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6 新考向跨学科[2025江苏淮安调研,中]图甲为电解水的实验装置图。
(1)兴趣小组向图甲装置中加入蒸馏水,接通电源后,没有观察到明显现象。查阅课本后,向水中添加少量氢氧化钠溶液,a、b管很快出现了气泡。则氢氧化钠溶液的作用是
(2)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,测得产生20 mL氢气所需时间如图乙所示,由图乙得出电解水速率最快的条件是
(1)兴趣小组向图甲装置中加入蒸馏水,接通电源后,没有观察到明显现象。查阅课本后,向水中添加少量氢氧化钠溶液,a、b管很快出现了气泡。则氢氧化钠溶液的作用是
增强导电性
。(2)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,测得产生20 mL氢气所需时间如图乙所示,由图乙得出电解水速率最快的条件是
10% NaOH溶液、12 V电压
。答案
(1)增强导电性
(2)10% NaOH溶液、12 V电压
【解析】(1)电解水时,向水中加入少量氢氧化钠溶液,能增强导电性。(2)由题图乙得到的电解水速率最快的条件是10% NaOH溶液、12 V电压。
(2)10% NaOH溶液、12 V电压
【解析】(1)电解水时,向水中加入少量氢氧化钠溶液,能增强导电性。(2)由题图乙得到的电解水速率最快的条件是10% NaOH溶液、12 V电压。
解析
【分析】
第(1)问：纯水的导电性极弱，电解时几乎无法产生明显气泡，需加入能电离出自由移动离子的物质增强导电性，使电解水反应顺利进行，氢氧化钠在水中可电离出自由移动的离子，以此分析其作用。
第(2)问：电解水产生氢气的速率越快，产生相同体积（20mL）氢气所需时间越短，通过对比图乙中不同浓度NaOH溶液、不同电压下的时间数据，找到时间最短的组合，即为电解水速率最快的条件。
【解析】
(1) 蒸馏水的导电性很弱，电解时难以发生明显的反应，加入氢氧化钠溶液后，氢氧化钠在水中电离出自由移动的Na⁺和OH⁻，能够增强溶液的导电性，使电解水的反应顺利进行，因此氢氧化钠溶液的作用是增强导电性。
(2) 产生20mL氢气所需的时间越短，说明电解水的速率越快。观察图乙数据：电压为6V时，5%NaOH溶液需1586s，10%NaOH溶液需1028s；电压为9V时，5%NaOH溶液需734s，10%NaOH溶液需566s；电压为12V时，5%NaOH溶液需450s，10%NaOH溶液需382s。对比可知，10%NaOH溶液、12V电压时，产生20mL氢气的时间最短，故电解水速率最快的条件是10%NaOH溶液、12V电压。
【答案】
(1) 增强导电性
(2) 10% NaOH溶液、12 V电压
【知识点】
电解水实验、溶液导电性
【点评】
本题结合电解水实验，考查了溶液导电性的影响因素及电解水速率的判断，需结合图像数据分析时间与速率的关系，属于中等难度的实验探究题，注重对实验原理和数据处理能力的考查。
【难度系数】
0.5
第(1)问：纯水的导电性极弱，电解时几乎无法产生明显气泡，需加入能电离出自由移动离子的物质增强导电性，使电解水反应顺利进行，氢氧化钠在水中可电离出自由移动的离子，以此分析其作用。
第(2)问：电解水产生氢气的速率越快，产生相同体积（20mL）氢气所需时间越短，通过对比图乙中不同浓度NaOH溶液、不同电压下的时间数据，找到时间最短的组合，即为电解水速率最快的条件。
【解析】
(1) 蒸馏水的导电性很弱，电解时难以发生明显的反应，加入氢氧化钠溶液后，氢氧化钠在水中电离出自由移动的Na⁺和OH⁻，能够增强溶液的导电性，使电解水的反应顺利进行，因此氢氧化钠溶液的作用是增强导电性。
(2) 产生20mL氢气所需的时间越短，说明电解水的速率越快。观察图乙数据：电压为6V时，5%NaOH溶液需1586s，10%NaOH溶液需1028s；电压为9V时，5%NaOH溶液需734s，10%NaOH溶液需566s；电压为12V时，5%NaOH溶液需450s，10%NaOH溶液需382s。对比可知，10%NaOH溶液、12V电压时，产生20mL氢气的时间最短，故电解水速率最快的条件是10%NaOH溶液、12V电压。
【答案】
(1) 增强导电性
(2) 10% NaOH溶液、12 V电压
【知识点】
电解水实验、溶液导电性
【点评】
本题结合电解水实验，考查了溶液导电性的影响因素及电解水速率的判断，需结合图像数据分析时间与速率的关系，属于中等难度的实验探究题，注重对实验原理和数据处理能力的考查。
【难度系数】
0.5
7 新考法 [2026 重庆沙坪坝区期中,较难]科学探究与实践是我们应不断培养的学科核心素养。实验课上,同学们做了电解水的实验。
(1)电解水时,如何检验正极产生的气体?
(填操作、现象、结论)。
(2)某同学在做电解水实验时,向水中加入氯化钠,发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。
【提出问题】加入氯化钠的水通电时,石墨电极上分别生成了什么气体?
【查阅资料】①氯气($\ce{Cl_{2}}$)是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,不可燃,常温下1体积水里约能溶解2体积的氯气,但氯气基本不溶于饱和的氯化钠溶液;②饱和氯化钠溶液是指在一定量的水中加入足量氯化钠固体直到不再溶解时得到的液体混合物。
【作出猜想】猜想一:氧气和氯气。猜想二:氢气和氧气。猜想三:
【设计实验】用如图所示装置来电解饱和氯化钠溶液,并收集两个电极上产生的气体。
|实验步骤|实验现象|解释或结论|
| ---- | ---- | ---- |
|①按照如图装置,通电一段时间后,用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体,观察气体颜色|试管a收集到黄绿色气体,试管b收集到无色气体|
|猜想
|②用拇指堵住试管b,移近点燃的酒精灯,移开拇指|听到尖锐爆鸣声|证明试管b中收集到的气体为
【实验结论】
(3)在通电条件下,饱和氯化钠溶液中的氯化钠和水反应除生成两种气体外,还生成了氢氧化钠,请写出该反应的文字表达式:
【反思与评价】
(4)根据以上原理分析,通过电解水实验推断水的组成元素时
(1)电解水时,如何检验正极产生的气体?
收集一瓶正极产生的气体,将燃着的木条伸入瓶中,观察到木条燃烧更旺,说明该气体是氧气(合理即可)
(填操作、现象、结论)。
(2)某同学在做电解水实验时,向水中加入氯化钠,发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。
【提出问题】加入氯化钠的水通电时,石墨电极上分别生成了什么气体?
【查阅资料】①氯气($\ce{Cl_{2}}$)是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,不可燃,常温下1体积水里约能溶解2体积的氯气,但氯气基本不溶于饱和的氯化钠溶液;②饱和氯化钠溶液是指在一定量的水中加入足量氯化钠固体直到不再溶解时得到的液体混合物。
【作出猜想】猜想一:氧气和氯气。猜想二:氢气和氧气。猜想三:
氢气和氯气
。【设计实验】用如图所示装置来电解饱和氯化钠溶液,并收集两个电极上产生的气体。
|实验步骤|实验现象|解释或结论|
| ---- | ---- | ---- |
|①按照如图装置,通电一段时间后,用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体,观察气体颜色|试管a收集到黄绿色气体,试管b收集到无色气体|
|猜想二
错误||②用拇指堵住试管b,移近点燃的酒精灯,移开拇指|听到尖锐爆鸣声|证明试管b中收集到的气体为
氢气
,猜想三
正确|【实验结论】
(3)在通电条件下,饱和氯化钠溶液中的氯化钠和水反应除生成两种气体外,还生成了氢氧化钠,请写出该反应的文字表达式:
水+氯化钠$\xrightarrow{通电}$氢氧化钠+氢气+氯气
。【反思与评价】
(4)根据以上原理分析,通过电解水实验推断水的组成元素时
不能
(填“能”或“不能”)用氯化钠代替氢氧化钠。答案
(1)收集一瓶正极产生的气体,将燃着的木条伸入瓶中,观察到木条燃烧更旺,说明该气体是氧气(合理即可)
(2)氢气和氯气 二 氢气 三
(3)水+氯化钠$\xrightarrow{通电}$氢氧化钠+氢气+氯气
(4)不能
【解析】(1)电解水实验中,与电源正极相连的一端产生氧气,氧气具有助燃性,检验正极产生的气体的方法可以为收集一瓶正极产生的气体,将燃着的木条伸入瓶中,观察到木条燃烧更旺,说明该气体是氧气。(2)结合猜想一、二,则猜想三为氢气和氯气。氯气为黄绿色气体,氢气、氧气均无色,实验步骤①观察到试管a收集到黄绿色气体,说明生成了氯气,则猜想二错误;实验步骤②用拇指堵住试管b,移近点燃的酒精灯,移开拇指,听到尖锐爆鸣声,说明试管b中收集到的气体为氢气,猜想三正确。(3)水与氯化钠在通电条件下反应生成氢氧化钠、氢气和氯气,文字表达式为水+氯化钠$\xrightarrow{通电}$氢氧化钠+氢气+氯气。
(4)根据题述原理分析,通过电解水实验推断水的组成元素时不能用氯化钠代替氢氧化钠。
(2)氢气和氯气 二 氢气 三
(3)水+氯化钠$\xrightarrow{通电}$氢氧化钠+氢气+氯气
(4)不能
【解析】(1)电解水实验中,与电源正极相连的一端产生氧气,氧气具有助燃性,检验正极产生的气体的方法可以为收集一瓶正极产生的气体,将燃着的木条伸入瓶中,观察到木条燃烧更旺,说明该气体是氧气。(2)结合猜想一、二,则猜想三为氢气和氯气。氯气为黄绿色气体,氢气、氧气均无色,实验步骤①观察到试管a收集到黄绿色气体,说明生成了氯气,则猜想二错误;实验步骤②用拇指堵住试管b,移近点燃的酒精灯,移开拇指,听到尖锐爆鸣声,说明试管b中收集到的气体为氢气,猜想三正确。(3)水与氯化钠在通电条件下反应生成氢氧化钠、氢气和氯气,文字表达式为水+氯化钠$\xrightarrow{通电}$氢氧化钠+氢气+氯气。
(4)根据题述原理分析,通过电解水实验推断水的组成元素时不能用氯化钠代替氢氧化钠。
解析
【分析】
本题围绕电解水的拓展探究展开，需结合电解水的原理、气体的性质及实验现象分析推导：
1. 第(1)问：电解水正极产生氧气，氧气具有助燃性，检验需明确操作、对应现象及结论，按要求表述即可。
2. 第(2)问：根据已有猜想的组合规律，结合实验中出现的黄绿色气体（氯气），推导猜想三；再根据实验现象（黄绿色气体、氢气的爆鸣声）判断错误和正确的猜想。
3. 第(3)问：根据实验结论确定反应物、生成物及反应条件，书写文字表达式。
4. 第(4)问：结合电解氯化钠溶液的产物，分析能否用氯化钠代替氢氧化钠推断水的组成。
【解析】
(1) 电解水时，正极产生氧气，氧气能支持燃烧，检验方法为：收集一瓶正极产生的气体，将燃着的木条伸入瓶中，观察到木条燃烧更旺，说明该气体是氧气（合理即可）。
(2) 结合猜想一（氧气和氯气）、猜想二（氢气和氧气）的组合，猜想三应为氢气和氯气；实验步骤①中试管a收集到黄绿色气体（氯气），说明生成了氯气，因此猜想二（无氯气）错误；实验步骤②中，试管b的气体移近酒精灯听到尖锐爆鸣声，证明该气体为氢气，因此猜想三正确。
(3) 水和氯化钠在通电条件下反应，生成氢氧化钠、氢气和氯气，文字表达式为：水+氯化钠$\xrightarrow{通电}$氢氧化钠+氢气+氯气。
(4) 若用氯化钠代替氢氧化钠，电解时会生成氯气，无法仅通过电解水的反应推断水的组成元素，因此不能代替。
【答案】
(1) 收集一瓶正极产生的气体，将燃着的木条伸入瓶中，观察到木条燃烧更旺，说明该气体是氧气（合理即可）
(2) 氢气和氯气；二；氢气；三
(3) 水+氯化钠$\xrightarrow{通电}$氢氧化钠+氢气+氯气
(4) 不能
【知识点】
电解水实验、气体的检验、化学反应文字表达式
【点评】
本题为科学探究新考法题目，结合电解水核心知识，考查学生的猜想与假设、实验现象分析、反应表达式书写等能力，需灵活运用知识推导结论，难度适中偏难，符合期中检测的区分要求。
【难度系数】
0.4
本题围绕电解水的拓展探究展开，需结合电解水的原理、气体的性质及实验现象分析推导：
1. 第(1)问：电解水正极产生氧气，氧气具有助燃性，检验需明确操作、对应现象及结论，按要求表述即可。
2. 第(2)问：根据已有猜想的组合规律，结合实验中出现的黄绿色气体（氯气），推导猜想三；再根据实验现象（黄绿色气体、氢气的爆鸣声）判断错误和正确的猜想。
3. 第(3)问：根据实验结论确定反应物、生成物及反应条件，书写文字表达式。
4. 第(4)问：结合电解氯化钠溶液的产物，分析能否用氯化钠代替氢氧化钠推断水的组成。
【解析】
(1) 电解水时，正极产生氧气，氧气能支持燃烧，检验方法为：收集一瓶正极产生的气体，将燃着的木条伸入瓶中，观察到木条燃烧更旺，说明该气体是氧气（合理即可）。
(2) 结合猜想一（氧气和氯气）、猜想二（氢气和氧气）的组合，猜想三应为氢气和氯气；实验步骤①中试管a收集到黄绿色气体（氯气），说明生成了氯气，因此猜想二（无氯气）错误；实验步骤②中，试管b的气体移近酒精灯听到尖锐爆鸣声，证明该气体为氢气，因此猜想三正确。
(3) 水和氯化钠在通电条件下反应，生成氢氧化钠、氢气和氯气，文字表达式为：水+氯化钠$\xrightarrow{通电}$氢氧化钠+氢气+氯气。
(4) 若用氯化钠代替氢氧化钠，电解时会生成氯气，无法仅通过电解水的反应推断水的组成元素，因此不能代替。
【答案】
(1) 收集一瓶正极产生的气体，将燃着的木条伸入瓶中，观察到木条燃烧更旺，说明该气体是氧气（合理即可）
(2) 氢气和氯气；二；氢气；三
(3) 水+氯化钠$\xrightarrow{通电}$氢氧化钠+氢气+氯气
(4) 不能
【知识点】
电解水实验、气体的检验、化学反应文字表达式
【点评】
本题为科学探究新考法题目，结合电解水核心知识，考查学生的猜想与假设、实验现象分析、反应表达式书写等能力，需灵活运用知识推导结论，难度适中偏难，符合期中检测的区分要求。
【难度系数】
0.4
