2 。
5．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”） 变化。
6．实验结论：
（1）水由 氢元素和氧元素 组成。
（2）水在通电的条件下，发生了 分解 反应，生成了 氢气 和 氧气 ，且体积比约为 2∶1 。
三、单质、化合物和氧化物
1．概念：
（1）单质：由 同种 元素组成的 纯净物 。
（2）化合物：由 不同种 元素组成的 纯净物 。
（3）氧化物：由 两种 元素组成的化合物，其中一种是 氧 元素。
【讨论】
（1）单质中 一定 （填“一定”或“不一定”，下同）只有一种元素，但只由一种元素组成的物质 不一定 是单质。（如 氧气和臭氧 组成的物质是混合物）
（2）化合物中 一定 含不同种元素，但由不同种元素组成的物质 不一定 是化合物。（如 氧气和氮气 组成的物质是混合物）
（3）氧化物 一定 含有氧元素，但含氧化合物 不一定 是氧化物。（如 高锰酸钾KMnO4 不是氧化物）
2．物质的简单分类：
混合物 氧化物
物质 化合物
纯净物 其他
单质
（1）纯净物、混合物是根据组成 物质 种类多少来分的；（纯净物都可以用 化学式 表示，而混合物没有 化学式 ）；而单质、化合物是根据组成 元素 种类多少来分的。
（2）它们之间的关系可以用下图表示，在横线上写出其中A、B、C分别对应的物质类别。
A 单质
B 化合物
C 氧化物
预习检测
1.下列关于氢气的说法错误的是（ ）
A．在标准状况下，氢气的密度比空气小B．氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰
C．氢气难溶于水D．点燃氢气时一定会发生爆炸
2.下列用途，利用氢气物理性质的是（ ）
A．还原金属氧化物B．制取盐酸
C．充填探空气球D．高能燃料
3.氢气难溶于水，氢气密度为0.089 g/L，空气密度为1.29 g/L，且与氧气在常温下不反应，收集此气体可使用的方法是（ ）
A．只可用排水法
B．只可用向下排空气法
C．既可用排水法，又可用向下排空气法
D．既可用排水法，又可用向上排空气法
4.有关电解水实验的说法错误的是（ ）
A．一段时间后产生氢气和氧气的体积比约为2:1B．该实验证明水由H2和O2组成
C．正极产生的气体能使燃着的木条燃烧更旺D．水中可加入少量硫酸钠以增强导电性
5.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
6.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
7.如图是电解水实验，下列说法中，不正确的是（ ）
A．试管2中得到的气体能使带火星的木条复燃
B．该实验生成气体主要是由于水沸腾产生的水蒸气
C．该实验所发生的反应属于分解反应
D．该实验说明水是由氢元素、氧元素组成的
8.分类法是研究化学的方法之一.下列选项中，“O”“●”分别表示不同的原子，其中表示化合物的是（ ）
A． B．
C． D．
9.分类是学习和研究化学的常用方法。下列物质属于氧化物的是（ ）
A．B．C．CaOD．
10.（2022·内蒙古呼伦贝尔·统考中考真题）下列各图中“”和“”分别表示不同元素的原子，则其中表示单质的是（ ）
A．B．
C．D．
11.下列图中“”“”和“”分别表示不同元素的原子。
(1)表示混合物的有___________(填字母序号，下同)；表示纯净物的有___________；
(2)表示单质的有___________，可以表示化合物的有___________。
12.如图是电解水实验的简易装置图，回答下列有关问题：
(1)由实验现象可以确定：试管a连接电池____极，若试管a中得到10mL气体，则试管b中得到____mL气体，写出验证试管b中气体的方法：____。
(2)小丽同学将纯净的氢气点燃，观察到管口有__火焰，将冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁出现___；据此，她发现氢气的一个化学性质是____；该反应的文字表达式为____，该反应的基本类型为____。
13.下列是两个关于水的实验，下列说法正确的是
A．试管2中得到的气体能燃烧B．实验二中水变化前后分子的种类不变
C．实验一中反应前后原子的种类、个数均改变D．1、2两玻璃管中产生的气体质量之比是2:1
03
探究提升
►环节一 探究水的组成
问题探究1 氢气燃烧实验
讨论：1.上述实验中有无新物质生成？发生了什么变化？有新物质生成，发生了化学变化
2.上述实验中是否有水滴生成？有水滴生成
问题探究2 水的电解实验
问题探究3 水的组成
根据精确的实验测定：
1. 每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的。因此水可表示为H2O
2. 当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。
要点归纳
探究水的组成实验：
纯净物分类：
典例精讲
【例1】（2023年海南省琼海市二模）实验小组为验证水的组成元素，进行如下实验。
下列说法正确的是
A. 实验2中a和b的气体质量比为2：1
B. 实验2中a气体能使带火星的木条复燃
C. 实验1、实验2都不能验证水的组成
D. 实验利用了化学反应前后元素种类不变推测物质的组成
【例2】（2022秋·广东茂名·九年级统考期中）兴趣小组通过研究水的电解了解水的组成，回答下列问题：
(1)请写出电解水的文字表达式___________。
(2)此过程中没有发生改变的微粒是___________。
(3)玻璃管b中产生的气体是___________(填化学式)。
(4)此实验得出的结论是：水是由___________组成的。
【例3】（提出问题）水的化学式是H2O，它能不能是HO、HO2或其他呢？
（探究课题）水化学式的推导过程。我的假设：水的化学式是H2O或HO或HO2。
（探究准备）精密电解水设备。
（探究过程）
①用精密的电解水设备电解水，同时测定两试管中逸出气体的体积，记录在下表中：
②分析上表中数据可知：电解水时，与电源负极相连的试管中收集到的氢气的体积较多，与电源正极相连的试管中收集到的氧气的体积较少，从第4min开始生成的氢气和氧气的体积比为________。
③查阅资料可知：在标准状况下，氢气的密度是0.089g/L，氧气的密度是1.429g/L。由此可计算出生成的氢气和氧气的质量比约为_____________(填最简整数比)。
④利用化合物各元素质量比的算法，设水的化学式为HxOy，根据各元素的质量比=各元素相对原子质量*相应原子个数乘积之比，得出x:y=__________。
（探究结论）水的化学式是_______________。
（拓展延伸）同学们又查阅到了如下资料：
a 氢氧化钠是一种强碱，具有腐蚀性。
b 旧版教材中，电解水的实验装置如图丙所示。
c 给含有氯化钠的水通电，会发生如下反应：氯化钠+水→氢氧化钠+氢气+氯气(条件为通电)。
请你分析思考：和图丙所示的装置相比，现行教材(图丁)的优点是_________________。进行实验时，____________(填“能”或“不能”)将氢氧化钠换为氯化钠。
（总结交流）化学是以实验为基础的科学，通过上述实验的分析对比，请写出在改进实验时需考虑的因素：___________________________(写一点即可)。
同学们不但成功探究了水的组成，得出了正确的结论，还对“科学探究与创新意识”的素养有了更深刻的认识和体会，期待在今后的学习中解决更多问题！
►环节二 水的组成探究史
问题探究2
阅读化学史，回答下列问题。
（1）“易燃空气”属于__________（填“单质”或“化合物”）。
（2）1782年拉瓦锡实验获得的黑色固体是Fe3O4，请写出该反应的化学方程式：___________。
（3）1800年尼克尔森的电解水实验中，需加入氢氧化钠，目的是：___________。
（4）1800年尼克尔森的实验，得到了“易燃空气”和氧气，推测“易燃空气”和氧气的的体积比为__________。
要点归纳
水的组成研究时间轴
典例精讲
【例4】（2023年安徽省黄山市休宁县“C20”教育联盟第二次学业水平检测）水是生命之源，人的生命活动离不开水，某兴趣小组以“生命之源——水”为主题开展项目式学习。
【任务一】学习水组成的发现史
（1）1783年，英国科学家卡文迪什实验发现氢气和氧气点燃后生成水，该反应的化学方程式为______；1800年，英国科学家尼克尔森和卡里斯特尔在常温下利用“伏打电池”给水通电进行电解水实验，制得氢气和氧气，分析得出水不是一种元素，而是氢元素和氧元素组成的______（填“混合物”或“化合物”）。
【任务二】模拟实验探究
兴趣小组同学利用如图所示的装置进行电解水实验。
（2）实验前，小明准备在水中添加氢氧化钠溶液增强导电性，若要检测氢氧化钠溶液是否变质，可取少量待测液滴加足量稀盐酸，若观察到______，则说明氢氧化钠溶液已经变质；若用硫酸钠增强导电性，实验结束后，硫酸钠的质量______（填“增多”“不变”或“减少”）。
（3）电解水实验过程中，观察到的现象有______。
（4）微观过程分析：电解水的微观过程模拟示意图如下，请补充完整。
（5）反思交流：学习小组记录了四组两管收集的气体体积，实验数据记录如下表。
同学们发现，每组收集到的氢气与氧气的体积比不同，随着气体量的增加，氧气体积始终比氢气体积的一半少0.2mL，产生此现象的可能原因是______。
【例5】（2023年江苏省苏州市中考二模）人们对于物质组成与构成的认识经历了曲折的过程。自古以来，人们认为水是组成世间万物的一种元素，不可再分。
（1）18 世纪中叶，英国化学家普利斯特里用锌加入稀硫酸中制得“可燃空气”，将少量“可燃空气”与空气通入铁质容器混合点燃，能产生剧烈的爆鸣，并产生水雾。该“可燃空气” 应该是_________ （填化学式）。
（2）1781 年，英国化学家卡文迪许加热汞锻灰（HgO）后得到了一种液态金属单质和一种气体——“脱燃素空气”，蜡烛在这种气体中燃烧更明亮。请写出卡文迪许制得“脱燃素空气” 的反应方程式____________。
（3）卡文迪许认为普利斯特斯的实验并不能证明水的组成，于是用“脱燃素空气”代替空气重做了实验，目的是_________。
（4）1783 年，法国化学家拉瓦锡将水加热成蒸气通过高温的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少，铁管的质量增加，经研究证明铁转化为四氧化三铁，装置如题 24 图-1 所示。其反应原理为_________ （写化学方程式）。至此，水不是单一元素物质，而是由氢、氧两种元素组成的观点得到了化学界公认。
（5）180 年，英国化学家尼科尔森通过伏打电池在常温下对水进行通电分解，得到氢气和氧气，再次确认了水的组成。某同学在实验室模拟了尼科尔森用电分解水的实验（题 24 图—2）， 得到不同电极的电解结果如下表所示。
表：不同电极在相同条件下的的电解结果（以气柱高度表示电解产生的气体体积）
已知：多孔碳棒使用一段时间后会因质量减少而需更换。
结合图表信息回答，用多孔碳棒作电极时，氢气和氧气的体积比总是大于 2:1 的原因可能有哪些：____________。
（6）在整个发现过程中，科学家利用了“分合”思想证明了水的组成。下面实验中属于“分” 思想的是____________ （填字母）。
a.氢气燃烧实验 b.铁管实验 c.水通电实验
04
课堂总结
一、氢气的性质
研究氢气的燃烧实验是人们认识水的组成的开始
1．物理性质：氢气是一种无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气小 。
2．化学性质（可燃性）：
【讨论】氢气燃烧生成水的实验，说明水是由氢元素和氧元素组成的。
二、水的电解实验
实验结论：水由 氢元素和氧元素 组成。
三、单质、化合物和氧化物
物质的简单分类：
混合物 氧化物
物质 化合物
纯净物 其他
单质
05
强化训练
1．（2023·广东广州·中考真题）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
2．（2023·广东深圳·中考真题）下列说法正确的是（ ）
A．a和b质量比为2：1B．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
3．（2023·河南·中考真题）2023年5月30日，我国神舟十六号载人飞船成功发射，三位航天员顺利进入空间站。空间站内航天员吸入的氧气可由电解水提供，水通电分解的化学方程式为_____。运载火箭使用的燃料中有液氢，氢气作燃料的优点是_____(答出一条即可)。
4.（2023江苏苏州市吴中、吴江、相城区一模）用如图所示装置进行电解水实验(水中加入少量硫酸钠溶液以增强导电性)，反应一段时间。下列说法正确的是
A. 球形容器内液面下降
B. 液体中硫酸钠的浓度不变
C. 与电源正极相连的玻璃管内产生的气体质量约为负极的八倍
D. 与电源负极相连的玻璃管内产生的气体能使带火星的木条复燃
5. （2023年江苏省泰州市中考二模）水是生活中最常见的物质之一，也是实验室常用的试剂。
（1）长期饮用硬水会影响人体健康，检验自来水是否为硬水常用的物质是___。
（2）某工厂用电解水的方法制取氧气，发现氧气的产量略小于理论值，且所得氧气中有淡淡的鱼腥气味（每个具有鱼腥气味的气体分子由三个原子构成）。从元素守恒角度分析，该鱼腥气味的气体是____（填化学式）。
（3）硫酸钠溶于水能离解出自由移动的____、____（填符号），因此硫酸钠溶液能导电。
（4）电解水时，在水中加入少量硫酸钠可增强导电性。某兴趣小组把4.0g硫酸钠固体加入86.8g水中，充分溶解后进行电解。一段时间后停止通电，在试管A中收集到1.2g气体（装置如图）。回答下列问题：
①B管中收集到的气体是____。
②结合方程式计算，电解后溶液中硫酸钠质量分数____。（写出计算过程）
6．（2023·黑龙江绥化·校考模拟预测）如图是初中化学常见实验，请回答有关问题。
(1)实验一的集气瓶中预先加入了少量水，其作用是______。
(2)实验二为电解水的实验，其中A是与电源的______极相连。实验刚开始时，X和Y气体的体积比>2：1，则可能原因是______（填序号）；
①氧气溶解的更多
②氢气溶解的更多
③氧气密度大
④氢气密度小
⑤氧气与电极发生了反应
⑥水中未加入少量硫酸钠或氢氧化钠
(3)实验三是测定空气中氧气的含量。假如集气瓶容积为100mL，实验前已经装水20mL，则实验后集气瓶内的水约是______mL。
7．（2023·福建泉州·统考模拟预测）请回答下列问题。
(1)某实验小组用图1所示装置完成电解水的实验并收集产生的气体(U型管中预先加入了少量氢氧化钠)。a管应连接电源的______极(填“正”或“负”)，用______检验d管产生的气体，该实验可以过确定水由_____组成。
(2)在探究水的组成中，科学家做出巨大贡献，拉瓦锡曾让水蒸气通过一根烧红的铁质枪管，得到“易燃空气”，同时生成四氧化三铁，如图2，写出该反应的化学方程式______。
(3)某种光分解水的过程如图3所示，能产生H2。转化过程中循环利用的物质有Fe3O4和___；与电解水相比，该方法的优点是_______。
8．（2023·福建厦门·厦门一中校考二模）爱护水资源是每个公民的义务和责任。
(1)图1为居民饮用水的处理过程，其中步骤①网格净水原理类似于实验操作________。
(2)图2为电解水的实验装置，理论上当电源正极产生8mL气体时，负极产生_____mL气体。
(3)有些村民直接用地下水作生活用水，人们常用_______检验地下水是硬水还是软水，生活中可用________的方法降低水的硬度。
(4)①用自来水清洗餐具上的油污需添加洗涤剂，这是利用了洗涤剂的_________作用。
②稀醋酸可用于除去水壶中的水垢，把100g20%的醋酸稀释为10%的稀溶液，需要加入水的质量为________。
9.（2022秋·辽宁沈阳·九年级校考阶段练习）实验课上，同学们做了电解水的实验
（1）电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，目的是_______。
（2）写出电解水的化学方程式_______。
（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。
[提出问题]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、有刺激性气味的有毒气体，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]假设I：氧气和氯气；
假设Ⅱ：氢气和氧气；假设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。
[实验反思]氯化钠溶液通电时，氯化钠和水反应除了生成两种气体外，还生成了氢氧化钠，想要测定电解后生成的氢氧化钠质量，需进行蒸发操作，进行该实验时要用玻璃棒搅拌的目的是_______。
[反思与评价]
1 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。
2 我们的生活用水都是从自来水厂生产制得的，本市某水厂生产自来水的净化步骤如下表示：
（4）向水中通入氯气，发生的是_______ (填“物理”或“化学”)变化
（5）硬水对人体，生活都有一定危害，因此生活中将硬水转化为软水，常用方法是_______。
（6）淡水资源紧缺的当下，请给出一点节水建议_______。
课程标准
学习目标
1.探究水的组成及变化。
2.初步学习利用物质的性质和化学反应探究物质组成的基本思路与方法。
3.认识水的组成，知道水是一种重要的溶剂。
4.认识依据物质的组成和性质可以对物质进行分类，知道物质可以分为纯净物和混合物、单质和化合物等；
1．通过电解水实验认识水的组成。
2．进一步理解化学变化的实质—化学反应前后元素种类不变；
3．从物质的元素组成上识别氧化物，区分单质和化合物。
4.知道氢气的可燃性以及验纯的重要性和方法；
5.结合化学史料，从科学家认识水的组成的过程中体会科学家研究物质组成的思路和方法。
实验操作
实验现象
实验结论（反应表达式）
在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。
然后在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，过一会儿，观察烧杯壁上有什么现象发生。
产生淡蓝色火焰
观察烧杯壁上出现水雾
实验操作
实验现象
实验结论（反应表达式）
在电解器玻璃管内加满水，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。
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。
两个电极上有气泡产生，负极和正极产生气体的体积比约为2:1。
正极气体使燃着的木条更旺，证明是氧气；
负极气体燃烧发出淡蓝色火焰，证明是氢气。
（正氧负氢、氢二氧一）
1.氢气的燃烧
2.电解水实验
3.氢气还原氧化铜的实验也可以证明水的组成
结论：
水是由氢元素和氧元素组成的。
1. 单质是由同种元素组成的纯净物。
2. 化合物是由不同种元素组成的纯净物。
3. 由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的叫做氧化物。
实验1
实验2
实验证明无色液滴为水
实验证明a，b中气体分别为、
时间/min
1
2
3
4
5
6
7
8
连电源负极的管(A)中 气体/ml
6
12
20
29
39
49
59
69
连电源正极的管(B)中 气体/ml
2
4
7
11
16
21
26
31
【资料】
人类对水的组成的认识经历了很长的一段时间。古人认为，水是一种元素。1766年英国化学家卡文迪许把锌粒加到稀硫酸中，发现了“易燃空气”。同一时期，普利斯特里发现这种气体可以在玻璃容器内燃烧产生水珠。1781年卡文迪许用纯氧代替空气，发现“易燃空气”可以在纯氧中燃烧，并且生成物只有水。可惜两位科学家受当时“燃素说”的影响，没能认识到水不是一种元素。1782年，拉瓦锡重复了他们的实验后，又将水蒸气通过高温金属铁管，获得“易燃空气”和一种黑色固体，由此他认为水不是一种元素，而是“易燃空气”和氧的化合物。1787年，拉瓦锡将“易燃空气”命名为氢气，正式提出了氢这种元素。1880年英国科学家尼克尔森用伏打电池进行了水的电解实验，进一步证明了拉瓦锡的结论。
氢气体积（mL）
氧气体积（mL）
甲
5
2.3
乙
10
4.8
丙
15
7.3
丁
20
9.8
电极
时间
H2体积
O2体积
V（H2）：V（O2）
多孔碳棒
4’28”
66
25
2.6:1
镀镍回形针
2’22”
66
31
2.1:1
铜丝
2’15”
66
33
2:1
实验
实验操作
实验现象
实验结论
氢气燃烧
点燃氢气，用干冷的烧杯罩在火焰上方
产生 淡蓝 色火焰，放热，罩在火焰上方的烧杯内壁有水雾产生
符号表达式：
H2 + O2 eq \\ac(\s\up11(点燃),\s\d4(——→),\s\d5()) H2O
实验操作
实验现象
实验结论（反应表达式）
两个电极上有气泡产生，负极和正极产生气体的体积比约为2:1。
正极气体能使带火星的木条复燃，负极气体燃烧发出淡蓝色火焰。
（正氧负氢、氢二氧一）
（1）单质：由同种元素组成的纯净物 。
（2）化合物：由不同种元素组成的纯净物 。
（3）氧化物：由两种元素组成的化合物，其中一种是氧元素。
实验步骤
实验现象
解释或结论
①按照如图装置，通电一段时间后，用a、b两只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
假设_______错误
②用拇指堵住试管b，移近点燃的酒精灯，移开拇指点火
听到爆鸣声
证明b试管中收集到的气体为_______
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