第4单元 课题3 水的组成（教师版）-2024年初中化学同步（人教版）

第4 单元 课题3 水的组成 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。 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，密度比空气小，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 目标任务 01 预习导学 02 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：2 2 + 2 。 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 KM 4 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、B、分别对应的物质类别。 单质 B 化合物 氧化物 预习检测 1 下列关于氢气的说法错误的是( ) ．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 ．氢气难溶于水 D．点燃氢气时一定会发生爆炸 【答】D 【详解】、在标准状况下，氢气的密度比空气小，该选项说法正确； B、氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，该选项说法正确； 、氢气难溶于水，该选项说法正确； D、氢气中混有一定空气时，若达到了氢气的爆炸极限，则点燃会发生爆炸，该选项说法错误。 故选：D。 2 下列用途，利用氢气物理性质的是( ) ．还原金属氧化物 B．制取盐酸 ．充填探空气球 D．高能燃料 【答】 【详解】、氢气还原金属氧化物是氢气和金属氧化物反应生成金属单质的过程，有其他物质生成，属于化 学变化，故此用途利用的是氢气的化学性质，错误； B、氢气和氯气反应生成氯化氢，把氯化氢溶于水得到盐酸，故此用途利用的是氢气的化学性质，B 错误； 、氢气是最轻的气体，其密度比空气小，氢气冲入气球中，气球就可以升向空中，成为探空气球，故此用 途利用了氢气的物理性质，正确； D、氢气和氧气反应放出大量热，氢气可以作为高能燃料，故此用途利用了氢气的化学性质，D 错误。 故选：。 3 氢气难溶于水，氢气密度为0089 g/L，空气密度为129 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( ) ．只可用排水法 B．只可用向下排空气法 ．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 【答】 【详解】氢气难溶于水，可用排水法收集，氢气密度为0089 g/L，空气密度为129 g/L，氢气密度比空 气小，且与氧气在常温下不反应，可用向下排空气法收集。 故选：。 4 有关电解水实验的说法错误的是( ) ．一段时间后产生氢气和氧气的体积比约为2:1 B．该实验证明水由2和2组成 ．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 【答】B 【详解】、电解水实验中“正氧负氢，氢二氧一”，与电源负极相连的试管收集到的气体较多，是氢气， 与电源正极相连的试管收集到的气体较少，是氧气，一段时间后产生氢气和氧气的体积比约为2:1，故选 项说法正确； B、水通电分解生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，反应前后 元素种类不变，可得出水是由氢元素和氧元素组成，故选项说法不正确； 、由分析可知，正极产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺，故选项说法正确； D、水的导电性很弱，水中可加入少量硫酸钠以增强导电性，故选项说法正确。 故选：B。 5 下列有关电解水实验的说法正确的是( ) ．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 ∶ ．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 【答】B 【详解】、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； 、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。 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( ) ．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 ．干冷烧杯内壁无明显变化 D．两个实验均可证明水的组成 【答】D 【详解】、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； 、氢气燃烧生成水，故干冷烧杯内壁有水雾生成，故错误； 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。 7 如图是电解水实验，下列说法中，不正确的是( ) ．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 ．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 【答】B 【详解】、试管2 对应的是正极，得到的气体是氧气，能使带火星的木条复燃，说法正确； B、该实验生成气体主要是由于水分解生成了氢气和氧气，沸腾产生水蒸气是物理变化，不会产生新物质， 说法错误； 、该实验所发生的反应是水通电分解生成氢气和氧气，是一变多的反应，属于分解反应，说法正确； D、化学反应前后元素的种类不变，该实验说明水是由氢元素、氧元素组成的，说法正确； 故选：B。 8 分类法是研究化学的方法之一下列选项中，“”“●”分别表示不同的原子，其中表示化合物的是( ) ． B． ． D． 【答】D 【详解】、图中有三个分子，其中有二个分子构成与另外一个分子的构成不同，为两种物质的分子，则所 示物质为混合物，故不符合题； B、图中有四个相同的原子，所示物质不是化合物是单质，故B 不符合题意； 、图中所示的三个分子中含有两种不同的分子，是两类物质的分子，所以该物质是混合物，故不符合题意； D、图中三个分子构成相同，为同种物质的分子，所示物质为纯净物，每个分子是由不同种原子所构成， 是化合物的分子，故D 符合题意。 故选：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( ) ． B． ． D． 【答】 【详解】、3是单质。不符合题意； B、KM4由三种元素组成，是含氧化合物。不符合题意； 、是由钙、氧两种元素组成的化合物，其一是氧元素。符合题意； D、2S4由三种元素组成，是含氧化合物。不符合题意。 故选：。 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( ) ． B． ． D． 【答】B 【详解】、图中四个分子构成相同，为同种物质的分子，所示物质为纯净物，每个分子是由不同种原子构 成，属于化合物的分子，所示的物质属于化合物； B、图中四个分子构成相同，每个分子是由同种原子构成，属于单质的分子，所示的物质属于单质； 、图中所示的四个分子中含有两种不同的分子，是两类物质的分子，所以该物质属于混合物； D、图中所示的四个分子中含有两种不同的分子，是两类物质的分子，所以该物质属于混合物。 故选：B。 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___________。 【答】B D D 【分析】 是由一种原子直接构成的物质，属于纯净物中的单质； B 是两种单质组成的混合物，一种单质是由原子构成的，一种单质是由分子构成的； 是由同种分子构成的纯净物，每个分子是由两种原子构成的，属于纯净物中的化合物； D 是由同种分子构成的纯净物，每个分子是由同种原子构成的，属于纯净物中的单质； 【详解】 由分析得： (1)表示混合物的有B；表示纯净物的有D； (2)表示单质的有D，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：试管连接电池____极，若试管中得到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____。 【答】负 5 将带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃，证明是氧气 淡蓝色 水雾 可燃性 化合反应 【详解】 (1)由电解水时“正氧负氢、氢二氧一”、生成为气体的性质可知，试管收集的气体较多是氢气，连接电池 的负极，氢气和氧气的体积比为2:1，若试管中得到10mL 气体，则试管b 中得到5mL 气体，由于试管 b 中气体是氧气，具有助燃性，所以验证试管b 中气体的方法：是将带火星的木条伸入试管，带火星的木 条复燃，证明是氧气。 (2)氢气燃烧，观察到管口有淡蓝色火焰，将冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁出现水雾；据此，氢 气的一个化学性质是可燃性；该反应是氢气燃烧生成了水，文字表达式为： ，该反应 由两种物质生成一种物质，基本类型为化合反应。 13 下列是两个关于水的实验，下列说法正确的是 ．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 ．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 【答】B 【详解】 、试管2 中得到的气体体积比较少，是氧气，氧气不能燃烧，故选项说法错误； B、实验二属于物理变化，水变化前后分子的种类不变，故选项说法正确； 、由质量守恒定律可知，电解水的反应前后原子的种类、个数均不改变，故选项说法错误； D、水电解的化学反应方程式为： ，玻璃管1 为氢气，玻璃管2 为氧气，,产生 的气体的质量比为2:1，故选项说法正确。 故选：B。 ►环节一 探究水的组成 问题探究1 氢气燃烧实验 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，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 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 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。 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； (正氧负氢、氢二氧一) 探究提升 03 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。 负极气体燃烧发出淡蓝色火 焰，证明是氢气。 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2 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： 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。 纯净物分类： 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。 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。 实验1 实验2 实验证明无色液滴为 水 实验证明，b 中气体分别为 、 下列说法正确的是 实验2 中和b 的气体质量比为2：1 B 实验2 中气体能使带火星的木条复燃 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 【答】D 【详解】、实验2 电解水实验中，水通电分解生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为220 通 电 22↑+ 02↑，电解水过程中，正氧负氢，氧一氢二，b 管与电源正极连接，b 中产生的气体为氧气，管与电源的 负极相连，中产生的是氢气，故实验2 中和b 的气体体积比为2:1，实验2 中和b 的气体质量比为4:32=1: 8，故说法错误 B、实验2 电解水实验中，根据正氧负氢，氧一氢二，b 管与电源正极连接，b 中产生的气体为氧气，氧气 具有助燃性，能使带火星的木条复燃，管与电源的负极相连，中产生的是氢气，氢气具有可燃性，故B 说 法错误; 、实验1 是气气燃烧生成水，反应物中有氢、氧元素，根据反应前后元素种类不变，则可说明水是由氢、 氧元素组成的，能验证水的组成，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，根据反应前后元素种类不变，则可说明水是由氢元素和氧元素组成的，能验证水的组成，故说法错误; D、由分析可知，氢气燃烧和电解水的实验，都是利用了化学反应前后元素种类不变推测物质的组成，故 D 说法正确D 【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。 【答】(1)水 氢气+氧气 (2)氢原子和氧原子 (3)2 (4)氢元素和氧元素 【详解】(1)水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，故反应的文字表达式写为：水 氢气+氧气。 (2)水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，从微观上，该反应是水分子被破坏成氢原子和氧原子，然后氢 原子两两自相组合形成氢分子，同时氧原子两两自相组合构成氧分子，所以此过程中没有发生改变的微粒 是氢原子和氧原子，故填氢原子和氧原子。 (3)由图可知，玻璃管b 连接电源的正极，其中生成的体积较小的气体为氧气，氧气由氧分子构成，1 个氧 分子由2 个氧原子构成，故氧气的化学式写为2。 (4)水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，化学反应中元素的种 类不变，则由该实验可知，水是由氢元素和氧元素组成的，故填氢元素和氧元素。 【例3】(提出问题)水的化学式是2，它能不能是、2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2或或2。 (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： 时间/m 1 2 3 4 5 6 7 8 连电源负极的管()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 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4m 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0089g/L，氧气的密度是1429g/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xy，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： 氢氧化钠是一种强碱，具有腐