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三、实验探究题(共27分)
10[2025广东佛山期中,较难]某化学兴趣小组以“水的组成”为主题开展项目式学习。
【任务一】实验室探究水的组成。
实验1:氢气在空气中的燃烧,如图甲所示。
(1)将氢气在空气中点燃,可观察到其燃烧发出
实验2:实验室用如图乙装置进行电解水的实验。
(2)电解水的文字表达式为
【任务二】探究物质组成的思路模型归纳。
(3)根据上述探究“水的组成”的实验可知,推断物质的元素组成的依据是化学反应前后,
A.物质种类 B.元素种类 C.分子种类
方法思路如下。
【任务三】提高电解水的效率。
【查阅资料】提高电解水效率的措施包括增强导电性、改变电解温度、设置超声波场等。
【讨论分析】
(4)用30%的NaOH溶液代替纯水进行电解,其目的是
(5)升高电解温度能提高电解水效率的原因是温度升高,微观粒子
图丙、图丁分别为两种不同条件下不锈钢电极表面的气泡直径分布情况图。
(6)气泡覆盖在电极表面使电解反应接触面减小,降低了电解效率。请结合图像,解释超声波振动能提高电解效率的原因:
10[2025广东佛山期中,较难]某化学兴趣小组以“水的组成”为主题开展项目式学习。
【任务一】实验室探究水的组成。
实验1:氢气在空气中的燃烧,如图甲所示。
(1)将氢气在空气中点燃,可观察到其燃烧发出
淡蓝色
的火焰,烧杯内壁有水雾生成。实验2:实验室用如图乙装置进行电解水的实验。
(2)电解水的文字表达式为
水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气
。用燃着的木条检验两极产生的气体,a管内的气体是氢气
(填名称)。根据实验现象,说明水是由氢元素
和氧元素
组成的。【任务二】探究物质组成的思路模型归纳。
(3)根据上述探究“水的组成”的实验可知,推断物质的元素组成的依据是化学反应前后,
B
(填序号)不发生改变。A.物质种类 B.元素种类 C.分子种类
方法思路如下。
【任务三】提高电解水的效率。
【查阅资料】提高电解水效率的措施包括增强导电性、改变电解温度、设置超声波场等。
【讨论分析】
(4)用30%的NaOH溶液代替纯水进行电解,其目的是
增强水的导电性
。(5)升高电解温度能提高电解水效率的原因是温度升高,微观粒子
运动速率加快
。图丙、图丁分别为两种不同条件下不锈钢电极表面的气泡直径分布情况图。
(6)气泡覆盖在电极表面使电解反应接触面减小,降低了电解效率。请结合图像,解释超声波振动能提高电解效率的原因:
超声波振动使气泡直径变小,气泡覆盖在电极表面的面积相对减小,电极表面能更多地露出来参与电解反应,从而提高了电解效率
。答案
10.(1)淡蓝色 (2)水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气 氢气 氢元素 氧元素 (3)B (4)增强水的导电性 (5)运动速率加快 (6)超声波振动使气泡直径变小,气泡覆盖在电极表面的面积相对减小,电极表面能更多地露出来参与电解反应,从而提高了电解效率
【解析】(1)氢气在空气中燃烧时火焰颜色为淡蓝色。(2)水在通电的条件下分解为氢气和氧气,其文字表达式为水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气;根据“正氧负氢、氧一氢二”的规律,与电源正极相连的管内产生氧气,与电源负极相连的管内产生氢气,正极产生的气体体积小,负极产生的气体体积大,所以a管内的气体是氢气;水在通电条件下分解生成氢气和氧气,说明水是由氢元素和氧元素组成的。(3)根据化学反应中元素种类不变可得水的元素组成。(4)纯水的导电性较差,而30%的NaOH溶液中含有$\ce{Na^{+}}$和$\ce{OH^{-}}$,这些离子能够增强水的导电性。(5)升高电解温度能提高电解水效率的原因是温度升高,微观粒子运动速率加快。在溶液中,微观粒子的运动速率加快后,它们在电极表面得失电子的机会增加,从而使电解反应更容易进行,提高电解水效率。(6)气泡覆盖在电极表面会使电解反应接触面减小,降低电解效率,从图丙、图丁可以看出超声波振动使气泡直径变小,这样气泡覆盖在电极表面的面积相对减小,电极表面能更多地露出来参与电解反应,从而提高了电解效率。
【解析】(1)氢气在空气中燃烧时火焰颜色为淡蓝色。(2)水在通电的条件下分解为氢气和氧气,其文字表达式为水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气;根据“正氧负氢、氧一氢二”的规律,与电源正极相连的管内产生氧气,与电源负极相连的管内产生氢气,正极产生的气体体积小,负极产生的气体体积大,所以a管内的气体是氢气;水在通电条件下分解生成氢气和氧气,说明水是由氢元素和氧元素组成的。(3)根据化学反应中元素种类不变可得水的元素组成。(4)纯水的导电性较差,而30%的NaOH溶液中含有$\ce{Na^{+}}$和$\ce{OH^{-}}$,这些离子能够增强水的导电性。(5)升高电解温度能提高电解水效率的原因是温度升高,微观粒子运动速率加快。在溶液中,微观粒子的运动速率加快后,它们在电极表面得失电子的机会增加,从而使电解反应更容易进行,提高电解水效率。(6)气泡覆盖在电极表面会使电解反应接触面减小,降低电解效率,从图丙、图丁可以看出超声波振动使气泡直径变小,这样气泡覆盖在电极表面的面积相对减小,电极表面能更多地露出来参与电解反应,从而提高了电解效率。
解析
【分析】本题围绕“水的组成”项目式学习展开，需结合氢气燃烧的现象、电解水实验的原理与结论、化学反应中元素守恒的规律，以及影响电解效率的因素逐一解答。首先回忆氢气在空气中燃烧的火焰特征；电解水遵循“正氧负氢、氧一氢二”的规律，据此判断气体种类和水的元素组成；推断物质元素组成的核心依据是化学反应前后元素种类不变；NaOH溶液含自由移动离子可增强导电性；温度升高会加快微观粒子运动；结合图像分析超声波对气泡的影响，进而解释电解效率提升的原因。
【解析】(1)氢气在空气中燃烧时，火焰呈淡蓝色，燃烧生成的水使烧杯内壁出现水雾，故填淡蓝色。(2)水在通电条件下分解为氢气和氧气，文字表达式为水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气；电解水时“正氧负氢、氧一氢二”，a管气体体积更大，为氢气；该实验证明水由氢元素和氧元素组成。(3)化学反应前后元素种类不变，据此可推断物质的元素组成，故选B。(4)纯水导电性较弱，30%的NaOH溶液中含自由移动的钠离子和氢氧根离子，目的是增强水的导电性，提高电解效率。(5)温度升高，微观粒子运动速率加快，使电解反应更易进行，从而提升电解效率。(6)结合图像可知，超声波振动使气泡直径变小，气泡覆盖在电极表面的面积相对减小，电极表面能更多地暴露出来参与电解反应，因此提高了电解效率。
【答案】(1)淡蓝色；(2)水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气；氢气；氢元素；氧元素；(3)B；(4)增强水的导电性；(5)运动速率加快；(6)超声波振动使气泡直径变小，气泡覆盖在电极表面的面积相对减小，电极表面能更多地露出来参与电解反应，从而提高了电解效率
【知识点】水的组成、电解水实验、化学反应元素守恒
【点评】本题以项目式学习形式整合水的组成相关知识，结合实验现象、微观原理及图像分析，考查学生对化学基础知识的掌握与应用能力，注重科学探究思维的培养。
【难度系数】0.5
【解析】(1)氢气在空气中燃烧时，火焰呈淡蓝色，燃烧生成的水使烧杯内壁出现水雾，故填淡蓝色。(2)水在通电条件下分解为氢气和氧气，文字表达式为水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气；电解水时“正氧负氢、氧一氢二”，a管气体体积更大，为氢气；该实验证明水由氢元素和氧元素组成。(3)化学反应前后元素种类不变，据此可推断物质的元素组成，故选B。(4)纯水导电性较弱，30%的NaOH溶液中含自由移动的钠离子和氢氧根离子，目的是增强水的导电性，提高电解效率。(5)温度升高，微观粒子运动速率加快，使电解反应更易进行，从而提升电解效率。(6)结合图像可知，超声波振动使气泡直径变小，气泡覆盖在电极表面的面积相对减小，电极表面能更多地暴露出来参与电解反应，因此提高了电解效率。
【答案】(1)淡蓝色；(2)水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气；氢气；氢元素；氧元素；(3)B；(4)增强水的导电性；(5)运动速率加快；(6)超声波振动使气泡直径变小，气泡覆盖在电极表面的面积相对减小，电极表面能更多地露出来参与电解反应，从而提高了电解效率
【知识点】水的组成、电解水实验、化学反应元素守恒
【点评】本题以项目式学习形式整合水的组成相关知识，结合实验现象、微观原理及图像分析，考查学生对化学基础知识的掌握与应用能力，注重科学探究思维的培养。
【难度系数】0.5
四、计算题(共13分)
11[2026四川内江质检,中]布洛芬(化学式为$\ce{C_{13}H_{18}O_{2}}$)是一种解热镇痛药,主要用于缓解轻至中度疼痛,包括头痛、牙痛、肌肉痛和关节痛。
(1)布洛芬的相对分子质量为
(2)布洛芬中C、H元素的质量比为
(3)多少克布洛芬中含有的氧元素质量与36 g水中含有的氧元素质量相等？(写出计算过程)
11[2026四川内江质检,中]布洛芬(化学式为$\ce{C_{13}H_{18}O_{2}}$)是一种解热镇痛药,主要用于缓解轻至中度疼痛,包括头痛、牙痛、肌肉痛和关节痛。
(1)布洛芬的相对分子质量为
206
。(2)布洛芬中C、H元素的质量比为
26:3
(填最简整数比)。(3)多少克布洛芬中含有的氧元素质量与36 g水中含有的氧元素质量相等？(写出计算过程)
答案
11.(1)206 (2)26:3
(3)解:设质量为x的布洛芬中含有的氧元素质量与36 g水中含有的氧元素质量相等。
$x×(\frac{16×2}{206}×100\%)=36\ \mathrm{g}×(\frac{16}{1×2+16}×100\%)$
$x=206\ \mathrm{g}$
答:206 g布洛芬中含有的氧元素质量与36 g水中含有的氧元素质量相等。
【解析】(1)布洛芬的相对分子质量为$13×12+1×18+16×2=206$。(2)布洛芬中C、H元素的质量比为$(13×12):(1×18)=26:3$。
(3)解:设质量为x的布洛芬中含有的氧元素质量与36 g水中含有的氧元素质量相等。
$x×(\frac{16×2}{206}×100\%)=36\ \mathrm{g}×(\frac{16}{1×2+16}×100\%)$
$x=206\ \mathrm{g}$
答:206 g布洛芬中含有的氧元素质量与36 g水中含有的氧元素质量相等。
【解析】(1)布洛芬的相对分子质量为$13×12+1×18+16×2=206$。(2)布洛芬中C、H元素的质量比为$(13×12):(1×18)=26:3$。
解析
【分析】
本题考查化学式的相关计算，解题思路如下：
1. 计算相对分子质量：将化学式中各原子的相对原子质量乘以对应原子个数后相加；
2. 计算元素质量比：各元素的相对原子质量与原子个数乘积的最简整数比；
3. 第三问利用“氧元素质量相等”建立等式，分别表示出布洛芬和水中氧元素的质量，列方程求解即可。
【解析】
(1) 布洛芬的相对分子质量为：$13×12 + 1×18 + 16×2 = 156 + 18 + 32 = 206$；
(2) 布洛芬中C、H元素的质量比为：$(12×13):(1×18) = 156:18 = 26:3$；
(3) 设质量为$x$的布洛芬中含有的氧元素质量与36 g水中含有的氧元素质量相等。
布洛芬中氧元素的质量分数为$\frac{16×2}{206}×100\%$，则$x$ g布洛芬中氧元素质量为$x×\frac{16×2}{206}×100\%$；
水的相对分子质量为$1×2 + 16 = 18$，36 g水中氧元素质量为$36\ \mathrm{g}×\frac{16}{18}×100\%$。
根据氧元素质量相等列方程：
$x×\frac{32}{206} = 36\ \mathrm{g}×\frac{16}{18}$
解得$x = 206\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1)206；(2)26:3；(3)206 g
【知识点】
相对分子质量计算；元素质量比计算；元素质量相关计算
【点评】
本题是化学式相关计算的基础题型，考查学生对化学式计算基本公式的掌握，步骤清晰，难度适中，属于中等难度的常规计算题。
【难度系数】
0.6
本题考查化学式的相关计算，解题思路如下：
1. 计算相对分子质量：将化学式中各原子的相对原子质量乘以对应原子个数后相加；
2. 计算元素质量比：各元素的相对原子质量与原子个数乘积的最简整数比；
3. 第三问利用“氧元素质量相等”建立等式，分别表示出布洛芬和水中氧元素的质量，列方程求解即可。
【解析】
(1) 布洛芬的相对分子质量为：$13×12 + 1×18 + 16×2 = 156 + 18 + 32 = 206$；
(2) 布洛芬中C、H元素的质量比为：$(12×13):(1×18) = 156:18 = 26:3$；
(3) 设质量为$x$的布洛芬中含有的氧元素质量与36 g水中含有的氧元素质量相等。
布洛芬中氧元素的质量分数为$\frac{16×2}{206}×100\%$，则$x$ g布洛芬中氧元素质量为$x×\frac{16×2}{206}×100\%$；
水的相对分子质量为$1×2 + 16 = 18$，36 g水中氧元素质量为$36\ \mathrm{g}×\frac{16}{18}×100\%$。
根据氧元素质量相等列方程：
$x×\frac{32}{206} = 36\ \mathrm{g}×\frac{16}{18}$
解得$x = 206\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1)206；(2)26:3；(3)206 g
【知识点】
相对分子质量计算；元素质量比计算；元素质量相关计算
【点评】
本题是化学式相关计算的基础题型，考查学生对化学式计算基本公式的掌握，步骤清晰，难度适中，属于中等难度的常规计算题。
【难度系数】
0.6
