《2025年经纶学典学霸题中题九年级化学上册人教版》

7. (2025·扬州月考)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。

【提出问题】水是由什么组成的?
【查阅资料】通过点燃氢气和电解水的实验方法均可证明水的组成。
【经典回顾】(1)1783年,拉瓦锡利用如图1所示装置探究水的组成。往A杯中滴加少量的水,水通过灼热的铁管时发生汽化,水蒸气与灼热的铁反应,生成一种黑色固体四氧化三铁和“可燃空气”,将气体通过放在冷水中的铜管,在B装置中收集到纯净的“可燃空气”。最终拉瓦锡证明了水的组成。
①将气体通过放在冷水中的铜管,目的是除去水蒸气。
②将B装置收集到的“可燃空气”在氧气中点燃,生成了水。“可燃空气”是一种气体单质,其名称为氢气。写出水蒸气与铁在高温下反应的文字表达式:铁+水$\xrightarrow{高温}$四氧化三铁+氢气。
(2)1800年,英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气,后人不断研究和改进该实验。兴趣小组的同学设计了如图2所示实验来探究水的组成。
【实验步骤】
①先用大注射器抽取一定量的氢氧化钠溶液,从A中的圆孔注入;
②用两个橡胶帽塞住右边两个出气口,用带针头的小注射器分别在出气口1和2处抽气,液面上升,直至水充满正负两极;
③接通电源,待C中气体体积达到最大刻度时,关闭电源,仔细观察实验装置中的现象;
④分别用带针头的注射器抽取气体并检验。
【交流与反思】
Ⅰ.步骤②的目的是排尽空气,以防止检验时发生爆炸。
Ⅱ.步骤③中的现象:两极上均有气泡出现,B、C两电极上产生的气体体积比约为$1:2$,并且A中液面上升(填“上升”或“下降”)。
Ⅲ.步骤④中检验C中气体的方法是用燃着的木条放于出气口 2,若气体被点燃,产生淡蓝色火焰,则该气体是氢气。
【总结交流】以上实验都可以得出结论:水是由氢元素和氧元素组成的。

答案：
(1)①水蒸气 ②铁+水$\xrightarrow{高温}$四氧化三铁+氢气
(2)Ⅰ.排尽空气,以防止检验时发生爆炸 Ⅱ.$1:2$上升 Ⅲ.用燃着的木条放于出气口 2,若气体被点燃,产生淡蓝色火焰,则该气体是氢气
解析:
(1)①水蒸气遇冷凝结成水滴,将气体通过放在冷水中的铜管,目的是除去水蒸气;②水蒸气与灼热的铁反应,生成一种黑色固体四氧化三铁和“可燃空气”，“可燃空气”是一种气体单质,其名称为氢气,铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气。
(2)Ⅰ.步骤②的目的是排尽空气,以防止检验时发生爆炸;Ⅱ.电解水时,负极产生氢气,正极产生氧气,体积比约为$2:1$。步骤③中的现象:两极上均有气泡出现,B 与正极相连,C 与负极相连,两电极上产生的气体体积比约为$1:2$,两管生成气体,管内压强增大,A 中液面上升;Ⅲ.C 与负极相连,C 管中的气体是氢气,氢气具有可燃性,能在空气中燃烧。