水的电解与物质的分类

2011年中考化学总复习教学案

知识·巧学·升华

一、水的组成

1. 水的物理性质

纯净的水是没有颜色、没有气味、没有味道的液体。在压强为101千帕时，水的凝固点是0 ℃，沸点是100 ℃。4 ℃时水的密度最大，为1 g·cm -3。水结冰时体积膨胀，所以冰的密度比水小，冰浮在水面上。

2. 水的组成

水是由氢和氧两种元素组成的。水在历史上曾经被认为是一种元素，电解原理的发现终于证明，水是一种化合物。水是由水分子构成的，电解水实验证明，水分子可以分解成两种新的分子。

［实验探究］电解水实验

（1）实验装置 如下图所示。

通电分解水的简易装置

（2）实验现象 与电源相连的两极上都有气泡产生，且与电源正极相连的一端产生的气体体积小，与负极相连的一端产生的气体体积大，体积比约为1∶2。

（3）气体检验 用带火星的木条检验乙管中的气体，发现木条复燃，证明是氧气。用燃着的木条检验甲管中的气体，能燃烧，火焰是淡蓝色，是氢气。

（4）实验结论 水在通电条件下，发生分解反应产生氢气和氧气。

水（H 2O ）−通电−−−→

氢气（H 2）+氧气（O 2）

要点提示

正极得氧，负极得氢。若将图中正、负极反接，左边试管得氧，右边试管得氢。实验中，电源要用直流电。干电池就是一种直流电源。家庭各种电器如电视、冰箱用的是交流电。

水的导电能力较弱，反应较慢。电解水时在水里加入少量的硫酸或氢氧化钠溶液，能增强水的导电性。

二、氢气

1. 物理性质

氢气是一种没有颜色、没有气味的气体，难溶于水，密度比空气小得多，是相同条件下密度最小的气体，所以命名为氢气。

2. 化学性质

氢气具有可燃性，在空气（或氧气）中燃烧时，放出大量的热，产生淡蓝色火焰，在其火焰上方罩一冷而干燥的烧杯，烧杯内壁有水雾出现。(需要注意的是，混有一定量空气或氧气的氢气遇

明火会发生爆炸，因此，点燃氢气前，一定要验纯。)

3. 氢气的检验

用排水法或向下排空气法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，靠近火焰，然后移开拇指点火，如果发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯；声音很小则表明氢气较纯。 三、单质和化合物

单质：由同种元素组成的纯净物叫做单质，如氢气（H 2）、氮气（N 2）和氧气（O 2）等。 化合物：组成中含有不同种元素的纯净物叫做化合物，如二氧化碳（CO 2）和氧化铁（Fe 2O 3）。 概念辨析

单质和化合物都是纯净物。单质和化合物的本质区别是：前者由同种元素组成；后者由两种或两种以上的元素组成。 总结归纳

问题·思路·探究

问题为什么点燃氢气前需要验纯？

思路：一切可燃性气体或可燃性粉尘与空气或氧气充分混合后，遇明火均可能发生爆炸。各物

质都有一定的爆炸极限（能引起爆炸的浓度范围）。氢气的爆炸极限是4%～74.2%。

探究：由于氢气的收集往往采用向下排空气法，收集的氢气中混有氧气，氢气与氧气反应，发生爆炸。所以点燃前应该验纯，以免发生意外，造成危险。可燃性气体在点燃前都应该验纯，特别是采用排空气法收集的气体。每种可燃性气体都有“爆炸极限”，只要在爆炸极限内，都易于爆炸。 典题·热题·新题

例1在电解水的实验中，正确的实验现象是 （ ） A. 通电后，两个电极上都有气泡产生, 过一段时间后，发现两个玻璃管内气体的体积比约为2∶1

B. 负、正两极分别有氢气和氧气产生，而且体积比约为2∶1 C. 水是由氢、氧两种元素组成的

D. 水发生分解反应，在插入正极的玻璃管内产生的是氢气

思路解析：实验现象是凭我们的感官感觉到的, 如眼看、鼻闻、触摸等。而选项A 所描述的，确实是我们通过眼睛看到的，并做了直接描写，所以是题目所要求的答案。而B 选项所描述为负、正两极分别有氢气和氧气产生，且它们的体积分别是2∶1，只能通过我们进一步的实验，得出的结论，而不应算作实验现象，所以不是题目的答案。而C 、D 选项都是通过实验现象得出的结论，所以它们都不是本题的答案。

答案：A 深化升华

在做实验或观察实验时，同学们要注意实验现象和结论是两个完全不同的概念，实验现象是通过感觉器官获得的，而结论则是根据现象推测得到的。

例2下列叙述正确的是 （ ） A. 水是由氢气和氧气组成的

B. 水分子是由氢单质和一个氧原子组成的 C. 水是由两个氢元素和一个氧元素组成的 D. 水是由氢元素和氧元素组成的

思路解析：本题主要从宏观和微观角度考查水的组成。从宏观角度讲，水是由氢元素和氧元素组成的；从微观角度讲，一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。

答案：D 深化升华

此题涉及的实际上是概念问题，准确的理解概念是解决此类问题的前提。物质是由元素组成的，分子是由原子构成的，牢牢记住这点即可。

例3下图Ⅰ是电解水的简易装置，图Ⅱ为电解水生成的气体体积与时间关系图，试完成下列问题：

Ⅰ Ⅱ

（1）若甲管生成气体A ，则b 应接电源 极。

（2）气体B 以带火星的木条检验，产生的现象是 ，说明气体具有的性质是 。

（3）实验室可用什么方法收集氢气和氧气？这是根据气体的什么性质？ （4）4分钟后，甲、乙排出管内水的体积比为多少？

思路解析：本题应从图Ⅱ着眼，在横坐标上取一点，发现相同时间内A 气体体积大于B 气体体积，故A 为氢气，B 为氧气。其他各问题就可顺利作答了。

答案：（1）负

（2）带火星木条复燃 助燃性

（3）都可用排水集气法；氢气难溶于水，氧气不易溶于水 （4）V 甲∶V 乙=2∶1 深化升华

本题考查学生对电解水实验现象的理解和记忆。考查方式较灵活，有简答、填空、识图等形式。既考查了相关化学知识，又将数学、物理知识运用于化学中，因此综合性较强。

例4下列说法错误的是 （ ） A. 点燃氢气前一定要检验氢气的纯度

B. 氢气不纯（混有空气或氧气）遇火一定能发生爆炸

C. 任何可燃性气体或可燃性的粉尘如果跟空气充分混合遇火都可能发生爆炸

D. 家庭中若发现煤气或液化气泄漏时，应杜绝一切明火，以防发生爆炸

思路解析：任何可燃性气体混有空气或氧气时遇明火都有可能发生爆炸，点燃时必须验纯。氢气具有可燃性，因此，使用前必须验纯。氢气与空气或氧气的混合气体在爆炸极限内才发生爆炸。

答案：B

深化升华

凡是可燃气体点燃以前都需要验纯，验纯的方法与氢气的验纯方法一致。同学们可从现在开始积累，并将积累的内容制成卡片, 便于记忆。

例5下列物质属于单质的是 （ ） A. 二氧化碳 B. 液氧 C. 冰水混合物 D. 河水 思路解析：单质是由一种元素形成的纯净物。河水是不纯净的水，属于混合物。 答案：B 深化升华

此题是一道概念题，理解概念时一定要注意其中的关键词，如单质的概念“由同种元素形成的纯净物”，其中“同种元素”“纯净物”就是关键词，也就是说单质必须同时满足这两个条件。