《2025年通成学典课时作业本九年级化学上册人教版山西专版》

1. 某兴趣小组进行水的组成及变化探究。
【提出问题】水的化学式是 H2​O，它能不能是 HO、HO2​ 或其他呢？
【探究课题】水化学式的推导过程。
我的猜想：水的化学式是 H2​O 或 HO 或 HO2​。
【探究准备】精密电解水设备（如图Ⅰ）。

【探究过程】
（1）用精密电解水设备电解水，同时测定两管中产生气体的体积，记录在下表中：

（2）分析上表中数据可知：电解水开始阶段，与电源负极相连的乙管中收集到的氢气的体积较大，与电源正极相连的甲管中收集到的氧气的体积较小，原因是________________________。
（3）在做电解水的实验时，要较准确地得出氢气与氧气的体积比约为 2:1 的结论，应注意的问题是________________________。
(4)从第 5 min 开始生成的氢气和氧气的体积比约为2:1。查阅资料可知：在标准状况下，氢气的密度是 0.089 g/L，氧气的密度是 1.429 g/L。由此可计算出生成的氢气和氧气的质量比约为1:8(填最简整数比)。
(5)利用化合物各元素质量比的算法，设水的化学式为 Hx​Oy​，得出 x:y=2:1。
【探究结论】
(6)水的化学式是H₂O。
【实验改进】
(7)电解纯水速率较慢，实验时常在水中加入 NaOH 增强导电性，NaOH 本身不参与反应。为探究不同电压和不同浓度 NaOH 溶液对电解水速率的影响，小组同学进行多次实验，测得不同条件下产生 20 mL 氢气所需时间如图Ⅱ所示。由图Ⅱ可知，上述实验中，电解水速率最快的条件是 NaOH 溶液浓度为10％(填“5%”或“10%”)、电压为12 V(填“6 V”“9 V”或“12 V”)。

【再探究】影响电解水速率的因素。
以收集 10 mL 氧气为标准，记录时间，实验数据如下表。
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(8)欲探究温度对电解水速率的影响，应选择的实验组是①④⑤(填序号)。
(9)根据表中实验①②③的数据得出的结论是其他条件相同时，外加电压越大，电解水速率越快。
【总结交流】同学们不但成功探究了水的组成，得出了正确的结论，还对“科学探究与创新意识”的素养有了更深刻的认识和体会。

答案： （2）相同条件下氢气比氧气更难溶于水 （3）要等实验进行一段时间后再记录，以减小实验误差 （4）2 : 1 : 8 （5）2 : 1 （6）H₂O （7）10％ 12 V （8）①④⑤ （9）外加电压越大，电解水速率越快 解析：（2）装置气密性良好且读数正确，但电解开始阶段两管中气体的体积比不符合理论比值，其原因是相同条件下氧气在水中的溶解度大于氢气在水中的溶解度，即相同条件下氢气比氧气更难溶于水。（3）在做电解水的实验时，若要较准确地得出氢气与氧气的体积比约为2 : 1的结论，应注意要等实验进行一段时间后再记录（即等水中氧气达到饱和状态），以减小实验误差。（4）分析实验数据可知，从第5min开始生成的氢气和氧气的体积比约为2 : 1；设生成氢气的体积为2 L，则生成氧气的体积为1 L，生成的氢气和氧气的质量比为(2L×0.089g/L) : (1L×1.429g/L)≈1 : 8。（5）根据化合物各元素的质量比等于各元素相对原子质量与相应原子个数的乘积之比，设水的化学式为HₓOᵧ，假设生成氢气的质量为1g，则氧气的质量为8g，所以$\frac{x}{y}=\frac{\frac{1g}{1}}{\frac{8g}{16}}=\frac{2}{1}，$即x : y = 2 : 1。（6）综合以上分析可知，水分子中氢原子与氧原子的个数比为2 : 1，则水的化学式为H₂O。（7）由图Ⅱ可知，上述实验中，电解水速率最快的条件是NaOH溶液浓度为10％、电压为12 V。（8）欲探究温度对电解水速率的影响，除了温度条件不同以外，其他条件（即外加电压）应该均相同，故应选择的实验组是①④⑤。（9）根据表中实验①②③的数据，温度相同，外加电压不同，可得出的结论是其他条件相同时，外加电压越大，电解水速率越快。