4.3水的组成
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．水是生命之源，下列有关水的说法正确的是
A．水是由氢气、氧气组成的
B．水由氢原子和氧原子构成
C．电解水实验时，加入少量硫酸增强水的导电性
D．活性炭可将自来水变成蒸馏水
2．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．该实验说明水由H2和O2组成 D．可用燃着的木条检验生成的H2
3．下列物质中属于氧化物的是（ ）
A．氧气 B．二氧化硅 C．氢氧化钾 D．石油
4．下列有关实验现象或操作正确的是
A．测量某溶液的酸碱度时，可用pH试纸直接蘸取待测液，并与标准比色卡对照
B．电解水实验中，与电源负极相连的玻璃管内生成的气体能在空气中燃烧
C．硫在空气中燃烧会发出蓝紫色的火焰，生成有刺激性气味的气体
D．粗盐提纯实验中，蒸发时，持续加热蒸发皿内的液体，直至蒸干
5．逻辑推理是学习化学常用的思维方法。下列推理正确的是
A．单质中只含有一种元素，所以只含有一种元素的物质一定是单质
B．原子在化学变化中不能再分，所以分子在化学变化中也不能再分
C．化合物是由不同种元素组成的纯净物，所以由不同种元素组成的纯净物一定是化合物
D．氧化物都含有氧元素，所以含有氧元素的化合物一定是氧化物
6．下列有关物质分类的说法，正确的是
A．单质：铁、水蒸气
B．化合物：过氧化氢、水银
C．氧化物：二氧化锰、冰水混合物
D．混合物：高锰酸钾、澄清的石灰水
7．“跑男”娱乐节目若要求闯关失败接受“冰桶挑战”，参与者用冰水浇遍全身，并为肌肉萎缩性侧索硬化症（渐冻人）募款帮助治疗。下列关于水的说法不正确的是（ ）
A．冰桶中冰水是一种纯净物 B．冰中水分子在不断运动
C．水分子能保持水的化学性质 D．水分子由氢分子和氧原子构成
8．分类时学习化学的方法之一，下列物质按单质、化合物、混合物的顺序排列的是
A．石墨、纯碱、空气 B．稀有气体、石灰石、双氧水
C．生铁、天然气、干冰 D．铜、石油、熟石灰
9．如图所示关于水电解实验的叙述正确的是
A．实验说明水是由氢、氧两种元素组成的
B．实验说明水是由氢气和氧气组成的
C．正极产生的气体能燃烧
D．若a试管气体为5mL，则b试管气体为10mL
10．下列各组物质中前者属于氧化物，后者属于混合物的是
A．氯酸钾 空气 B．冰水混合物 5%的双氧水溶液
C．氧气 食盐水 D．二氧化碳 五氧化二磷
二、判断题
11．水通电生成氢气和氧气，所以水是由氢、氧两种元素组成的( )
12．红磷在氧气中燃烧的产物属于氧化物( )
13．可以将纯净的氢气放入排水法收集的氧气中点燃证明水的组成( )
14．单质一定由同种元素组成，但由同种元素组成的物质不一定是单质． （判断对错）
15．电解水实验中在水中加入少量氢氧化钠溶液增强导电性( )
三、科学探究题
16．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）写出电解水的文字表达式 。
（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；
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 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 。
[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，因此生活中要会区分硬水和软水，常用方法是 。
四、综合应用题
17．回答问题：
(1)图1是水的电解装置，与电源 极相连的玻璃管内产生了氢气。写出电解水的化学方程式 。在图1和图2所示水发生的两种变化中，从微观粒子的角度看，这两种变化的本质区别是 。
(2)从微观角度看，金属钠、氯气、氯化钠三种物质中，由原子直接构成的物质是 。
(3)如图是五种微粒的结构示意图。
①五种粒子中属于同种元素的是 （填字母序号）。
②微粒D在化学反应中易 （填“得到”或“失去”）电子，与微粒A形成的化合物的化学式为 。
③微粒A和微粒E分别是氯和溴（Br）元素的原子结构示意图。由图可知，氯和溴具有相似化学性质的原因是 。
18．水是生命之源，人类从未停止过对水的探究。
Ⅰ.【先贤智慧】
实验1：1766年英国化学家卡文迪许制得“可燃空气”，在纯氧中燃烧只生成水。
(1)他所说的“可燃空气”成分是 (填化学式)。请写出这个反应的符号表达式 ，该反应的基本类型为 。
实验2：1785年拉瓦锡将水蒸气通过红热的铁管(高温条件)，生成氢气和四氧化三铁，实验如图1所示。
(2)上述反应中涉及到的化合物为 (写化学式)。
实验3：1800年英国化学家尼科尔森利用伏打电池对水进行通电，发现两极上都有气体逸出。
(3)实验室常用图2装置进行模拟，则M极与N极管中产生气体体积之比为 。
(4)上述3个实验中，能证明“水由氢元素和氧元素组成”的是_______(填字母)。
A．实验1、2 B．实验1、3 C．实验2、3 D．实验1、2、3
Ⅱ.【当代成就】
“生命吸管”是军事上的重要发明，它可以解决士兵在野外极限环境中饮水问题(如图3)。
(5)图中双层纺织网的主要作用是 。
Ⅲ.将硬水通过图4所示的阳离子交换柱后，可变成软水，交换后的水仍然呈电中性。
(6)家庭生活中常用的软化硬水的方法是 。
(7)根据图4可知，每1个钙离子可以从阳离子交换树脂中换出 个钠离子。
(8)阳离子交换柱长时间使用后会失去硬水软化功能。取交换后的溶液少量，滴入 ，振荡，若观察到产生白色浮渣，几乎没有泡沫。则说明阳离子交换柱已失效。
Ⅳ.2020年5月，科学家在Science期刊上首次报过了原子与分子的“最简单”反应存在两种路径，并拍下了该反应的影像资料，其中一种路径如图5所示。
(9)此“最简单”反应中， 表示H原子， 表示D原子，D原子核中有 个质子，此反应中涉及的元素种类有 种。 该反应可表示为H+HD→H2+ 。
19．氢气被看作是理想的能源。氢气的制取和储存是氢能源利用领域的研究热点。
Ⅰ．氢气的制取
(1)水煤气变换是化石能源制氢的重要途径，其反应为：。不同温度下，多种催化剂对该反应中CO转化率的影响如图所示，下列有关说法正确的是___________。
A．催化剂的使用效率与温度有关
B．2％Au/α—MoC在150℃时催化效果最佳
C．α—MoC可使CO转化率接近100％
D．催化剂为2％Au/β—MoC时，温度越高CO转化率越高
(2)CH4—H2O催化重整是目前大规模制取H2的重要方法，生产过程中涉及的重要反应有，。
①向催化重整体系中投入一定量的CaO可提高H2的百分含量，原因是 。
②催化重整体系中有关CaO的使用与H2的百分含量的关系如图所示，根据图中信息可以得出的结论是 。
(3)使用C3N4/CQDS复合催化剂可将水转化为氢气，微观变化原理如图。
①反应I、II前后没有改变的粒子是 。请在图中方框内补充完整该示意图 。
②反应I的化学方程式为 。
II．氢气的储存
根据氢气的特性，其储存方法可分为物理法和化学法两大类，物理法主要有低温液化储氢。高压压缩储氢、碳基材料储氢等，化学法主要有金属氢化物储氨，配位氢化物储氢等，如图是一些储氢材料的质量储氢密度和体积储氢密度。
(已知：质量储氢密度=储氢后氢元素在储氢材料中的质量分数；体积储氢密度=储氢后单位体积的储氮材料中储存氢元素的质量)
(4)碳基储氢材料“碳纳米管”属于 (填“单质”或“化合物”)。
(5)从分子角度解释低温、高压储氢的原理： 。
(6)结合图示，下列储氢材料中最理想的是___________。
A．LaNi5H6 B．LiAlH4 C．Mg2FeH6 D．Al(BH4)3
(7)Mg17Al12也是一种常用的储氢材料，在一定条件下完全吸氢后可得到MgH2和Al。单位质量的MgH2分解产生氢气的质量随时间变化如图，其中温度T1、T2、T3由小到大的顺序是 ，此“储氢过程”中发生反应的化学方程式为 。
参考答案：
1．C
【详解】A、水是由水分子构成的，而水分子是由氢原子和氧原子构成的，故选项错误；
B、水分子是由氢原子和氧原子构成，而水这种物质是由分子构成的，故选项错误；
C、电解水，因为水的导电性很弱，所以为了增强导电性，加入少量硫酸，故选项正确；
D、活性炭具有吸附性，如能够吸附颜色和异味，但不能将自来水变成蒸馏水，蒸馏水需要通过蒸馏得到，故选项错误。
故选C。
2．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 相关知识解决。
【详解】A、根据分析，试管2中的气体体积小于试管1中的气体体积，试管2中得到O2，此选项错误；
B、试管2中的气体体积小是O2，试管1中的气体体积大是H2，H2和O2两者的体积比是2：1 ,此选项错误；
C、水是纯净物不可能由两种气体组成，应该是由氢元素和氧元素组成，此选项错误；
D、负极产生的气体，用燃着的木条点燃，能在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，证明该气体是H2，此选项正确；
故选D。
3．B
【分析】氧化物是指由两种元素组成，且其中一种是氧元素的化合物。
【详解】A、氧气是由一种元素组成的纯净物，属于单质，不属于氧化物，故A错误；
B、二氧化硅是由硅和氧两种元素组成的化合物，属于氧化物，故B正确；
C、氢氧化钾中含有钾、氢、氧三种元素，属于化合物，但不属于氧化物，故C错误；
D、石油中含有多种烃，属于混合物，不属于氧化物，故D错误；
故选B。
4．B
【详解】A、测量某溶液的酸碱度时，应该用干燥、洁净玻璃棒蘸取待测液，滴在pH试纸上，并与标准比色卡对照，不能用pH试纸直接蘸取待测液；故选项错误；
B、电解水实验中，与电源负极相连的玻璃管内生成的的是氢气，氢气具有可燃性，能在空气中燃烧；故选项正确；
C、硫在空气中燃烧会发出淡蓝色的火焰，生成有刺激性气味的气体；故选项错误；
D、粗盐提纯实验中，蒸发时，持续加热蒸发皿内的液体，待有大量固体出现时，停止加热，用余热蒸干；故选项错误；
故选：B。
5．C
【详解】A、单质中只含有一种元素，但是只含有一种元素的物质不一定是单质，例如氧气和臭氧组成的混合物，故A不正确；
B、原子在化学变化中不能再分，但是分子在化学变化中能再分，故B不正确；
C、化合物是由不同种元素组成的纯净物，所以由不同种元素组成的纯净物一定是化合物，故C正确；
D、氧化物都含有氧元素，但是含有氧元素的化合物不一定是氧化物，例如高锰酸钾，故D不正确。故选C。
6．C
【详解】试题分析：Ａ中水蒸气的成分是水，属于化合物，Ｂ中水银属于单质；Ｄ中高锰酸钾中只含有一种物质，属于化合物。故选Ｃ．
考点：物质的分类
7．D
【详解】A、冰水是由同种物质组成，属于纯净物，不符合题意；
B、水分子在不断的运动，不符合题意；
C、分子是保持物质化学性质的最小粒子，故水分子能保持水的化学性质，不符合题意；
D、每个水分子由2个氢原子和1个氧原子组成，符合题意。
故选D。
8．A
【详解】A、石墨是由碳元素组成的纯净物，属于单质，纯碱是由不同种元素组成的纯净物，属于化合物，空气中含有氮气、氧气等物质，属于混合物，故A正确；
B、稀有气体中含有氦气、氖气等物质，属于混合物，石灰石主要成分是碳酸钙，还含有一些杂质，属于混合物，双氧水是过氧化氢和水组成的，属于混合物，故B不正确；
C、生铁是铁的合金，含有铁和碳等物质，属于混合物，天然气主要成分是甲烷，还含有一些杂质，属于混合物，干冰是二氧化碳的固体，是由一种物质组成的，属于纯净物，故C不正确；
D、铜是由铜元素组成的纯净物，属于单质，石油中含有多种碳氢化合物，属于混合物，熟石灰是由一种物质组成的，属于纯净物，故D不正确。
故选A。
9．A
【详解】A、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，在化学变化中，元素的种类不变，说明了水是由氢元素和氧元素组成的，故A正确；
B、氢气和氧气是电解水的生成物，水中不存在氢气和氧气，故B错误；
C、电解水正极是氧气，氧气能够支持燃烧，不具有可燃性，故C错误；
D、电解水产生的氧气气和氢气的体积比为1：2．负极为氢气，若试管a气体为5mL，则b试管气体为2.5mL，故D错误。故选A。
10．B
【分析】氧化物是由两种元素组成，其中一种为氧元素的化合物，混合物由两种或两种以上物质组成。
【详解】A、氯酸钾含有三种元素，属于化合物，空气含有氮气和氧气等，属于混合物，故A不正确；
B、冰是固态的水，冰水混合物是纯净物，含有氢、氧两种元素，属于氧化物，5%的双氧水溶液含有水和过氧化氢，属于混合物，故B正确；
C、氧气由氧元素组成，属于单质，食盐水含有氯化钠和水，属于混合物，故C不正确；
D、二氧化碳由碳元素和氧元素组成，属于氧化物，五氧化二磷由磷元素和氧元素组成，属于氧化物，故D不正确。
故选B。
11．正确
【详解】氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，水通电分解产生氢气与氧气，则证明水是由氢、氧元素组成的，故说法正确。
12．正确
【详解】红磷在氧气中燃烧的产物是五氧化二磷，五氧化二磷由两种元素组成，且其中一种是氧元素，属于氧化物；正确。
13．错误
【详解】排水法收集的氧气中混有水蒸气，无法检验氢气燃烧生成水，从而无法证明水的组成，故错误。
14．√
【详解】单质是由一种元素组成的纯净物，单质一定由同种元素组成；但由同种元素组成的物质不一定是单质，例如，氧气和臭氧组成的物质，是由氧元素 组成的物质，属于混合物，不属于单质，所以上述说法正确。
15．正确
【详解】实验中在水中加入少量氢氧化钠溶液增强导电性，故正确。
16． 增强水的导电性 Ⅱ 氢气/H2 不可以 化学 取样品液体，加肥皂水，泡沫多则为软水
【详解】（1）水是弱电解质，需要加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，这样溶液中含有大量的离子，增强水的导电性，故填；增强水的导电性；
（2）水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，文字表达式是：；
（3）设计实验
①氢气和氧气都是无色无味的气体，根据现象是试管a收集到黄绿色气体，说明不是氢气或是氧气，因此假设II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，现象是听到爆鸣声说明该气体是氢气，因为氢气点燃会发出爆鸣声，故填：氢气；
反思与评价
1、在电解水是由于生成物不只是氢气和氧气因此不能加入氯化钠溶液，故填：不能；
（4）向水中通入氯气，根据题意可知，氯气和水发生生成盐酸和次氯酸起到消毒作用，有新物质生成属于化学变化；
（5）区分硬软水使用肥皂水，加入肥皂水后产生大量泡沫的是软水，有大量浮渣的是硬水，故填：取样品液体，加肥皂水，泡沫多则为软水。
17．(1) 负 图1是化学变化，水分子本身发生了改变，变成了氢分子和氧分子；图2是物理变化，水分子本身没有改变，水分子间的空隙变大
(2)金属钠
(3) AC/CA 失去 AlCl3 它们的原子最外层电子数相同
【详解】（1）①电解水实验中正极产生氧气，负极产生氢气，故填：负；
②水电解生成氢气和氧气，该化学反应方程式为： ；
③在图1和图2所示水发生的两种变化中，从微观粒子的角度看，这两种变化的本质区别是图1电解水过程中，水分子本身发生了变化，水分子变成了氧分子和氢分子，生成了新物质，分子种类发生变化，是化学变化；图2水蒸发变化过程中，水分子本身没变，只是间隔变大，没有生成新物质；
（2）从微观角度看，氯气是由氯分子构成的，氯化钠是由钠离子和氯离子构成的，只有金属钠是由钠原子直接构成的，故填金属钠；
（3）①五种粒子中AC的质子数相同，属于同种元素；故填：AC；
②微粒D的最外层电子数是3，小于4，在化学反应中易失去电子；与微粒A形成的化合物是氯化铝，A中一个氯原子得到一个电子，显-1价；D中一个铝原子失去三个电子，显+3价，所以化学式为：；故填：失去； ；
③微粒A和微粒E表示氯和溴（Br）元素的原子结构示意图。由图可知，氯和溴具有相似化学性质的原因是最外层电子数相同。
18．(1) H2 H2+O2H2O 化合反应
(2)H2O、Fe3O4
(3)1：2
(4)D
(5)除去水中难溶性的杂质
(6)煮沸
(7)2/两
(8)肥皂水
(9) 1/一 1/一 D
【详解】（1）该“可燃空气”在纯氧中燃烧只生成水，则证明该物质中含有氢元素，因此可燃空气”成分是氢气，其化学式为H2。氢气和氧气在点燃的条件下生成水，该反应的符号表达式为H2+O2H2O，该反应为两种物质发生反应只生成一种物质，属于基本反应类型中的化合反应。
（2）化合物是指由两种或两种以上元素组成的纯净物，上述物质水、铁、氢气和四氧化三铁中，水是由氢、氧两种元素组成的纯净物，四氧化三铁是由铁、氧两种元素组成的纯净物，故上述反应中涉及到的化合物为水和四氧化三铁，其化学式分别为H2O和Fe3O4。
（3）在电解水的实验中，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，二者的体积比为1：2，由图2可知，电极M连接的为电源的正极，管A产生的是氧气，电极N连接的为电源的负极，故M极与N极管中产生气体体积之比为1：2。
（4）实验1中氢气在氧气中燃烧生成水，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，由化学反应前后元素种类不变，可以得出水是由氢、氧两种元素组成的，能证明水的组成；实验2中水和铁在高温条件下反应生成氢气和四氧化三铁，氢气是由氢元素组成的，四氧化三铁是由铁和氧元素组成的，由化学反应前后元素种类不变，可以得出水是由氢、氧两种元素组成的，能证明水的组成；实验3中水通电生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，由化学反应前后元素种类不变，可以得出水是由氢、氧两种元素组成的，能证明水的组成。
故选D。
（5）图3中双层纺织网的主要作用是除去水中颗粒较大的不溶性杂质。
（6）家庭生活中常用的软化硬水的方法是加热煮沸。
（7）由于交换后的水仍然呈电中性，由于1个钙离子带2个单位的正电荷，1个钠离子带1个单位的正电荷，则每1个钙离子可以从阳离子交换树脂中换出2个钠离子。
（8）由于肥皂水可鉴别硬水和软水，则检验阳离子交换柱已失效的方法是取交换后的溶液少量，滴入肥皂水，振荡，若观察到产生白色浮渣，几乎没有泡沫，则说明阳离子交换柱已失效。
（9）由D原子的原子图示可知，D原子核中有1个质子，由该反应的微观图示可知，该反应中所有的原子的原子核中都只有一个质子，因此它们都属于同种元素，故此反应中涉及的元素种类只有1种。由该反应的微观图示可知，该反应可表示为H+HD→H2+D，故填：D。
19．(1)AB
(2) CaO可吸收二氧化碳，使生成氢气的反应正向移动，氢气百分含量增大 纳米CaO颗粒小，表面积大，使反应速率加快
(3) 氢原子、氧原子
(4)单质
(5)低温、高压使氢分子间隔变小
(6)D
(7) T3＜T2＜T1
【详解】（1）A 、据图可知，催化剂的使用效率与温度有关，比如，2％Au/α—MoC在150℃时催化效果最佳。A正确；
B、据图可知，催化剂的使用效率与温度有关，比如，2％Au/α—MoC在150℃时催化效果最佳。B正确；
C、据图可知，2％Au/α—MoC在150℃时可使CO转化率接近100％。C不正确；
D、据图可知，催化剂为2％Au/β—MoC时，在150℃时可使CO转化率最高，温度高于150℃时CO转化率又下降，所以催化剂为2％Au/β—MoC时，不是温度越高CO转化率越高。D不正确。
综上所述：选择AB。
（2）①由于CaO可吸收二氧化碳，使生成氢气的反应正向移动，氢气百分含量增大，所以向催化重整体系中投入一定量的CaO可提高H2的百分含量。
②据催化重整体系中有关CaO的使用与H2的百分含量的关系图可以得出结论，纳米CaO颗粒小，表面积大，会使反应速率加快。
（3）①据图可知，反应I、II前后没有改变的粒子是氢原子、氧原子。
据图可知，反应II是过氧化氢分解生成水和氧气，所以图中方框内应是1个氧分子，1个氧分子由2个氧原子构成。所以示意图为
②据图可知，反应I是水在太阳光照射、催化剂作用下生成氢气和过氧化氢，反应I的化学方程式为
（4）“碳纳米管”是由碳元素组成的纯净物，是碳的一种单质。
（5）由于低温、高压使氢分子间隔变小，所以低温、高压储氢。
（6）据图可知，相同条件下，储氢材料中Al(BH4)3储氢最多，是最理想的储氢材料。
（7）根据题意可知，“储氢过程”中Mg17Al12在一定条件下完全吸氢后可得到MgH2和Al。所以“储氢过程”中发生反应的化学方程式为；
据图可知，单位质量的MgH2分解产生氢气的质量随时间变化中温度T3＜T2＜T1。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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