实验目的
1. 了解水在直流电作用下可以分解生成氢气和氧气，氢气在氧气中燃烧可以生成水。
2. 通过水的分解和水的合成推断水是由氢、氧两种元素组成的，初步学习利用物质的性质和化学反应探究物质组成的基本思路和方法。
3. 初步培养学生的观察能力以及归纳总结的能力，使学生充分认识实验研究和创新思维的重要性。
实验原理
氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成。依据化学变化中元素种类不变，可以利用水的分解和水的合成实验推测水是由氢、氧两种元素组成的。
实验用品
水电解器、直流电源、铁架台、烧杯、酒精灯。
蒸馏水、木条、氢氧化钠溶液（或稀硫酸）、火柴。
实验过程

实验装置 实验现象 实验结论
通电后可观察到两电极上均有生成，通电一段时间后，两个玻璃管内收集了一些气体，且a管与b管收集的气体体积比约为。切断电源后，a管中的气体可燃，b管中的气体可使燃着的木条
水在通电时发生了分解反应，生成氢气和氧气，文字表达式为
续表

实验装置 实验现象 实验结论
纯净的氢气在空气里安静地燃烧，发出淡蓝色火焰，烧杯内壁
氢气在空气（或氧气）里燃烧生成水，文字表达式为
反思交流
1. 电解水生成氢气和氧气的体积比理论上是2：1，但实际实验中测得的体积比往往略大于2：1，请分析可能的原因。
2. 点燃氢气前为什么必须检验其纯度？如果不验纯直接点燃，可能会发生什么危险？

1. 气体溶解性差异:氧气在水中的溶解量比氢气大,导致生成的氧气部分溶解在水中,收集到的氧气体积偏小。电极副反应:部分氧气会与电极材料发生反应(如氧化石墨电极),被消耗掉一部分,使氧气体积减少。
2. 点燃氢气前必须验纯,是因为混有空气(或氧气)的氢气点燃时可能发生爆炸。氢气是可燃性气体,当它与空气按一定比例混合时,遇明火会在短时间内发生剧烈燃烧,瞬间释放大量热量,使气体体积急剧膨胀,从而引发爆炸。如果不验纯直接点燃,可能会导致试管、集气瓶炸裂,甚至造成人身伤害事故。

【分析】
本题围绕水的组成探究实验展开，分为电解水实验和氢气燃烧实验两部分，解题思路如下：
1. 回忆电解水实验的核心规律：“正氧负氢，氢二氧一”，即正极产生氧气，负极产生氢气，二者体积比约为1:2；气体检验：氢气具有可燃性，氧气具有助燃性，可使燃着的木条燃烧更旺。
2. 氢气燃烧实验的现象：纯净氢气燃烧产生淡蓝色火焰，生成水，因此烧杯内壁会出现水雾。
3. 实验反思部分：分析电解水体积比偏大的原因，需从气体溶解性差异、电极副反应入手；氢气验纯的原因，需结合可燃性气体的爆炸条件（与空气混合达到爆炸极限时遇明火爆炸）分析。
【解析】
1. 电解水实验现象：通电后两电极均有气体生成，负极（a管）与正极（b管）气体体积比约为2:1；b管气体为氧气，可使燃着的木条燃烧更旺；电解水的文字表达式为：水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气。
2. 氢气燃烧实验现象：纯净氢气燃烧时，烧杯内壁有水雾生成；文字表达式为：氢气+氧气$\xrightarrow{点燃}$水。
3. 反思交流1：电解水体积比略大于2:1的原因：①氧气在水中的溶解性比氢气大，部分氧气溶解在水中，导致收集到的氧气体积偏小；②部分氧气会与电极材料发生反应（如氧化石墨电极）被消耗，使氧气体积减少。
4. 反思交流2：点燃氢气前必须验纯，因为混有空气（或氧气）的氢气点燃时，若达到爆炸极限，遇明火会发生剧烈燃烧，瞬间释放大量热量，气体体积急剧膨胀引发爆炸；若不验纯直接点燃，可能导致装置炸裂，甚至造成人身伤害。
【答案】
实验过程：气体；2:1；燃烧更旺；水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气；有水雾；氢气+氧气$\xrightarrow{点燃}$水
反思交流：
1. ①氧气在水中的溶解量比氢气大，部分氧气溶解在水中，收集到的氧气体积偏小；②部分氧气会与电极材料发生反应被消耗，使氧气体积减少。
2. 因为混有空气（或氧气）的氢气点燃时可能发生爆炸，氢气是可燃性气体，与空气混合达到爆炸极限时，遇明火会剧烈燃烧，瞬间释放大量热量，使气体体积急剧膨胀引发爆炸；若不验纯直接点燃，可能导致装置炸裂，甚至造成人身伤害。
【知识点】
电解水实验、氢气的性质、化学元素守恒
【点评】
本题是初中化学探究水的组成的核心实验题，涵盖实验现象、结论、文字表达式及实验误差分析、实验安全等内容，既考查基础实验知识，又培养学生分析问题和实验安全意识，是重点掌握的实验内容。
【难度系数】
0.5