《2025年尖子生题库九年级化学全一册人教版》

15. 实验是学习化学的重要途径。某同学探究水的组成进行如下实验和分析：

(1) 如图 A 为实验室电解水的实验，实验结束后，为检验 a 中气体应进行的操作是
在a管尖嘴口处放带火星的木条，并打开活塞，木条燃烧更旺，说明是氧气。
(2) 图 B 中，在空气中点燃纯净的氢气，并在火焰上方罩一只干燥的凉烧杯，观察到的现象是气体燃烧，产生蓝色火焰，烧杯壁有水雾出现，用手轻轻触摸烧杯外壁，感觉到发烫。氢气在空气中燃烧，是一个释放(填“吸收”或“释放”)能量的化学反应，人们将氢气视为未来有发展前景的理想燃料。
(3) 图 C 是教材中用来表示电解水过程的示意图(其中〇代表氢原子，●代表氧原子)分析示意图，可作出的正确判断是 B(填序号)。
A. 常温常压下水可以发生分解反应
B. 该示意图中共有 3 种分子
C. 氢分子、氧分子是图示微观粒子中的最小微粒
(4) 由图 A 和图 B 实验可知，水是由 氢元素和氧元素 组成的。

答案： 15.
(1)在a管尖嘴口处放带火星的木条，并打开活塞，木条燃烧更旺，说明是氧气
(2)气体燃烧，产生蓝色火焰，烧杯壁有水雾出现 发烫 释放
(3)B
(4)氢元素和氧元素
【详解】a管产生的气体较少，是氧气，氧气具有助燃性，故检验氧气应进行的操作是：在a管尖嘴口处放带火星的木条，并打开活塞，带火星的木条复燃，说明是氧气；图B中，在空气中点燃纯净的氢气，并在火焰上方罩一只干燥的凉烧杯，观察到现象是烧杯内壁出现水雾，用手轻轻触摸烧杯外壁，感觉到发烫。氢气在空气中燃烧，是一个释放能量的化学反应；水是在通电的条件下分解为氢气和氧气，常温常压下水不可以发生分解反应；图C中共有3种分子，原子是化学反应的最小粒子，所以氢原子、氧原子是图示微观粒子中的最小微粒。

16. 科学探究与实践是我们需要不断培养的学科核心素养。某兴趣小组利用如图装置做了电解水的实验。

(1) 左侧玻璃管中石墨电极与电源 _______ 极相连，将燃着的木条放入 b 管收集的气体中，可以看到的现象是 _______。
(2) 电解水时，通常要加入少量氢氧化钠($NaOH$)溶液的作用是 _______。
小组同学在做实验时，发现向水中加入氯化钠($NaCl$)也可以达到加氢氧化钠溶液类似的作用，如图，但是通电一段时间后发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。
【查阅资料】①氯气($Cl_2$)是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，常温下 1 体积水里能溶解 2 体积的氯气；②氢气和氧气都是无色无味的气体。
【提出假设】
(3) 猜想Ⅰ：氧气和氯气；猜想Ⅱ：氢气和氧气；猜想Ⅲ：_______。
【设计实验】
(4) 用如图所示装置来电解氯化钠溶液，并收集两个电极上产生的气体。

【实验结论】
(5) 氯化钠溶液通电时，氯化钠和水反应除了生成两种气体外，还生成了氢氧化钠。反应的符号表达式为：$NaCl + H_2O\overset{通电}{\rightarrow} NaOH +$_______。
【反思与评价】
(6) 联系电解水的实验，要证明水的组成，你认为在电解水时，_______(填“可以”或“不可以”)加氯化钠溶液。
(7) 为研究影响电解水反应速率的因素，兴趣小组的同学利用 12 V 直流电源进行了相关实验探究，数据如下：

①比较实验 A 和 B，可得到的结论是 _______。
②分析四组实验数据，实验 C 的电解时间 X 可能是 _______(填字母)。
A. 32.4
B. 35.2
C. 50.2
D. 55.6
③查阅资料发现，当其他条件不变时，增大直流电的电压也能加快电解水的反应速率。在 D 实验的基础上，若要证明电压增大能加快电解水的反应速率，请利用如图所示的电源设计实验方案：

_______。
(8) 小组同学继续查阅资料发现，除了增大电压可以加快电解水的反应速率外，还有设置超声波场等手段。如图分别为两种不同条件下石墨电极表面的气泡直径分布情况图。
①气泡覆盖在电极表面使电解反应界面 _______(填“增大”或“减小”)，降低了电解效率。
②超声波振动能提高电解效率的原因是 _______。

答案： 16.
(1)正 瓶口处的气体被点燃
(2)增强了水的导电性
(3)氢气和氯气
(4)Ⅱ 氢气
(5)H₂+Cl₂
(6)不可以
(7)①加入氢氧化钠的浓度越大，电解水的速率越快 ②C ③在30℃，NaOH溶液浓度为5%的条件下，将电压改为16V，测定b管收集20mL气体所需的时间，然后与D实验作比较
(8)①减小 ②超声波振动能减少电极表面的气泡
【详解】反应前后元素种类不变，根据已知猜想，则猜想Ⅲ为氢气和氯气，氯化钠溶液通电时，氯化钠和水反应除了生成两种气体（氢气和氯气）外，还生成了氢氧化钠。符号表达式中缺少氢气和氯气，要证明水的组成，在电解水时不可以加氯化钠溶液，因为加入氯化钠时，会生成氯气，则无法证明水是由氢元素和氧元素组成的。
(7)①比较实验A、B，氢氧化钠溶液浓度越大，电解时间越短，则说明加入氢氧化钠越多，电解水的速率越快；②对比实验B、D可知，温度越高，电解时间越短，则说明温度越高，电解水的速率越快；对比A、C，C温度比较高，则反应较快，即X ＜ 54.0s；对比C、D，C中氢氧化钠溶液浓度较低，则X ＞ 35.4s；③若想证明电压增大能加快电解水的反应速率，结合D实验的内容，则应增加一个实验，即在30℃，NaOH溶液浓度为5%的条件下，将电压改为16V，测定b管收集20mL气体所需的时间，然后与D实验作比较。
(8)①气泡覆盖在电极表面，阻碍了电极与水的接触，使电解反应界面减少，降低了电解效率；②由图可知，与静音条件下相比，在超音条件下，不锈钢电极表面的气泡较少，说明超声波振动能减少电极表面的气泡，故可以提高电解效率。