2024-2024学年人教版九年级上册化学期末专题训练:综合应用题
1．Ⅰ．氧气在生产、生活和生命活动中发挥着重大作用。某兴趣小组以“氧气的制备”为主题开展了研究性学习和实践活动。
(1)实验室制氧气：实验室里现有药品高锰酸钾、二氧化锰、过氧化氢溶液以及图2所示装置，请回答：
①填写仪器b的名称： 。
②用A装置制取反应的化学方程式为 ；
③利用过氧化氢溶液制取一瓶较为纯净的，从A~E中可选择的制取装置为 (选填字母)。
④若使用F装置收集氧气，验满时可将带火星木条放在 (选填“c”或“d”)口。
(2)家庭实验制氧气兴趣小组利用塑料瓶、注射器、吸管等用品设计并制作以下四套简易制氧装置，如图3所示，能获得较好收集效果的装置是 (选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”)。
Ⅱ．探究青蒿素的组成。(酒精充分燃烧生成二氧化碳和水，无水硫酸铜为白色固体，遇水变蓝色)
分析青蒿素的元素组成，实验装置如图1所示，步骤如下：ⅰ.在燃烧匙火焰上方罩一个干燥的烧杯，观察到烧杯内壁出现无色液滴；ⅱ.迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入澄清石灰水，振荡，观察到澄清灰水变浑浊。
(3)①甲同学根据上述现象推断青蒿素燃烧生成了和，乙同学认为甲同学的推断不严谨，理由是 。
②实验时，观察到B装置中固体颜色由白色变成 ，澄清石灰水变浑浊，由此推断出青蒿素燃烧生成和，说明青蒿素中一定含有 (填元素名称)。
2．为了人类社会的可持续发展，我们必须保护水资源，既要合理利用水资源，又要防治水体污染。
(1)对污水进行处理是合理利用水资源的重要方式。下图是污水处理的流程示意图：
①一级处理时，污水经过格栅的作用是除去水中的 (填“可溶性”或“不溶性”)杂质。
②二级处理时，主要使用活性炭，活性炭具有疏松多孔的结构，活性炭净水主要利用的是它的 (填“物理”或“化学”)性质。
③请写出一条节约用水的具体做法 。
(2)为探究水的组成，化学小组的同学进行了如下的实验。
①图Ⅰ实验中，点燃氢气前，应先 ；氢气的燃烧产物是 。
②图Ⅱ实验中，一段时间后，玻璃管 (填“a”或“b”)中可收集到氢气。
③关于上述两个实验，下列说法正确的是 。
A．氢气在氧气中燃烧发出白光
B．上述两实验均能说明水是由氢气和氧气组成的
C．图Ⅰ实验是利用“合成”思想证明水的组成
D．图Ⅱ实验中，玻璃管a、b中产生气体的质量比约为1：8
3．氧气在生产、生活和生命活动中发挥着重大作用。兴趣小组同学以“氧气的制备”为主题开展研究性学习和实践活动。
【工业制氧气】工业制取氧气一般将除尘净化后的空气进行下列操作。
根据流程图回答下列问题：
(1)从步骤②可以得出，相同条件下氮气比氧气的沸点 （填“高”或“低”）。
(2)工业制取氧气的原料选择空气，而不选择过氧化氢的原因是 （答出一点即可）。
【实验室制氧气】实验室提供如图所示的仪器：
(3)请你写出仪器①的名称是 ，仪器②的常见用途是 。
(4)实验室欲利用上述仪器完成高锰酸钾制取氧气的实验，装配制取装置时还须补充的一种用品是 ，反应的化学方程式为 。
(5)实验室用高锰酸钾制氧气，排水法收集实验结束时，应先 （填“把导管移出水面”或“熄灭酒精灯”）。
【密闭空间制氧气】氧烛制氧是密闭空间紧急供氧技术，装置如图。
目前已被广泛用于航空、航海、野战等供氧。一种氧烛产氧药块由氯酸钠（）、镁粉和二氧化锰等混合制成。制取氧气的原理是使用时按压火帽启动，药块中镁粉燃烧，使分解，其化学方程式为，试回答：
(6)镁粉燃烧的化学反应方程式为 。
(7)请计算产生，理论上需要的的质量为 。
4．研究气体的制备及相关气体的性质。
(1)写出实验室用过氧化氢溶液制取氧气的化学方程式 。
(2)写出实验室用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式 。
(3)某同学为了便于加入液体药品，在上述装置的橡胶塞上添加了一个注射器，该同学发现，这样做的优点还有 （写出其中一点）。
(4)实验室里制取气体的一般思路和方法：
①确定制取气体的 ；
②设计制取气体的 ；
③验证得到的气体就是所要制取的气体。
(5)请设计实验验证制得的氧气和二氧化碳气体，并完成实验报告。
实验步骤 实验现象 实验结论
(6)结合二氧化碳的性质、灭火的原理，分析二氧化碳灭火器可用来扑灭纸质图书档案失火的主要原因 。
(7)某同学为探究燃烧的条件设计了如图实验。已知白磷的着火点是40℃。向装置甲中通入空气，甲中的热水压入到乙中，甲、乙中的白磷均燃烧。由 现象，说明燃烧需要氧气；由热水进入后乙中白磷燃烧的事实，说明燃烧需要 。
(8)用实验证明碳酸型饮料（如汽水）中含有二氧化碳。兴趣小组同学用如图所示的装置进行实验：打开汽水瓶盖，立即塞上带导管的橡皮塞，将导管另一端伸入装有试剂的试管中，甲、乙两位同学分别用不同的试剂进行实验。
甲同学在试管中加入少量澄清石灰水，观察到试管内 ，由此得到结论：该汽水中含有二氧化碳。
乙同学在试管中加入少量紫色石蕊溶液，观察到试管内 。乙同学认为也能得到甲同学的结论。
【评价反思】兴趣小组的同学对甲、乙两位同学的实验方案进行评价。
I.丙同学认为甲同学的方案比较合理，其试管中发生反应的化学方程式为 。
II.丁同学质疑乙同学的方案不够严密，认为也可能是该汽水中的柠檬酸随气体进入试管，引起紫色石蕊溶液变色。兴趣小组的同学针对丁同学提出的质疑进行了如下探究：
①查阅资料：柠檬酸为无色晶体，易溶于水和酒精；常温稳定，熔点153℃，熔化后沸腾前分解，分解温度约为175℃；柠檬、柑橘等水果中含有柠檬酸。
②乙同学在自己实验的基础上，未增加任何试剂，接着进行了一步实验操作，该操作是 ，可观察到 ，该反应的化学方程式为 。可以确认不是因为柠檬酸而引起紫色石蕊溶液的变色。
5．某化学兴趣小组以“生命之源——水”为主题开展项目式学习。水是生命之源，是“永远值得探究的物质”，人类从未停止过对水的研究。
【任务一】认识水的蒸发
(1)如图是两杯等体积的水在不同温度下蒸发时发生变化的微观示意图，已知两杯水的水温分别是和，则温度的水为 （填序号“A”或“B”）。
【任务二】探究水的组成
(2)图C所示装置是电解水的装置，收集到氢气的试管是 （填“a”或“b”）管，若用碳棒作电极进行电解水实验，一段时间后，得到氢气和氧气的体积比大于理论值，对产生此现象原因合理的猜想是 。
【任务三】水的净化过程
(3)膜分离技术可用于淡化海水如图D所示，通过膜的主要微观粒子是 （填微观粒子名称）。
(4)某同学设计的净水过程如图E所示。物质A是常见絮凝剂，操作a的名称是 ，操作b中加入活性炭的作用是 。
(5)是一种常用的消毒剂，它可以有效地杀死细菌、病毒，其铁元素的化合价为 。
【任务四】水蒸气与镁粉的反应
(6)实验装置如图F所示，为了防止玻璃管中原有空气对实验的干扰，实验开始时，应先点燃 （选填“A”或“B”）处酒精灯。
(7)肥皂液中产生了能上升到空中的肥皂泡，用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声。B处玻璃管内生成了白色固体。请写出B处玻璃管内发生反应的化学方程式 。
(8)C处冰水混合物的作用是 。
6．水是宝贵的自然资源，请回答下列有关水的问题：
(1)图1是自来水厂净水过程示意图。
图1
①图1中没有涉及到的净水方法有 （填字母）。
A．沉降 B．过滤 C．吸附 D．蒸馏
②图中活性炭吸附池主要用来去除水体中的 。
③通过如图1所示的方式处理过的水中仍含有较多可溶性钙、镁化合物，这样的水叫做硬水。生活中常用 的方式来软化硬水。
(2)下图中三个实验都用到了水。请回答下列问题。
①实验甲：集气瓶中水的作用是 。
②实验乙：A管中产生的气体是 ，该反应的化学方程式是 ；从该实验可得出：水是由氢元素、氧元素组成，得出这一结论的依据是 。
③实验丙：从微观角度解释，C试管比B试管中酚酞先变红的原因是 。
(3)高铁酸钾（K2FeO4）是一种高效多功能的新型非氯绿色消毒剂，主要用于饮用水处理，请计算：
①高铁酸钾的相对分子质量为 。
②求19.8g高铁酸钾中所含氧元素的质量 。
7．水是生命之源。
(1)建设美丽乡村，首先要解决目前农村的饮用水问题，让农民喝上放心水。
①水厂利用活性炭消除水中的色素和异味，利用了活性炭的 。
②水厂常用氯气对自来水进行消毒，是因为氯气和水反应后，生成的HClO具有消毒杀菌作用，其反应过程的微观示意图如图：
则该反应的化学方程式为： 。
在上述方程式中各物质中的氯元素呈现的化合价分别为 。
(2)化学小组的同学们采集了某水源地的水样，发现其呈浑浊状，决定对其进行过滤操作。该实验操作中用到的玻璃仪器有烧杯和 ，某浑浊液体经两次过滤，滤液仍然浑浊的原因可能是 。
(3)化学先哲们通过水的合成与分解，得出水是由 组成的，他们依据的化学原理是 。
(4)化学课上，老师演示了电解水实验，实验结束后发现水的质量减少了5.4g，请你通过化学方程式计算，该反应得到氢气的质量。
8．化学是一门以实验为基础的学科。下面是“氧气的实验室制取与性质”实验装置图，请据图回答问题：
(1)仪器①②的名称分别是 、 。
(2)若小丽选择C装置收集氧气，则验满的方法是 。
(3)小明同学欲在实验室加热高锰酸钾制取并收集一瓶干燥的氧气，应选用的装置组合是 (填字母序号)。发生反应的化学方程式为 。
(4)E实验中水的作用是 ，发生反应的化学方程式为 。
(5)2022年北京冬奥会秉持绿色、共享、开放、廉洁理念，首次采用氢气作为火炬燃料。计算完全燃烧0.2kg氢气，理论上需要消耗氧气的质量是多少？
9．小蜀同学收集了一瓶浑浊的长江水，模拟自来水厂进行水的净化过程。其实验过程如下图1所示，请回答问题。
(1)在净化长江水时先加入混凝剂A，加入混凝剂的作用是
(2)操作1的名称 ，该操作中所需要的玻璃仪器有 (填序号)。
A．锥形瓶 B．玻璃棒 C．漏斗 D．酒精灯 E.铁架台 F.烧杯
(3)操作3常使用氯气消毒，氯气与水反应的微观示意图如图2所示，其中涉及的反应方程式为
(4)若想将“净化水”变为“蒸馏水”，需要用到图3所示的装置，实验时常在蒸馏烧瓶中加入几粒沸石(或碎瓷片)，目的是 。
(5)如下图4为常见的家庭全屋净水方案。前置过滤器可以除去大部分难溶性杂质，中央净水机中有中空纤维和活性炭等。活性炭在净水中的主要作用是 。
软水机的工作原理如下图5所示，硬水通过阳离子交换柱后可变成软水(图中阴离子未画出)，交换后的水仍然呈电中性。一个Ca2+可以交换出 个Na+。
10．实验是科学探究的重要手段，如图是常见气体制取装置。请回答下列问题。
(1)写出图中标号仪器的名称：b 。
(2)实验室用过氧化氢分解制取氧气的符号表达式为 。相比于B装置，选用C装置作为发生装置的优点是 。
(3)E装置是一种可用于集气、洗气等的多功能装置，欲使用E装置用排空气法收集氧气，则氧气应从 (填“m”或“n”)端通入。
(4)某兴趣小组围绕氯酸钾制取氧气展开实验探究活动。请回答下列问题：
【提出问题】不加催化剂，氯酸钾受热是否会分解产生氧气？
【猜想与假设】不加催化剂，氯酸钾受热会分解产生氧气。
【设计并实施实验方案】步骤Ⅰ：向试管中加入少量氯酸钾后，将高温传感器探头插入试管内，把氧气传感器插放在试管口(氧气传感器测量极限值约为29%)，如图1所示：
步骤Ⅱ：点燃酒精灯加热试管。
【分析解释数据】
测定试管中氧气含量随温度变化情况如图2所示：
①氯酸钾的熔点为356℃，氯酸钾分解温度 (填“高于”“等于”或“低于”)其熔点。
②加热氯酸钾时，试管口向上倾斜的原因是 。
③在氯酸钾分解前，氧气传感器测得试管内氧气含量在一段时间内略有下降的原因可能是 。
【形成结论】提出的猜想 (填“正确”或“错误”)，得出结论为 。
11．在“宏观-微观”之间建立联系是化学学科常见的思维方式。
(1)如图1为某化学反应在催化剂作用下反应的微观模拟示意图，其中“●”和“ ”分别表示氢原子和氧原子。
①根据化学变化中原子个数和种类不变，虚线框内应填的微观图示是 （填字母）。
(2)中国科学家已实现由到淀粉的全人工合成。其中部分反应的微观过程图如下。下列有关说法正确的是
写出反应甲在一定条件下的化学方程式 ，乙反应中，反应a中甲醇分子中氢原子数目一定比甲醛 （填“多”或“少”）。
(3)水是生命之源，某兴趣小组进行了天然水的净化（实验流程及装置如图所示）
（Ⅰ）操作③中玻璃棒的作用是 ，若经过此操作后，所得液体M仍然浑浊，其原因可能是 （填字母标号）。
A．漏斗内的滤纸有破损 B．漏斗下端管口紧靠烧杯内壁 C．漏斗内液面高于滤纸的边缘
（Ⅱ）净化后的水通过实验④制取蒸馏水，需要在a中加入 ，以防加热时出现暴沸
（Ⅲ）图中操作①③④中单一净化水程度最高的是 （写名称）。
12．化学是造福人类的科学。某班学生以“人类的生活离不开化学”为主题开展如下研究活动，请共同参与。
【项目一：厨房中的化学】
(1)白酒和白醋外观上很相似，请你指出一种能区分出二者的简单方法 。
【项目二：环境中的化学】
(2)“绿水青山就是金山银山”。下列做法不符合这一理念的是_______(填写字母，下同)。
A．积极参与植树造林 B．露天焚烧垃圾
C．开发利用清沽能源 D．深埋处理废旧电池
(3)要提高全民的环境意识，保护我们的空气。下列属于空气污染物的是_________。
A．CO B．O2 C．CO2 D．PM2.5 E．SO2 F．NO2
(4)进行垃圾分类回收可以降低垃圾处理成本，减少土地资源的消耗，具有社会、经济、环保等多方面的好处。垃圾分类从我做起，下列属于可回收垃圾的是_______。
A．废旧报纸 B．生锈铁管 C．矿泉水瓶 D．腐烂水果
【项目三：食品包装中的化学】
(5)为防止食品变质常采用真空包装，目的是隔绝 。
(6)食品包装中充入氮气防腐，理由是氮气化学性质 。
【项目四：医疗中的化学】
医院给病人输氧时用到类似如图所示的装置。
(7)请写出使用该装置的一条作用 。
(8)该装置的 端导管口(填“a”或“b”)连接供给氧气的钢瓶。
【项目五：化工生产中的化学】
甲烷(CH4)可作为清洁燃料和化工原料。煤综合利用获得甲烷的一种简化工艺流程图如下：
(9)“反应室1”中产生的氢气经净化后，可通入反应室 (填“2”或“3”)直接参与反应。
(10)在“反应室2”中，一氧化碳和水在催化剂、加热条件下生成二氧化碳和氢气，该反应的化学方程式为 。
13．碳酸氢铵是一种化肥，在农业生产中作用巨大。
Ⅰ.制备原料
氨(NH3)是氮肥生产的重要原料，工业上利用氮气和氢气合成氨的简化工艺流程如下：
(1)合成塔中氢气和氮气在一定条件下反应生成氨气，该反应的符号表达式为 。
(2)将降温分离出的氮气、氢气送回合成塔的目的是 。
Ⅱ.产品检验
【提出问题】如图化肥的含氮量是否如标签所示达到16%
【查阅资料】①碱石灰能够吸收水和CO2，但是不吸收NH3。
②浓硫酸能吸收NH3但是不吸收CO2。
③NH4HCO3NH3+H2O+CO2
【实验探究】
任务l：验证碳酸氢铵分解的产物。
(3)用上述装置进行探究，实验前需进行的操作是 。
(4)取样于试管中，连接装置A和B，加热，观察到试管口的现象是 ；B中的现象是 ，重新取样，连接装置A、C、E，加热，E中溶液变为红色。
(5)兴趣小组根据现象推理：碳酸氢铵分解产生了H2O、CO2和NH3。该推理不严密之处在于 。
任务2：定量测量。
加入20g样品，连接装置A、C、D，加热至固体完全消失。装置D的数据称量如下：
实验前D装置的质量 l49g
实验后D装置的质量 152.4g
(6)反应中产生氨气的质量为 g。氨气中氮元素全部来自于碳酸氢铵(杂质不含氮)，该化肥中氮元素的质量分数为 。(写出计算过程)
14．水是生命活动不可缺少的物质，请回答相关的问题。
ⅰ.探究水的组成
(1)1785年，拉瓦锡将水蒸气通入一根红热的铁质枪管（高温条件）后产生氢气，同时生成四氧化三铁（模拟实验装置如图1所示），请写出该反应的符号表达式 ，氢气不纯时受热可能爆炸，则加热铁粉前，应先通入水蒸气一段时间，目的是 。
(2)兴趣小组设计的电解水实验装置（装置不漏气）如图2所示：
①宏观现象：通电一段时间后，电极处产生气泡，左、右注射器针筒内收集到的气体的体积比大约为 ；
②微观分析：该反应中不变的微观粒子名称是 ；
③结论：水是由 组成。该反应的符号表达式为 。
ⅱ.水的净化
某兴趣小组在实验室里模拟净化长江水工艺，其实验流程如图3所示：
(3)完成Ⅰ中的过滤操作，除了需要烧杯，还需要的玻璃仪器 。
(4)操作Ⅱ加入物质X能除去水中的臭味，X可能是 （填物质名称）。
(5)操作Ⅲ通入氯气的目的是 。
(6)洗碗机中装有阳离子交换树脂。交换树脂工作原理如图4，交换后的水仍呈电中性，经过阳离子交换柱后的“水”中阳离子总数 （填“增加”、“减少、或“不变”）。
15．日前我国神舟飞船发射再获圆满成功，人类探索太空永无止境。
(1)液氢是神舟飞船的重要燃料，氢气是理想的清洁能源但是储存难度较大。储氢分为物理储氢和化学储氢，前者包括高压气态、低温液态、吸附等储存方式。后者将氢气转化为其他化合物进行储存。“液氨储氢”的原理是氢气与氮气在一定条件下生成液氨，进行储存。依据上文回答问题。
①电解水制取氢气的符号表达式为 。
②将氢气降温液化进行储存，属于物理储氢中的 储存方式，“液氨储氢”属于(填“物理”或“化学”) 储氢；
2023年我国建成首座氨制氢加氢站。氨制氢的一种生产流程图如下图所示。
③步骤Ⅱ的反应属于 (填基本反应类型)；
④步骤Ⅲ的分子筛只让氢分子通过而阻止其他分子通过，该过程类似于化学实验中的〈填一种实验操作名称) 操作；
⑤将氢气先转化为液氨储存，相比直接储存氢气。你觉得可能的好处是(写一个) ；
(2)中国探月工程又称“嫦娥工程”。针对“月球上是否存在大气”，查阅资科：
资料：当天体中气体的分子运动平均速率大于脱离速率的20%时，该气体就会脱离天体。月球表面气体分子的脱离速率均为2.4km/s。0℃时，氢气、氢气和氮气的分子运动示意图分别如下图所示。
①由图分析，分子运动平均速率随相对分子质量的增大而 。
②月球表面产生的氨气(NH3)是由氨分子聚集而成的，以下为氮气和氢气结合成氨气的微观示意图，请在最后一个框内补充未画出的微粒 。
③月球表面不能留住氢气、氮气等气体分子，所以没有稳定大气，结合资料信息说明原因： ；
(3)航天员的氧气供给常依靠固体燃料氧气发生器。向发生器加入铁粉和氯酸钠(NaClO3)；点燃铁粉，铁粉燃烧，放出大量的热。氯酸钠受热分解为氯化钠和氧气。已知中国天宫空间站三名航天员每天需要氧气2.4kg。
①氯酸钠受热分解所需能量来自于 ，写出它受热分解加热的符号表达式 。
②三名航天员4天所需О2共9.6kg，则理论上至少需要NaClO3的质量为多少？(已知NaClO3的相对分子质量为106.5) 。
16．杭州亚运会开幕式的主火炬以零碳甲醇【CH3OH】作为燃料，惊艳国内外。零碳甲醇是太阳能的最佳载体，也被称为“液态阳光”。
(1)甲醇的制备：已知甲醇易溶于水，熔点-97.8℃，沸点64.7℃，零碳甲醇可以从工业尾气中捕集的二氧化碳和氢气反应制得。以下为反应的微观示意图(图示中甲乙的原子全部参加反应)：
①从微观角度分析，反应前后(渎“分子”或“原子”) 的种类不变，该反应的符号表达式为 ，该反应中，共有 种氧化物；
②甲醇中碳、氢原子的个数比为 ；
③加热甲醇与水的混合液体可将它们分离。该过程中，先汽化的是 。
(2)探究甲醇制备的催化剂：研究人员使用两种催化剂，探究了影响该反应效果的因素。反应效果可用甲醇的选择性衡量，数值越大反应效果越好，结果如图所示。
①催化剂在该反应前后的质量和 都不会改变；
②由如图可知，影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素有催化剂的种类、 、 ，上述因素中对反应效果影响最大的是 。
(3)甲醇的转化：
零碳甲醇之所以被成为"“液态阳光”。是指可以将水经太阳光分解制成，然后和空气中的CO2反应生成甲醇；而甲醇燃烧后生成的CO2又能继续反应再生成甲醇，实现了零污染零排放。结合上述材料，请说出两点使用该能源的重要意义 、 。
17．水是生命之源，某班级学生在老师的指导下开展了有关水的项目式学习活动。
【活动一】了解水的净化，下图是学生绘制的自来水厂净水过程示意图。
(1)吸附池内利用活性炭的 性，除去水中的色素和异味。
(2)在净水过程中加入混凝剂，目的是_____(填字母)。
A．杀死水中的细菌、病毒
B．除去水中所有杂质
C．使水中悬浮的杂质较快沉降，使水逐渐澄清
(3)自来水厂常用氯气消毒，其反应原理之一是Cl2+H2O=HCl+HClO，生成的HClO具有强氧化性，能破坏细菌的细胞膜和细胞壁，导致病菌死亡，HClO中氯元素的化合价为 。
【活动二】自制简易净水器
实验用品：饮料瓶、活性炭、棉花、纱布、细砂、小石子
制作方法：
(4)为了净水效果更好，按从下层到上层的放置顺序，依次将 (①活性炭、②棉花、③细砂、④小石子，填序号)，放入饮料瓶内，且每层用品之间用纱布隔开。
交流讨论：
(5)小石子、细砂对水中不溶性杂质起 作用。
活动感悟：在今后某种特殊的环境中，此装置可能成为生命保障的一个设备。
【活动三】探究水的变化及组成
(6)实验一中，得到的蒸馏水是 (填“纯净物”或“混合物”)。
(7)实验二中，接通直流电源，一段时间后，两个玻璃管内都有气体产生，若a管中产生10mL气体，则b管中产生气体的体积约为 mL，通过对气体的检验可得出，水是由 组成的结论，水中氧元素的质量分数为 (精确到0.1%)。水电解的化学方程式为 。
(8)从物质变化的角度来看，水的蒸馏和水的电解两个变化的本质区别是 。
【活动总结】
(9)2023年“世界水日”中国主题是“强化依法治水，携手共护母亲河”。请写出为保护辽河水资源，你能做到的一条具体行为 。
18．水是生命之源，人类从未停止过对水的研究。
Ⅰ.现有同学利用如图水电解器进行电解水实验，在水电解器中加入NaOH的水溶液，至充满管A和管B(NaOH不参与反应)，通直流电一段时间后，现象如图所示：
(1)水电解反应符号表达式为 。管A中产生的气体用 检验。
(2)下列说法正确的是___________(填字母)。
A．水中加入NaOH溶液能增强导电性
B．电极N与电源正极相连
C．该过程中分子未改变，改变的是分子间的空隙
D．该实验能验证水是由氢气和氧气组成的
为证明水不是由“水元素”组成的，1785年，拉瓦锡在高温的条件下，用水蒸气与红热的铁粉反应，模拟实验装置如图所示。吹泡器吹出的气泡不断往上升，用燃着的木条去点气泡，发现气泡能被点着，同时生成四氧化三铁。
(3)该反应的符号表达式为 。
(4)实验过程中，吹泡器吹出的气泡不断往上升，说明 ，点燃气泡是产生 色火焰。
Ⅱ.某校实践小组学生在老师的指导下开展了有关“水的净化”的项目式学习活动。
如图是学生参观自来水厂后，绘制的自来水厂净水过程示意图。
(5)过滤池可以除去水中的 (填“可溶性”或“不溶性”)杂质，实验室进行该操作时用到玻璃棒，其作用是 。
19．水是宝贵的自然资源，对人类生活和工农业生产都具有重要意义。自来水厂净水过程的主要操作流程如图：
(1)操作X是 ，试剂A是 。
(2)杀菌消毒属于 变化（填“物理”或“化学”）。
(3)为节约水资源，我们中学生可以做到 。
(4)小明同学为了探究水的组成，进行如图的水的电解实验，请写出电解水的反应的符号表达式 ，发现两个电极上都有气泡冒出，其中正极与负极上的气体体积比约为 ，经检验，a极上产生的气体是 ，可以得出水是由 两种元素组成的结论。
20．然界并不缺少“镁”，而是缺少发现“镁”的眼睛。某化学兴趣小组开启了认识“镁及其化合物”的研学之旅。
第一站：初识“镁”
(1)某品牌矿泉水中含有钙、镁、钾等，这里的“镁”指的是 (选填“单质”、“元素”或“原子”)。
(2)植物进行光合作用需要叶绿素，合成叶绿素分子需要镁离子 (填离子符号)。
(3)工业上用电解氯化镁的方法生产镁，其原理： .该反应是将_______。
A．化学能→电能 B．电能→化学能
第二站：再探“镁”一镁与水蒸气的反应(实验装置如图1所示)
(4)实验开始时，应先点燃A处酒精灯。等观察到水沸腾一段时间后，再点燃B处酒精灯，这样做的目的是 。
(5)生成的气体通入肥皂液中，用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，有肥皂泡飘到空中，说明生成的气体是 (填化学式)。镁与水反应还会生成氢氧化镁，该反应的符号表达式为 。
第三站：再探“镁”一镁与氮气的反应
【查阅资料】
①镁条能在氮气中燃烧生成黄色的氮化镁(Mg3N2)固体。
②氮化镁可与水反应生成氨气。
(6)按照图2所示，取燃烧产物于烧杯B中，加入适量水，然后用大烧杯罩住小烧杯A和B．观察到 现象，证明燃烧产物中含有Mg3N2。
(7)镁条在空气中燃烧生成的MgO远多于Mg3N2，原因是 。
(8)取2.4g镁条在O2和N2的混合气体中完全燃烧，所得固体质量为ag，则a的取值范围是 g
将镁条长期存放在空气中，表面会生成灰黑色固体。为确定灰黑色固体的组成，某化学兴趣小组同学进行如下实验(假设每一步都吸收完全)。
【查阅资料】
①已知灰黑色固体为碱式碳酸镁，化学式Mgx(OH)y(CO3)z，高温完全分解为MgO、H2O、CO2。
②浓H2SO4吸收水蒸气，碱石灰能吸收水蒸气和CO2气体。
【实验】
称取一定质量的固体样品按下图进行实验，持续加热至完全分解，最终得到MgO的质量为20g，B、C装置最终分别增重3.6g、35.2g。
(9)实验前需进行的操作：连接好装置，首先要 。
(10)加热前、后均需通入氮气，停止加热后通氮气的作用是防止倒吸和 。
(11)该化学式中x:y:z= 。
(12)若无D装置，则x:y的值 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
21．氢气的开发利用是氢能研究的热点。
一、氢气的发现和制备
(1)1766年，英国科学家卡文迪许用铁与稀盐酸作用，制得了可燃性的H2，同时还得到了浅绿色的氯化亚铁溶液，写出该反应的符号表达式 。
(2)甲烷和水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一，主要流程如图1：
①“分离”时K2CO3溶液吸收CO2发生化合反应生成KHCO3，反应的符号表达式 。
②甲烷无氧催化重整可获得碳氢化合物X，X的相对分子质量为106，且碳、氢元素的质量比为48：5，则X的化学式为 。
二、氢气的贮存和释放
Mg2Cu可用于化学储氢，其贮氢与释氢过程如上图2所示。
(3)贮氢反应需要在高温和隔绝空气的条件下进行，隔绝空气的原因 。
(4)释氢释放的H2比贮氢吸收的H2 (选填“多”或“少”或“不变”)
(5)释放出的氢气可用作氢燃料电池，氢燃料电池工作时将 能转化为电能。
(6)2022年北京冬奥会火炬“飞扬”以氢气为燃料，氢气燃烧的符号表达式为 。
三、氢气在工业生产中的应用
合成氨工艺需要用到氢气，在铁触媒作用下，用体积比为1：3的氮气和氢气合成氨气。
(7)N2是合成氨的重要原料。工业上可从空气中获得N2，利用空气中各成分的 不同将空气成分进行分离。
(8)Fe3O4是铁触媒的主要成分。合成氨催化过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。在一定温度下可用O2将其“再生”，原理如图3所示。“再生”过程中铁元素的质量分数 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(9)图4是Fe3O4在失效和再生过程中的质量与时间变化的关系图。T1~T3时刻，是Fe3O4失效过程，T4~T5时刻，是固体再生过程。则：
①A点处，固体中铁元素的质量= g。
②B点处，固体中含Fe3O4的质量为46.4g，则M= g。（写出计算过程）
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参考答案：
1．(1) 长颈漏斗 BE d
(2)丙
(3) 在酒精灯上点燃，酒精充分燃烧时也会生成二氧化碳和水，故无法确定生成的H2O和CO2是青蒿素燃烧生成的 蓝色 C、H
2．(1) 不溶性 物理 淘米水浇花(合理即可)
(2) 检验氢气的纯度 水/ a CD
3．(1)低
(2)空气成本更低
(3) 铁架台 少量药品的反应
(4) 棉花
(5)把导管移出水面
(6)
(7)213
4．(1)
(2)
(3)可以控制反应速率，获得平稳气流
(4) 反应原理 发生装置和收集装置
(5) 检验氧气：把带火星的木条伸入集气瓶内
检验二氧化碳：把适量的澄清石灰水注入集气瓶中，振荡 木条复燃；
澄清石灰水变浑浊 气体是氧气；
气体是二氧化碳
(6)相同条件下，二氧化碳的密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧，可以隔绝空气；液态二氧化碳变成二氧化碳气体时吸热，可以降温，且灭火时不会留下任何痕迹也不会使纸质品损坏
(7) 液面降低后甲中白磷燃烧 温度达到可燃物的着火点
(8) 澄清石灰水变浑浊 溶液变红色 稍加热试管 溶液由红色变成紫色
5．(1)A
(2) a 相同条件下，氧气比氢气更易溶于水或氧气与电极反应而被消耗（合理即可）
(3)水分子
(4) 过滤 吸附水中的色素和异味
(5)+6
(6)A
(7)
(8)降低气体温度，使水蒸气液化
6．(1) D 色素与异味 煮沸
(2) 防止生成的高温熔融物落入瓶底，使瓶底炸裂 氧气（或O2） 化学反应前后元素的种类不变 温度越高，分子的运动速率越快
(3) 198 6.4g
7．(1) 吸附性 0、-1、+1
(2) 漏斗和玻璃棒 滤纸破损、烧杯不干净等
(3) 氢元素和氧元素 反应前后元素种类不变
(4)设得到氢气的质量为x，则
解得x=06g
答：该反应得到氢气的质量为0.6g。
8．(1) 升降台 水槽
(2)将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，则说明已集满
(3) AC
(4) 防止高温熔融物溅落，炸裂集气瓶底
(5)解：设理论上需要消耗氧气的质量是x，
x=1.6g
答：完全燃烧0.2kg氢气，理论上需要消耗氧气的质量是1.6g。
9．(1)加速水中悬浮物质的沉降
(2) 过滤 BCF
(3)
(4)防止液体暴沸
(5) 吸附水中各种有毒有颜色有气味的物质 2/两
10．(1)长颈漏斗
(2) 可以控制反应速率
(3)m
(4) 高于 避免氯酸钾加热熔化流到试管口 药品中含有水，受热后变成水蒸气，使氧气体积分数降低或者试管中空气排出，导致试管中氧气体积分数降低 正确 不加催化剂，氯酸钾受热会分解产生氧气
11．(1)D
(2) 多
(3) 引流 AC 沸石 蒸馏
12．(1)闻气味
(2)BD
(3)ADEF
(4)ABC
(5)氧气/O2
(6)不活泼
(7)用来观测是否有氧气输出(或观测氧气输出的速率)
(8)a
(9)3
(10)
13．(1)
(2)充分利用原料
(3)检查装置的气密性
(4) 有水珠生成 澄清石灰水变浑浊
(5)不能根据试管口有水珠生成，就推断碳酸氢铵受热分解生成了水
(6) 3.4
14．(1) 将装置内空气排尽，防止发生爆炸
(2) 1：2 氢原子和氧原子 氢元素和氧元素
(3)漏斗、玻璃棒
(4)活性炭
(5)杀菌消毒
(6)增加
15．(1) H2OH2+O2 低温液态 化学 分解反应 过滤 液氨比氢气更易储存和运输
(2) 变小 因为氢气和氦气的分子运动平均速率都大于脱离速率的20%
(3) 铁粉燃烧放热 NaClO3NaCl+O2 至少需要NaClO3的质量=。
答：至少需要NaClO3的质量21.3g。
16．(1) 原子 H2+CO2CH3OH+H2O 两/2/二 1：4 甲醇/CH3OH
(2) 化学性质 温度 二氧化碳和氢气的比例 催化剂的种类
(3) 利用了绿色可再生的太阳能 燃烧生成的二氧化碳又被循环利用等
17．(1)吸附
(2)C
(3)+1价
(4)②①③④
(5)过滤
(6)纯净物
(7) 5 氢元素和氧元素 88.9%
(8)水的蒸馏没有新物质生成，水的电解有新物质生成
(9)禁止向河里扔垃圾
18．(1) H2OH2+O2 带火星的木条
(2)A
(3)H2O+FeH2+Fe3O4
(4) 生成的氢气的密度比空气小 淡蓝色
(5) 不溶性 引流
19．(1) 过滤 活性炭
(2)化学
(3)洗脸水冲马桶（合理即可）
(4) 1:2 氢气 氢、氧
20．(1)元素
(2)Mg2+
(3)B
(4)把装置中的空气排出
(5) H2
(6)B中产生气泡，A烧杯中的酚酞溶液变红
(7)氮气化学性质不活泼，只有极少量的镁与氮气反应
(8) 3.33 4
(9)检查装置气密性
(10)使生成的H2O和CO2气体分别被后续B、C装置完全吸收
(11)5:2:4
(12)不变
21．(1)
(2)
(3)防止氢气与空气混合加热时发生爆炸
(4)多
(5)化学
(6)
(7)沸点
(8)变小
(9) 50.4 68
解：46.4gFe3O4中铁元素的质量为，根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素种类及质量不变，则FeO中铁元素的质量为，则FeO的质量为，则
答：M点固体质量为68g。
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