题目内容
【题目】水是由氢、氧两种元素组成的化合物，这一结论是科学家们在大量实险的基础上得出的。
（资料）(1)碱石灰的主要成分是氢氧化钠(NaOH)和氧化钙(CaO)，可吸水，并与二氧化碳反应；
(2)同温同压下，气体的体积比等于分子数比。
(1)研究氢气的燃烧实验是人们认识水组成的开始。
①氢气在点燃前一定要_____。
②在相同条件下，欲使1L氢气完全燃烧，所需空气至少约为_____L。
(2)科学家们又用“电解法”证明了水的组成(如图)，该反应的化学方程式为_____________。电解时，水中需加入少量稀硫酸或氢氧化钠溶液，其作用是___________。通电一段时间后， 量筒乙中收集到的气体是____________(填物质名称)，若发现甲、乙两量筒中收集的气体体积比略小于 1：2，其原因可能是___________________(写出一条即可)。
(3)拉瓦锡还用另一实验证明了水的组成。他让水蒸气通过一根烧红的铁质枪管，结果得到了氢气，同时枪管表面有黑色固体(磁铁矿的主要成分)生成。该反应的化学方程式为_____________。
(4)用“氢气还原氧化铜”实验也可以证明水的组成(如图)。
①如图连接实验装置、检查装置的气密性、装药品、固定实验装置后，主要实验步骤有： a．通入氢气；b．点燃酒精灯；c．熄灭酒精灯；d．停止通入氢气。其中，先通氢气后点燃酒精灯的目的是__。
②硬质粗玻璃管中发生的现象是_________；反应的化学方程式是_________。
③装置 A 中的玻璃管和其中物质在反应前后的质量差为 m1，装置 B 和其中物质在反应前后的质量差为m2，据此可计算出水中 H、O 元素的质量比为_____________(用含 m1、m2 的代数式表示)。实验时，该比值往往略大于1：8，原因可能是_____(填序号)。
A．氢气中含有水蒸气
B．装置A 中生成的铜又部分被氧化
C．空气中的水蒸气、二氧化碳等进入装置 B 中
D．有少量水蒸气液化残留在硬质玻璃管中
【答案】验纯 2.5L(或2.38L) 2H2O
2H2↑＋O2↑ 增强水的导电性 氢气 氧气在水中的溶解能力比氢气大(电极与部分氧气发生反应) 3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2 排尽空气，防止爆炸 固体由黑色变为红色 H2＋CuO
Cu＋H2O （m2-m1）：m1 ABCD
【解析】
(1)①氢气具有可燃性，不纯点燃可能会发生爆炸，所以氢气在点燃前一定要验纯；
②由方程式：2H2+O2
2H2O可知1L氢气完全燃烧消耗0.5L氧气，因为氧气约占空气体积的
或21%，所以空气体积是2.5L或2.38L；
(2)电解水生成氢气和氧气，反应的化学方程式是：2H2O2H2↑＋O2↑；电解时，水中需加入少量的稀硫酸或氢氧化钠溶液，其作用是增强导电性；通电一段时间后，发现甲、乙两量筒中收集的气体体积比略小于1：2，由此可判断与乙管相连的一极是电源的负极，甲管中的气体较少是氧气；其原因可能是相同条件下，氧气比氢气稍易溶于水；
(3)由题意可知，反应物是铁和水，生成物是四氧化三铁和氢气，反应的条件是高温，所以化学方程式为：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；
(4)①实验刚开始就通氢气的目的是：排净空气，防止氢气和氧气的混合气点燃发生爆炸；
②氢气和氧化铜在加热的条件下生成铜和水，所以硬质玻璃管中出现的现象为黑色粉末逐渐变成红色，化学方程式为：H2＋CuO
Cu＋H2O；
③装置A中的玻璃管和其中物质在反应前后的质量差为m1就是氧化铜中减少的氧元素的质量，也就是水中氧元素质量为m1；装置B和其中物质在反应前后的质量差为m2就是氢气与氧化铜反应生成的水的质量，即水的质量是：m2，所以水中氢元素质量为：m2-m1，所以H、O元素的质量比为（m2-m1）：m1；氢气中含有水蒸气、装置A 中生成的铜又部分被氧化、由于空气中的水和二氧化碳会进入B装置、有少量水蒸气液化残留在硬质玻璃管中，都导致结果大于1：8。
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