Question

【題目】水是由氫、氧兩種元素組成的化合物，這一結(jié)論是科學(xué)家們在大量實險的基礎(chǔ)上得出的。

（資料）(1)堿石灰的主要成分是氫氧化鈉(NaOH)和氧化鈣(CaO)，可吸水，并與二氧化碳反應(yīng)；

(2)同溫同壓下，氣體的體積比等于分子數(shù)比。

(1)研究氫氣的燃燒實驗是人們認(rèn)識水組成的開始。

①氫氣在點燃前一定要_____。

②在相同條件下，欲使1L氫氣完全燃燒，所需空氣至少約為_____L。

(2)科學(xué)家們又用“電解法”證明了水的組成(如圖)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。電解時，水中需加入少量稀硫酸或氫氧化鈉溶液，其作用是___________。通電一段時間后， 量筒乙中收集到的氣體是____________(填物質(zhì)名稱)，若發(fā)現(xiàn)甲、乙兩量筒中收集的氣體體積比略小于 1：2，其原因可能是___________________(寫出一條即可)。

(3)拉瓦錫還用另一實驗證明了水的組成。他讓水蒸氣通過一根燒紅的鐵質(zhì)槍管，結(jié)果得到了氫氣，同時槍管表面有黑色固體(磁鐵礦的主要成分)生成。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。

(4)用“氫氣還原氧化銅”實驗也可以證明水的組成(如圖)。

①如圖連接實驗裝置、檢查裝置的氣密性、裝藥品、固定實驗裝置后，主要實驗步驟有： a．通入氫氣；b．點燃酒精燈；c．熄滅酒精燈；d．停止通入氫氣。其中，先通氫氣后點燃酒精燈的目的是__。

②硬質(zhì)粗玻璃管中發(fā)生的現(xiàn)象是_________；反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________。

③裝置 A 中的玻璃管和其中物質(zhì)在反應(yīng)前后的質(zhì)量差為 m1，裝置 B 和其中物質(zhì)在反應(yīng)前后的質(zhì)量差為m2，據(jù)此可計算出水中 H、O 元素的質(zhì)量比為_____________(用含 m1、m2 的代數(shù)式表示)。實驗時，該比值往往略大于1：8，原因可能是_____(填序號)。

A．氫氣中含有水蒸氣

B．裝置A 中生成的銅又部分被氧化

C．空氣中的水蒸氣、二氧化碳等進入裝置 B 中

D．有少量水蒸氣液化殘留在硬質(zhì)玻璃管中

Answer 1

【答案】驗純 2.5L(或2.38L) 2H2O2H2↑＋O2↑ 增強水的導(dǎo)電性 氫氣 氧氣在水中的溶解能力比氫氣大(電極與部分氧氣發(fā)生反應(yīng)) 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 排盡空氣，防止爆炸 固體由黑色變?yōu)榧t色 H2＋CuOCu＋H2O （m2-m1）：m1 ABCD

【解析】

(1)①氫氣具有可燃性，不純點燃可能會發(fā)生爆炸，所以氫氣在點燃前一定要驗純；

②由方程式：2H2+O22H2O可知1L氫氣完全燃燒消耗0.5L氧氣，因為氧氣約占空氣體積的或21%，所以空氣體積是2.5L或2.38L；

(2)電解水生成氫氣和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2H2O2H2↑＋O2↑；電解時，水中需加入少量的稀硫酸或氫氧化鈉溶液，其作用是增強導(dǎo)電性；通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)甲、乙兩量筒中收集的氣體體積比略小于1：2，由此可判斷與乙管相連的一極是電源的負(fù)極，甲管中的氣體較少是氧氣；其原因可能是相同條件下，氧氣比氫氣稍易溶于水；

(3)由題意可知，反應(yīng)物是鐵和水，生成物是四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)的條件是高溫，所以化學(xué)方程式為：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；

(4)①實驗剛開始就通氫氣的目的是：排凈空氣，防止氫氣和氧氣的混合氣點燃發(fā)生爆炸；

②氫氣和氧化銅在加熱的條件下生成銅和水，所以硬質(zhì)玻璃管中出現(xiàn)的現(xiàn)象為黑色粉末逐漸變成紅色，化學(xué)方程式為：H2＋CuOCu＋H2O；

③裝置A中的玻璃管和其中物質(zhì)在反應(yīng)前后的質(zhì)量差為m1就是氧化銅中減少的氧元素的質(zhì)量，也就是水中氧元素質(zhì)量為m1；裝置B和其中物質(zhì)在反應(yīng)前后的質(zhì)量差為m2就是氫氣與氧化銅反應(yīng)生成的水的質(zhì)量，即水的質(zhì)量是：m2，所以水中氫元素質(zhì)量為：m2-m1，所以H、O元素的質(zhì)量比為（m2-m1）：m1；氫氣中含有水蒸氣、裝置A 中生成的銅又部分被氧化、由于空氣中的水和二氧化碳會進入B裝置、有少量水蒸氣液化殘留在硬質(zhì)玻璃管中，都導(dǎo)致結(jié)果大于1：8。